[Jak to działa] NFC – komunikacja bliskiego zasięgu

Adrian Celej Artykuły 2018-03-04

Dzisiejsze telefony obładowane są przeróżnymi modułami radiowymi. Przeciętna komórka jest wyposażona modem wspierający kilka technologii i częstotliwości, Bluetooth, WiFi, odbiornik radia FM i NFC. O tym ostatnim producenci dość często zapominają, jednak technologia ta już na stałe zagościła się w naszych komórkach.

Najpierw sprawy techniczne

Technologia NFC wywodzi się z RFID wykorzystywanego między innymi przy zbliżeniowych kartach płatniczych. Standard ten powstał w celu wymiany informacji tekstowych. Zapewne część z was przesyłała za jego pomocą pliki z jednego telefonu na drugi. Nie, to tak nie działa, tryb transmisji plików jedynie inicjuje połączenie Bluetooth, co jest kolejną funkcją. W kwestii specyfikacji technologia ta prezentuje się dość skromnie

  • Zasięg: max. 20 cm
  • Częstotliwość: 13,56 MHz
  • Szerokość pasma: max. 2 MHz
  • Przepustowość: 106, 212, 424 lub 848 Kbps

Nie da się ukryć, że NFC przy innych, współczesnych technologiach jest po prostu prymitywne. Mimo wszystko jego możliwości są wystarczające do wykonywanych zadań.

Historia powstania NFC

NFC bazuje na RFID, a RFID było inspirowane wykrywaczami metali, które swoją historią sięgają lat 40 ubiegłego wieku. Na bazie wykrywaczy metali w latach 60 zaczęły pojawiać się pierwsze systemy potrafiące rozpoznać przygotowaną wcześniej kartę z namagnesowanymi blaszkami. Były wykorzystywane w systemach antykradzieżowych. Dekadę później firma Texas Instruments opracowała pierwszy standard RFID Tiris oparty o komunikację na paśmie FM. Powstało kilka standardów technologii RFID, pilnują ich 3 różne organizacje. Historia samego NFC rozpoczęła się w 2004 roku, kiedy to firmy Philips, Sony i Nokia powołały bezprofitową organizację Near Field Communication Forum, mającą na celu wprowadzić do powszechnego użytku technologię NFC. Początkowym założeniem było wykonywanie na telefonie poleceń zawartych w przygotowanych wcześniej tagach.

Tryb pasywny

Wspomniane tagi NFC to przykład trybu pasywnego komunikacji. W tym trybie antena telefonu generuje pole elektromagnetyczne zasilające tag. Następnie tag przesyła do telefonu zawartość pamięci modulując otrzymane pole. Możemy robić tak w nieskończoność i dane zawarte w tagu nigdy nie ulegną zmianie. Wyjątkiem od tej reguły jest programowanie tagu – tryb pasywny obsługuje komunikację obustronną, dzięki czemu możemy zmienić zapisany w tagu tekst lub polecenie.

Tryb aktywny

Nie zawsze drugim urządzeniem jest tag NFC, czasem jest to drugi telefon, który oczywiście działa nieco inaczej. W takim przypadku mówimy o komunikacji naprzemiennej – podczas gdy jedno urządzenie nadaje, drugie wyłącza pole elektromagnetyczne i jedynie odbiera informacje. Po zakończeniu nadawania role się odwracają. Metoda ta jest bardzo prymitywna, tak samo jak osiągane transfery danych. Z tego powodu NFC nie pozwala na przesyłanie plików. Za pomocą tej technologii można przesłać tekst, adres strony internetowej, a nawet kontakt. Generalnie wszystko, co jest zapisane w postaci tekstu. Co gdy zechcemy przesłać znajomemu zdjęcie? W takiej sytuacji telefony porozumieją się i natychmiastowo zestawią połączenie Bluetooth. To bardzo wygodne rozwiązanie rozwiązanie, ponieważ nie musimy sami włączać modułu Bluetooth, włączać widoczności dla innych urządzeń, parować telefonów i wyłączać modułu po transferze danych – wszystko dzieje się automatycznie.

Tagi NFC

Na rynku istnieje kilka rodzajów tagów NFC. Produkują je różne firmy, tagi oferują różne pojemności i szybkości transferu danych. Wyróżnia się 4 kategorie:

  • Typ 1 ISO 14443A – charakteryzują się beznadziejną pojemnością wynoszącą od 96 B do 2 kB i transferem danych na poziomie 106 kbps. To najtańsze rozwiązanie na rynku. Stosuje się je tam, gdzie po wymaganym okresie eksploatacji tag prawdopodobnie zostanie wyrzucony. To także świetne rozwiązanie dla wizytówek, gdzie przy zamówieniu dużej ilości chcielibyśmy zapłacić jak najmniej. Do tej kategorii zaliczają się tagi Innovision Topaz i Broadcom BCM20203.
  • Typ 2 ISO 14443A – od typu 1 różnią sie jedynie drobnymi usprawnieniami. Wymienić można tagi NXP Mifare Ultralight, NXP Mifare Ultralight C i bardzo tani NXP NTAG 203
  • Typ 3 ISO 18092 – Znacznie bardziej zaawansowany typ tagów opartych o technologię Sony FeliCa. Oferują pamięć wynoszącą nawet 1 MB i transfer danych na poziomie 212 lub 424 kbps. Z uwagi na parametry są znacznie droższe, około 1,5 dolara za sztukę. Przy programowaniu możemy trwale zablokować zapis, w wyniku czego tag będzie działał w trybie tylko do odczytu. Za produkcję odpowiada wyłącznie Sony. Są także nieco mniej praktyczne od typowych tagów, co widać na powyższym zdjęciu.
  • Typ 4 ISO 14443A lub ISO 14443B – Bazuje na typie 1, jest jednak mocno udoskonalony. Oferuje pamięć do 32 kb i transfer danych od 106 do 424 kbps. Opcjonalna możliwość ponownego zapisu jest określana podczas produkcji. Przykładowe tagi w tej technologii to NXP DESFire i SmartMX-JCOP.

