Приложения, использующие технологию NFC
Технология NFC имеет множество возможных применений. Тем не менее, главной целью являются приложения мобильных платежей (mobile payments). Вместо кредитных карт клиенты при оплате товаров и услуг в качестве платежного устройства будут использовать свои смартфоны, снабженые модулем NFC. Пользователи смогут платить в магазинах, ресторанах, кинотеатрах, а также оплачивать услуги общественного транспорта, такси, и даже авиакомпаний, простым «взмахом» своего телефона.
Автоматическое разграничение доступа – еще одна потенциальная сфера приложений, где с успехом может применяться технология NFC. Телефон с поддержкой NFC может выступать в роли электронного ключа в современных системах безопасности зданий и сооружений, а также в домашних охранных системах, персональных компьютерах и автомобилях.
Простой обмен данными между NFC устройствами также востребован. Режим связи между равноправными устройствами (peer-to-peer, точка-точка) позволит двум телефонам или другим устройствам обмениваться данными друг с другом. Например, обмен электронными визитными карточками между двумя телефонами, или между компьютером и принтером. Конечно же, скорость обмена слишком низкая, и неприемлема для цифровых видео- и фотокамер, но достижение высоких скоростей передачи данных это лишь вопрос времени.
Сопряжение двух устройств по беспроводному интерфейсу является еще одним из наиболее перспективных применений. Процедура сопряжения обычно необходима при установлении связи по Wi-Fi или Bluetooth интерфейсу. Внедрив в эти устройства технологию NFC с соответствующей поддержкой протокола сопряжения, соединение можно выполнять автоматически, без участия пользователя. Благодаря NFC задача сопряжения двух беспроводных устройств перед использованием значительно упрощается.
По аналогии с RFID технологией NFC может использоваться в электронных метках или интеллектуальных ценниках. Дешевые метки, которые допускают только чтение, могут быть установлены практически на любой предмет и прочитаны с помощью смартфона. Такие электронные метки могу хранить URL для получения дополнительной информации или рекламный текст и графику. Метки на товарах в магазинах могут предоставлять сведения о характеристиках, функциях и цене.
Мобильные платежи
В основном сейчас индустрия сосредотачивается на ключевом применении технологии NFC в приложениях мобильных платежей, однако следует учитывать, что подразумевается не просто установление защищенного беспроводного соединения для совершения транзакций. Кредитные компании, банки, провайдеры сотовой связи и представители розничной торговли должны совместно реализовать сложную систему, которая сделает возможным такие платежи. И такая система уже начинает постепенно развиваться.
На самом деле, есть несколько подходов к реализации таких систем электронных платежей, но при этом не представляется возможным введение единого стандарта. Нынешняя активность в сфере мобильных платежей связана лишь с заработком денег и контролем этих средств. Сотрудничество между игроками на этом рынке приводит к появлению новых организаций и платежных систем, и все идет к тому, что в сфере мобильных платежей будут присутствовать несколько систем.
Одной из первых крупных платежных систем была Google Wallet (Бумажник Google), являющаяся результатом сотрудничества компаний Google, MasterCard и Citigroup. Она появилась около года назад, но не получила широкого распространения. Однако текущее преобладание мобильных телефонов на ОС Google Android со встроенным модулем NFC над остальными типами телефонов сейчас вносит некоторое оживление.
Еще одним важным представителем является сеть мобильной коммерции Isis, разработанная операторами сотовой связи AT&T, Verizon и T-Mobile. Испытания системы проводятся в городах Солт-Лейк- Сити, штат Юта, и Остин, штат Техас. Консорциум Merchant Customer Exchange объединяет крупные предприятия розничной торговли Wal-Mart, Target, 7-Eleven, Best Buy, CVS, Lowe’s, Royal Dutch Shell, Sears и Sunoco. Другие крупные компании, такие как Apple, Amazon и Microsoft не сообщили о поддержке каких-либо систем мобильных электронных платежей.
В общей сложности на сегодняшний день насчитывается более 140 отдельных систем мобильных платежей. Большинство из них не выживет или будет работать в узкой сфере. Большие вложения в конце концов окупятся. В дополнение к получению прибыли, большинство из этих предприятий также заинтересованы в сборе данных о клиентах для исследования рынка и в дальнейшем обогащении себя с помощью технологий целевой рекламы.
Смарт-карты, альтернатива NFC платежам, применяются в платежных системах уже много лет, и уровень их использования продолжает расти. Смарт-карты имеют встроенный чип с процессором и интерфейсом чтения/записи, который взаимодействует со считывающими устройствами. Контактные площадки встроенного чипа позволяют считывающему устройству подключаться к карте. Смарт-карты являются более защищенными, чем традиционные кредитные карты с магнитной полосой.
