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作者:	jjdai　(jjdai)
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時間:	2008-09-19 02:19:11
來源:	122.116.236.55
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技術專題

使用NFC技術簡化藍牙通信

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台北訊

2008/09/18

不管是透過PDA付款、列印圖片？還是在GameBoy、PSP上玩網路遊戲，這些新一代基於藍牙的消費者友好型產品，都可利用近距離無線通信(NFC)來實現，以簡化藍牙協議既耗時、又麻煩的匹配過程…

雖然藍牙是1項出色的近距資料通信技術，但其傳輸層協議存在某種缺陷，對用戶而言，設備間的初始連接過程會比較麻煩。最糟糕的情況下，僅將藍牙耳機連接到手機就需要30秒的時間，甚至重新連接先前已識別的節點，通常也需要手動操作。幸運的是，NFC技術可以與藍牙配合使用，從而簡化用戶進行個人區域網添加節點的設定過程，或者簡化與自動櫃員機、相片印表機或銷售終端…等臨時公共資源，建立連接過程。

我們將很快將看到，使用NFC建立藍牙節點間的初步溝通、連接設定，將無需用戶手動操作，且設備配對近乎即時。基於其單獨的運行頻率和互補性的應用（如表所示），NFC與藍牙易於在同1個產品中共存，從而簡化藍牙通信的搜尋與協商過程。

NFC之所以與眾不同，並可與所有其它無線網路技術互為補充，得益於以下3大主要特點：

‧距離更短－NFC的操作距離極短，僅有約10cm，這種特別設計，可防止鏈結在意外或未經授權情況下被啟動。

‧直覺連接過程－NFC連接過程主要考量的是普通消費者的行為方式，而不是工程師或程式師所認為的操作模式。就像現在的智慧卡，要啟動具有NFC功能的PDA或手機通信，只需將它與需要連接的設備接近即可。

‧可與無動力RFID產品進行通信－NFC以傳統方式，在有源設備間運行，同時支援與非接觸式智慧卡或RF應答器…等被動設備的通信。

NFC基本原則

NFC最初是特別針對13.56MHz RFID頻段下10cm以內的短距離 “非接觸式”資料傳輸而設計。它是1項開放標準，符合ISO 180921和ECMA 3402規範，並與ISO 144433定義的RFID全球標準回溯相容。

NFC所具有的低成本、高可靠性和全球相容性…等特點，使其成為RFID、電子支付和「免插型」智慧卡…等應用的首選技術。正是由於以上特性，NFC能夠作為1種輔助技術，自動執行建立藍牙連接所需的認證和初始參數交換。藍牙設備間的「配對」操作通常需要5、6 秒鐘，通信繁忙的環境中則長達30秒，而NFC簡化的單一連接協議，只需100到200毫秒，就能完成上述任務。

效率之所以這麼高，很大程度是由於NFC是1種相對簡單的協議，最初是針對某些直接點對點應用而開發，與藍牙的一系列複雜使用模型形成鮮明對比。

NFC採用標準RFID的子技術，典型輸出功率介於1到2dBm間，無論是主動還是被動操作模式下，都可支援傳輸速率為106Kbits/s、212Kbits/s 和424Kbits/s的超短距離資料連接(請參見圖1)。NFC的「主動模式」要求2個設備都支援全雙工資料交換，而主動/被動操作，只需要單個主動發射器，該發射器可以用來啟動對應的被動設備。被動設備的接收器，只需回應設備搜索，確認可進行通信，並確認收到資料。

另一方面，NFC的主動模式，需要2個節點共同參與並協商資料交換。儘管大多數應用要求2個NFC節點都處於主動模式，但在與非接觸式卡片…等無源設備通信時，主動/被動模式更加適合。

圖說：NFC的主動運行模式。(NXP)

圖說：NFC的被動運行模式。(NXP)

