平板电脑与智能手机入门 NFC技术与现有应用介绍
赵宇为 于 2013.06.27 01:58:23 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:08.94/161

在最近的10年左右时间里,物联网与移动互联网成为IT产业最为热门的两个话题,从广义上来说它们所涵盖的技术或者概念有着很大的交集。但对于用户可以感受到的应用来说,移动互联网给我们带来了智能手机,让手机终于迈出了伪智能的时代;而大家所熟知的狭义物联网产品和应用,一般是指将原本“不智能”的东西变得更智能,例如家电、家居、衣食起居、交通工具、电力系统等等。这方面的进步虽然感受并没有手机取代PC那样的明显,但也在悄然发生着变化。

在物联网环节中最被看好的RFID,NFC的这只触角让它与智能手机形成了交集。NFC技术和应用,正是接下来个人用户,我们每一个人最容易接触到的“物联网”和“移动互联网”结合的一个生态圈。NFC到底是什么?会有怎样的应用?我们在今天文章里和大家一起简单认识一下它的技术和现有应用。而NFC也将成为我们未来关注物联与移动互联生态的重要技术和应用的关键词。

什么是NFC技术

NFC是Near Field Communication缩写,即近距离无线通讯技术。2003年由飞利浦公司和索尼公司共同开发,它是一种非接触式识别和互联技术。所谓非接触,是与插卡式阵脚接触所区别,并不是说严格界定NFC设备就不能有物理接触。 两个 NFC 设备之间基于 13.56MHz 频率的无线通讯方式, NFC 设备通讯的两种模式:主动模式和被动模式。

在推动NFC技术应用和发展的过程中,它们的协议、内部数据结构等不断完善和优化。其中对目前NFC应用具有重要意义的包括NDEF协议中 NFC tag[NFC 标签]的出现。而下文我们谈到,目前我们在智能手机上接触到最多的应用就是基于NFC tag的相关软件与硬件。

NFC规则中主要有三种工作模式。

第一,卡模式。即被动NFC为主体的IC卡或标签卡触发主动设备进行相应的动作。例如,门禁卡,公交卡,门票等等[可用于这些场合,和我们见到的类似应用方法也是一样的,但不代表现在已经都是NFC技术]。这张卡片并不需要电力支持,但内部写入了相应识别数据,可以通过主机的射频信号来与其进行通讯。这方面RFID的应用也是比较多的,而NFC在这方面与RFID的区别在于,NFC是近场通讯,设备间工作距离类似于我们刷公交卡、门禁卡一样,要离的很近,最好接触;而RFID规范设计范围更广,工作距离可以更远,例如高速路收费站的ETC入口与车内IC卡的通讯,几米内就可以完成。

第二,点对点模式。这是NFC与RFID的主要区别之一。点对点模式,一般是两个主动NFC设备之间的通讯应用,但由于工作频率和带宽等问题,它只能进行非常小数据的交流。目前最多的应用就是Android Beam下,安卓手机贴近后可以交换通讯录,同步正在打开的网页等应用。它的应用有些类似蓝牙或古老的红外,它需要两个设备的NFC部位贴的很近,最好接触。在实现两个设备互相发现配对的之后,传输数据。

  • 但这与我们接下来要介绍的三星的S Beam、蓝牙耳机、音箱的NFC应用不同。NFC的通信带宽是不能支持图片、音频等这么大、或者长时间数据流传输的。那NFC又是做什么作用的呢?

