NFC-P2P MODE

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今日看见有关国内电信业者要合组TSM (Trusted Service Manager)提供NFC 服务的新闻, 这是属于NFC 所能提供的3种Mode中的Card emulation mode (就是把手机+SIM card 化身为信用卡or 悠游卡,要对Device 进行申装/个人化设定就需要TSM), 其他两种是Reader mode 及Peer to Peer (P2P).

Reader mode单纯利用手机NFC机制读取Tag (可能是一张标签or藏身于海报一角)上所储存的资讯,资讯内容会是要求手机发送SMS /连结某URL /拨打某电话号码等;但我个人最觉得需要的是P2P的功能,这功能就是让两个Device靠近Touch一下,在完成认证后可进行资料传递,这除了可开发一些AP应用(如:白板,双人四子旗…)还可缩短蓝牙配对搜寻时间. 以我目前的导航机为例,在路边or车河中才要进行与手机的蓝牙配对,这通常都要等很久且会列出其他人的蓝牙装置,但这情况在未来有NFC功能的导航机出现时就可改善了.

另外,恩智浦半导体(NXP)近日推出NFC汽车钥匙, KEyLink Lite可配置于下列五种有效协助驾驶者的新应用之中:首先是汽车探测器,汽车钥匙可记录全球卫星定位系统(GPS)定位汽车最后的停车地点资讯,该资讯随后可透过NFC手机读取,手机则可藉由Google地图等服务下载附近地图,进而协助车主找到汽车。其次系路线规画,使用者可坐在家中的电脑前输入目的地资讯,透过NFC将该数据载入汽车钥匙中;驾驶者坐进汽车后,目的地资讯将自动上传至导航系统中,无需在汽车导航萤幕上用手指费力地输入资讯。第三为汽车状态与服务资讯管理,离开家里或办公室之前,可检查车中剩余的燃油是否足够,只需在NFC手机上方挥动汽车钥匙即可。此外,再也不必携带纸本的汽车服务记录,这些重要资讯都可储存在采用KEyLink Lite的「智慧」汽车钥匙中。第四是汽车自我诊断,可将所有汽车诊断资讯传送到汽车钥匙中,随后传至电脑中并上传到服务网站,数秒后即可获得诊断报告。最后则是客制化汽车,汽车制造商在车上预装升级服务,汽车在售后可透过使用者启动达成系统升级。使用者在家中可藉由网路从汽车制造商获得启动许可,并将其储存至汽车钥匙中。当您下次进入汽车时,所有的新功能都将自动启动。

以下这篇文章详细介绍NFC 如何简化蓝牙配对, 引用<新通讯元件杂志-简化蓝牙装置配对过程NFC辅助角色渐突显>,
原文URL : http://www.2cm.com.tw/coverstory_content.asp?sn=0708280011
由于NFC具备操作距离短、连接过程直接、可同时与电源/无电源产品进行通讯等特性,因此成为蓝牙的辅助技术,未来不管是以PDA付款、透过手机列印图片,还是在GameBoy上玩网路游戏,这些以蓝牙为基础的消费产品都可藉由NFC技术,简化蓝牙协议既耗时又麻烦的配对过程。
虽然蓝牙是一项出色的近距离数据通讯技术,但其传输层协议存在某些缺点,对用户而言,设备之间的初始连接过程会比较麻烦。在最糟糕的情况下,仅将蓝牙耳机连接到手机就需要三十秒的时间,甚至重新连接先前已识别的节点,通常也须要手动操作。幸运的是,近距离无线通讯(Near Field Communications, NFC)技术可以与蓝牙配合使用,进而简化在无线个人区域网路(WPAN)添加节点的过程,或者简化与自动柜员机、照片印表机及销售终端等临时公共资源建立连接的过程。使用NFC建立蓝牙节点之间的初步「握手」,毋需用户手动操作,且设备配对过程(Pairing Process)接近即时。以单独的运作频率和互补性的应用为基础(表1),NFC与蓝牙很容易就可在同一个产品中共存,进而简化蓝牙通讯的搜索和协商过程。


表1 NFC和蓝牙技术比较表
特性 NFC 蓝牙
网路配置 端对端(Peer to Peer) 单点对多点
距离 0.1公尺 10公尺(最长达100公尺)
营运频率 13.56MHz 2.4GHz
速度 最快可达424kbit/s 最快可达721kbit/s
建立连接所需的时间 少于0.1秒 约6秒
安全性 硬体和协议层安全性 协议层安全性
通讯模式 主动-被动
主动-主动
主动-主动
应用 连接、数据​​交换、RFID、付款 数据交换、耳机
基础设施 非接触式RFID解决方案 手机、PDA
实用性 易于使用、方便、一触即发 不方便,因为建立连接所需的时间较长
成本 一般

