Near Field Communication

Near Field Communication (NFC - монг. богино зайн харилцаа) нь богино зайд радио долгионоор дамжуулалт хийдэг технологи бөгөөд хэдхэн сантиметр зайд л холболт тогтоох боломжтой юм. Энэ технологи нь ерөнхийдөө Bluetooth, Wifi технологиудтай төстэй ч ажилч буй протокол болон хэд хэдэн ялгаатай тал ч бий. Жишээ нь:

• Bluetooth-ийг бодвол илүү хурдан холбогддог
• Хослох буюу pair хийлгүй холбогддог
• Эрчим хүч бага зарцуулдаг
• Эрчим хүчний хэрэглээгүйгээр буюу Smart credit card болон smart poster-с мэдээлэл авдаг
• Bluetooth ээс бага зайд мэдээлэл дамжуулдаг
• Bluetooth ээс бага хурдаар мэдээлэл дамжуулдаг

Өмнөх үеийн утсан холбоог халж гарч ирсэн орчин үеийн утасгүй технологи нь мэдээлэл харилцаа холбооны салбарт нэгэн дэвшилтийг авчирч хэрэглээг хялбарчилж өгч байгаа билээ. Жишээлбэл Bluetooth, wifi, wi-max, ZigBee гэх мэт. Энэ бүхнээс гадна бас нэгэн шинэхэн технологи бол мэдээллийг богино зайд дамжуулах NFC технологи юм.

NFC-ийн үүсэл хөгжил:

NFC технологийн үүсэл хөгжил

• 2002 оны намар Philips болон Sony компаниудын дунд байгуулсан гэрээний дагуу энэхүү технологийг бүтээж эхэлсэн.
• 2004 онд Nokia, Philips, Sony компаниуд хамтарч NFC-ийн стандартыг гаргаж ирсэн
• 2006 онд анх Nokia-н гар утас (Nokia 6131) загвараас эхлэн NFC технологийг суурилуулж гаргасан
• 2010 онд анх андройд утас болох Samsung Nexus S-д NFC технологийг суурилуулах болсон

Цаашлаад энэ холбоонд виза картууд хүртэл нэгдэж худалдаа үйлчилгээний зах зээлд ч ашиглах боломжийг хайж байсан ч одоо аль хэдийн бидний өдөр тутмын хэрэглээ болтлоо хөгжөөд байгаа билээ.

Нууцлал хамгаалалт

• Өөртөө нууцлал хамгаалалт гэсэн ямар нэг юм байхгүй бөгөөд энэхүү технологийг ашиглаж байгаа програм хангамж л нууцлал хамгаалалтаа өөрөө шийдэх шаардлагатай
• Төлбөр тооцооны хэрэгсэлд ашиглагдах үедээ кодыг шифрлэж үүссэн кодыг жиших замаар хэрэглэдэг
• Маш ойрын зайнд дамжуулалт хийгддэг нь нэг талаараа хамгаалалт болдог
• Зөвхөн NFC дэмждэг төхөөрөмжүүдтэй холбогдохоос гадна NFC Tag-с мэдээлэл уншдаг.

NFC Tag-ийн талаарх ойлголт

NFC Tag гэдэг нь багахан хэмжээний мэдээлэл хадгалах боломжтой батарей ашигладаггүй жижиг ялтас /чип/ юм. Tag-ийн үйлдвэрлэлийн өртөг маш хялбар бөгөөд сэтгүүл болон бусад сурталчилгааны материалд ихэнхдээ веб хаяг, эсвэл WiFi сүлжээний нууц үг гэх мэтийн мэдээлэл хадгалах байдлаар өргөн ашигладаг.

NFC Tag-ийн дотоод бүтэц

NFC Tag-ийн дотоод бүтэц

NFC Aнтенн: Бүх NFC антен дээрх шошго нь хөнгөн цагаан (зарим тохиолдолд зэс) сийлэгдсэн байдаг.Тэдгээр ороомгийг хувиргаж бодит энергийг бий болгодог. 13.56Mhz давтамжтай антеныг аль болох үр дүнтэйгээр цуурай гаргахыг маш сайн бодож хийх хэрэгтэй.

• Антены бүтцийг бий болгоход физик байгуулалт ороогүй, учир нь NFC дээрх шошго нь нимгэн байж болох учраас. Гэсэн ч хүчтэй соронзон антены дэргэд үйл ажиллагаа гүйцэтгэл дутахааргүй маш сайн.
• Смарт утаснаас илүү их цэнэг(эрчим хүч) шаардагдах учраас оновчтой зүйлд ашиглахаар хязгаар тогтоосон.

NFC Tag нь дотроо мэдээлэл хадгалах багтаамжаас хамаарч хэд хэдэн төрөл байдаг бөгөөд Ultra Light таг нь 41 тэмдэгт хадгалдаг. Харин NTAG203 моделийн таг нь 132 тэмдэг хадгалдаг.

