NFC与RFID简介
根據百度百科介紹:
射頻識別(RFID)是一種無線通信技術,可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。
無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場,把數據從附著在物品上的標簽上傳送出去,以自動辨識與追蹤該物品。某些標簽在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量,并不需要電池;也有標簽本身擁有電源,并可以主動發出無線電波(調成無線電頻率的電磁場)。標簽包含了電子存儲的信息,數米之內都可以識別。與條形碼不同的是,射頻標簽不需要處在識別器視線之內,也可以嵌入被追蹤物體之內。
許多行業都運用了射頻識別技術。將標簽附著在一輛正在生產中的汽車,廠方便可以追蹤此車在生產線上的進度。倉庫可以追蹤藥品的所在。射頻標簽也可以附于牲畜與寵物上,方便對牲畜與寵物的積極識別(積極識別意思是防止數只牲畜使用同一個身份)。射頻識別的身份識別卡可以使員工得以進入鎖住的建筑部分,汽車上的射頻應答器也可以用來征收收費路段與停車場的費用。
某些射頻標簽附在衣物、個人財物上,甚至于植入人體之內。由于這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人信息,這項技術也會有侵犯個人隱私憂患。
從概念上來講,RFID類似于條碼掃描,對于條碼技術而言,它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器;而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽,利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。
從結構上講RFID是一種簡單的無線系統,只有兩個基本器件,該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器和很多應答器組成。
RFID的組成有:
應答器:由天線,耦合元件及芯片組成,一般來說都是用標簽作為應答器,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象。
閱讀器:由天線,耦合元件,芯片組成,讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備,可設計為手持式rfid讀寫器或固定式讀寫器。
應用軟件系統 :是應用層軟件,主要是把收集的數據進一步處理,并為人們所使用。
關于射頻識別:
射頻識別系統最重要的優點是非接觸識別,它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽,并且閱讀速度極快,大多數情況下不到100毫秒。有源式射頻識別系統的速寫能力也是重要的優點。可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業務。 制約射頻識別系統發展的主要問題是不兼容的標準。射頻識別系統的主要廠商提供的都是專用系統,導致不同的應用和不同的行業采用不同廠商的頻率和協議標準,這種混亂和割據的狀況已經制約了整個射頻識別行業的增長。許多歐美組織正在著手解決這個問題, 并已經取得了一些成績。標準化必將刺激射頻識別技術的大幅度發展和廣泛應用。
RFID的適用性:
物流管理的本質是通過對物流全過程的管理,實現降低成本和提高服務水平兩個目的。如何以正確的成本和正確的條件,去保證正確的客戶在正確的時間和正確的地點,得到正確的產品,成為物流企業追求的最高目標。一般來說,企業存貨的價值要占企業資產總 額的25%左右,占企業流動資產的50%以上。所以物流管理工作的核心就是對供應鏈中存貨的管理。在運輸管理方面采用射頻識別技術,只需要在貨物的外包裝上的安裝電子標簽,在運輸檢查站或中轉站設置閱讀器,就可以實現資產的可視化管理。與此同時,貨 主可以根據權限,訪問在途可視化網頁,了解貨物的具體位置,這對提高物流企業的服務水平有著重要意義。
RFID的性能特點:
1.快速掃描。RFID辨識器可同時辨識讀取數個RFID標簽!
2.體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外,RFID標簽更可往小型化與多樣形態發展,以應用于不同產品。
3.抗污染能力和耐久性。傳統條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染,但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。此外,由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損;RFID卷標是將數據存在芯片中,因此可以免受污損。
4.可重復使用。現今的條形碼印刷上去之后就無法更改,RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據,方便信息的更新。
5.穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。
6.數據的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes,二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符,RFID最大的容量則有數MegaBytes.隨著記憶載體的發展,數據容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大,對卷標所能擴充容量的需 求 也相應增加。
7.安全性。由于RFID承載的是電子式信息,其數據內容可經由密碼保護,使其內容不易被偽造及變造。
RFID因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個企業大幅提高貨物、信息管理的效率,還可以讓銷售企業和制造企業互聯,從而更加準確地接收反饋信息,控制需求信息,優化整個供應鏈。
RFID的工作原理:
RFID技術的基本工作原理并不復雜:標簽進入磁場后,接收解讀器發出的射頻信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(無源標簽或被動標簽),或者由標簽主動發送某一頻率的信號(Active Tag,有源標簽或主動標簽),解讀器讀取 信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。一套完整的RFID系統, 是由閱讀器與電子標簽也就是所謂的應答器及應用軟件系統三個部份所組成,其工作原理是Reader發射一特定頻率的無線電波能量,用以驅動電路將內部的數據送出,此時Reader便依 序接收解讀數據, 送給應用程序做相應的處理。以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成:感應耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式,而較高頻大多采用第二種方式。閱讀器根據使用的結構和技術不 同可以是讀或讀/寫裝置,是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換,同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中,可進一步 通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體,應答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源單元。
NFC(近場無線通信技術)是在RFID的基礎上發展而來,NFC從本質上與RFID沒有太大區別,都是基于地理位置相近的兩個物體之間的信號傳輸。
但NFC與RFID還是有區別的,NFC技術增加了點對點通信功能,可以快速建立藍牙設備之間的P2P(點對點)無線通信,NFC設備彼此尋找對方并建立通信連接。P2P通信的雙方設備是對等的,而RFID通信的雙方設備是主從關系。
其余還有一些技術細節方面:
NFC相較于RFID技術,具有距離近、帶寬高、能耗低等一些特點。詳細內容:
1.NFC只是限于13.56MHz的頻段!而RFID的頻段有低頻(125KHz到135KHz),高頻(13.56MHz)和超高頻(860MHz到960MHz之間。
2.工作有效距離:NFC(小于10cm,所以具有很高的安全性),RFID距離從幾米到幾十米都有!
