RF Wireless Vendors and Resources | RF Wireless World

Nfc: настоящее и будущее технологии

В каких смартфонах есть nfc?

Перечисление всех устройств с поддержкой коммуникаций ближнего поля займет несколько страниц. Поэтому мы ограничимся кратким описанием самых интересных моделей, и начнем с продукции Apple.

Впервые NFC-антенны появились в iPhone 6. Одновременно с презентацией устройства была представлена и бесконтактная платежная система Apple Pay. Поддержка технологии есть во всех последующих смартфонах американского бренда, включая доступные SE. В большинстве моделей она предназначается исключительно для соединения с банковскими терминалами.

Разумный выбор — iPhone 11 Pro. Смартфон удобно ложится в руку и помещается в кармане. В любой момент вы сможете использовать его в качестве электронного кошелька. OLED-экран подстраивается под окружающее освещение, меняя яркость и цветовую температуру, поэтому изображение всегда остается четким и приятным для глаз.

Если говорить об Android-устройствах, выбор будет намного шире. Модуль NFC есть во всех классах — от ультрабюджетного до флагманского.

Самый доступный смартфон с поддержкой коммуникаций ближнего поля — Vertex Impress Click. Модель совместима со всеми функциям NFC-антенны, включая обмен файлами, авторизацию и бесконтактные платежи. Она полностью соответствует требованиям разработчиков — ее мощности достаточно для запуска Google Pay и мобильных приложений банков.

Куда интереснее другой бюджетный смартфон — ZTE Blade V9. В его активе широкоформатный экран с разрешением Full HD и процессор Qualcomm Snapdragon 450, позволяющий запускать большинство современных игр с минимальными или средними настройками графики.

Устройство также радует объемом памяти — 4 ГБ оперативной и 64 ГБ физической в базовой комплектации. Двойная камера смартфона с матрицей 16 Мп умеет снимать с эффектом боке. Владельцу доступно два способа разблокировки — с помощью отпечатков пальцев и функции распознавания лиц.

В среднем классе стоит отметить смартфон Xiaomi Redmi Note 8T, который оснащен актуальными технологиями по доступной цене. Его гордость — модная квадрокамера с разрешением 48 Мп, способная делать четкие фотографии днем и ночью. Процессор Qualcomm Snapdragon 665 поддерживает стабильный FPS в играх при средних или высоких настройках графики.

Оболочка операционной системы MIUI оптимизирует энергопотребление , поэтому батарея емкостью 4 000 мА*ч обеспечивает до 2 дней автономной работы. В устройстве также есть инфракрасный порт для дистанционного управления кондиционерами, телевизорами и другой бытовой техникой.

В категории «доступных флагманов» наиболее интересен Huawei P40 lite. Смартфон собран на базе процессора Kirin 810 со встроенной нейросетью. Искусственный интеллект ускоряет запуск приложений, сглаживает анимацию при высоких нагрузках, предотвращает падение FPS и снижает температуру внутренних компонентов в играх.

В премиум-классе нельзя пройти мимо бескомпромиссного Samsung Galaxy S20 Ultra. Его счетверенная камера с перископным объективом делает снимки с десятикратным зумом без потери качества. И даже при 100-кратном зуме вы различите детали изображения: искусственный интеллект сглаживает контуры и «дорисовывает» текстуры.

Процессор Exynos 990 гарантирует исключительно плавную работу в любых сценариях — от неспешного пролистывания соцсетей до построения виртуальной реальности. Технология DeX позволяет превратить смартфон в стационарный компьютер, подключив к нему мышку, клавиатуру и монитор при помощи компактного адаптера.

Вопросы безопасности и сервис apple pay

Вернёмся к вопросам безопасности. В то время как NFC всё активнее используется для считывания и обмена информацией, внедрение этой технологии для мобильных платежей происходит совсем не так быстро, как бы того хотелось разработчикам.

Проблема заключается в том, что сама по себе технология не имеет собственных механизмов безопасности, их создание полностью ложится на плечи разработчиков и производителей электронных устройств. И если ваш смартфон не защищён паролем, то, получив к нему доступ, злоумышленник может совершать какие угодно покупки, ведь использование NFC не требует ввода ПИН-кода при оплате. Именно это и тормозит массовое использование смартфонов с NFC в качестве замены кредитных карточек.