NFC之所以与众不同,主要是因为以下三个特点:

距离短
NFC的操作距离极短,仅有约十公分,这一特别设计可防止在意外或未经授权的情况下产生连结。
连接过程直接
NFC的连接过程主要考虑的是普通消费者的行为模式,而不是工程师或程式员所认为的模式,就像现在的智慧卡一样,要激发具有NFC功能的个人数位助理(PDA)或手机的通讯,只须将它接近要连接的设备即可。
可与电源/无电源产品通讯
NFC以传统模式在具备电源的设备之间运作,同时支援非接触式智慧卡或射频询答机(Transponder)等无电源被动设备的通讯。

NFC与蓝牙相辅相成

NFC最初是特别针对13.56MHz RFID频段下、十公分以内的短距离非接触式数据传输而设计,它是一项开放标准,符合ISO 180921和ECMA 3402规范,并与ISO 144433定义的RFID全球标准向后相容。它所具有的低成本、高可靠性和全球相容等特点,使其成为RFID、电子付款和免插型(No-swipe)智慧卡等应用的首选技术,正是由于以上特性,NFC能够作为一种辅助技术,自动执行建立蓝牙连接所需的认证和初始参数交换。

蓝牙设备间的配对操作通常需要五~六秒钟,通讯繁忙的环境中则长达三十秒,而NFC简化的单一连接协议只需一百到两百毫秒就能完成上述任务。效率如此高主要是因为NFC是一种相对简单的协议,最初是针对某些直接的点对点应用而开发,与蓝牙的一系列复杂使用模型形成鲜明对比。

透过标准RFID技术的一个子集以及在1~2dBm之间的典型输出功率,NFC可以在主动与被动的作业模式下(图1)支援106kbit/s、212kbit/s与424kbit/s传输速率的极短程资料连结。NFC的主动模式需要两边设备都支援全双向资料交换(Duplex Data Exchange),而主动/被动作业模式则只需一端是主动收发器,它会为被动的另一方提供能量。被动设备的接收器仅须在推进时,确定其存在及证明参与通讯的可行性,并对资料接收作出回应,另一方面,NFC的主动模式需两个节点同时参与协商资料交换。多数应用需两个主动式NFC节点,而主动/被动式模式则在与无电源设备进行通讯时很有用,如非接触式卡片。

图1a NFC主动运作模式
图1b NFC的被动运作模式

NFC的通讯过程简洁,始终遵循搜索、认证授权、协商、传输和确认等顺序,其链结层包括一个加密的授权步骤以及防冲突机制,可防止第三方以中间人方式侵入链结。此外,其十公分短距离传输的特点可以限制潜在黑帽(Black Hat)骇客的进入,对于安全付款之类的敏感型应用,可以采用标准智慧卡所用技术,在更高层增加AES和三重DES加密。NFC会在协商阶段中建立与后续交易的各种参数定义,如链结速度、设备ID、应用、传输大小以及所需动作等。此时,NFC连接不仅可实现自身相关的简单资料交换,还可在设备之间建立一个到蓝牙点对点或主机与用端户的连接。后者须协商双方的蓝牙节点位址,并透过蓝牙的较高层协议终止连接,这些参数在蓝牙和NFC设备间的传递是透过串列连结–一般是采用I 2 C或SPI介面,与一个简单的交换协定,在蓝牙设备和NFC之间进行传递。

由于可以自动处理较低层的任务,因此NFC协议可大幅改善许多消费性应用的使用者体验,图2阐述用户要玩游戏或传送照片时,两部手机或PDA之间须要建立哪些连接,同时针对WiFi和无线USB用户开发类似的机制,使他们能在与网路建立连结时享受相同的速度和方便性。

图2 NFC对蓝牙的透明传输简化透过手持式设备建立多人游戏连结的过程

NFC应用范围扩大由于NFC可作为蓝牙较长距离和较高数据速率的支援技术,所以同时采用这两项技术的设备具有更大的灵活性,可提供更精彩的用户体验。可以简单想像这两种技术的综效︰蓝牙是一种多用途电缆,用来实现任意两台电子设备之间的数据交换;而NFC则充当一种通用的连接器,将数据交换过程变得既方便又快捷。

与其简单列出预计哪几十种应用会给NFC带来现成的市场机会,还不如研究一些案例,底下这些案例将展示简化的蓝牙连接过程,如何将如今的应用变得更容易使用、更有趣,并指出如何打造新的应用,这些新应用将充分发挥手持式设备的功能,甚至可能催生全新的产品类别。

