هر آنچه باید درباره NFC بدانید - مجله تار و سه تار

به گزارش خبرنگاران به نقل از ایتنا،با پیشرفت فناوری و رسوخ آن در دنیای ارتباطات، شیوه های برقراری ارتباطات نیز گسترده شده اند. یکی از این شیوه ها استفاده از امواج رادیویی در برقراری ارتباطات است.

یکی از فناوری هایی که می تواند برای انتقال اطلاعات در فواصل نزدیک مورد استفاده قرار گیرد، فناوری ارتباط میدان نزدیک یا NFC است. کوتاه برد بودن NFC عامل اصلی به کارگیری آن است زیرا برد کوتاه NFC مهمترین عامل در افزایش امنیت آن محسوب می شود.

از جمله مزایای NFC می توان به سادگی برقراری ارتباط دو دستگاه الکترونیکی با نزدیک کردن آنها به یکدیگر، کاربرد گسترده در وسایل مربوط به شناسایی موجودیت ها (کارت ملی و ...) و سازگاری آن با استانداردهای RFID موجود است. در این مقاله ضمن تعریف مشخصات فنی و کاربردی فناوری NFC، در ادامه به آنالیز مزایا، تفاوت آن با سایر فناوری های مشابه، برچسب های مورد استفاده در فناوری NFC و همچنین استانداردهای مورد استفاده در این منابع خواهیم پرداخت.

مقدمه

با پیشرفت فناوری و رسوخ آن در دنیای ارتباطات، شیوه های برقراری ارتباطات نیز گسترده شده اند. یکی از این شیوه ها استفاده از امواج رادیویی در برقراری ارتباطات است. انواع مختلفی از یک ارتباط بی سیم وجود دارد. بعضی از این ارتباطات برای انتقال اطلاعات به فواصل دور و بعضی دیگر در فواصل نزدیک به کار گرفته می شوند. یکی از فناوری هایی که می تواند برای انتقال اطلاعات در فواصل نزدیک مورد استفاده قرار گیرد NFC است. فناوری NFC برای کاربردهای مختلف زیادی مورد استفاده قرار می گیرد و بسیاری از دستگاه هایی که احتیاج به بر قراری ارتباط با دستگاه های دیگر دارند از این فناوری پشتیبانی می کنند. کوتاه برد بودن NFC عامل اصلی به کارگیری آن است زیرا برد کوتاه NFC مهمترین عامل در افزایش امنیت آن محسوب می شود.

تعریف فناوری NFC

NFC، به معنای ارتباط میدانی با بُرد کوتاه است، مجموعه ای از استانداردها برای تلفن های هوشمند یا هر دستگاه دیگری که قرار است به وسیله نزدیک شدن (فاصله صفر تا پنج سانتی متر) با یکدیگر ارتباط برقرار کنند وجود دارد. این مجموعه استانداردها شبیه 802.11b یا 802.11n برای Wi-Fi است، یعنی پروتکل هایی را برای ارسال و دریافت اطلاعات تنظیم می کنند.

NFC، یک فناوری اتصال غیر مستقیم است که در آن احتیاجی به محیط الکتریکی و فیزیکی نیست. این بدان معنی است که کارت های NFC برای انتقال اطلاعات به کارتخوان ها، احتیاجی به برقراری اتصال فیزیکی ندارند و فقط کافیست در فاصله چند سانتیمتری دستگاه کارتخوان قرار گیرند تا اطلاعات لازم را به آن ارسال شود. این ارتباط خیلی ساده بوده بر خلاف دیگر اتصال های بی سیم برد کوتاه بدون انجام تنظیمات خاصی تنها با نزدیک کردن دو دستگاه به یکدیگر صورت می گیرد. حداکثر فاصله مورد احتیاج برای این ارتباط 4 یا 5 سانتیمتر است.

مزایا و کاربردهای NFC

از جمله مزایای NFC می توان به موارد زیر اشاره نمود:

سادگی برقراری ارتباط دو دستگاه الکترونیکی با نزدیک کردن آنها به یکدیگر، کاربرد گسترده در وسایل مربوط به شناسایی موجودیت ها (کارت ملی و ...)، برقراری امنیت در تبادل اطلاعات به سادگی و عدم انجام تنظیمات پیچیده برای اتصال دو دستگاه و سازگاری آن با استانداردهای RFID موجود.

بر همین اساس دستگاه هایی که از استانداردهای RFID استفاده می کنند قابلیت استفاده از فناوری NFC را نیز دارند. کاربردهای NFC، شامل پرداخت های الکترونیک، تبادل اطلاعات در فاصله های کوتاه (مثلاً در کنار هم قرار دادن دو تلفن برای تبادل عکس) و ساده سازی راه اندازی Wi-Fi و بلوتوث است.

برای اینکه تلفن هوشمند شما بتواند با دستگاه های دارای NFC ارتباط برقرار کند، بایستی از چیپ NFC برخوردار باشد. فناوری NFC بر اساس شناسه رادیویی (RFID) ساخته شده که به یک دستگاه امکان می دهد تا به دستگاه دیگر امواج رادیویی ارسال کند و پس از شناسایی یکدیگر، عملیات مشخصی بین آنها انجام شود.

