近場通信(Near Field Communication，NFC)，又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸(在十厘米內)交換數據。這個技術由免接觸式射頻識別(RFID)演變而來，并向下兼容RFID，主要用于手機等手持設備中提供M2M(Machine to Machine)的通信。由于近場通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術被認為在手機支付等領域具有很大的應用前景。近年來由于手機的功能與普及度快速的成長，使早期的電子錢包有了推廣的機會點。NFC的演進取自于RFID的特定頻段，由于手機的市場應用使的NFC可在較快的時間點取得標準接口與平臺，本文將針對NFC的架構與規范做一簡要討論。

NFC的應用：

電子付費系統中，目前應用于手機系統上最完整的解決方案是以NFC為主，市場上也已經有相關產品流通著。除了個人識別與電子付費系統外，NFC也在數據傳輸與交換上有了一些吸引人的功能，例如：電子海報的數據下載(包括入場卷、會展信息)。此外，NFC還可以作為藍牙設備配對及輸入密碼的簡化功能，若是使用者具有負載NFC的藍牙設備，即可將NFC分別靠近兩組具有NFC的藍牙設備，如此即可不需要透過藍牙搜尋及輸入密碼的配對過程即可快速連結。目前韓國在歐美已經在電信業者、芯片商與手機制造商的合作下于公交付費系統中進行多次的驗證。

NFC的技術特點：

與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區別。首先，NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無線連接技術，其傳輸范圍比 RFID小，RFID的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨特的信號衰減技術，相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。 其次，NFC與現有非接觸智能卡技術兼容，目前已經成為得到越來越多主要廠商支持的正式標準。再次，NFC還是一種近距離連接協議，提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的通信。與無線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式。最后，RFID更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上，而NFC則在門禁、公交、手機支付等領域內發揮著巨大的作用。

NFC、紅外和藍牙同為非接觸傳輸方式，它們具有各自不同的技術特征，可以用于各種不同的目的，其技術本身沒有優劣差別。

NFC手機內置NFC芯片，比原先僅作為標簽使用的RFID更增加了數據雙向傳送的功能，這個進步使得其更加適合用于電子貨幣支付的;特別是RFID所不能實現的，相互認證和動態加密和一次性鑰匙(OTP)能夠在NFC上實現。NFC技術支持多種應用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。通過NFC手機，人們可以在任何地點、任何時間，通過任何設備，與他們希望得到的娛樂服務與交易聯系在一起，從而完成付款，獲取海報信息等。NFC設備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設備對設備的數據傳輸鏈路，其應用主要可分為以下四個基本類型：用于付款和購票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數據。

NFC與其它近距通信技術的比較：

和傳統的近距通訊相比，近場通訊(NFC)就有天然的安全性，以及連接建立的快速性，具體對比如下表：

NFC的架構：

NFC的操作頻率為13.56MHz，而操作距離約為10cm之內;而NFC的規范制定取至于RFID13.56MHz的頻段，早期運用此頻段包括 PhilipsMiFARE(ISO1443A)、ISO1443B、ISO15693、ISO18000-3及SonyFelica。由于非接觸卡應用于個人數據識別或電子付費系統中強調于安全機制，而近乎于貼近卡片閱讀器系統的近場通信及是將13.56MHz中短距系統的部分加以整合，所以最后市場上所見的即為PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica，早期這兩家系統各自發展互不兼容，直到近年才將兩種規格合并并制定了 NFC規范ECMA340/ISO18092(NFCIP1，NFCInterfaceandprotocol1)。此規范相容于現有 PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica。

NFC工作頻率為13.56MHz、ASK調變，傳輸速率可分為106kbps/212kbps/424kbps三種，通信模式可分為主動模式與被動模式，主動模式是指發起設備(initiator)與目標設備(target)皆可自身電源供應產生RFfield，而被動模式下則是發起設備自身供應電源產生RFfield;而目標設備則利用全波整流線路將發起端的RFfield之能量轉換為 DC來供應自己的電源。值得一提的是，在被動模式下為了要滿足省電的要求所以采用了負載調變(Loadmodulation)的方式，此調變方式可以達到省電的效果。