Основным стандартом для таких смарт-карт является EVM, совместное предприятие Europay , MasterCard и Visa. Организацией EVMCo, управляемой EVM, совместно владеют компании American Express, JCB International, MasterCard, and Visa. Cтандарт EVM основан на существующих стандартах ISO/IEC 7816 для контактных карт и ISO/IEC 14443 для бесконтактных RFID чипов.
Проектирование NFC систем
Добавление интерфейса NFC в смартфон, проектирование терминального считывающего устройства или NFC метки являются относительно простыми процессами. Самая сложная задача заключается в проектировании смартфонов с NFC, в которые необходимо добавить еще один радиомодуль к уже впечатляющему набору беспроводных интерфейсов (несколько сотовых радиомодулей, Wi-Fi, Bluetooth, GPS и даже в некоторых случаях FM).
Низкая рабочая частота 13.56 МГц интерфейса NFC требует применения относительно габаритных компонентов, поэтому ключевой проблемой при проектировании является занимаемая площадь на печатной плате. Специализированные микросхемы выполнены в миниатюрных корпусах, но в качестве антенны используется петля на печатной плате, либо катушка индуктивности с ферритовым сердечником, которая должна быть настроена и согласована с приемопередатчиком. В некоторых конструкциях дополнительное потребление электроэнергии также может стать проблемой. Весь процесс проектирования интерфейса NFC для самртфона сводится к выбору специализированного чипа и уплотнению его монтажа и антенны на доступной площади печатной платы. С разработкой стационарных NFC считывателей все намного проще: здесь разработчику доступна сравнительно большая площадь печатной платы, возможности использования улучшенной антенны и сетевого источника питания.
Многие производители выпускают специализированные микросхемы для интерфейса NFC. Самым крупным из них является компания NXP (один из основателей технологии NFC) с предполагаемой долей рынка 80%.
Одним из наиболее широко используемых устройств NFC является модуль PN65K. Это двухкристальный модуль, объединяющий приемопередатчик NFC и контроллер, совмещенный с контроллером Secure Smart Card для обеспечения безопасности. Микроконтроллер приемопередатчика (с ядром 8051) поддерживает все пассивные и активные режимы работы и стандарты. Внутренняя связь двух контроллеров осуществляется по шине S2C/NFC-WI.
Модуль PN65K также поддерживает интерфейсы SPI, I2C и UART. Расстояние чтения/записи может достигать 50 мм. В контроллер Secure Smart Card встроены сопроцессор инфраструктуры открытых ключей (Public Key Infrastructure, PKI) и сопроцесоор двойного/тройного шифрования DES.
Модуль PN544 совместим по выводам с модулем PN65K, но может работать с внешними контроллерами безопасности. Он поддерживает проводной интерфейс NFC-WI (стандарт ECMA373) для подключения внешнего чипа. Модуль PN547 является улучшенной версией PN544: увеличено расстояние чтения/записи, уменьшена занимаемая площадь и на 50% снижено энергопотребление.
Контроллеры BCM20791 и BCM20792 компании Broadcom выполнены по 40-нм КМОП технологии. Они относятся к числу самых миниатюрных контроллеров NFC (4×4 мм) с чрезвычайно низким энергопотреблением и предназначены для взаимодействия с сим-картами или внешними контроллерами безопасности без сим-карт, чтобы обеспечить безопасную передачу данных. Дополнительно возможно применение их для сопряжения с универсальным контроллером гарнитуры BCM4330 (Bluetooth, Wi-Fi, FM).
Компания Texas Instruments предлагает серию микросхем, предназначенных для считывающих терминалов NFC. Одной из распространенных является микросхема TRF7970A - NFC/RFID приемопередатчик в 32-выводном корпусе (5×5 мм) QFN. Микросхема поддерживает все стандарты NFC, включая NFCIP-1 (ISO/IEC 18092) и NFCIP-2 (IISO/IEC 21481), а также IDO14443A/B и FeliCa. Рассчитанная на совместную работу с микроконтроллерами серии MSP430 или ARM-микроконтроллерами, микросхема имеет программируемый уровень выходной мощности, параллельный интерфейс и интерфейс SPI, а также буфер FIFO емкостью 128 байт.
