近場磁通信是什么意思

近場磁通信是什么意思

近場磁通信縮短無線距離

　　如果以距離來比較無線傳輸?shù)脑?，通常長距離的效果會比較好。但是，一項稱做近場通信（Near Field Communications，NFC）的新技術(shù)，其開發(fā)者卻以其能跨越極短的距離而自豪。

　　NFC可通過一個極小的、低成本的、只需少量能源的無線發(fā)射機，在10厘米的距離內(nèi)實現(xiàn)。其微弱的信號傳輸有助于確保安全性——想都不用想黑客可以在建筑物之外從一臺筆記本電腦對Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進行攻擊，即使與你鄰座的同事也無法捕捉到信號；但是，如果你真的想交換數(shù)據(jù)，并且想將你的NFC設(shè)備搬到該同事旁，卻能即刻建立連接。更令人驚奇的是，你可以帶著該設(shè)備到走廊盡頭的自動售貨機購買一杯蘇打水。正是基于NFC的這些特性，諾基亞、三星于今年8月30日宣布其下一代手機將裝有NFC芯片，諾基亞還承諾其NFC手機將于今年年底上市。

　　對于手機廠商而言，NFC為其進入智能卡市場提供了一個低成本的途徑。手機用戶未來可將其手中的電話當(dāng)做通過電子旋轉(zhuǎn)門、檢票處、甚至在超市結(jié)賬的智能卡。通過NFC技術(shù)，用戶甚至可以將其數(shù)字相機電話中的圖像通過附近的電視機播放出來，或者從地鐵廣告牌中獲取產(chǎn)品促銷報價，或者在NFC手機間交換聯(lián)絡(luò)信息。這項由電子消費品巨人Philips和Sony聯(lián)合開發(fā)的技術(shù)，可使低成本無線芯片應(yīng)用于從電視機、個人電腦到數(shù)碼相機的各種產(chǎn)品之中。市場研究機構(gòu)ABI Research預(yù)測，到2009年，NFC產(chǎn)品會占到整個手機市場的一半份額。

　　術(shù)業(yè)有專攻

　　NFC技術(shù)符合去年批準(zhǔn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，基于13.56MHz頻率的傳輸速度最大可達424kbps（以前ＮFC設(shè)備的速度僅被限制為此值的一半）。NFC技術(shù)的傳輸范圍比起無線射頻識別技術(shù)（radio frequency identification，RFID）來要小得多，而新的標(biāo)準(zhǔn)正是基于此而定：傳輸距離是10厘米而非2～5米。但與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合（inductive electromagnetic coupling）方式來傳遞的。

　　上述二者的關(guān)鍵區(qū)別在于NFC中增加了能夠快速建立P2P網(wǎng)絡(luò)的軟件。因為藍牙或ZigBee設(shè)備之間的P2P無線通信可令NFC設(shè)備彼此自動尋找對方進而建立通信連接（但如今流行的Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)卻有所不同，它還需要一個接入集線器）。這個P2P方案也不同于RFID網(wǎng)絡(luò)，后者是建立于主/從關(guān)系之下，并且芯片以被動的方式通過昂貴的、需要能源支持的“讀取”設(shè)備來讀取。而NFC設(shè)備卻能被設(shè)置為被動和主動兩種模式，即使在設(shè)備關(guān)機的情況下（被動模式），仍然可以發(fā)送識別數(shù)據(jù)，也正是這一特點使其成為智能卡應(yīng)用的理想選擇。同時，它也可在主動模式下，與其他主動或被動的RFID設(shè)備進行通信。

　　除了低廉的成本之外，NFC的核心優(yōu)勢是其連通速度。Philips美國公司的遙控識別業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Tariq Shahab表示：“NFC的配置和配對可以快速、容易地實現(xiàn)?！?與此相對，同樣是為近距離設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)而設(shè)計的藍牙技術(shù)則需要在通信設(shè)備間進行繁復(fù)的設(shè)置。正是基于這一即時建立連接的能力，NFC開始被定位為虛擬連接器，當(dāng)利用其他更強大的無線技術(shù)如藍牙和Wi-Fi建立通信連接時，NFC可于其間起到中介作用。

