Что такое NFC и как он работает. Освежим основы?

Здравствуйте, пользователи Хабра! Я представляю вашему вниманию перевод статьи «What is NFC and how does it work» под авторством Robert Triggs. Вроде, казалось бы, зачем автору оригинала писать на эту тему в 2019-м, а мне переводить на пороге 2020? Сегодня NFC обрело свою реальную жизнь и перестало быть гиковской технологией для брелоков-токенов. Теперь это и платежи, и отчасти умный дом и умное производство. А поэтому — почему бы не повторить пройденное, а для кого-то и новое?

NFC является приоритетно развивающейся беспроводной технологией, благодаря развитию систем онлайн-платежей, таких как Samsung Pay и Google Pay. Особенно, когда дело доходит до флагманских устройств и даже (смартфонов) среднего класса. Возможно вы слышали этот термин раньше, но что конкретно представляет собой NFC? В этой части мы разберём, что это такое, как оно работает и для чего его используют.

NFC расшифровывается как «Near Field Communication» («Коммуникация ближнего поля») и, как следует из названия, обеспечивает связь на коротком расстоянии между совместимыми устройствами. Для этого требуется как минимум одно устройство для передачи, а другое — для приема сигнала. Ряд устройств используют стандарт NFC и будет считаться пассивным или активным.

Пассивные устройства NFC включают в себя метки и другие небольшие передатчики, которые отправляют информацию на другие устройства NFC без необходимости использования собственного источника питания. Однако они не обрабатывают любую информацию, отправленную из других источников, и не подключаются к другим пассивным устройствам. Они часто используются для интерактивных знаков на стенах или, например, рекламных объявлений.

Активные устройства умеют отправлять или получать данные и обмениваться данными друг с другом, а также с пассивными устройствами. На данный момент именно смартфоны являются наиболее распространенной формой активного устройства NFC. Считыватели карт общественного транспорта и сенсорные платежные терминалы также являются хорошими примерами этой технологии.

Как работает NFC?

Теперь мы знаем, что такое NFC, но как это работает? Как и Bluetooth, Wi-Fi и другие беспроводные сигналы, NFC работает по принципу передачи информации по радиоволнам. Коммуникация ближнего поля — один из стандартов для беспроводной передачи данных. Это означает, что устройства должны соответствовать определенным спецификациям, чтобы правильно взаимодействовать друг с другом. Технология, используемая в NFC, основана на старых идеях RFID (радиочастотная идентификация), в которых для передачи информации использовалась электромагнитная индукция.

Это отмечает одно существенное различие между NFC и Bluetooth/WiFi. Первый может быть использован для индукции электричества в пассивные компоненты (в пассивный NFC), а также просто для отправки данных. Это означает, что пассивные устройства не требуют собственного источника питания. Вместо этого они получают питание от электромагнитного поля, создаваемого активным NFC, когда оно входит в зону действия. К сожалению, технология NFC не обеспечивает достаточной индуктивности для зарядки наших смартфонов, но беспроводная зарядка QI основана примерно на том же принципе.

Частота передачи данных по NFC составляет 13,56 мегагерц. Вы можете отправлять данные со скоростью 106, 212 или 424 кбит/с. Это достаточно быстро для диапазона передачи данных — от контактных данных до обмена изображениями и музыкой.

Чтобы определить, какой тип информации будет доступен для обмена между устройствами, стандарт NFC в настоящее время имеет три различных режима работы. Возможно, наиболее распространенное использование (NFC) в смартфонах — это режим одноранговой связи. Это позволяет двум устройствам с поддержкой NFC обмениваться различной информацией друг с другом. В этом режиме оба устройства переключаются между активным при отправке данных и пассивным при получении.

Режим чтения/записи является односторонней передачей данных. Активное устройство, возможно ваш смартфон, связывается с другим устройством для считывания информации с него. Рекламные теги NFC тоже используют этот режим.

Последний режим работы — эмуляция карты. Устройство NFC функционирует как интеллектуальная или бесконтактная кредитная карта для того чтобы производить платежи или подключаться к системам оплаты общественного транспорта.

Сравнение с Bluetooth

Итак, чем отличается NFC от других беспроводных технологий? Вы подумаете, что NFC несильно-то и нужен, учитывая, что Bluetooth сильнее распространён и удерживает лидерство на протяжении многих лет (и, к слову, превалирует в упомянутых выше системах умного дома и умного производства). Тем не менее, есть несколько важных технических различий между ними, которые дают NFC некоторые существенные преимущества в определенных обстоятельствах. Основной аргумент в пользу NFC заключается в том, что он требует гораздо меньшего энергопотребления, чем Bluetooth. Это делает NFC идеальным для пассивных устройств, таких как упомянутые ранее интерактивные метки, поскольку они работают без основного источника питания.

Однако это энергосбережение имеет ряд существенных недостатков. В частности, дальность передачи значительно меньше, чем у Bluetooth. В то время как NFC имеет рабочий диапазон в 10 см, всего несколько дюймов, Bluetooth передаёт данные на расстоянии чуть более 10 метров от источника. Еще одним недостатком является то, что NFC немного медленнее, чем Bluetooth. Он передает данные с максимальной скоростью всего 424 кбит/с по сравнению с 2,1 Мбит/с для Bluetooth 2.1 или около 1 Мбит/с для Bluetooth Low Energy.

Но у NFC есть одно главное преимущество: более быстрое подключение. Из-за использования индуктивной связи и отсутствия ручного сопряжения соединение между двумя устройствами занимает менее одной десятой секунды. В то время как современный Bluetooth соединяется довольно быстро, NFC все еще очень удобен для определенных сценариев. И пока мобильные платежи — его неоспоримая сфера применения.

Samsung Pay, Android Pay и Apple Pay используют технологию NFC — хотя Samsung Pay работает по другому принципу, в отличии от других. Пока Bluetooth работает лучше для соединения устройств для передачи/обменом файлов, подключения к колонкам и т.д., мы надеемся, что NFC всегда будет иметь место в этом мире благодаря быстроразвивающимся технологиям мобильных платежей.

Кстати, вопрос к Хабру — а вы используете NFC-токены в своих проектах? Каким образом?

Источник: habr.com