免持连接

透过简化具有蓝牙功能的手机与耳机和免手持系统之间的连接过程,NFC很快就能获得市场的接受,由于耳机或扩音器只须包含一个非接触式RFID卡,因此只须将两个设备互相接触,就能实现与手机的配对。

在这种情况下,手机将读取RFID卡以确定可提供的耳机功能和蓝牙设置的参数。

PC/手持设备同步

当用户将智慧型手机与个人电脑进行联络人列表、日历和其他重要资料同步时,也将享受到具备NFC功能的蓝牙技术的好处。因此,同步手机或PDA的操作将变得非常简单,只须将设备与个人电脑相接触,并按手持设备萤幕上的选单回答几个问题即可。

区域网路游戏

NFC在电子游戏领域也有许多应用,例如藉由NFC技术,游戏玩家即使在某些特定的环境中,如同学聚会中或上下班乘车途中,也可以玩区域网路的游戏。当与蓝牙一起使用时,NFC能够解决目前许多与建立连接相关的问题,而正是这些问题阻碍市场对蓝牙的接受。

将蓝牙耳机连接到手机时,建立一次连接通常只须进行一次配置,而特殊条件下的网路游戏与此不同,每加一个新的玩家都须要建立新的连接。如果在手机和耳机之间只建立一次连接,三到五分钟是可以接受的,但如果用户每天要建立多次连接,这一过程就显得耗时而繁琐。在蓝牙设备随处可见的拥挤公共场所中,这一过程会变得更加复杂,因为在这种情况下,很难确定哪个设备是目标连接设备。

而NFC能够实现无缝、直接且快速的连接,进而解决此一问题,不管玩GameBoy、PS2等专门的游戏设备,还是手机或PDA中内建的游戏,NFC都能为多人游戏建立一触即发( Touch-and-go)的连接。两名游戏玩家只须将他们各自的设备互相接触,设备中的NFC软体就将处理建立蓝牙连接所需的搜索、查询、认证和加密设定。

图片列印

数位摄影的兴起带来对即时列印的大量需求,不管是透过家用印表机还是自助式数位冲印便利站(Photo Kiosk),几乎每个药局、折扣商店和便利商店都有这种便利站,启用NFC的蓝牙连接可轻松替代目前所用的USB连接线和储存卡,用来在相机和印表机之间传输图像。

在自助式数位冲印便利店列印手机或相机上的图像时,只须将设备放置在印表机顶部的指定区域,然后透过手持设备的选单启用图像共享,然后以正常模式打印即可;在家或办公室里,如果印表机整合NFC与蓝牙功能,可以直接从任何具有相似功能的相机进行无缝列印。

该技术的应用得经过两到三年的时间才能普及,在此期间,可使用以USB为基础的的配接器(Dongle),实现不具备NFC功能的旧款计算机和印表机,与具有蓝牙功能的手持式设备进行通讯。

图片共享

NFC技术更有助于将图片从PDA和智慧型手机的窄小萤幕中解放出来,不难想像,将来将可透过手持设备之间交换照片,就如今日交换名片一样。这种流畅的图片传输功能也将使计算机、电视和平面萤幕等成为临时的图片显示器。

图片传输功能可内建在DVD播放器、家庭剧院设备,甚至是视讯显示器本身中,只须将手持设备与已经启用NFC的蓝牙设备相接触,连接就会启动,而且可携式装置的萤幕上会出现一个选单,用户可以选择、传输和显示图像。与电脑相似,蓝牙配接器修配用零部件市场将使早期的视讯产品能够从任何具有蓝牙功能的来源接收用户的照片。

NFC设备成本低于一美元

由于可与蓝牙技术互补,NFC已经在手机、PDA和其他大容量消费类设备中获得广泛接受,2006年在市场上已可看到支援NFC的蓝牙设备。启用NFC的POS终端已经在不少地区投入使用,2007年初一触即发的自助式数位冲印便利站大量进入市场。在初期阶段,NFC将作为独立晶片嵌入在产品中,预计这些设备的初始成本远远低于一美元,而且,随着市场的广泛接受及随之而来的量产,成本还会进一步降低。

预计在两至三年内,大多数NFC设备将成为大型整合式解决方案中的功能核心,与其带来的设计功能相比,成本将微不足道。

NFC作为实现无线协议的开放技术,随着市场的广泛接受,将有助于创造出新一代的无线产品,这些无线产品不仅可互相无缝操作,并且能够轻松交换语音、视讯和电子货币等。

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