NFC技術は、非接触無線周波数識別（RFID）から進化しました。 RFIDの送信範囲は、数メートルまたは数十メートルに達することがあります。それは情報の読み取りと判断しかできず、NFC技術は情報交換を重視しています。近距離通信は、20cmの距離内で13.56MHzの周波数で動作し、その伝送速度は、106Kbit / s、212Kbit / s、または424Kbit / sである。
近距離通信フォーラムでは、3つの動作モード（PDF）を定義しています。
ポイントツーポイントモード（P2Pモード）：2つの近距離通信装置間の通信をサポートし、情報交換およびファイル共有を可能にする。
リーダライタモード：近接場スマートデバイスは、ポスターまたは展示情報の電子タグから関連情報を読み取ることができます。
カードエミュレーション：近距離通信デバイスはスマートカードのようになり、ユーザーは小売ショッピングや輸送費を支払うことができます。
NFC電話には、RFIDモジュールの一部を構成するNFCチップが組み込まれており、経費をカバーするRFID受動タグとして使用できます。また、データの交換や取得のためのRFIDリーダとしても使用できます。
NFCカードエミュレーション、リーダライタ、およびポイントツーポイントの3つのモードは、アプリケーションモードから分けられます。カードエミュレーションモードは、しばしば読み取りモードとも呼ばれます。携帯端末は、POSによって読み取られる通常の非接触カードとしてモデル化することができる。このモードは、通常、銀行カードやアクセスコントロールカードなどの広く使用されているアプリケーションを継承します。バスカードなどは、キャリアとしてNFC携帯電話を使用し、ネットワーク、マルチメディア、および人間とコンピュータの相互作用における携帯電話の利点を利用します。アプリケーションシナリオは、既存のメソッドにも似ています。リーダライタモードを主読みモードと呼ぶことが多く、携帯端末は非接触型カードや非接触型タグの内容を読み取ることができるため、POS端末としてのNFC電話機などの既存アプリケーションを継承することがある既存の銀行カード、バスカードを読むだけでなく、NFCでもかまいません。NFC定義のターゲットを読み取るためにNFC電話機を使用するなど、新しく定義されたアプリケーションシナリオ
署名の標準データには、電子名刺、電子ポスター、WIFI接続などの機能が実装されています。ピア・ツー・ピア・モードは、2つの移動端末が短距離で直接的にデータを送信することを意味する。これは、NFCとBluetoothによって定義された新しいモードです.WIFIには、短距離と簡単な構成という2つの特徴があります。理論的には、同期スケジュール、位置共有、名刺交換などの簡単な操作で、2つの携帯電話間のデータの相互作用を実現できます。
NFCの原理
関連するNFCアーキテクチャと標準
移動端末のNFC機能は、NFCコントローラ、NFCプロトコルスタック、SE、SEアクセスAPI、SEアクセス制御、およびAPアクセスSEチップからなる。主な機能は次のとおりです。
1. NFCコントローラ：NFCカードエミュレーション、リーダライタ、およびピアツーピアモードで定義されたアナログおよびデジタルプロトコル処理を実装するNFCチップ。
2. NFCプロトコルスタック：NFCチップの動作モードを設定し、NFCフォーラムで定義された標準を実装する。
3. SE：機密データ、暗号化操作、およびその他のサービス（銀行カード、バスカードなど）を必要とするセキュリティチップは、個別のセキュリティチップ処理が必要です。
4. SEアクセスAPI：SEにアクセスするためのクライアントへのインターフェイスを開き、残高読み取りや無線での再充電などの機能を実行します。
5. SEアクセス制御：SEセキュリティを保証するためにSEアクセスを制御および認可する。
6. APがSEチップにアクセスする：クライアントがアプリケーションプロセッサを介してSEのインターフェースチップにアクセスするとき、SEタイプが異なるときにチップが異なることもある。 SIMカードがSEの場合、チップはモデムです。上記の異なるモジュールは、異なるNFC機能を実現するために組み合わせることができます。単純なNFCとSE付きNFCの2種類に大別できます。