И на фоне этого изящным выглядит решение компании Apple. Новейшие смартфоны iPhone 6 и iPhone 6 Plus оснащены NFC-чипом и сканером отпечатков пальцев, встроенным прямо в кнопку Home. Речь идёт о Touch ID, который совмещает безопасность и удобство использования.

Начиная с 9-го сентября 2021 года сканер отпечатков Touch ID стал важной составляющей новой платёжной системы Apple Pay. Принцип тот же — для оплаты покупки просто поднесите верхнюю часть смартфона к терминалу. Оплата произойдёт только после того, как устройство считает ваш отпечаток.

Apple Pay уже работает с Amex, MasterCard и Visa. Её поддерживают шесть крупных банков США, оплачивать товары таким способом можно практически со всеми ритейлерами в стране.В 2021 году ожидается распространение поддержки Apple Pay в странах Европы и Азии.

Платёжную систему ждёт большое будущее благодаря высокой безопасности и максимальной простоте использования. Так, чтобы внести данные кредитной карты, достаточно просто сфотографировать её. Да и с самой оплатой всё очень просто. Тем более, что Apple Pay позволяет совершать онлайн-платежи.

Кстати, Apple длительное время не включала NFC-чипы в свои смартфоны. Ходили даже слухи, что компания будет в итоге разрабатывать собственный стандарт. Но этого так и не произошло. Впрочем, установленные в iPhone 6 и iPhone 6 Plus NFC-чипы можно применять только для Apple Pay.

Обсуждение. Приходилось ли вам в повседневной жизни пользоваться NFC-чипом? Предусмотрен ли он в вашем смартфоне или другой используемой технике? Верите ли вы в будущее этой технологии?

Глоссарий

В таблице 1 перечислены использованные в этом документе термины, касающиеся технологии NFC.

Таблица 1. Терминология для технологии NFC

Как можно использовать nfc-чип?

Иногда можно услышать, что основное назначение модуля NFC в смартфоне — это превращение устройства в электронный кошелёк. То есть пользователь в магазине просто прикасается к специальному считывателю (платёжному терминалу) и оплачивает покупки.

Это позволяет сэкономить время и повышает безопасность платежа (впрочем, вопросы безопасности мы рассмотрим ниже, там всё несколько сложнее, чем кажется на первый взгляд). Но на самом деле только финансовыми вопросами всё не ограничивается, технология NFC может быть очень полезна в разных сферах.

Выделяют три основных режима использования NFC:

• режим считывания;
• режим передачи информации;
• режим эмуляции банковской карты.

Например, зайдя в кафе, вы прикасаетесь смартфоном к NFC-метке (встроенной в столик или даже меню), после чего устройство получает доступ к сети Wi-Fi. Вам уже не нужно вручную вводить пароль сети. В этом примере используется режим считывания.

Конечно же, для этого может применяться и обычный QR-код. Вот только NFC несравненно удобнее. Во-первых, NFC-метка может нести больше полезной информации. А во-вторых, считать её можно даже при плохом освещении, когда камере смартфона будет остро не хватать света, а то и вовсе в полной темноте. Да и ткнуть («фликнуть») смартфоном в нужное место проще, чем фотографировать им.

NFC можно использовать и для передачи информации с устройства на устройство, к примеру с планшетного компьютера или ноутбука на портативную акустику. Вот только из-за невысокой скорости процесс передачи больших файлов потребует определённого времени и терпения. Но вот, к примеру, бизнесмены могут быстро обмениваться контактной информацией, прикоснувшись смартфонами.

Также при помощи режима передачи информации можно инициировать процесс соединения, то есть использовать NFC-чип для конфигурирования других беспроводных соединений. Например, пользователи касаются смартфонами, в результате чего происходит автоматическое налаживание связи посредством интерфейса Bluetooth, через который осуществляется передача файлов.

При желании NFC-чипы можно встраивать куда угодно. Современные инженеры и разработчики стремятся предложить пользователям всё более неожиданные решения. Например, в Лондоне постепенно набирают популярности памятники с NFC-метками. Вы просто подходите к постаменту, подносите смартфон к нужной метке, после чего раздаётся входящий звонок, по которому вам расскажут об истории самой статуи или о человеке, которого она изображает.