3.因為同樣工作于13.56MHz,NFC與現有非接觸智能卡技術兼容,所以很多的廠商和相關團體都支持NFC,而RFID標準較多,統一較為復雜(估計是沒可能統一的了),只能在特殊行業有特殊需求下,采用相應的技術標準!
4.應用:RFID更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上,而NFC則在門禁、公交、手機支付等領域內發揮著巨大的作用。
NFC工作模式
卡模式(Card emulation):這個模式其實就是相當于一張采用RFID技術的IC卡。可以替代大量的IC卡(包括信用卡)場合商場刷卡、公交卡、門禁管制,車票,門票等等。此種方式下,有一個極大的優點,那就是卡片通過非接觸讀卡器的 RF 域來供電,即便是寄主設備(如手機)沒電也可以工作。
點對點模式(P2P mode):這個模式和紅外線差不多,可用于數據交換,只是傳輸距離較短,傳輸創建速度較快,傳輸速度也快些,功耗低(藍牙也類似)。將兩個具備NFC功能的設備鏈接,能實現數據點對點傳輸,如下載音樂、交換圖片或者同步設備地址薄。因此通過NFC,多個設備如數碼相機、PDA、計算機和手機之間都可以交換資料或者服務。
NFC技術特征
與RFID一樣,NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞,但兩者之間還是存在很大的區別。首先,NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無線連接技術,其傳輸范圍比RFID小。 其次,NFC與現有非接觸智能卡技術兼容,已經成為得到越來越多主要廠商支持的正式標準。再次,NFC還是一種近距離連接協議,提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的通信。與無線世界中的其他連接方式相比,NFC是一種近距離的私密通信方式。
NFC、紅外線、藍牙同為非接觸傳輸方式,它們具有各自不同的技術特征,可以用于各種不同的目的,其技術本身沒有優劣差別。
NFC手機內置NFC芯片,比原先僅作為標簽使用的RFID更增加了數據雙向傳送的功能,這個進步使得其更加適合用于電子貨幣支付的;特別是RFID所不能實現的,相互認證和動態加密和一次性鑰匙(OTP)能夠在NFC上實現。NFC技術支持多種應用,包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。通過NFC手機,人們可以在任何地點、任何時間,通過任何設備,與他們希望得到的娛樂服務與交易聯系在一起,從而完成付款,獲取海報信息等。NFC設備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設備對設備的數據傳輸鏈路,其應用主要可分為以下四個基本類型:用于付款和購票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數據。
NFC技術原理
支持NFC的設備可以在主動或被動模式下交換數據。在被動模式下,啟動NFC通信的設備,也稱為NFC發起設備(主設備),在整個通信過程中提供射頻場(RF-field),。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度,將數據發送到另一臺設備。另一臺設備稱為NFC目標設備(從設備),不必產生射頻場,而使用負載調制(load modulation)技術,即可以相同的速度將數據傳回發起設備。此通信機制與基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容,因此,NFC發起設備在被動模式下,可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標設備,并與之建立聯系。
NFC與RFID區別
第一、NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合進一塊單芯片,而rfid必須有閱讀器和標簽組成。RFID只能實現信息的讀取以及判定,而NFC技術則強調的是信息交互。通俗的說NFC就是RFID的演進版本,雙方可以近距離交換信息。NFC手機內置NFC芯片,組成RFID模塊的一部分,可以當作RFID無源標簽使用進行支付費用;也可以當作RFID讀寫器,用作數據交換與采集,還可以進行NFC手機之間的數據通信。
第二、NFC傳輸范圍比RFID小,RFID的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米,但由于NFC采取了獨特的信號衰減技術,相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。
