NFC与RFID简介

根据百度百科介绍:

      射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。
      无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。
      许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车,厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上,方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分,汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
     某些射频标签附在衣物、个人财物上,甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息,这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。
     从概念上来讲,RFID类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签,利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。
     从结构上讲RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。

     RFID的组成有:

           应答器:由天线,耦合元件及芯片组成,一般来说都是用标签作为应答器,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。
           阅读器:由天线,耦合元件,芯片组成,读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式rfid读写器或固定式读写器。
           应用软件系统 :是应用层软件,主要是把收集的数据进一步处理,并为人们所使用。

    关于射频识别:

           射频识别系统最重要的优点是非接触识别,它能穿透雪、雾、冰、涂料尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签,并且阅读速度极快,大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。         制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统,导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准,这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题,         并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。

    RFID的适用性:

           物流管理的本质是通过对物流全过程的管理,实现降低成本和提高服务水平两个目的。如何以正确的成本和正确的条件,去保证正确的客户在正确的时间和正确的地点,得到正确的产品,成为物流企业追求的最高目标。一般来说,企业存货的价值要占企业资产总        额的25%左右,占企业流动资产的50%以上。所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理。在运输管理方面采用射频识别技术,只需要在货物的外包装上的安装电子标签,在运输检查站或中转站设置阅读器,就可以实现资产的可视化管理。与此同时,货         主可以根据权限,访问在途可视化网页,了解货物的具体位置,这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。

     RFID的性能特点:

          1.快速扫描。RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签!
       2.体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外,RFID标签更可往小型化与多样形态发展,以应用于不同产品。
       3.抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以特别容易受到折损;RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。
       4.可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改,RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。
       5.穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下,RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。
       6.数据的记忆容量大。一维条形码的容量是50Bytes,二维条形码最大的容量可储存2至3000字符,RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大,对卷标所能扩充容量的需 求              也相应增加。
      7.安全性。由于RFID承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。
         RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率,还可以让销售企业和制造企业互联,从而更加准确地接收反馈信息,控制需求信息,优化整个供应链。

     RFID的工作原理:        

            RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签),或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签),解读器读取         信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统, 是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量,用以驱动电路将内部的数据送出,此时Reader便依         序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成:感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的RFID大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不         同可以是读或读/写装置,是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中,可进一步         通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体,应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。

NFC(近场无线通信技术)是在RFID的基础上发展而来,NFC从本质上与RFID没有太大区别,都是基于地理位置相近的两个物体之间的信号传输。

  但NFC与RFID还是有区别的,NFC技术增加了点对点通信功能,可以快速建立蓝牙设备之间的P2P(点对点)无线通信,NFC设备彼此寻找对方并建立通信连接。P2P通信的双方设备是对等的,而RFID通信的双方设备是主从关系。  
其余还有一些技术细节方面:
NFC相较于RFID技术,具有距离近、带宽高、能耗低等一些特点。详细内容:
1.NFC只是限于13.56MHz的频段!而RFID的频段有低频(125KHz到135KHz),高频(13.56MHz)和超高频(860MHz到960MHz之间。
2.工作有效距离:NFC(小于10cm,所以具有很高的安全性),RFID距离从几米到几十米都有!
3.因为同样工作于13.56MHz,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,所以很多的厂商和相关团体都支持NFC,而RFID标准较多,统一较为复杂(估计是没可能统一的了),只能在特殊行业有特殊需求下,采用相应的技术标准!
4.应用:RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上,而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。

NFC工作模式

卡模式(Card emulation):这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡。可以替代大量的IC卡(包括信用卡)场合商场刷卡、公交卡、门禁管制,车票,门票等等。此种方式下,有一个极大的优点,那就是卡片通过非接触读卡器的 RF 域来供电,即便是寄主设备(如手机)没电也可以工作。
点对点模式(P2P mode):这个模式和红外线差不多,可用于数据交换,只是传输距离较短,传输创建速度较快,传输速度也快些,功耗低(蓝牙也类似)。将两个具备NFC功能的设备链接,能实现数据点对点传输,如下载音乐、交换图片或者同步设备地址薄。因此通过NFC,多个设备如数码相机、PDA、计算机和手机之间都可以交换资料或者服务。

NFC技术特征

与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。首先,NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术,其传输范围比RFID小。 其次,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次,NFC还是一种近距离连接协议,提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比,NFC是一种近距离的私密通信方式。
NFC、红外线、蓝牙同为非接触传输方式,它们具有各自不同的技术特征,可以用于各种不同的目的,其技术本身没有优劣差别。
NFC手机内置NFC芯片,比原先仅作为标签使用的RFID更增加了数据双向传送的功能,这个进步使得其更加适合用于电子货币支付的;特别是RFID所不能实现的,相互认证和动态加密和一次性钥匙(OTP)能够在NFC上实现。NFC技术支持多种应用,包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。通过NFC手机,人们可以在任何地点、任何时间,通过任何设备,与他们希望得到的娱乐服务与交易联系在一起,从而完成付款,获取海报信息等。NFC设备可以用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路,其应用主要可分为以下四个基本类型:用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。