在使用上因為NFC的使用通常會遇到使用尖峰時期，會了避免不同的發起端或目標端同時溝通造成數據鏈路錯誤，所以NFC采用了一種機制 listenbeforetalk。此機制會讓當發起端設備要發出詢問信號前，先偵測外界磁場強度來判斷是否有其它的設備正在溝通中，這種機制的實現稱為 RF Collision Avoidance(RFCA)，其動作行為是在每次發起端發出詢問信號時會偵測外界磁場，當磁場強度超過門坎強度時 (Hthreshold=0.1875A/m)則會停止詢問，直至外界強度降至門坎值以下。若是低于臨界值才會開始發出詢問指令，偵測的時間為 TIDT+nTRFW，n為0～3的機率取樣：TRFW=512/fc(RFwaitingtime)，TIDT>4096 /fc(initialdelaytime)。當發起設備在TIDT+nTRFW內沒有偵測到超過門坎強度的磁場，則會先發射TIRFG的未調變 RFfield之后再發出詢問信號，其中TIRFG必須大于5ms。

NFC規范調變：

在此將針對NFC RF interface做敘述，首先要先介紹EMCA340與EMCA356兩種標準，EMCA340中敘述NFC相關協議，這里先引入數據封標作討論，NFC數據分包分為兩種類型，一為106kpbs、一為212/424kbps。

由于NFC106kbps為100%ASK調變，所以對整個High/Low信號的封包結構都有相當詳細的定義。其中幾個參數包括從100%下降到 5%Am時間(t1)、5%Am持續時間(t2)、Am由5%上升至60%時間(t4)即overshoot的范圍。而212/424kbps則是 8%～30%的調變率。

RF測試kit：

1.Calibration coil：coil的功能在于驗證測試過程中，待測物所發射出的信號是否為正確的強度與調變。此Coil為一簡單的天線架構，當然EMCA也詳細的規定了所有的尺寸，由此coil所測出的值為0.32V(RMS)=1A/m(磁場強度)。

2.Field Generating Antenna：kit用于磁場的發射，圖中還包含了一組天線匹配線路。

3.Sense coil：sense coil用于量測待測物的磁場強度與調變。

4.Reference device：圖7為兩種測試標準線路和一組天線coil，此referencedevice用于測試DUT的標準件。其中又包含了兩組測試電路，圖7-2為調變測試電路，圖7-3為電源測試電路。

NFC RF測試程序：

1.發起設備Power測試：此測項在測試由發起設備所供給的磁場強度是否供給目標物足夠的工作電源。將信號由generatingantenna 調整發射，于右端的calibrationcoil量測到的強度為Hmax(7.5A/m)，此時再將referencedevice配合power測試線路調整C2使線路共振點位于19MHz(此部份在規范中并無詳述為何調整至19MHz，在此推論若19MHz可達到3V輸出則當目標物為 13.56MHz時其電壓一定會超高3V，此因該為取其下限值)，放置于DUT位置，調整線路R2使的由C3所得到之電壓值為3V。此時 Referencedevice已經完成，之后再將此卡用來量測發起設備，將此卡放至于發起設備所標注之超作范圍，在此超作范圍內任意位置所量測到的電壓值(C3)皆不可超過3V。至于Hmin測試則與max大致相同，不同處為將referencedevice共振頻率調至13.56MHz及所量測知電壓值皆須超過3V。