第三、應用方向不同。NFC看更多的是針對于消費類電子設備相互通訊,有源RFID則更擅長在長距離識別。
隨著互聯網的普及,手機作為互聯網最直接的智能終端,必將會引起一場技術上的革命,如同以前藍牙、USB、GPS等標配,NFC將成為日后手機最重要的標配,通過NFC技術,手機支付、看電影、坐地鐵都能實現,將在我們的日常生活中發揮更大的作用。
傳統比較
NFC和藍牙(Bluetooth)都是短程通信技術,而且都被集成到移動電話。但NFC不需要復雜的設置程序。NFC也可以簡化藍牙連接。
NFC略勝藍牙的地方在于設置程序較短,但無法達到低功率藍牙(Bluetooth Low Energy)的速度。在兩臺NFC設備相互連接的設備識別過程中,使用NFC來替代人工設置會使創建連接的速度大大加快:少于十分之一秒。NFC的最大數據傳輸量 424 kbit/s 遠小于 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。雖然NFC在傳輸速度與距離比不上藍牙 (小于 20 cm),但相應可以減少不必要的干擾。這讓NFC特別適用于設備密集而傳輸變得困難的時候。相對于藍牙,NFC兼容于現有的被動 RFID (13.56 MHz ISO/IEC 18000-3) 設施。NFC的能量需求更低,與藍牙 V4.0低能協議類似。當NFC在一臺無動力的設備(比如一臺關機的手機,非接觸式智能信用卡,或是智能海報)上工作時,NFC的能量消耗要小于低能藍牙 V4.0。對于移動電話或是移動消費性電子產品來說,NFC的使用比較方便。NFC的短距離通信特性正是其優點,由于耗電量低、一次只和一臺機器鏈接,擁有較高的保密性與安全性,NFC有利于信用卡交易時避免被盜用。NFC的目標并非是取代藍牙等其他無線技術,而是在不同的場合、不同的領域起到相互補充的作用。
具體對比如下表:
| NFC | 藍牙 | 紅外 | |
| 網絡類型 | 點對點 | 單點對多點 | 點對點 |
| 使用距離 | ≤0.1m | ≤10m | ≤1m |
| 速度 |
106 212 424 868 721 115 |
2.1 Mbps | ~1.0 Mbps |
| 建立時間 | < 0.1s | 6s | 0.5s |
| 安全性 | 具備, 硬件實現 | 具備,軟件實現 | 不具備, 使用IRFM 時除外 |
| 通信模式 | 主動-主動/被動 | 主動-主動 | 主動-主動 |
| 成本 | 低 | 中 | 低 |
NFC天線
一種近場耦合天線,由于13.56Mhz波長很長,且讀寫距離很短,合適的耦合方式是磁場耦合,線圈是合適的耦合方式。由于手機之類的消費型產品有很高的外觀要求,因此天線一般需要內置。但是天線內置后,天線就必須貼近主板或電池(都含有金屬導體成分)。這樣設計的后果是,天線會在導體表面產生渦流來削弱天線的磁場。因此,業界在手機中通常采用磁性薄膜(如TDK等公司生產)貼合FPC方式來做天線。一種新技術是磁性薄膜與FPC合一,也即磁性FPC。
發展前景
NFC具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點,這讓它在某些領域顯得更具潛力——NFC通過一個芯片、一根天線和一些軟件的組合,能夠實現各種設備在幾厘米范圍內的通信,而費用僅為2~3歐元。據ABIReasearch有關NFC有最新研究,NFC市場可能發跡于移動手持設備。ABI估計,到2005年以后,市場會出現采用NFC芯片的智能手機和增強型手持設備。到2009年,這種手持設備將占一半以上的市場。研究機構Strategy Analytics預測,至2011年全球基于移動電話的非接觸式支付額將超過360億美元。如果NFC技術能得到普及,它將在很大程度上改變人們使用許多電子設備的方式,甚至改變使用信用卡、鑰匙和現金的方式。 NFC作為一種新興的技術,大致總結了藍牙技術協同工作能力差的弊病。不過,它的目標并非是完全取代藍牙、Wi-Fi等其他無線技術,而是在不同的場合、不同的領域起到相互補充的作用。因為NFC的數據傳輸速率較低,僅為212Kbps,不適合諸如音視頻流等需要較高帶寬的應用。
而所謂RFID標準和NFC標準的沖突,是對NFC的一種誤解。NFC和RFID在物理層有相似之處,但其本身和RFID是兩個領域的技術,RFID僅僅是一種通過無線對標簽進行識別技術,而NFC是一種無線通信方式,這種通信方式是交互的。
NFC開環產業鏈繁冗閉環前景樂觀