NFC技术原理

支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下,启动NFC通信的设备,也称为NFC发起设备(主设备),在整个通信过程中提供射频场(RF-field),。它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度,将数据发送到另一台设备。另一台设备称为NFC目标设备(从设备),不必产生射频场,而使用负载调制(load modulation)技术,即可以相同的速度将数据传回发起设备。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容,因此,NFC发起设备在被动模式下,可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备,并与之建立联系。
 

NFC与RFID区别

第一、NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片,而rfid必须有阅读器和标签组成。RFID只能实现信息的读取以及判定,而NFC技术则强调的是信息交互。通俗的说NFC就是RFID的演进版本,双方可以近距离交换信息。NFC手机内置NFC芯片,组成RFID模块的一部分,可以当作RFID无源标签使用进行支付费用;也可以当作RFID读写器,用作数据交换与采集,还可以进行NFC手机之间的数据通信。
  第二、NFC传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。
  第三、应用方向不同。NFC看更多的是针对于消费类电子设备相互通讯,有源RFID则更擅长在长距离识别。
  随着互联网的普及,手机作为互联网最直接的智能终端,必将会引起一场技术上的革命,如同以前蓝牙、USB、GPS等标配,NFC将成为日后手机最重要的标配,通过NFC技术,手机支付、看电影、坐地铁都能实现,将在我们的日常生活中发挥更大的作用。

传统比较

NFC和蓝牙(Bluetooth)都是短程通信技术,而且都被集成到移动电话。但NFC不需要复杂的设置程序。NFC也可以简化蓝牙连接。
NFC略胜蓝牙的地方在于设置程序较短,但无法达到低功率蓝牙(Bluetooth Low Energy)的速度。在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中,使用NFC来替代人工设置会使创建连接的速度大大加快:少于十分之一秒。NFC的最大数据传输量 424 kbit/s 远小于 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙 (小于 20 cm),但相应可以减少不必要的干扰。这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。相对于蓝牙,NFC兼容于现有的被动 RFID (13.56 MHz ISO/IEC 18000-3) 设施。NFC的能量需求更低,与蓝牙 V4.0低能协议类似。当NFC在一台无动力的设备(比如一台关机的手机,非接触式智能信用卡,或是智能海报)上工作时,NFC的能量消耗要小于低能蓝牙 V4.0。对于移动电话或是移动消费性电子产品来说,NFC的使用比较方便。NFC的短距离通信特性正是其优点,由于耗电量低、一次只和一台机器链接,拥有较高的保密性与安全性,NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。NFC的目标并非是取代蓝牙等其他无线技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。
具体对比如下表:
 
NFC
蓝牙
红外
网络类型
点对点
单点对多点
点对点
使用距离
≤0.1m
≤10m
≤1m
速度
106 212 424 868
721 115
2.1 Mbps
~1.0 Mbps
建立时间
< 0.1s
6s
0.5s
安全性
具备, 硬件实现
具备,软件实现
不具备, 使用IRFM 时除外
通信模式
主动-主动/被动
主动-主动
主动-主动
成本
NFC天线
一种近场耦合天线,由于13.56Mhz波长很长,且读写距离很短,合适的耦合方式是磁场耦合,线圈是合适的耦合方式。由于手机之类的消费型产品有很高的外观要求,因此天线一般需要内置。但是天线内置后,天线就必须贴近主板或电池(都含有金属导体成分)。这样设计的后果是,天线会在导体表面产生涡流来削弱天线的磁场。因此,业界在手机中通常采用磁性薄膜(如TDK等公司生产)贴合FPC方式来做天线。一种新技术是磁性薄膜与FPC合一,也即磁性FPC。