• Таг-ийн давуу талууд нь:
  • Маш хурдан алдаагүй уншдаг
  • Камер шаардлагагүй
  • Юмны наана цаана далд байгаа байдлаас с уншина (Жишээ нь: Түрийвчний наана, цаанаас уншина )
• Таг-ын дутагдалтай талууд:
  • Таг-н мэдээллийг нэг хэвлэсэн бол солих боломжгүй
  • Бага мэдээлэл хадгалдаг

NFC технологийн энгийн хэрэглээнүүд

• WiFi үйлчилгээ үзүүлдэг ресторан, цайны газар, үйлчилгээний байгууллагууд WiFi нууц үгээ тагт сануулан хоолны цэс, сурталчилгаа зэргийг
• Түлхүүрийн оосорт мэдээлэл хадгалах. Хэрэв веб сайтын сурталчилгаа хийх гэж байгаа бол NFC Tag- тай түлхүүрийн оосор тараах .
• Автомашинаа асаах түлхүүр болгож ашиглана. Сүүлийн үеийн автомашинууд энэхүү технологийг дэмждэг болсон.
• Зочид буудлын өрөөний хаалга онгойлгох систем.
• NFC -тэй компьютерт нэвтрэх. Нууц үг оруулахын оронд утсаа мэдрэгч төхөөрөмж хүргээд л компьютер тань нээгдэх болно.
• NFC дэмждэг WiFi router-тэй бол нууц үг цээжлэх шаардлагагүй. Зүгээр л утсаа рутерт нэг хүргэхэд л хангалттай. Тэгээд WiFi нууц үгээ авчихна. Энэ тохиолдолд WiFi-нхаа нууц үгийг өдөр бүр өөрчлөгддөг зарчмаар зохицуулж болно.
• Bluetooth чихэвч, speaker дээрээ нэг утсаа хүргээд л холбочихно.
• Утсаа хоорондоо холбож тоглох.
• Мөн төлбөр тооцооны маш олон салбарт ашиглаж болно
• Хамгийн сүүлд маш ихээр ашиглаж байгаа нь “NFC Ring” юм. Үүнийг “Ухаалаг шидэт бөгж” хэмээн нэрлэдэг. Уг бөгжийг ашиглан мэдээлэл хуваалцах бүрэн боломжтой болж байгаа. Энэ бөгж нь ашиглаж буй хүний эрүүл мэндэд ямар нэгэн сөрөг нөлөө огт байхгүй. Цэвэр титанаар хийсэн мөн цахилгаан эрчим хүчний шаардлага байхгүй, усны хамгаалалттай, ямар ч хүн ямарч үед ашиглах боломжтой юм.

Дээрх хэрэглээнүүдээс үзэхэд NFC технологи нь бидний амьдралд хэрхэн ашиг тустайгаар хэрэглэгдэж, зарим тохиолдолд цаг хугацаа, санхүүг хэрхэн хэмнэж байгааг харж болох юм.

NFC-ийн ажиллагааны үндсэн зарчим

NFC -ийн үндсэн ажиллагааны зарчим нь ерөнхийдөө бага зайд өдөр тутмын хэрэгцээтэй мэдээллийг богино хугацаанд хялбараар солилцох бөгөөд гар утас хэрэглэдэг ямар ч хүн хэрэглэж чадахаар хялбар технологи юм.

NFC технологийн ажиллах давтамж

• 13,56 МГц-ээр RFID технологид суурилсан
• ISO 18092 стандарт болон ISO 14443 стандарттай нийцдэг
• Хэвийн ашиглалтын зай 10см орчим
• Өгөгдлийг солилцох үзүүлэлт 424 кбит/с
• 80C51 цөмтэй, 32К ROM, 1KRAM
• Өндөр интеграцийн дамжуулах болон хүлээн авах аналог холбоотой
• Гарах төхөөрөмж нь маш бага хөндлөнгийн эд ангиудтай
• RF бүсийг илрүүлэгч хөндлөнгийн илрүүлэгчтэй
• Ажиллах горимыг илрүүлдэг нэгдмэл илрүүлэгч төхөөрөмжтэй

RFID системийн шинж чанар

NFC технологи нь RFID технологи дээр суурилан гарч ирсэн технологи юм. 1940 онд Дэлхийн II дайны үед RFID (Radio Frequency identification) автомат танигч хяналтын технологийг агаарт байгаа онгоцыг өөрийнх үү эсвэл дайсны тал эсэхийг тогтоох зорилгоор цэргийн зориулалтаар анх зохион бүтээж байсан. Өнөөдрийг хүртэл иргэний нислэгт ашигласаар байгаа.