Микросхема считывающего устройства NFC компании austriamicrosystemsAS3911 соответствует всем стандартам NFC, включая требования к платежным системам EMVCo (Рисунок 4). Микросхема содержит схему для работы с емкостным датчиком, и в период выхода на рабочий режим при обнаружении NFC метки потребляет всего 5 мкА. Встроенная схема автоматической настройки антенны обеспечивает повышение эффективности работы, а выходной каскад, обеспечивающий мощность 1 Вт, позволяет исключить применение внешнего усилителя мощности. Максимальная скорость передачи данных составляет 6.8 Мбит/с.
 |
|
| Рисунок 4. | Микросхема AS3911 содержит специализированную логику управления, которая обеспечивает поддержку всех стандартов NFC для считывающего устройства. Она использует внешний кварцевый резонатор 27.12 МГц, имеет внешний интерфейс SPI и поддерживает передачу данных на скорости до 6.8 Мбит/с. |
Смартфон Nokia Lumina 610 на платформе Microsoft Windows Phone 7 использует NFC контроллер INSIDE Secure’s MicroRead v.3.4 и стек протокола Open NFC (Рисунок 5). Данный контроллер уже прошел оценку по программе EMVCo Platform Security Evaluation Process и сертификацию для работы с 1.3 млрд. EMV-совместимых карт и меток. В состав контроллера входит встраиваемый контроллер безопасности SLE-97 от Infineon, GlobalPlatform-совместимая операционная система, контроллер MicroRead NFC компании Inside Secure и стек протокола Open NFC.
 |
|
| Рисунок 5. | В смартфоны Nokia Lumina 610 встроен контроллер Inside Secure MicroRead v.3.4 и стек протокола Open NFC. |
Между тем, NFC метка MicroPass 4101-2K, выпускаемая компанией Inside Secure, соответствует требованиям 4 типа со встроенной памятью 2 Кбайт. Этого вполне достаточно для хранения URL-адресов, визиток, телефонных номеров, информации для сопряжения с Wi-Fi/Bluetooth-устройствами или других данных приложения, которые могут быть считаны с помощью устройства с NFC интерфейсом.
Наконец, универсальная ситема-на-кристалле 88W8897 компании Marvell для смартфонов включает в себя поддержку NFC наряду с беспроводными интерфейсами 802.11ac Wi-Fi, Wi-Fi Miracast, Bluetooth 4.0 и подсистемой определения местоположения (Рисунок 6). Другие производители сейчас также ориентируются на производство универсальных чипов.
 |
|
| Рисунок 6. | Система-на-кристалле Marvell Avastar 88W8897 поддерживает Wi-Fi 802.11ac, NFC, Bluetooth 4.0, технологию MIMO, и содержит подсистему определения местоположения. |
Направление развития NFC
Прогнозы роста использования технологии NFC в системах электронных платежей только положительные. Поскольку сфера применений смартфонов продолжает расширяться, и интегрирование интерфейса NFC в эти смартфоны только увеличивается, то и потенциал использования мобильных платежей тоже растет. На сегодняшний день 50% населения США имеют смартфон, но большинство из них не поддерживают технологию NFC.
Глава аналитической компании iSuppli Джагдиш Ребелло указывает, что только 12%-15% современных смартфонов оснащены NFC функционалом. Он отметил, что в 2011 году смартфонов с NFC интерфейсом было 106,471,000, а в 2012 году их стало в два раза больше. По его оценкам, к 2016 году их появиться более 989 млн. Резкое увеличение количества смартфонов с поддержкой NFC будет только стимулировать продвижение систем мобильных электронных платежей.
Маркетинговые исследования компании Gartner показывают, что объемы электронных платежей вырастут с $172 млрд. в 2012 г. до $600 млрд. в 2016 г. Кроме того, на этот же момент времени прогнозируется рост числа пользователей глобальной сети до более чем 400 млн.
NFC метки и наклейки могут оказаться очень популярными. Изготовленные из пластика или бумаги, они будут содержать контроллер NFC/RFID, который обеспечит пользователей некоторой полезной информацией (текст, графика, дополнительная информация, карта или URL-адрес) о продукте или услуге. Поскольку все больше смартфонов получит интерфейс NFC, популярность этих меток и наклеек будет расти, а область применения для них, благодаря дешевизне технологии, очень широка.
Можно выделить несколько основных причин медленного развертывания систем мобильных платежей на основе NFC. Во-первых, смартфонов, поддерживающих данный интерфейс, очень мало. Во-вторых, кто будет пользоваться такими смартфонами? Очень многое зависит от того, какую систему платежей выберет пользователь. Общественность все еще нуждается в получении дополнительных знаний и информации о технологии NFC. Кроме того, на предприятиях розничной торговли предстоит переоборудование и модернизация терминалов, а это очень затратный процесс. Кто за это будет платить?
Наконец, системы электронных платежей на основе NFC должны как-то заинтересовать пользователей. Им не придется носить с собой множество кредитных карт. Но достаточно ли этого, чтобы убедить массы перейти к технологии NFC? Многие просто не захотят доверять свою личную финансовую информацию своим смартфонам, несмотря на то, что NFC также безопасна, как кредитные карты. В конце концов, традиционные кредитные карты не исчезнут полностью, но с помощью систем мобильных платежей будет совершаться большинство сделок и финансовых операций.
