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近场通讯技术有哪些?

NFC (Near Field Communication) 本身就是一种技术标准,而不是一个包含多种技术的总称,它通常被归类为一种短距离、低功耗的无线通信技术

近场通讯技术有哪些?-图1
(图片来源网络,侵删)

在日常应用中,我们所说的“NFC技术”往往包含了与NFC紧密相关或被NFC兼容的其他技术,特别是RFID (Radio-Frequency Identification, 射频识别),因为NFC的许多应用都建立在RFID技术的基础之上。

我们可以从两个层面来理解这个问题:

  1. NFC自身的技术标准和模式
  2. 与NFC紧密相关的RFID技术体系

NFC自身的技术标准和模式

NFC是一套基于RFID标准的、在13.56MHz频率下运行的短距离无线通信技术,它主要由几个国际组织共同制定和维护,包括ISO/IEC、ETSI (欧洲电信标准协会) 和 NFC Forum

NFC的技术标准

NFC的物理层和数据链路层标准主要基于现有的RFID标准,特别是ISO/IEC 18092和ISO/IEC 21481。

近场通讯技术有哪些?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 工作频率:全球统一为 56 MHz
  • 数据传输速率:通常为 106 kbit/s, 212 kbit/s, 424 kbit/s
  • 通信距离:非常短,通常在 4厘米以内,这确保了通信的私密性和安全性。
  • 通信方式:支持 双向通信,这一点与只读或只写的RFID标签有很大区别。

NFC的通信模式

NFC设备(如手机)可以根据通信对象的不同,工作在以下三种主要模式:

模式名称 英文全称 中文描述 工作方式 典型应用
读卡器模式 Reader/Writer Mode 读卡器模式 主动,NFC设备(如手机)作为读卡器,去读取一个无源的NFC标签或卡片。 读取门禁卡、读取海报上的NFC标签获取信息、公交/地铁刷卡。
卡模拟模式 Card Emulation Mode 卡模拟模式 被动,NFC设备模拟成一张无源卡,由外部的读卡器(如POS机、闸机)来读取。 手机移动支付(Apple Pay, Google Pay)、刷公交/地铁、门禁通行。
点对点模式 Peer-to-Peer Mode 点对点模式 主动,两个NFC设备(如两部手机)主动互相通信,实现数据交换。 两部手机之间快速交换名片、图片、网址等。

与NFC紧密相关的RFID技术体系

NFC可以看作是RFID技术的一个子集,并且是RFID中可以进行双向通信的“智能”部分,RFID是一个庞大的技术家族,了解它有助于更全面地理解NFC的生态系统。

RFID技术通常按以下方式分类:

按供电方式分类

  • 无源RFID (Passive RFID)

    近场通讯技术有哪些?-图3
    (图片来源网络,侵删)
    • 特点:标签本身没有电源,通过接收读写器发射的电磁波来获取能量并返回数据,成本最低,寿命最长。
    • 应用:这是NFC标签NFC卡模拟模式的基础,你刷的公交卡、门禁卡、商品上的防盗标签都属于无源RFID。
    • 与NFC的关系:NFC在读卡器模式和卡模拟模式下,都与无源RFID标签/卡片交互。
  • 有源RFID (Active RFID)

    • 特点:标签内置电池,可以主动发射信号,通信距离更远(可达几十米甚至上公里)。
    • 应用:资产追踪、车辆管理、人员定位等。
    • 与NFC的关系不兼容,有源RFID不属于NFC范畴。
  • 半有源RFID (Semi-Passive/Battery-Assisted RFID)

    • 特点:标签有电池,但电池只供内部芯片使用,不用于发射信号,通信距离比无源远,但比有源近。
    • 应用:冷链物流、环境监测等。
    • 与NFC的关系不兼容

按工作频率分类

频段 类型 特点 主要应用 与NFC的关系
低频 125-134.2 kHz 穿透力强,但速率慢,距离近。 动物识别、汽车钥匙、门禁控制。 不兼容,NFC工作在13.56MHz,不属于低频。
高频 56 MHz 速率和距离适中,穿透力尚可。 图书管理、智能卡、NFC、票务系统。 这就是NFC的工作频段! 许多基于HF RFID的标准是NFC的基础。
超高频 860-960 MHz 速率快,距离远,但穿透力弱,易受金属和液体干扰。 供应链管理、仓储物流、零售盘点(如EPC Gen 2标准)。 不兼容,UHF RFID是用于远距离扫描的,与NFC的近距离、安全通信目标不同。
微波 45 GHz / 5.8 GHz 速率最快,距离远,但穿透力最弱。 电子不停车收费系统。 不兼容

NFC与RFID标准的关系

NFC Forum兼容并采纳了多个RFID标准,特别是ISO/IEC 14443(Type A/B)和ISO/IEC 15693标准。

  • Type A (ISO/IEC 14443-3A):由飞利浦(现恩智浦NXP)开发,是NFC Forum的强制标准之一,中国的第二代身份证、大部分公交卡都采用此标准。
  • Type B (ISO/IEC 14443-3B):由索尼开发,也是NFC Forum的强制标准之一,在欧洲较为常见。
  • Type F (ISO/IEC 15693):通信距离比Type A/B稍远一些(可达10厘米),常用于图书管理、航空行李标签等。

当你用手机刷公交卡时,手机就工作在卡模拟模式,模拟了一张符合Type A/B标准的无源RFID卡片。


为了更清晰地回答你的问题,我们可以将“近场通讯技术”归纳为以下几类:

  1. 核心标准:NFC (13.56 MHz)

    • 这是现代智能手机和消费电子设备中最主流的近场通信技术。
    • 它包含三种工作模式:读卡器、卡模拟、点对点。
    • 它是一种双向的、安全的短距离通信技术。
  2. 基础技术:高频RFID (13.56 MHz)

    • 这是NFC的技术基石,包含了大量被NFC兼容的标准,如 ISO/IEC 14443 (Type A/B)ISO/IEC 15693
    • 这些标准定义了无源标签和卡片的物理和数据格式,是NFC能够与现有智能卡系统(如公交卡、门禁卡)互通的关键。
  3. 其他不兼容的近场/短距离技术

    • 低频RFID (125-134.2 kHz):用于动物、汽车钥匙等,与NFC不兼容。
    • 超高频RFID (860-960 MHz):用于物流盘点,距离远,与NFC不兼容。
    • IrDA (红外线):一种更古老的“近场”技术,需要严格对准,已基本被淘汰。
    • 蓝牙:虽然也是短距离无线技术,但它的设计目标是10米左右的连接,功耗和距离都与NFC不同,两者是互补关系而非竞争关系。

一句话概括:

我们日常所说的“近场通讯技术”,主要指的是 NFC,而NFC本身是建立在 56MHz频段的高频RFID标准(如ISO/IEC 14443)之上的双向通信技术。

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