از دستاوردهای NFC، مصرف انرژی بسیار اندک و امنیت نسبی مناسب است. اگر کسی بخواهد به وسیله NFC به دستگاه شما رخنه کند و یا در ارتباط NFC دستگاه شما با دستگاه دیگر اخلال به وجود بیاورد، بایستی بسیار به این دستگاه ها نزدیک شود که این کار بدون جلب توجه و مشکوک شدن شما، تقریباً ممکن نیست. از جمله سایر کاربردهای NFC می توان به تلفن های همراه، PDA ها، رایانه های شخصی، پایانه های فروش نقدی (POS)، پارکو متر، دستگاه های خودپرداز، انتقال داده در فواصل نزدیک بین دستگاه هایی نظیر دوربین های دیجیتال و تلفن های همراه و غیره اشاره نمود.

تفاوت NFC با سایر فناوری های بی سیم

از فناوری NFC، فقط در یک کاربرد خاص استفاده نشده است بلکه برعکس دیگر فناوری های بی سیم که دارای یک کاربرد خاص می باشند، NFC دارای کاربردهای متفاوتی است.

بلوتوث: NFC برای انتقال اطلاعات در فواصل خیلی نزدیک طراحی شده است در صورتیکه بلوتوث برای انتقال اطلاعات در فواصل بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

Wi-Fi / IEEE 802.11: Wi-Fi برای شبکه های محلی بی سیم طراحی شده است و برای کاربردهای برد کوتاه نظیر به نظیر مناسب ناست.

RFID: اگرچه RFID در بسیاری جهات به NFC شبیه است، اما RFID یک فناوری بسیار گسترده تر است. استانداردهای NFC این توانایی را به آن داده اند تا بتواند در کاربردهای مختلف بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.

در واقع ویژگی اخیر NFC آن را به عنوان یک فناوری ایده آل در کاربردهای انتقال اطلاعات درفواصل نزدیک مطرح کرده است و در مواردی که شکلهای دیگر ارتباطات بی سیم امکان پذیر نیست می توان به راحتی از آن استفاده نمود.

NFC یک فناوری برد کوتاه بی سیم است که برای ارتباط از امواج رادیویی بهره می برد. فرکانس کار این فناوری 13.56MHz می باشد که از فرکانسهایی است که برای استفاده از آنها احتیاجی به اخذ مجوز ناست. ارتباط بین دو دستگاه به وسیله نزدیک کردن آنها به یکدیگر و ارسال یک موج ساده برقرار خواهد. به دلیل اینکه فاصله دو دستگاه در هنگام برقراری ارتباط خیلی کم است این ارتباط به طور ذاتی امن است.

سرعت انتقال داده و روش های ارتباط در فناوری NFC

سرعت انتقال داده در NFC، 106، 212 و یا 424 کیلوبیت بر ثانیه است. سرعت انتقال داده بین دو دستگاه می تواند بسته به کاربردهای مختلف دستگاه تنظیم شده و عوامل دیگری نیز ممکن است در سرعت انتقال داده مؤثر باشد.

برای NFC دو نوع دستگاه تعریف شده است: آغازگر و هدف. دستگاه های آغازگر همانطور که از نام آنها نیز برمی آید، آغاز کننده یک ارتباط هستند و مبادله اطلاعات را کنترل می کنند اما دستگاه های هدف فقط به درخواست های دستگاه های آغازگر پاسخ می دهند.

استانداردها، پارامترها و مشخصات فنی NFC

استانداردهایی برای این فناوری توسط بعضی از مؤسسات استانداردسازی جهانی تعریف شده است. از جمله این مؤسسات ISO (18092)، ECMA (340) و ETSI می باشند. همچنین NFC با پروتکلهای کارت های هوشمند MIFARE® (ISO 14443 A) شرکت فلیپس و FeliCa smart card شرکت سونی سازگار است.

NFC فرکانس 13.56MHz را که از فرکانس های بدون احتیاج به مجوز (ISM Bands) محسوب می شود استفاده می نماید. همچنین NFC از مدولاسیون ASK استفاده می نماید و دارای پهنای باند 14KHz و باند کناری آن تا ±1.8 MHz گسترده شده است.

در NFC اگر چه برای انتقال داده با سرعت 106Kbps در یک دستگاه فعال از شکل تغییر یافته رمزگذاری میلر با 100 درصد سطح مدولاسیون استفاده می شود اما برای انتقال داده در سایر موارد از سطح مدولاسیون 10 درصد با کدگذاری منچستر بر روی سیگنال RF استفاده می شود. در جدول زیر نحوه رمزگذاری داده ها در سرعت های متفاوت آورده شده است

جدول 1: نحوه رمزگذاری داده ها در سرعت های متفاوت

رمزگذاری منچستر برای انتقال یک بیت از یک پالس که در وسط آن یک گذار از سطح پایین به سطح بالا یا برعکس انتقال می افتد استفاده می نماید. گذار از سطح پایین به بالا نمایانگر بیت با ارزش 0 و گذر از سطح بالا به پایین نمایانگر بیت با ارزش 1 است.