发展前景

NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性等特点,这让它在某些领域显得更具潜力——NFC通过一个芯片、一根天线和一些软件的组合,能够实现各种设备在几厘米范围内的通信,而费用仅为2~3欧元。据ABIReasearch有关NFC有最新研究,NFC市场可能发迹于移动手持设备。ABI估计,到2005年以后,市场会出现采用NFC芯片的智能手机和增强型手持设备。到2009年,这种手持设备将占一半以上的市场。研究机构Strategy Analytics预测,至2011年全球基于移动电话的非接触式支付额将超过360亿美元。如果NFC技术能得到普及,它将在很大程度上改变人们使用许多电子设备的方式,甚至改变使用信用卡、钥匙和现金的方式。 NFC作为一种新兴的技术,大致总结了蓝牙技术协同工作能力差的弊病。不过,它的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。因为NFC的数据传输速率较低,仅为212Kbps,不适合诸如音视频流等需要较高带宽的应用。
而所谓RFID标准和NFC标准的冲突,是对NFC的一种误解。NFC和RFID在物理层有相似之处,但其本身和RFID是两个领域的技术,RFID仅仅是一种通过无线对标签进行识别技术,而NFC是一种无线通信方式,这种通信方式是交互的。
NFC开环产业链繁冗闭环前景乐观
  开环情况下的NFC支付有着繁冗的产业链,从手机OEM开始,NFC芯片供应商、COS供应商、eSE商都需要参与手机的设计,在手机OEM协调各供应商之后,又存在手机生产的测试良品率的问题。NFC手机出厂之后,不同厂商之间的手机存在不能互相交互的问题,如果应用在支付,就标准而言,工信部必须审批确保手机在通信行业的准入,银联和央行则把关NFC手机在开环支付领域的可用。在NFC经常使用的交通领域,需要经过住建部和交通部不同标准的支持问题。从宏观来说,NFC支付需要经历TSM的利益争夺,而微观上,又需要经过不同Type支持等问题的考验。与此同时,这还是在没有考虑NFC三大方案如何选择的情况下的考虑,背后的卡商、方案商的利益和产业格局博弈更加复杂。
  总而言之,言而总之,NFC开环支付所需要牵扯的利益团体较多,NFC产业链极其繁冗。邓欣透露,在国企当中,项目的实施可以获得一定的国企补助。从这一个角度来讲,NFC在国内的应用会更加复杂。
  对于NFC的发展,有报告预测,2013年全球NFC手机的销售量将增长156%,总量将达到4亿台,这就意味着,全球三分之一的智能手机都将支持NFC功能。预测是预测,现实仍然要面对现实,国内的NFC应用仍然很少,就北京的NFC支付商用而言,有业内人士表示,可以用惨淡来形容。“中国移动的NFC项目,是以发布会为结束。”、“中国移动的NFC项目更多的是形象工程”。邓欣也认为,NFC可以分为三个发展阶段,样品、产品和商品阶段,国内的NFC发展仍然是样品阶段,普通大众非常少使用NFC支付。
  国内的三大运营商攻守情况,中国移动是处于守势,而电信和联通是处于攻势。中国移动为了留住用户,向多应用发展,NFC支付很大程度上是卖愿景给消费者。而联通有3G的优势不急于推NFC,电信则不想成为NFC的“试验小白鼠”,但这两个运营商出于增加用户的考虑,对NFC仍然有期待。
  到了闭环当中,应用区域的用户密集,使用也变的更加频繁,以园区、用户、集成商、运营商等团体为主要的参与者,牵扯到的利益体不多,张武认为:“随着NFC手机的普及,不管是作为IC卡还是作为终端设备,园区一卡通必须支持NFC手机的应用,前景是乐观的,关键在于NFC手机的开放性、稳定性、各大运营商标准的统一等。”
  邓欣表示,NFC手机一卡通 也存在一个TSM的问题,但不是运营商、银联等争夺的TSM制高点,而是二三级TSM。在共同的TSM下,统一性得到保证,但需要一定的开放性,才能让应用丰富。张武表示:“一卡通集成公司不但要做好NFC手机的应用,还要不断的开放标准的接口,允许使用单位、使用人员、第三方智能终端应用开发商参与到NFC手机的应用开发之中,让园区一卡通成为一个更加开放、更加规范的应用平台。”
 

标签种类

NFC的基本标签类型有四种,以1至4来标识,各有不同的格式与容量。这些标签类型格式的基础是:ISO 14443的A与B类型、Sony FeliCa,前者是非接触式智能卡的国际标准,而后者符合ISO 18092被动式通讯模式标准。 保持NFC标签尽可能简单的优势是:在很多场合,标签可为一次性使用,例如在海报中寿命较短的场合。
第1类标签(Tag 1 Type):此类型基于ISO14443A标准。此类标签具有可读、重新写入的能力,用户可将其配置为只读。存储能力为96字节,用来存网址URL或其他小量数据富富有余。然而,内存可被扩充到2k字节。此类NFC标签的通信速度为106 kbit/s。此类标签简洁,故成本效益较好,适用于许多NFC应用
第2类标签(Tag 2 Type):此类标签也是基于ISO14443A,具有可读、重新写入的能力,用户可将其配置为只读。其基本内存大小为48字节,但可被扩充到2k字节。通信速度也是106 kbit/s。
第3类标签(Tag 3 Type):此类标签基于Sony FeliCa体系。具有2k字节内存容量,数据通讯速度为212 kbit/s。故此类标签较为适合较复杂的应用,尽管成本较高。
第4类标签(Tag 4 Type):此类标签被定义为与ISO14443A、B标准兼容。制造时被预先设定为可读/可重写、或者只读。内存容量可达32k字节,通信速度介于106 kbit/s和424 kbit/s之间。
从上述不同标签类型的定义可以看出,前两类与后两类在内存容量、构成方面大不相同。故它们的应用不太可能有很多重叠。
第1与第2类标签是双态的,可为读/写或只读。第3与第4类则是只读,数据在生产时写入或者通过特殊的标签写入器来写入。
 
 
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