　　作為一種無線物理層技術(shù)，近場磁通信具有眾多獨特屬性，使它成為高密度、短距離流應(yīng)用的理想選擇。盡管其低成本及低功耗的優(yōu)勢為人所津津樂道，但使NFC能夠在這些應(yīng)用中替代RF技術(shù)的原因是這種磁場的獨特衰減特性。

　　為了在便攜式無線應(yīng)用中獲得良好的聲音質(zhì)量，就必須保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)。在語音和音樂的實時傳輸應(yīng)用中，QoS主要是指設(shè)備必須滿足用戶對實時內(nèi)容的質(zhì)量與可靠性的期望。在技術(shù)層面上，該術(shù)語是指傳輸內(nèi)容所要求的帶寬、延遲時間及誤碼率等傳輸參數(shù)必須預(yù)先得到保證。在音頻應(yīng)用中，通常會從聲音質(zhì)量的下降中察覺到QoS的惡化，表現(xiàn)在噪聲、噼啪聲、靜電噪聲及漏失等方面。相反，如果是利用QoS較差的信道來發(fā)送“非時間關(guān)鍵”的數(shù)據(jù)，那么所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失可以利用各種數(shù)據(jù)重發(fā)技術(shù)來糾正，而且通常不會被用戶察覺。

　　“劣勢”也是“優(yōu)勢”

　　我們可以比較一下作為短距離通信的物理層解決方案，NFC與傳統(tǒng)RF各具有什么優(yōu)缺點。NFC通過在設(shè)備之間耦合一個低功率、非傳播的準(zhǔn)靜態(tài)磁場來實現(xiàn)無線通信。由于磁場能量具有很強的1/r6衰減，因此NFC在1.5至2米的距離上是高度可靠的。表面上看，這似乎是NFC系統(tǒng)的一大劣勢，但對于短距離通信而言，這其實是一個相當(dāng)大的優(yōu)勢。

　　盡管少量射頻能量總會泄漏到自由空間，但大部分能量被存儲在準(zhǔn)靜態(tài)磁場中，形成一個嚴(yán)密的通信“泡”。正是這個特性允許NFC以非常低的功率生成適度的帶寬，即使在高用戶密度的情況下，也能從空間上分配給多個用戶。每位用戶擁有在其物理空間內(nèi)的全部帶寬，即使發(fā)生少數(shù)“重疊”，也很容易利用非常簡單的頻率分配技術(shù)予以解決。此外，場特性相對不易受周圍環(huán)境的影響，因為不論是否存在金屬物體、導(dǎo)電材料或人體，磁場能量都可靠地以1/r6規(guī)律衰減。

　　RF通信在場形狀和傳播特性上與NFC有很大差異。理論上，調(diào)制的RF平面波在自由空間中傳播的衰減接近于1/r2。由于傳播距離更長，因此所有系統(tǒng)實際上必須能共享由時分或頻分技術(shù)分配的帶寬。在現(xiàn)實中，RF信號也相當(dāng)不可預(yù)測，尤其在室內(nèi)，到處存在衰減及阻擋。此外，根據(jù)所謂的遮蔽效應(yīng)，人體會顯著衰減和反射RF信號。由所有這些因素導(dǎo)致的信號損失通?？赏ㄟ^以更高功率進行傳輸來得到一定程度的修復(fù)，但這仍需要更多的共享帶寬。

　　用戶間的帶寬分配問題在2.4GHz RF頻段顯得尤為嚴(yán)重。隨著藍牙、Wi-Fi及試圖分享這一有限帶寬的其他消費電子設(shè)備的增加，該頻段變得越來越擁擠。其結(jié)果是導(dǎo)致日益嚴(yán)重的干擾及互操作性問題，而這些問題不能通過簡單地增加發(fā)射功率(這進一步加重了干擾)或采用其他更復(fù)雜、更消耗功率的頻率管理方案來解決。