Стоимость одной NFC-метки очень мала, а значит, уже в ближайшее время их будут использовать в огромных количествах. При этом метки можно изготовлять разных форм, размеров и цветов. Это может быть простая бумажная или пластиковая наклейка, белого цвета или с нанесённым на логотипом, нетрудно сделать и так, чтобы она светилась в темноте.

Считыватели nfc

Считыватель NFC может устанавливать и поддерживать коммуникации с меткой или контроллером во всех режимах NFC.

Продукция STMicroelectronics ориентирована для всех основных рыночных сегментов использования NFC:

• физический доступ – поддержка всех типов меток и карт NFC с 1 по 5 и всех протоколов;
• общественный транспорт – обработка ISO 14443A, открытые системы;
• автомобильные системы, включая контроль доступа, запуск двигателя, возможности сопряжения;
• потребительские устройства, соединяемые для коммуникаций с телефонами через Wi-Fi или Bluetooth;
• промышленные устройства, инициирующие коммуникации P2P с мобильным телефоном, метки объектов и отслеживание;
• игровая индустрия;
• торговля – мост к Pure EMV (Europay Mastercard Visa), оплата, включая купоны P2P.

Режим равноправной связи (P2P) – это активный режим работы двух устройств NFC. Оба устройства также поддерживают модуляцию нагрузкой, которая требуется для начальной фазы настройки равноправной связи. Устройство, которое первым успешно выполняет процесс опроса, становится инициатором и сохраняет эту роль до конца транзакции P2P. Другое устройство выполняет роль целевого объекта.

Сразу после создания канала коммуникации равноправные устройства максимизируют использование прямой модуляции, поочередно генерируют РЧ-поле и передают данные, затем отключают РЧ-поле и принимают данные от другого равноправного устройства. Этот процесс напоминает живое человеческое обсуждение, поскольку обязательно происходит в одном сеансе.

Использование прямой модуляции поля обеспечивает повышенную скорость и эффективность коммуникации. Интерфейсная ИС с режимом коммуникации P2P должна поддерживать, помимо функциональных возможностей ИС динамической метки, генерацию собственного РЧ-поля, и предоставлять такие физические ресурсы как буфер ОЗУ.

Устройства (например, смартфоны), которые должны поддерживать режим P2P, используют этот вид интерфейсной ИС NFC, отвечающей требованиям для интерфейсных ИС динамических и статических меток.

На рисунке 23 показана типичная блок-схема ИС интерфейса P2P NFC. Выпускаемая STMicroelectronics микросхема ST95HF отвечает всем требованиям, предъявляемым к P2P-интерфейсу NFC. Опционально для пробуждения микроконтроллера доступен сигнал GPO/прерывания, чтобы оптимизировать энергопотребление системы.

ST25R39xx – это считыватели NFC, совместимые со стандартом EMV. Они отличаются высокой производительностью и повышенной выходной мощностью. Для ускоренной передачи данных применяется технология Very High Bit Rate (VHBR). Скорость передачи данных – до 6,8 Мбит/с.

Как показано на рисунке 24, они используют емкостное/индуктивное пробуждение, приводящее к очень малому току в ждущем режиме и низкому энергопотреблению, автонастройку антенны для очень чувствительного и точного обнаружения метки и коммуникацию P2P в режиме активного целевого объекта.

Типы меток

«Форумом NFC» изначально определены четыре типа меток NFC. Дополнительный, пятый тип относится к технологии NFC-V и сейчас также включен в спецификации Форума.

В таблице 3 представлен обзор типов NFC-меток. Скорость передачи данных выше 100 кбит/с, отображаемая в таблице 2, а также используемая в этом документе, округляется до ближайшего целого числа кбит/с.

Таблица 3. Типы NFC-меток

Метки типа 1 соответствуют требованиям ISO/IEC 14443A. Они способны работать в режиме чтения/записи и могут настраиваться пользователем для режима «только чтение». Размер памяти варьируется от 93 байт до 2 кбайт, а скорость коммуникации или передачи данных составляет 106 кбит/с. Метки типа 1 не поддерживают механизм предотвращения конфликтов.