開環情況下的NFC支付有著繁冗的產業鏈,從手機OEM開始,NFC芯片供應商、COS供應商、eSE商都需要參與手機的設計,在手機OEM協調各供應商之后,又存在手機生產的測試良品率的問題。NFC手機出廠之后,不同廠商之間的手機存在不能互相交互的問題,如果應用在支付,就標準而言,工信部必須審批確保手機在通信行業的準入,銀聯和央行則把關NFC手機在開環支付領域的可用。在NFC經常使用的交通領域,需要經過住建部和交通部不同標準的支持問題。從宏觀來說,NFC支付需要經歷TSM的利益爭奪,而微觀上,又需要經過不同Type支持等問題的考驗。與此同時,這還是在沒有考慮NFC三大方案如何選擇的情況下的考慮,背后的卡商、方案商的利益和產業格局博弈更加復雜。
總而言之,言而總之,NFC開環支付所需要牽扯的利益團體較多,NFC產業鏈極其繁冗。鄧欣透露,在國企當中,項目的實施可以獲得一定的國企補助。從這一個角度來講,NFC在國內的應用會更加復雜。
對于NFC的發展,有報告預測,2013年全球NFC手機的銷售量將增長156%,總量將達到4億臺,這就意味著,全球三分之一的智能手機都將支持NFC功能。預測是預測,現實仍然要面對現實,國內的NFC應用仍然很少,就北京的NFC支付商用而言,有業內人士表示,可以用慘淡來形容。“中國移動的NFC項目,是以發布會為結束。”、“中國移動的NFC項目更多的是形象工程”。鄧欣也認為,NFC可以分為三個發展階段,樣品、產品和商品階段,國內的NFC發展仍然是樣品階段,普通大眾非常少使用NFC支付。
國內的三大運營商攻守情況,中國移動是處于守勢,而電信和聯通是處于攻勢。中國移動為了留住用戶,向多應用發展,NFC支付很大程度上是賣愿景給消費者。而聯通有3G的優勢不急于推NFC,電信則不想成為NFC的“試驗小白鼠”,但這兩個運營商出于增加用戶的考慮,對NFC仍然有期待。
到了閉環當中,應用區域的用戶密集,使用也變的更加頻繁,以園區、用戶、集成商、運營商等團體為主要的參與者,牽扯到的利益體不多,張武認為:“隨著NFC手機的普及,不管是作為IC卡還是作為終端設備,園區一卡通必須支持NFC手機的應用,前景是樂觀的,關鍵在于NFC手機的開放性、穩定性、各大運營商標準的統一等。”
鄧欣表示,NFC手機一卡通也存在一個TSM的問題,但不是運營商、銀聯等爭奪的TSM制高點,而是二三級TSM。在共同的TSM下,統一性得到保證,但需要一定的開放性,才能讓應用豐富。張武表示:“一卡通集成公司不但要做好NFC手機的應用,還要不斷的開放標準的接口,允許使用單位、使用人員、第三方智能終端應用開發商參與到NFC手機的應用開發之中,讓園區一卡通成為一個更加開放、更加規范的應用平臺。”
標簽種類
NFC的基本標簽類型有四種,以1至4來標識,各有不同的格式與容量。這些標簽類型格式的基礎是:ISO 14443的A與B類型、Sony FeliCa,前者是非接觸式智能卡的國際標準,而后者符合ISO 18092被動式通訊模式標準。 保持NFC標簽盡可能簡單的優勢是:在很多場合,標簽可為一次性使用,例如在海報中壽命較短的場合。
第1類標簽(Tag 1 Type):此類型基于ISO14443A標準。此類標簽具有可讀、重新寫入的能力,用戶可將其配置為只讀。存儲能力為96字節,用來存網址URL或其他小量數據富富有余。然而,內存可被擴充到2k字節。此類NFC標簽的通信速度為106 kbit/s。此類標簽簡潔,故成本效益較好,適用于許多NFC應用
第2類標簽(Tag 2 Type):此類標簽也是基于ISO14443A,具有可讀、重新寫入的能力,用戶可將其配置為只讀。其基本內存大小為48字節,但可被擴充到2k字節。通信速度也是106 kbit/s。
第3類標簽(Tag 3 Type):此類標簽基于Sony FeliCa體系。具有2k字節內存容量,數據通訊速度為212 kbit/s。故此類標簽較為適合較復雜的應用,盡管成本較高。
第4類標簽(Tag 4 Type):此類標簽被定義為與ISO14443A、B標準兼容。制造時被預先設定為可讀/可重寫、或者只讀。內存容量可達32k字節,通信速度介于106 kbit/s和424 kbit/s之間。
從上述不同標簽類型的定義可以看出,前兩類與后兩類在內存容量、構成方面大不相同。故它們的應用不太可能有很多重疊。
第1與第2類標簽是雙態的,可為讀/寫或只讀。第3與第4類則是只讀,數據在生產時寫入或者通過特殊的標簽寫入器來寫入。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的NFC与RFID简介的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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