Файл:RFID chip.PNG

RFID чипийг будаатай харьцуулсан

Энэ төхөөрөмж нь автомат танигч ба мэдээлэл /Automatic Identification and Data Capture (AIDC)/ технологийн нэг хэлбэр бөгөөд хаяг дахь хадгалсан өгөгдлийг дамжуулахдаа радио долгион ашиглан RFID уншигчтай холбогдох бөгөөд уншигч мэдээллийг шалган ямар бүтээгдэхүүн болохыг илрүүлэн танина. Ерөнхийдөө бар кодтой төстэй боловч их хэмжээний мэдээлэл хадгалах болон хэд хэдэн хаяг зэрэг уншиж бодлогоороо давуу талтай.

RFID-ийн хаяг нь 2 жижиг хэсгээс бүрддэг ба эхнийх нь мэдээллийг боловсруулж хадгалах мөн дохиог өөрчлөх, шилжүүлэх, зарим тохиолдолд тусгай функц болгон ашигладаг чип байх ба нөгөө нь дохиог хүлээн авах дамжуулах үүрэгтэй антен юм. RFID уншигч нь хаягаас хадгалсан мэдээллийг уншина. Хэрэв уншигч нь радио долгион цацаж байвал бүх хаягууд хоорондоо тойрог болон холбогдоно. Тиймээс программын тусламжтайгаар мэдээллийг цуглуулж шүүх хэрэгтэй.

RFID хаяг нь ерөнхийдөө 3 төрөлд хуваагдана:

• Идэвхтэй /active/
• Идэвхгүй /passive/
• Семи-Пассив

RFID -ийн давтамж

Радио давтамжит долгион нь электрон соронзон долгион ба 30кгц – 300Ггц далайцтай. RFID систем зөвхөн тодорхой зөвшөөрөгдсөн давтамж бүхий долгионыг хүлээн авдаг. Тодорхой давтамжуудад тохирох программ хангамж байдаг. Үүнд :

RFID -ийн ажиллах давтамжууд.

• 125-134 кгц – Бага давтамжит (lower frequencies LF) ихэвчлэн амьтадыг мөрдөх, автомашины электрон төхөөрөмж зэрэгт ашиглана. Унших хурд өндөр байх шаардлаггүй.
• 13,56 мгц – Өндөр давтамжит (High frequency HF) ихэвчлэн RFID технологид суурилсан смарт картанд өргөнөөр хэрэглэдэг.
• 860-960 мгц – Ультра өндөр давтамжит (Ultra high frequency UHF) урьдчилан анхааруулах төхөөрөмжүүдэд хэрэглэдэг.
• 2,45 ггц – Микро долгионт давтамжийн электрон татвар хураамж цуглуулах болон бусад Bluetooth болон Wifi системүүдэд өргөнөөр хэрэглэдэг.

Давтамж нь өсөж хаягийн үнэ буурах чиглэлтэй байгаа ч актив хаягийн үнэ пассив хаягаас илүү өндөр байсаар байна. Мөн хол цар хүрээг өргөтгөх, илүү их мэдээлэл хадгалах, үнийн бууруулах шаардлагатай байна.

NFC ажиллагааны горим

NFC ажиллагаа нь дотроо идэвхтэй, идэвхгүй гэсэн 2 дэд горимтой.

• Идэвхтэй горим – Холбогдож байгаа хоёр төхөөрөмж хоёулаа (Холбогдож байгаа болон хариулж байгаа төхөөрөмжүүд ) өөр өөрсдийн өндөр давтамж үүсгэгч нөөцөө ашиглаж холбогдоно.

• Ивэхгүй горим – холбогдож байгаа төхөөрөмж нь идэвхгүй хэлбэрийн карттай байгаа мэтээр өөрийн өндөр давтамж үүсгэгчээ ашиглан мэдээллийг дамжуулах үйл явц явагдана.

Идэвхтэй горим

Энэ горимд хоёр төхөөрөмж хоёулаа идэвхтэй горимд ажиллана. Тухайн горимд чиглүүлэгч болон дагалдагч төхөөрөмжүүд яг л тус тусдаа дамжуулагч болон хүлээн авагч шиг л ажиллана.

Идэвхгүй горим

Энэ горимд чиглүүлэгч төхөөрөмжийн илгээсэн командын дагуу дагалдагч төхөөрөмж хариу өгөх бөгөөд тэжээлээ чиглүүлэгч төхөөрөмжийн үүсгэсэн тэжээлээс авна.

Картын горим

Энэ горимд микросхем нь  FileCa эсвэл ISO 14443/ Mifare стнадартын картуудтай холбогдоно.

NFC төхөөрөмжийн үйлчилгээний горимууд

• Цэгээс цэгт холболт үүсгэнэ. /Peer to peer /: ISO 18092
• Унших / бичих: ISO 14443 болон ISO 15693
• Таг-аар идэвхжүүлэх: ISO 14443

Стандартууд дээр суурьлан ажилладаг.