    第三,读卡器模式。这就是我们所说的帮助蓝牙耳机、音箱配对,或者帮助Wifi Direct配对的NFC tag功能的主要体现。当然,它还可以像二维码一样,帮助你读取对应的指定信息和指令,例如公园里的景点说明触发app来工作。由于NFC tag的识别是主动NFC去读取被动的标签,例如蓝牙配对、WiFi密码设置,或者去执行一系列指令,它们在NFC通道上并不进行我们肉眼看到的功能性数据的传输,只是帮忙读取一下触发信息。

  • NFC的以上三种应用,其实离不开以下几个重要因素。第一,NFC是一对设备完成的近距离通讯,主动和主动之间一般可以进行数据传输,这与RFID的"ID"身份识别的核心功能不同。第二,被动与主动间的工作,可以是出发一些列指令,识别简单的标签,也可以是像银行支付、公交刷卡、门禁系统等加密的数据。总结来说,其实只有两大类模式。主动与主动、主动与被动。

    现阶段设备和系统的支持

    什么是主动?什么是被动?它与我们现阶段应用有什么关系。NFC是一个近距离无线通讯的协议,要进行数据通讯,无论数据大小和工作模式,至少需要提供工作的电能。我们在刷卡时需要刷卡机有电,但是我们的卡可以不用任何电力支持。当我们两个NFC手机贴在一起传电话簿时,需要传输数据和互相识别数据类型、结构,就需要两台设备都是主动。而NFC tag,通过标签来充分发挥主动设备的功能。一张NFC标签卡可以比SD卡更轻薄更小,但我们可以写入复杂的指令,例如当手机贴上后可以触发播放音乐、打开网页等等动作。而对于NFC与智能手机的结合,我们不得不提的以下几个有代表性的应用。

    1.Android 4.0加入Android Beam

    至今为止,在智能手机中支持NFC技术的以Android手机为主,一方面因为Android阵营硬件竞争激烈,这是区别于iPhone的一大功能。另一方面也是因为Google的推荐。当然,目前Windows Phone 8也可以对NFC有很好的支持。在主流Lumia系列手机中也有NFC功能。

    在Android 4.0系统发布时,Google内置了Android Beam的功能选项,如果手机硬件支持NFC就可以打开它。例如当时的Galaxy Nexus就算是最早享用到Android Beam功能的手机之一。目前,只要具备NFC硬件的Android 4.0以上系统手机,就有Android Beam功能可以使用。虽然索尼、三星、HTC等不同品牌手机都有自己强化过的NFC应用,但Android Beam是根本。不同品牌手机之间,理论上通过NFC可以实现电话簿的交换、正在浏览网页的同步分享。但进一步的需要WiFi或蓝牙介入的NFC配对后的数据功能,不同品牌是互不兼容的。

    2.三星Galaxy S3开始加入S Beam

  • 在Android 4.0发布后不久,Android阵营中目前最重要的手机Galaxy S3发布,三星是Android阵营中新功能的倡导者,虽然谈不上实用、好用,却始终站在创新的最前列。S Beam的功能也是之后包括Android、WP8等手机NFC应用的很好代表。

    两台手机在通过NFC互相“认识”之后,电话簿等小数据可以同步共享,但我们更习惯在Symbian时期分享图片、铃声、音乐,哪怕是通过红外或蓝牙。S Beam就是这样一个NFC加强功能。NFC此时只起到互相配对的作用,而在有WiFi环境的情况下,两个手机可以通过WiFi来分享图片、音乐、甚至更多种类的文件。其实Nokia Lumia 720以上型号、索尼、HTC等各家手机随后也具有类似功能。

    它的好处显而易见,手机轻触配对,一对一的私密性、便捷性和安全性都有NFC特有水准的硬件级保证。配对后利用WiFi或蓝牙,对于偶尔传输图片和音乐速度也基本可以满足。缺点是不利于一对多的分享,这据说就是下一代iPhone,结合AirDrop+NFC后的杀手锏……

    3.高通600芯片组内置NFC

  • 在NFC功能推进上,它的成本并不算高,由于目前智能手机阵营高通已经占了非常大比例的份额。在高通Snapdragon MSM8260一代芯片组上[Lumia 920],已经配备了NFC功能的接口和外加芯片的支持。而从高通Snapdragon 600开始,网络组件已经整合了NFC功能。相信手机端NFC支持将会越来越普及。

    智能手机NFC现阶段应用

    关于NFC的相关应用,行业内最为看好的当然是NFC的支付功能,而在正在召开的上海GSMA亚洲移动通信博览会上,NFC移动支付也是最出风头的一个环节。不过在讨论未来应用之前,我们先来看看我们手边的设备,通过NFC能做些什么?