شکل 1 :کد منچستر استفاده شده برای انتقال داده

در رمزگذاری میلر گذر بیتهای با ارزش یک همواره به یک صورت نمایش داده می شوند اما نمایش بیت با ارزش صفر متفاوت بوده و به بیت ماقبل بستگی دارد. (به شکل زیر مراجعه شود)

شکل 2: کد گذاری میلر اصلاح شده

انواع برچسب ها (TAG) تعریف شده برای فناوری NFC

یکی از عناصر کلیدی NFC، تگها هستند که امکان ارتباط تماسی دستگاه ها را بصورت غیر فعال مهیا می سازند. با توجه به گسترده شدن استفاده از فناوری NFC در دستگاه های مختلف، تگهای متقاوتی توسط سازندگان مختلف فراوری شده است. این موضوع ضرورت وجود یک استاندارد واحد برای ساخت تگها را توسط سازندگان ایجاد می نماید.

در واقع تگ های NFC برای برقراری ارتباط یک دستگاه غیرفعال با یک دستگاه فعال مورد احتیاج هستند. این تگها برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند، به عنوان مثال این تگها بر روی کتابهای یک کتابخانه، پوسترها یا لباسهای یک بوتیک نصب می شوند و با دستگاه های فعال ارتباط برقرار می کنند.

چهار نوع تگ با ظرفیت و ساختار متقاوت برای NFC در نظر گرفته شده است. این ساختارها مبتنی بر استاندارد ISO 14443 در انواع A و B، به عنوان تگ های بدون تماس و کارت های هوشمند مطابق با استاندارد بین المللی معرفی شده اند.

انواع تگهای مختلف تعریف شده برای NFC به صورت زیر است:

نوع اول: این نوع بر اساس استاندارد ISO 14443A است. این تگها دارای قابلیت خواندن و نوشتن مجدد بوده و کاربران می توانند آنها را به عنوان تگ های فقط خواندنی نیز تنظیم کنند. حافظه در دسترس در این تگ ها 96 بایت می باشد که برای ذخیره سازی URL یک سایت یا دیگر داده ها، با اندازه کوچک کافی است. اگر چه اندازه این حافظه می تواند تا 2KB نیز قابل افزایش باشد. همچنین سرعت انتقال داده در این تگهای 106Kbpsاست. با توجه به آنالیز های اجرا شده این برچسب نسبت به بقیه برچسب ها، برای کاربردهای مختلف NFC به صرفه تر و راحت تر می باشد.

نوع دوم: این نوع بر اساس استاندارد ISO 14443A است. این تگها دارای قابلیت خواندن و نوشتن مجدد بوده و کاربران می توانند آنها را به عنوان تگ های فقط خواندنی نیز تنظیم کنند. حافظه در دسترس در این تگ ها 48 بایت می باشد. اگر چه اندازه این حافظه می تواند تا 2KB نیز قابل افزایش باشد. همچنین سرعت انتقال داده در این تگهای 106Kbpsاست.

نوع سوم: این نوع بر اساس سیستم SonyFelica است. حافظه این نوع 2KB بوده و سرعت انتقال اطلاعات در آن 212Kbps می باشد. همچنین این تگ برای کاربردهای پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد و قیمت آن نسبت به بقیه بالاتر است.

نوع چهارم: این نوع بر اساس استاندارد ISO 14443A و ISO 14443B است. این تگها دارای قابلیت خواندن و نوشتن مجدد و یا فقط خواندنی بوده و توسط سازنده از پیش تنظیم شده است. حافظه در دسترس در این تگ ها 32 کیلوبایت بوده و سرعت انتقال داده در این تگها از 106Kbps تا 424Kbps است.

تگ های نوع اول و دوم نسبت به تگهای نوع سوم و چهارم تنوع بیشتری دارند. همچنین این تگها می تواند در دو شرایط خواندن- نوشتن یا فقط خواندن مورد استفاده قرار گیرند و تگ های نوع سوم و چهارم فقط خواندنی بوده و داده های آن ها در حین ساخت یا استفاده در آن ها بارگذاری شده است یا اینکه می توان با استفاده دستگاه های مخصوص آنها را برنامه ریزی نمود.

نتیجه گیری

انواع مختلفی از یک ارتباط بی سیم وجود دارد. بعضی از این ارتباطات برای انتقال اطلاعات به فواصل دور و بعضی دیگر برای فواصل نزدیک به کار گرفته می شوند. یکی از فناوری هایی که می تواند برای انتقال اطلاعات به فواصل نزدیک مورد استفاده قرار گیرد NFC است.

فناوری NFC برای کاربردهای مختلف زیادی مورد استفاده قرار می گیرد و بسیاری از دستگاه هایی که احتیاج به بر قراری ارتباط با دستگاه های دیگر دارند از این فناوری پشتیبانی می کنند. کوتاه برد بودن NFC عامل اصلی به کارگیری آن است زیرا برد کوتاه NFC مهمترین عامل در افزایش امنیت آن محسوب می شود.