Цэгээс цэгт холболт үүсгэх /Peer to peer connection/

Хоёр мобайл хэрэглэгч хоорондоо өгөгдөл солилцох байдлаар хэргэлдэг.

Энэ нь нэг л шүргэлтээр мэдээлэл солилцох ба бусад хэрэгсэлтэй холбох боломж олгоно. Хэрэглэгч веб хаяг, зураг, видео файлуудаа смарт фонууд болон бусад NFC -ийг дэмжигч төхөөрөмжүүдээр солилцох болно. Мөн NFC -ээр чихэвч микрофон гэх мэтийн нэмэлт хэрэгсэлүүдийг холбох боломжтой. PN531 MIFARE Classic стандартыг дэмждэг. Утасгүй холбоогоор хүлээн авах болон дамжуулах чиглэлд нь алинд 424кбит хүртлэх хурдтайгаар мэдээллийг дамжжлах чадвартай.

Унших бичих горим

Энэхүү горимд PN531 микросхем нь уншигчийн үүрэг гүйцэтгэх бөгөөд ISO14443A/Mifare болон FeliCa картуудтай ажиллах боломжтой.

Идэвхгүй хэлбэрийн ISO14443A/Mifare болон FeliCa картуудтай харилцан холбогдоно. Утасгүй UART болон нэмэлт программ хангамжууд нь ISO14443A/Mifare бололн  FeliCa протоколуудыг бүрэн дэмжин ажилладаг.

Хөдөлгөөнт төхөөрөмж нь RFID буюу Радио давтамжит танигч төхөөрөмж суурилагдсан смарт картын таг-ийг унших чадвартай. Текст, веб хаяг, утасны дугаар, ухаалаг сурталчилгаа гэх мэт тагын агууламжтай. ISO 14443 A/B стандарт дээр суурилсан.

Таг - аар идэвхжүүлэх

Ерөнхийдөө смарт карттай төстэй боловч олон төрлийн смарт картыг өөртэй агуулсан гэж болно. Таг болон смарт картыг уншихад хоорондоо ялгаагүй. NFC IP-1 горимд PN531 модуль нэлээд хэдэн NFC төхөөрөмжүүдтэй зэрэг холбогдох боломжийг олгодог бөгөөд мэдээлэл дамжуулах хурд нь 424кбит/с хүртэл байна. PN531 микросхем нь энэ горимд мэдээлэл дамжуулах бүхий л  мехнизмийг өөртөө хүлээх бөгөөд алдаагаа бас өөрөө шалгана.

NFC технологийн стандартууд

Дэлхийн стандарчлалын системийн комисс болох ISO (The International Organization for Standardization – Олон улсын стандарчилалын байгууллага ) болон IEC (International Electrotechnical Commission – Олон улсын электрон техникийн комисс) нь гишүүн улс орнуудын техникийн идэвхтэй үйл ажиллагаатай байгууллагуудын тусламжтайгаар хөгждөг олон улсын стандартын холбоонууд юм.  ISO болон IEC техникийн салбартаа манлайлагч холбоонууд хоорондоо хамтарч ажилладгаас гадна дэлхийн бусад олон улсын байгууллага, засгийн газар болон төрийн бус байгууллагуудад үргэлж хоорондоо  уялдаа холбоотой ажиллаж байдаг.

NFC технологи нь мэдээлэл холбооны салбат тэргүүлэгч ISO / IEC-ийн 14443 ISO/IEC 18092 стандартуудын дагуу ажилладаг. 

ISO/ IEC 14443 стандарт

NFC нь RFID – аас гадна ISO 14443/Mifare, Felice, ISO/IEC18092 стандартуудыг дэмждэг.

ISO 14443 стандарт нь холболтгүй смарт картны ажиллагааг зохицуулж байдаг. Энэ стандартаар смарт картын техникийн үзүүлэлтүүдийн шаардлагуудыг А болон В хэлбэрийн гэж 2 ангилан тодорхойлдог.          

NFC стандартууд

Энэхүү стандарт нь 4 хэсгээс  бүрдэнэ. Үүнд:

1. Физик үзүүлэлтүүд
2. Радио хэлбэлзэлийн үзүүлэлтүүд болон сигналуудын интерфейс
3. Нэршил болон эсрэг цохилтын
4. Дамжуулалтын протокол болон системийн командууд

А болон Б хэлбэрийн стандартуудын үндсэн ялгаануудыг дараах хүснэгтэнд харуулсан болно.

Хоёр хэлбэрийн стандартад 2ууланд нь 13,56Мгц хэлбэлзэл ашиглагдах бөгөөд смарт карт болон уншигч 2ын хоорондох мэдээлэл дамжуулах хурд нь 106 кбит/с  байна.