  • 1.配对蓝牙或WiFi设备:为蓝牙或WiFi提供配对,这恐怕会成为在2013年之后发布的蓝牙音箱、耳机或智能穿戴设备标配的功能。对于个人应用来说,它并不见得会比传统蓝牙配对省太多事情,但操作体验是完全不同的层次。拿起你的手机,靠近支持NFC的音箱,3秒钟后,连接完成,可以工作了;即便你要进菜单打开NFC选项,这样的体验也颇具仪式感。而其实默认打开NFC正常情况下并不会带来太多额外电力消耗,只是这类应用太少。

    这样的配对,我们使用过几例。如图所示,索尼的蓝牙耳机SBH20,虽然是一款不到300元的蓝牙产品,但它已经开始支持NFC功能,配对当然方便。而索尼、诺基亚蓝牙音箱,也是支持NFC配对的。另外,图中所示的索尼最新的无线触控遥控器,它同样支持NFC配对功能。

  • 在搭配索尼的智能手机时,“屏幕镜像”功能需要手机与电视机之间建立配对,之后通过WiFi网络传输数据。而用手机去贴近一个大电视,显然有些傻?所以索尼专门设计了新款的电视遥控器,用手机接触遥控器就能完成,操作显然是非常顺手,符合一般使用习惯。

    2.NFC Tag标签:除了厂商为大家已经设置好的NFC应用外,我们还可以以非常低廉的价格购买到空白的NFC Tag产品。它一般以小贴纸或者钥匙链、小饰物、小挂件的形式出现。Android手机中也可以找到专项或专业而复杂的NFC Tag Wirter类似的工具。这方面应用,我们会有专门教程与大家分享,今天只在这里分享一些我们见到的应用。

  • 在步步高 vivo XPlay手机内,步步高提供了2片NFC tag的小贴纸。它允许一定范围内的指令输入。如图所示,步步高在手机内预置了睡觉、会议等模式,这个里面其实是包括了网络、闹钟、铃声、屏幕等等各个参数开关或大小的设置。如何使用NFC标签贴纸呢?

    这与大多数NFC 标签的设置方法没有什么不同。假如,我们打算将蓝色那个标签放在床头柜上,也就是用它来触发睡觉模式。将vivo XPlay进入NFC标签关联设置页,选择睡觉,然后手机会提示将一个NFC标签靠近手机的NFC区域,提示关联完成后标签激活功能就生效了。可以把标签放到床头,睡觉前,只需要将手机靠近标签,手机就进入了睡觉模式。当然,会议模式也是同理。另外,我们还可以自定义大概20余项的内容,还包括打开网页等等,如图所示,我们设置打开数码多网页,配对连接后,就可以实现了。当然,这只是NFC Tag的应用的工作流程,如果你仔细考虑会发现可以设计出极其有创意的应用。但步步高的应用并不允许,其实未来很多手机的NFC Tag也许不会完全开放。

  • 这里多说两句,NFC Tag为什么不会完全开放。在vivo XPlay下你一样可以安装第三方的NFC Tag Writer的应用,理论上它可以实现更复杂的指令编写。但越复杂的指令就同样需要这个软件来识别读取,智能手机厂商很可能预设了一些自己特色功能,或者非常有创意的标签,只会开放给自家的读取程序来触发应用。第三方NFC读取和写入应用,很可能会造成与原生应用冲突,抢权限等问题。在一个强力的软件、生态或标准形成之前,玩出花样可能更适合发烧友。

