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NFC技术及其应用简介(万字长文)(2)

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4 NFC通信流程

4.1 初始化

4.2 设备激活

4.3 数据传输

4.4 设备挂起

5 NFC终端的实现方式

5.1 NFC芯片的构成

5.2 NFC终端的实现方式

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4 NFC通信流程   

Activity规范定义了NFC通信有四个阶段:初始化,设备激活,数据传输,设备挂起。

4.1 初始化  

初始化的过程,包括帧听、冲突检测、技术发现。

NFC设备的默认状态均为目标方,不产生射频场,应用程序能够控制NFC设备从目标方转换为发起方。NFC设备进入发起状态后开始冲突检测,未检测到外部射频场时,才激活自身的射频场。由应用程序确定通信方式、工作模式和传输速率后,开始建立连接并通信。

冲突检测,指NFC设备进入发起状态后,首先检测周围是否存在射频场。若存在,不会产生射频场;不存在,再打开射频场。

技术发现,指NFC轮询设备根据参数配置的情况,发送某种技术(NFC-A => NFC-B => NFC-F => 私有技术)的轮询命令,来发现周围支持该技术的帧听设备。技术发现的过程,仅判断支持某技术的帧听设备是否存在,并不识别该帧听设备。

三个重要的参数:

①技术:该词是NFC规范中的专有名词,有NFC -A/B/F三种,对应着ISO 14443 A/B及Felica标准。

②通信方式:主动通信方式和被动通信方式。

③工作模式:POLL(打开射频场)和LISTEN(等待对方发来POLL命令,如SENS_REQ / SENSF_REQ等)。

三个参数的组合对应着不同的工作状态,如(NFC-A,POLL,被动通信)表示,此时NFC工作在读卡器模式下;如(NFC-A,LISTEN,被动通信)表示NFC工作在卡模拟模式下;如(NFC-F,POLL,主动通信),表示NFC工作在点对点模式下。

4.2 设备激活  

指NFC设备之间进行参数协商,协商一致后可以进行数据通信。

4.3 数据传输  

设备激活后即可进行数据传输。支持ISO 14443的卡模拟或读写器采用ISO-DEP协议交换数据,支持Tag1/2/3的读写器或卡模拟采用半双工通信方式交换数据,支持P2P通信的设备采用NFC-DEP协议交换数据。

4.4 设备挂起  

完成数据传输后,结束通信。

5 NFC终端的实现方式  

5.1 NFC芯片的构成  

NFCC(NFC Controller)由CPU和非接触前端构成,负责将数字信号转换为射频信号,并通过13.56MHz天线发送;同时负责接收射频信号并转换为数字信号,与终端应用和SE通信,实现NFC相关功能。

SE(Secure Element)为用户的账号、密钥和身份认证等敏感信息提供安全载体,加强移动支付等应用的安全性。

5.2 NFC终端的实现方式  

NFC终端包括移动终端(如手机、POS机)、固定终端(如ATM机)和穿戴终端(如智能手环、智能手表),根据其中SE所在位置的不同,有四种实现方案,即NFC-SD卡方案、NFC-SIM卡方案、全终端方案和HCE方案。

(1)NFC-SD (SWP-SD)卡方案:SE内置在SD卡中构成eSE-SD卡,由中国银联主推。需要在终端设计时完成与eSE-SD(embeded Secure Element- Secure Digital Memory Card)卡的协调,应用较少。

(2)NFC-SIM (SWP-SIM)卡方案:SE内置在SIM卡中构成eSE-SIM卡,移动网络运营商(MNO)主推。

(3)全终端方案:即NFC-SD全卡方案,SE与NFCC结合构成NFC芯片,再集成到移动终端,由终端生产商主推。

(4)HCE (Host-based Card Emulation)方案:即基于主机的卡模拟方案,由本地软件或云端服务器模拟SE,降低了移动支付对硬件SE载体的依赖,几乎适用于所有NFC手机,也使得第三方支付机构(拥有《支付业务许可证》的互联网金融企业)可以进入基于NFC技术的近场移动支付行业。Android 4.4版本开始支持HCE方案,如“Google Wallet”“Paywave”“Paypass”“百度钱包”“杭州银行云闪付”“浦发银行云闪付”等即是采用HCE方案的NFC近场移动支付案例。

前三种方案均需要除银行外的终端商和运营商参与,推广慢且成本高。而HCE方案只需银行或第三方支付机构服务器的技术部署,交易时向移动终端下发一次性的交易信息,无需终端商和运营商的参与,推广较快且成本较低。

NFC技术应用举步维艰,原因之一在于,各集团(银行系,运营商系,终端商系,互联网系)带着不同的诉求来参与NFC技术应用的博弈。关键点在于,谁拥有对SE的管理权,便能在移动支付产业链中获取较大的利益。

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