　　NFC基本上不會受這些問題的影響。在1/r6衰減規(guī)律下所形成的緊密通信“泡”允許高密度的NFC系統(tǒng)共存于同一地點中，而且能保證QoS。此外，因為系統(tǒng)的發(fā)射功率極低，所以基本上能滿足全球大多數(shù)地區(qū)對輻射功率的限制規(guī)定，從而在工作頻率上具有更大的靈活性。今天的NFC設(shè)備，如用于移動電話的無線耳機等，即工作在13.56 MHz的全球ISM頻段上，已知的干擾源只有同樣遵循1/r6衰減規(guī)律的RFID閱讀器(不是RFID標(biāo)簽)。當(dāng)它們之間的距離處于1至2米的范圍內(nèi)時將發(fā)生干擾。

　　應(yīng)用多樣

　　只要與具有加密功能的安全控制器芯片集成，NFC芯片還可當(dāng)做智能卡使用。與Sony和Philips一起，作為推動此技術(shù)發(fā)展的NFC論壇的第三個主要參與者，Visa已經(jīng)售出了上億塊遙控智能卡，其用戶主要分布在亞洲，且絕大多數(shù)被用于征收通行費。

　　如果人們憑借手舉著一塊遙控智能卡即可更快速更安全地通過旋轉(zhuǎn)門，而不是要將卡插入某個讀取器那么費事的話，那么手舉手機通過旋轉(zhuǎn)門則會更方便。智能卡通常太厚以至于將幾個同時放在錢夾里會不太方便，需要時還得費勁從錢夾中摸出，用后再放回去。最初的NFC智能卡應(yīng)用會是在那些對結(jié)賬速度要求很高的購物場所，如檢票處、超市以及音像店等。

　　Philips公司更期望將NFC當(dāng)做公共交互式廣告的工具而出售。Shahab描述了如下的情形:用戶步行通過機場或地鐵時，停下腳步并將其手機貼近內(nèi)置有NFC芯片的廣告牌，以下載利用NFC或更快速的無線技術(shù)像藍牙或Wi-Fi轉(zhuǎn)制的歌曲、手機鈴聲、游戲、票或者是優(yōu)惠券什么的，或者，他們也可下載手機能自動連接到的某個網(wǎng)址的內(nèi)容。目前，Philips正與Internet內(nèi)容提供商如Vivendi Universal一起開發(fā)具有上述功能的顯示產(chǎn)品。

　　問題尚存

　　當(dāng)然，近幾年來，大量有關(guān)這類公共交互式銷售方案的建議被討論了多次，但幾乎沒什么進展。所有的方案都面臨著可能影響其執(zhí)行效果的各種障礙，欲令匆忙的用戶停下腳步并且進行如上的操作，需要簡單、快速、可靠的技術(shù)，數(shù)量足夠多的用于廣告牌的顯示器，并且價格要極具誘惑力。此外，NFC還面臨著另外一個問題：盡管10厘米的傳輸距離對于智能卡而言是優(yōu)勢，但在擁擠的、人來人往的場所進行這種交互式操作，從實用性和用戶的心理接受程度上講也存在著一定的難度。

　　NFC最初的成功將很可能有賴于像Visa這樣的電子支付公司如何積極地游說廠商將NFC嵌進智能卡票據(jù)方案中。逐漸地，NFC進而可步遙控智能卡的后塵進入更廣泛的零售交易中。為了吸引客戶，手機廠商的興趣會在如何利用NFC實現(xiàn)在電視上顯示數(shù)碼相機影像或在手機間彼此交換聯(lián)系信息。

　　如果再有一些手機廠商加入支持NFC的隊伍中來的話，則不難預(yù)見，NFC作為通用智能卡將逐漸成為手機未來主要部件的基礎(chǔ)。在“智能卡智能電話”這一設(shè)想實現(xiàn)之前，MasterCard、摩托羅拉、微軟以及松下這些公司也不會閑著，必會于這一過程中扮演一定的角色。并且，如果NFC的研發(fā)始終本著其簡單、低價的原則，也必將令NFC手機真正成為人們生活中不可或缺之物。