    主动NFC与被动标签或者被动卡的触发应用还非常多,我们关注到和想到的只是很小的一块。例如,我们想到设置一个WiFi密码的标签,对于访客加入WiFi网络是很有用的,当然,二维码是现在很多商家喜欢用的[比如酒吧一条街,一排小饭馆?]但NFC的私密性显然更好,而且它不仅仅提供的是WiFi密码,而是帮助你直接加入指定的WiFi网络。另外,在Android中还有NFC数据加密软件,启动软件后可以对指定数据加密,而解密的钥匙就是你手里的设置好的NFC卡。在数据加密的安全级别上,多了一层硬件识别,对于一般应用来说不但更令人安心,而且解密时忘记密码、密码过长等问题也得到了解决。当然,你的NFC卡也会丢的……

    行业前景

    NFC的技术显然并不是它的发展的瓶颈,并不高的能耗,友好甚至优雅的使用方式,低廉的附件成本,比较低成本的开发环境等等都不是问题。而NFC本身设计的最大目的之一,手机整合NFC功能后的支付,才是推动行业和应用发展的关键。

  • 正在我们打算筹备这篇文章的几天里,上海的亚洲通信展上看到了电信运营商、银行和手机厂商联合推出的支付方案;中国移动已经发布了可用于NFC支付的SIM卡;而中信银行在北京地铁里的广告牌也已经换成了NFC支付的宣传。这些都是我们接下来打算去体验一下的。而在美国,Google Wallet也早就在使用中。

    但不难看出,NFC的技术并不是电子支付的主要瓶颈。而你打算用手机来实现NFC的重要交易终端,那么电信运营商在政策上就不会让你白白通过。而支付意味着不能离开金融、银行系统的支持。当然,安全因素更是十分必要,没有电信运营商、金融机构的认证的NFC支付,恐怕也没几个人会放心的使用。这些因素的加入,让政策问题变成了NFC 电子支付发展节奏的指挥棒或绊脚石。

    当然,为了保证电子支付的安全性,目前实现的方法并不是仅仅依靠手机软件+NFC硬件完成。而是需要通过电信运营商、金融机构合作的SIM卡,以及手机商配合来实现。这张SIM卡扮演了被动和主动识别的双重角色。而从第三方统计数据来看,SIM卡的位置还会非常明显的影响到SIM卡在被动模式下NFC设备信号读取的问题[检测机构给出的数据是现有市售手机,SIM卡位置导致NFC被动信号强度差别最大达到1000倍],所以,这还需要手机设计上一定的配合。

    Android阵营对电子支付的热情显然并不足够。iPhone始终没有对NFC有所表示更是影响到更高质量的一部分用户群。在iOS 6上苹果推出了Passbook,不出意外的得到了很多商户的欢迎,优惠券、坐飞机、订酒店,都可以在Passbook中找到相应应用。这部分应用、使用习惯和乐意使用这种功能的商户与用户的群体是和NFC 手机支付针对的用户群体一致的,至少头一批的用户是从这部分群体中产生的。据现有消息来看,iOS 7的AirDrop的加入,很可能让NFC的功能比类似S Beam更为强大;而手机支付也很可能在新一代iPhone 中出现。

    NFC电子支付的发展也许会受到政策影响大于技术影响。但NFC的现有功能有没有很好的应用?显然是没有的。NFC Tag是一个RFID在近场应用中的缩影,也是智能手机实现“物联”的最佳途径。任何设备都可以使用NFC来扩展它的功能,这很可能是一串烤羊肉[统计吃了多少串?]、一副碗筷[回转寿司计数器?]、一张名片、一瓶洗发水。当然,RFID的规范中还有更详细的内容来实现物联网的构建,而NFC在现有的技术和功能下,还有很大的空间值得大家挖掘,哪怕娱乐一下也好。

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    安全问题的确是最核心的问题没有之一
    发表于2013.07.24 00:09:28
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    金融类的应用还不成熟,安全性放在一边,连广泛的适用性都没建立,其他应用也很少有值得保留的。希望这个功能发展快一点吧。
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