NFC通信過程簡潔明瞭，始終遵循搜索、認證、協商、傳輸和確認的順序。NFC鏈路層包括安全認證過程和防衝突機制，以防止第3方「中間人」在鏈路中間竊取資訊。

此外，其短距離(10cm)傳輸的特點，可以限制對潛在的「黑帽」駭客訪問。對於安全支付這類敏感型應用，可採用標準智慧卡所用技術，在更高層追加AES和3重DES加密。NFC在協商階段建立參數，這些參數對即將進行的通信進行定義，例如，連接速度、設備ID、應用、傳輸尺寸和所需操作。

此時，NFC連接不僅可實現自身相關的資料通信，還可在設備間建立基於藍牙端對端連接或主/客機連接。後者需協商雙方藍牙節點位址，並通過藍牙較高層協議終止連接。這些參數在藍牙和NFC設備間傳遞，是通過串列連接(通常為I2C或SPI介面)和簡單的交換協議實現。

由於可以自動處理較低層的任務，因此，NFC協議可大幅改善許多消費類應用的用戶體驗。下圖(參見圖3)闡述用戶要玩遊戲或傳送照片時，2部手機或PDA間需要建立那些連接。同時針對Wi-Fi和無線USB用戶開發類似機制，這樣，當連接到他們的網路時，就享受速度和便利性。

圖說：NFC與藍牙間透明化的通信，簡化手持設備間建立多人遊戲連接的過程。(NXP)

現實世界中的NFC

由於NFC可作為藍牙較長距離和較高資料速率應用補強，所以同時採用這2項技術的設備，具更大靈活性，可提供更精彩的用戶體驗。這2種技術的協作優勢，可簡單想像如下：藍牙是1種多用途「電纜」，用來實現任意2台電子設備間的資料交換；而NFC則充當1種通用的「連接器」，將資料交換過程變得既方便、又快捷。

與其簡單列出預計幾10種應用，會給NFC帶來現成的市場機會，還不如研究一些案例，這些案例將展現簡化的藍牙連接過程，如何將現今的應用變得更容易、更有趣。

不需用手操作的連接

透過簡化具藍牙功能的手機與耳機，和免持系統間的連接過程，耳機或揚聲器，只需包含1個非接觸式RFID卡，只需將2個設備互相接觸，就能實現與手機配對的煩瑣操作。這種情況下，手機將讀取RFID卡，確定可提供的耳機功能和藍牙設置參數。

桌上型電腦/手持設備同步

當智慧型電話用戶，將手機與PC進行聯繫人列表、日曆和其它重要資料同步時，也將享受具備NFC功能的藍牙技術優勢！現在，同步手機或PDA操作，將變得非常簡單，只需將設備與PC相接觸，並按手持設備螢幕上的功能表回答幾個問題即可。

遊戲功能

NFC在電子遊戲領域也有許多應用，例如，借助於NFC，遊戲玩家即使在某些特定環境，如同學午餐會上、或上/下班乘車途中，也可以玩本地網路遊戲。當與藍牙一起使用時，NFC解決目前與建立連接相關的許多問題，而正是這些問題阻礙市場對藍牙的接受狀況。

將藍牙耳機連接到手機時，建立1次連接通常只需進行1次配置，而特殊條件下的網路遊戲與此不同，每加入1個新玩家，都需建立新連接。如果在手機和耳機間只建立1次連接，花3~5分鐘進行設定，是可以被接受的，但如果用戶每天要建立多次連接，這個過程就顯得耗時而煩瑣。在藍牙設備隨處可見的擁擠公共場所，此過程會變得更加複雜，因為在這種情況下，很難確定哪個設備是你的目標連接設備。

NFC能夠實現無縫、直覺和快速的連接，從而解決問題。不管你拿到的是GameBoy、PSP…等專門的遊戲設備，還是手機或PDA中內置的遊戲，NFC都能為多人遊戲建立「一觸即發」的連接體驗。2名遊戲玩家只需將他們各自的設備互相接觸，設備中的NFC軟體，就將處理建立藍牙連接所需的搜索、查詢、認證和加密設置一次搞定。

圖片列印

數碼攝影的興起，帶來對即時沖印的大量需求，不管是透過家用印表機還是自助式數碼沖印便利站(Photo Kiosk) ，幾乎每個藥店、折扣店、便利商店都有這種便利站)。啟用NFC的藍牙連接，可輕鬆替代目前所用的USB資料線和記憶卡，解決相機和印表機間的圖像傳輸需求。