2.目標物的loadmodulation測試：

(1)被動模式

●106kbps：此測試為驗證目標物可正確調變出波形，先將calibrationcoil放置于下側外緣，確定generatingantenna所發射之波形與強度正確無誤，此時再將待測目標物放置于上側外緣，編輯一個ECMA340所定義之SENS_REQ波型由 generatingantenna發射并在待測目標物會回送一個SENS_RES信號，如此即可透過二個sensecoil量測到信號，此量測架構因考量回傳之負載調變信號微弱，所以利用兩個sensecoil之間電壓差做計算，由于兼容系問題，所以在106kbps延續MiFARE使用副載波 (subcarrier)的調變作被動目標物的回傳信號，所以量測點應于fc+fs與fc-fs(fc=13.56MHz，fs=fc/16)。

●212/424kbps：高速的調變信號量測方式則與106kbps十分相似，只是將量測擷取位置改為fc，因為此兩種傳輸速度下并無使用副載波調變

(2)主動模式

主動模式的測試與被動模式上并無太大的差異，由于是主動模式所以加測了目標物的RFfield發射的時間，指令下達的時間……等。

3.發起設備的loadmodulation測試：

此測試在于驗證發起設備的調變機制，可分為主動模式發射與被動模式接收兩種。

(1)主動模式發射：將calibrationcoil放置于發起設備所定義的任意位置，而所量測的波型皆需符合ECMA340所定的規范。

(2)被動模式接收：此為測試發起設備可以正確的接收被動目標物所回傳的信號。利用圖7-2的loadmodulation測試線路所做成的 referencedevice，先將對應C3電壓與距離的關系以圖8的架構校正好，之后即可將此卡與發起設備的待測物做量測，測試由 referencedevice所發出的調變信號于待測物端的接收情況。在此只能對部分的測試項目做討論而詳細的測試請參考ECMA。

NFC系統目前階段主要存在的問題：

1、相容性問題

目前不同廠家的NFC設備的兼容性問題還是比較突出的，這也是NFC論壇目前正在致力于解決的一個重點。其希望通過NFC標志認證來達到所有NFC設備兼容性的統一。

2、安全性問題

安全的NFC將各種NFC應用結合智慧卡的安全性。重要的機密資料與數據會一直儲存在卡片中安全記憶體的某個區域，并且只能經由NFC裝置授權，藉由儲存在裝置內安全記憶體中的私密金鑰將傳送資料予以加密。

3、主動或被動運作模式

擁有NFC的裝置可以在主動或被動模式下運作，一般的行動裝置主要是以被動模式運作，可以大幅降低耗電量，并延長電池的續航力。主動式NFC裝置可以透過內部產生的射頻場(RF-field)提供與被動裝置通訊時所需的所有電力，與免接觸式智慧卡的情況相同，擁有相同的電力，確保即使關掉行動裝置的電源仍可以正常進行資料的讀取。

4、標準化

NFC符合ECMA 340與ETSI TS 102 190 V1.1.1以及ISO/IEC 18092標準的開放式平臺技術，這些標準具體規范NFC裝置的調制方案、編碼、傳輸速度與RF介面的訊框格式等，以及被動與主動NFC模式初始化過程中資料沖突控制所需的初始化設定與條件。此外，這些標準還定義了傳輸協定，其中包括通訊協定啟動與資料交換方式等。

5、政策問題

由于移動支付產業環節復雜，價值鏈的構建需要多方參與，在此時間段，產業主導者不清晰，金融機構和移動運營商的議價能力相當，產業實際投入力度比較低。而由于終端和消費環境的缺乏，用戶體驗較差，用戶通過移動支付購買的物品和服務并不豐富，目前并沒有給消費者帶來真正的便捷。

NFC系統的常見認證要求：

目前NFC終端的主要認證有CE，FCC和NFC logo認證。其中NFC logo認證目前還是個自愿認證，其實階段主要的測試要求還在于NFC設備的互聯互通(IOT)要求。關于NFC設備的CE標準為ETSI EN 300 330-1及ETSI EN 300 330-2。而NFC設備的FCC認證的標準為FCC PART 15C。具體的測試要求可詳見摩爾實驗室(MORLAB)的專題文章：《CE和FCC認證中針對NFC頻段的射頻測試要求》