使用NFC技术简化蓝牙通信

不管是透过PDA付款、打印图片？还是在GameBoy、PSP上玩网络游戏，这些新一代基于蓝牙的消费者友好型产品，都可利用近距离无线通信(NFC)来实现，以简化蓝牙协议既耗时、又麻烦的匹配过程…

虽然蓝牙是1项出色的近距数据通信技术，但其传输层协议存在某种缺陷，对用户而言，设备间的初始连接过程会比较麻烦。最糟糕的情况下，仅将蓝牙耳机连接到手机就需要30秒的时间，甚至重新连接先前已识别的节点，通常也需要手动操作。幸运的是，NFC技术可以与蓝牙配合使用，从而简化用户进行个人区域网添加节点的设定过程，或者简化与自动柜员机、相片打印机或销售终端…等临时公共资源，建立连接过程。

我们将很快将看到，使用NFC建立蓝牙节点间的初步沟通、连接设定，将无需用户手动操作，且设备配对近乎实时。基于其单独的运行频率和互补性的应用（如表所示），NFC与蓝牙易于在同1个产品中共存，从而简化蓝牙通信的搜寻与协商过程。




NFC之所以与众不同，并可与所有其它无线网络技术互为补充，得益于以下3大主要特点：

•距离更短－NFC的操作距离极短，仅有约10cm，这种特别设计，可防止链接在意外或未经授权情况下被启动。

•直觉连接过程－NFC连接过程主要考虑的是普通消费者的行为方式，而不是工程师或程序员所认为的操作模式。就像现在的智能卡，要启动具有NFC功能的PDA或手机通信，只需将它与需要连接的设备接近即可。

•可与无动力RFID产品进行通信－NFC以传统方式，在有源设备间运行，同时支持与非接触式智慧卡或RF应答器…等被动设备的通信。

NFC基本原则

NFC最初是特别针对13.56MHz RFID频段下10cm以内的短距离 “非接触式”数据传输而设计。它是1项开放标准，符合ISO 180921和ECMA 3402规范，并与ISO 144433定义的RFID全球标准回溯兼容。

NFC所具有的低成本、高可靠性和全球兼容性…等特点，使其成为RFID、电子支付和「免插型」智能卡…等应用的首选技术。正是由于以上特性，NFC能够作为1种辅助技术，自动执行建立蓝牙连接所需的认证和初始参数交换。蓝牙设备间的「配对」操作通常需要5、6 秒钟，通信繁忙的环境中则长达30秒，而NFC简化的单一连接协议，只需100到200毫秒，就能完成上述任务。

效率之所以这么高，很大程度是由于NFC是1种相对简单的协议，最初是针对某些直接点对点应用而开发，与蓝牙的一系列复杂使用模型形成鲜明对比。

NFC采用标准RFID的子技术，典型输出功率介于1到2dBm间，无论是主动还是被动操作模式下，都可支持传输速率为106Kbits/s、212Kbits/s 和424Kbits/s的超短距离数据连接(请参见图1)。NFC的「主动模式」要求2个设备都支持全双工数据交换，而主动/被动操作，只需要单个主动发射器，该发射器可以用来启动对应的被动设备。被动设备的接收器，只需响应设备搜索，确认可进行通信，并确认收到数据。

另一方面，NFC的主动模式，需要2个节点共同参与并协商数据交换。尽管大多数应用要求2个NFC节点都处于主动模式，但在与非接触式卡片…等无源设备通信时，主动/被动模式更加适合。




图说：NFC的主动运行模式。(NXP)




图说：NFC的被动运行模式。(NXP)

NFC通信过程简洁明了，始终遵循搜索、认证、协商、传输和确认的顺序。NFC链路层包括安全认证过程和防冲突机制，以防止第3方「中间人」在链路中间窃取信息。

此外，其短距离(10cm)传输的特点，可以限制对潜在的「黑帽」黑客访问。对于安全支付这类敏感型应用，可采用标准智能卡所用技术，在更高层追加AES和3重DES加密。NFC在协商阶段建立参数，这些参数对即将进行的通信进行定义，例如，连接速度、设备ID、应用、传输尺寸和所需操作。

此时，NFC连接不仅可实现自身相关的数据通信，还可在设备间建立基于蓝牙端对端连接或主/客机连接。后者需协商双方蓝牙节点地址，并通过蓝牙较高层协议终止连接。这些参数在蓝牙和NFC设备间传递，是通过串行连接(通常为I2C或SPI接口)和简单的交换协议实现。

由于可以自动处理较低层的任务，因此，NFC协议可大幅改善许多消费类应用的用户体验。下图(参见图3)阐述用户要玩游戏或传送照片时，2部手机或PDA间需要建立那些连接。同时针对Wi-Fi和无线USB用户开发类似机制，这样，当连接到他们的网络时，就享受速度和便利性。



图说：NFC与蓝牙间透明化的通信，简化手持设备间建立多人游戏连接的过程。
现实世界中的NFC

由于NFC可作为蓝牙较长距离和较高数据速率应用补强，所以同时采用这2项技术的设备，具更大灵活性，可提供更精彩的用户体验。这2种技术的协作优势，可简单想象如下：蓝牙是1种多用途「电缆」，用来实现任意2台电子设备间的数据交换；而NFC则充当1种通用的「连接器」，将数据交换过程变得既方便、又快捷。