在自助式數碼沖印便利站列印手機或相機上的影像時，只需將設備放置在印表機頂部指定區域，隨後通過手持設備功能表啟用圖像共用，再以正常方式列印即可。在家或辦公室裏，如果印表機擁有NFC、藍牙整合功能，可直接無縫地從任何具有相似功能的相機進行列印。該技術普遍應用還需要經過2到3年的時間醞釀，在此期間，可使用基於USB的「 Dongle」，實現不具備NFC功能的舊款電腦和印表機與具有藍牙功能的手持設備的通信目的。

圖片共用

NFC技術還有助於將圖像從PDA和智慧型電話的窄小螢幕中「釋放」出來。不難想像，將來，朋友們將通過手持設備間交換照片，就像如今交換名片一樣。這種流暢的影像傳輸功能，也將使電腦、電視螢幕成為臨時的圖片顯示器。

未來影像傳輸功能，可整合至DVD播放器、家庭影院設備、甚至可能是顯示器本身。只需將手持設備與啟用NFC的藍牙設備相接觸，連接就會自行啟動，而且手持設備的螢幕上會出現1個功能表，用戶可選擇、傳輸和顯示圖像。與電腦類似，藍牙轉接器將使早期的視訊產品，能夠從任何具藍牙功能的來源，接收用戶的照片。

恩智浦半導體公司進行的相關技術演示，已經證實圖片共用的可行性。此次概念求證性測試，使用單獨的用戶級應用，來啟動圖片的傳輸。在隨後的商業部署中，NFC軟體將整合到設備軟體中，以儘量減少交互操作步驟。

NFC的現在和未來

由於可與藍牙技術互補，NFC已經在手機、PDA 和其它大容量消費性電子設備中廣泛採用。2006年，市場上已有支援NFC的藍牙設備。啟用NFC的POS終端，已經導入市場並投入使用，「一觸即發」的自助式數位沖印便利站，也在2007年年初即進入市場。

在初期階段，NFC將作為獨立晶片嵌在產品內。這些設備的初始成本，預計遠低於1美元，而且，隨市場廣泛接受及隨之而來的量產趨勢，成本還會進一步降低。

預計在2到3年內，大多數NFC設備，將成為大型集成式解決方案中的功能核心，與其帶來的設計功能相比，成本將微不足道。NFC作為實現無線協議的開放技術，隨市場廣泛接受，將有助於創造出新一代的無線產品，這些無線產品不僅可無縫互相操作，並且能夠輕鬆交換語音、視訊和電子貨幣。（本文作者韓正／恩智浦半導體智慧識別事業部NFC業務開發高級經理）

參考資料：

1.有關NFC協定的ISO 18092標準的更多資訊
http://www.iso.ch/iso/en/CatalogueDetailPage.CatalogueDetail?CSNUMBER=38578&scopelist

2.有關NFC協定的ECMA 340標準的更多資訊
http://www.iso.ch/iso/en/CatalogueDetailPage.CatalogueDetail?CSNUMBER=28728&ICS1=35&ICS2=240&ICS3=15

NFC是1種開放標準，屬於NFC論壇，該論壇宗旨就是保證各應用間的操作性。該論壇的活動包括開發基準、測試認證標準以及支持測試和互操作性檢測(Plugfest)…等。www.nfcforum.org。

SmartCardBasics.com網站
http://www.smartcardbasics.com/standards.html

2008NFC服務業行動商務創新應用設計競賽，由遠傳電信、NXP台灣恩智浦半導體、經濟部RFID公領域推動辦公室、中華民國資訊長協進會與中國文化大學創新育成中心共同舉辦的「2008NFC服務業行動商務創新應用設計競賽」，即日起受理報名中，得獎作品可獲得獎金10萬元及時尚手機。

競賽網址：http://incubator.sce.pccu.edu.tw/

(劉家任)

(Modified by [jjdai] from 122.116.236.55 at 2008-09-19 02:20:24)

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