Niestety, mimo teoretycznego uporządkowania w świecie NFC dzieje się ogromna samowolka. NXP i Broadcom mają na swoim koncie chipy, które nie chciały współpracować ze wszystkimi telefonami. Wszystko przez to, że w celu zaoferowania przyzwoitych parametrów i niskiej ceny producenci nie trzymali się specyfikacji udostępnionej przez NFC Forum.

Formy, zastosowania, programowanie

Tag NFC ma bardzo małe rozmiary, przez co może zostać zamontowany wszędzie. Tagi znajdziemy w wizytówkach, brelokach, kartach dostępowych, produktach w sklepach (po zeskanowaniu moglibyśmy się np. przenieść na stronę internetową produktu), biletach komunikacji miejskiej i plakatach informujących o ważnych wydarzeniach. Coraz częściej tagi NFC są umieszczane na urządzeniach audio, w tej kategorii przoduje Sony. Technologia ta umożliwia natychmiastowe zestawienie połączenia Bluetooth i rozpoczęcie odtwarzania muzyki. Aplikacja Sleep as Android umożliwia wyłączenie budzika za pomocą zeskanowania tagu, radzi się go w takim przypadku nakleić z dala od łóżka. Najczęściej z tej technologii korzystamy symulując kartę płatniczą w sklepie. Możliwości jest mnóstwo. Z uwagi na to, że możliwość przeprogramowania tagu w pewnych sytuacjach jest niewskazana (znany jest mi przypadek, gdzie publicznie dostępny tag NFC kierował do strony pornograficznej) przewidziano możliwość zablokowania ponownego zapisu. Tagi NFC oferują także możliwość zliczania zeskanowań. Jak zaprogramować tag? To bardzo proste, wystarczy telefon obsługujący NFC, aplikacja np. NFC Tools i sam tag, który kupimy na Allegro lub Aliexpress. Nie musimy znać języków programowania, wystarczy wybrać pożądane przez nas zadania do wykonania i zapisać informacje na tagu.

Prostota to klucz do sukcesu

NFC to jedna z najbardziej archaicznych technologii montowanych w telefonach. Mimo wszytko oferuje ona funkcje, które potrafią zadziwić. Archaiczność ma też jeszcze jedną zaletę – niskie ceny modułów i tagów, dzięki czemu technologia jest dostępna dla wszystkich. Pewnym problemem jest jedynie dalszy rozwój – z NFC w zasadzie nie da się zrobić nic więcej.

Zobacz też:



  • Martina Neumayer

    Z tym „near” to tak znów wcale „near” nie jest 😉 A przynajmniej być nie musi. Specyfikacja pozwala w pewnych przypadkach rozszerzyć zakres (zasięg?) tego „near” do całkiem ładnych i nawet sporych odległości 😉

  • Używam Sleep as android I tam jest funkcja pozwalająca na wyłączenie alarmu poprzez właśnie tag NFC umieszczony gdzieś, na przykład w łazience.

    Tak też miałem zrobione z nadzieją że zmuszę się do wstania wcześnie i rozbudzenia się pójściem do łazienki po wyłączenie budzika.

    Taki ch*j, półprzytomny wchodzę w informacje o aplikacji i wymuszam zatrzymanie

    • Adrian Celej

      Ja kiedyś próbowałem wyłączyć telefon. W nagrodę ta aplikacja podniosła głośność do takiego poziomu, że mało mi łba nie urwało.

      Znalazłem inny patent – budzik ustawiam na komputerze. Głośniki samochodowe 2x 20W RMS z gwizdkami robią robotę. Raz zdarzyło mi się wstać przed czasem tylko po to, żeby budzik wyłączyć 😀

    • Rudniol

      Też tak miałem ustawione. Tag w łazience przy lustrze. Opanowałem to do tego stopnia, że zatykałem palcem głośnik, półprzytomny w łazience skanowałem tag, odkładałem telefon i kładłem się spać dalej. Po kilku miesiącach stwierdziłem, że funkcja kompletnie nieprzydatna i zrezygnowałem z tego sposobu budzenia.

  • Mariusz S.

    W miarę w temacie :E Jeśli ktoś wie to poproszę o pomoc. Chciałem „skopiować” klucz do domofony. Niestety np. NFC ReTag z GP nie czyta tagu z oryginalnego klucza, a np. z tagiem z karty bankomatowej nie ma problemu. Czy takie klucze do domofonów mogą być w jakiś inny sposób programowane? Technologia inna niż NFC?
    (Klucz do domofonu w blokowisku. Rozdawany hurtem do wielu mieszkańców).



x