与其简单列出预计几10种应用，会给NFC带来现成的市场机会，还不如研究一些案例，这些案例将展现简化的蓝牙连接过程，如何将现今的应用变得更容易、更有趣。

不需用手操作的连接

透过简化具蓝牙功能的手机与耳机，和免持系统间的连接过程，耳机或扬声器，只需包含1个非接触式RFID卡，只需将2个设备互相接触，就能实现与手机配对的烦琐操作。这种情况下，手机将读取RFID卡，确定可提供的耳机功能和蓝牙设置参数。

桌上型计算机/手持设备同步

当智能电话用户，将手机与PC进行联系人列表、日历和其它重要数据同步时，也将享受具备NFC功能的蓝牙技术优势！现在，同步手机或PDA操作，将变得非常简单，只需将设备与PC相接触，并按手持设备屏幕上的菜单回答几个问题即可。

游戏功能

NFC在电子游戏领域也有许多应用，例如，借助于NFC，游戏玩家即使在某些特定环境，如同学午餐会上、或上/下班乘车途中，也可以玩本地网络游戏。当与蓝牙一起使用时，NFC解决目前与建立连接相关的许多问题，而正是这些问题阻碍市场对蓝牙的接受状况。

将蓝牙耳机连接到手机时，建立1次连接通常只需进行1次配置，而特殊条件下的网络游戏与此不同，每加入1个新玩家，都需建立新连接。如果在手机和耳机间只建立1次连接，花3~5分钟进行设定，是可以被接受的，但如果用户每天要建立多次连接，这个过程就显得耗时而烦琐。在蓝牙设备随处可见的拥挤公共场所，此过程会变得更加复杂，因为在这种情况下，很难确定哪个设备是你的目标连接设备。

NFC能够实现无缝、直觉和快速的连接，从而解决问题。不管你拿到的是GameBoy、PSP…等专门的游戏设备，还是手机或PDA中内置的游戏，NFC都能为多人游戏建立「一触即发」的连接体验。2名游戏玩家只需将他们各自的设备互相接触，设备中的NFC软件，就将处理建立蓝牙连接所需的搜索、查询、认证和加密设置一次搞定。

图片打印

数码摄影的兴起，带来对实时冲印的大量需求，不管是透过家用打印机还是自助式数码冲印便利站(Photo Kiosk) ，几乎每个药店、折扣店、便利商店都有这种便利站)。启用NFC的蓝牙连接，可轻松替代目前所用的USB数据线和记忆卡，解决相机和打印机间的图像传输需求。

在自助式数码冲印便利站打印手机或相机上的影像时，只需将设备放置在打印机顶部指定区域，随后通过手持设备菜单启用图像共享，再以正常方式打印即可。在家或办公室里，如果打印机拥有NFC、蓝牙整合功能，可直接无缝地从任何具有相似功能的相机进行打印。该技术普遍应用还需要经过2到3年的时间酝酿，在此期间，可使用基于USB的「 Dongle」，实现不具备NFC功能的旧款计算机和打印机与具有蓝牙功能的手持设备的通信目的。

图片共享

NFC技术还有助于将图像从PDA和智能电话的窄小屏幕中「释放」出来。不难想象，将来，朋友们将通过手持设备间交换照片，就像如今交换名片一样。这种流畅的影像传输功能，也将使计算机、电视屏幕成为临时的图片显示器。

未来影像传输功能，可整合至DVD播放器、家庭影院设备、甚至可能是显示器本身。只需将手持设备与启用NFC的蓝牙设备相接触，连接就会自行启动，而且手持设备的屏幕上会出现1个菜单，用户可选择、传输和显示图像。与计算机类似，蓝牙转接器将使早期的视讯产品，能够从任何具蓝牙功能的来源，接收用户的照片。

恩智浦半导体公司进行的相关技术演示，已经证实图片共享的可行性。此次概念求证性测试，使用单独的用户级应用，来启动图片的传输。在随后的商业部署中，NFC软件将整合到设备软件中，以尽量减少交互操作步骤。

NFC的现在和未来

由于可与蓝牙技术互补，NFC已经在手机、PDA 和其它大容量消费性电子设备中广泛采用。2006年，市场上已有支持NFC的蓝牙设备。启用NFC的POS终端，已经导入市场并投入使用，「一触即发」的自助式数字冲印便利站，也在2007年年初即进入市场。

在初期阶段，NFC将作为独立芯片嵌在产品内。这些设备的初始成本，预计远低于1美元，而且，随市场广泛接受及随之而来的量产趋势，成本还会进一步降低。

预计在2到3年内，大多数NFC设备，将成为大型集成式解决方案中的功能核心，与其带来的设计功能相比，成本将微不足道。NFC作为实现无线协议的开放技术，随市场广泛接受，将有助于创造出新一代的无线产品，这些无线产品不仅可无缝互相操作，并且能够轻松交换语音、视讯和电子货币.