Метки типа 2 соответствуют требованиям ISO/IEC 14443A. Они способны работать в режиме чтения/записи и могут настраиваться пользователем для режима «только чтение». Размер памяти варьируется от 48 байт до 2 кбайт, а скорость коммуникации или передачи данных составляет 106 кбит/с. Метки типа 2 поддерживают механизм предотвращения конфликтов.

Метки типа 3 соответствуют стандартам ISO/IEC 18092 и JIS X 6319-4 за исключением поддержки шифрования и аутентификации. Даже если имеется возможность чтения/записи, метка типа 3 может быть настроена на режим «только чтение». В процессе эксплуатации метки типа 3 может использоваться специальное сервисное оборудование для повторной записи данных.

Метки типа 4 соответствуют стандарту ISO/IEC 14443 версий A/B. Режим работы метки типа 4 «только для чтения» устанавливается на заводе-изготовителе, и для обновления данных метки требуется специальное сервисное оборудование. Размер памяти метки типа 4 — до 32 кбайт, а скорость передачи данных составляет 106 кбит/с, 212 кбит/с и 424 кбит/с. Метки типа 4 поддерживают механизм предотвращения конфликтов.

Метки типа 5 (NFC-V) недавно были добавлены в спецификацию «Форума NFC». Такая метка основана на стандарте ISO/IEC 15693, содержит более 64 кбайт памяти, поддерживает скорость передачи данных 26,48 кбит/с и механизм предотвращения конфликтов.

Читаем ndef-сообщение

Когда телефон на Android считывает NFC-метку, он сначала её обрабатывает и распознает, а затем передаёт данные о ней в соответствующее приложение для последующего создания intent. Если с NFC может работать больше одного приложения, то появится меню выбора приложения. Система распознавания определяется тремя intent, которые перечислены в порядке важности от самой высокой до низкой:

1. ACTION_NDEF_DISCOVERED: Этот intent используется для запуска аctivity, если в метке содержится NDEF-сообщение. Он имеет самый высокий приоритет, и система будет запускать его в первую очередь.
2. ACTION_TECH_DISCOVERED: Если никаких activity для intent ACTION_NDEF_DISCOVERED не зарегистрировано, то система распознавания попробует запустить приложение с этим intent. Также этот intent будет сразу запущен, если найденное NDEF-сообщение не подходит под MIME-тип или URI, или метка совсем не содержит сообщения.
3. ACTION_TAG_DISCOVERED: Этот intent будет запущен, если два предыдущих intent не сработали.

В общем случае система распознавания работает, как представлено на рисунке ниже.

Когда это возможно, запускается intent ACTION_NDEF_DISCOVERED, потому что он наиболее специфичный из трёх. Более того, с его помощью можно будет запустить ваше приложение.

Если activity запускается из-за NFC intent, то можно получить информацию с отсканированной NFC-метки из этого intent. Intent может содержать следующие дополнительные поля (зависит от типа отсканированной метки):

• EXTRA_TAG (обязательное): объект Tag, описывающий отсканированную метку.
• EXTRA_NDEF_MESSAGES (опциональное): Массив NDEF-сообщений, просчитанный с метки. Это дополнительное поле присуще только intent ACTION_NDEF_DISCOVERED.
• EXTRA_ID (опциональное): Низкоуровневый идентификатор метки.

Ниже представлен пример, проверяющий intent ACTION_NDEF_DISCOVERED и получающий NDEF-сообщения из дополнительного поля.

Kotlin

override fun onNewIntent(intent: Intent) { super.onNewIntent(intent) ... if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED == intent.action) { intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES)?.also { rawMessages -> val messages: List = rawMessages.map { it as NdefMessage } // Обработка массива сообщений. ... } }
}

Java

@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) { super.onNewIntent(intent); ... if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) { Parcelable[] rawMessages = intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES); if (rawMessages != null) { NdefMessage[] messages = new NdefMessage[rawMessages.length]; for (int i = 0; i < rawMessages.length; i ) { messages[i] = (NdefMessage) rawMessages[i]; } // Обработка массива сообщений. ... } }
}

Также объект Tag можно получить из intent, который будет содержать полезную информацию и позволит перечислить технологии метки:

Kotlin

val tag: Tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG)

Java

Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);