シンプルNFCとは、NFCコントローラとNFCプロトコルスタックしか持たないNFC端末を指します。 SEがないので、この端末は、名刺交換やラベル読み取りなど、前のブログ記事で述べたNFCリーダーとポイントツーポイント機能しかサポートできません。セキュリティに関連しないNFC機能設定がシンプルで、Android 2.3以上のネイティブシステムではすでにこれらの機能が実装されているため、現在市販されているほとんどのNFC端末はこのような単純なNFCです。単純なNFCと比較して、SEを備えたNFC端末は、別個のセキュリティチップSEを統合する。リーダおよびピアツーピアモードに加えて、カードエミュレーションモード（銀行カード、バスカードなど）によって導入されたセキュリティアプリケーションをサポートし、POSマシンで非接触カードをスワイプすることができますSEへのクライアントのアクセスをサポートし、SEに格納されている銀行カードとバスカードの残高を読み、空気を再充電するなどの機能を実現します。
SE機能を備えたNFC端末が、現在、ユーザ、オペレータ、および銀行にもっと関心を持っていることは間違いない。異なる組織は、NFC端末を宣伝する際に異なるSEメソッドを採用しています。現在、主に3種類のSE、すなわちSIMカードが存在する。端末に内蔵されているSEチップとMicroSDカードは、NFC端末の初期段階への自然な応答と同様に、事業者、端末メーカー、業界チェーンにおける銀行の地位を表しています。現在の開発状況から、SEとしてSIMカードによって促進されたNFC端末ソリューション（SWPプログラムとして知られている）は、50以上のオペレーションを持つオペレータ組織GSMAによって最も急速に成長している世界中。 China Mobile、China Unicom、欧州、米国、日本、韓国の大手通信事業者を含むトレーダーは、プログラムのサポートを発表しました。現在、世界中で約4,000万台の端末が販売されており、13年後には継続的な開発が行われることが期待されています。フォローアップでは、SIMカードをSEとして使用して、最も主流のNFC端末ソリューション（SWPソリューション）でNFC端末がサポートするプロトコルについて説明します。 NFC-SWP端末とは、SWP-SIMカードをサポートするNFC端末であり、SIMカードをSEとして使用するNFC端末を指す。
NFC-SWP端末アーキテクチャ
（a）NFC非接触部
図1のNFCコントローラ、NFCプロトコルスタック、SIMカードは、NFCカードエミュレーション、リーダライタ、およびピアツーピア機能を提供します。 SIMカードは、主にカードモードのセキュリティモジュールとして機能する。現在、SIMカードはリーダおよびピアツーピアとして機能する。モードは役割を果たしていません。 NFC端末の情報ルーティング機構は、異なるモードで異なる。 NFC端末がカードエミュレーションモードで動作すると、外部POSマシンから送信された信号は、処理のためにNFCコントローラを介してSIMカードに転送されます。 NFC端末がリーダ内で動作するとき、ピアツーピアモードでは、外部カードまたは携帯電話から読み取られた情報は、解析のためにNFCコントローラを介してNFCプロトコルスタックに転送され、最後にオペレーティングシステムに転送されますまたは処理するためのクライアントアプリケーション。
NFCの非接触部分の技術基準と試験基準は比較的完成しており、主にISO、NFCフォーラム、ETSIおよび他の標準化機関によって完成されている。
l ISOは、主に、NFCエアインターフェイスの基礎となるアナログおよびデジタルプロトコルを担当しています。 ISO定義のRFプロトコルは、公共交通機関、銀行、政府および他の産業で広く使用されています。
l NFCフォーラムの主な任務は、新しいタイプのNFCデバイスを定義し、相互運用性を確保することです。 NFCフォーラムは主に、ISOプロトコルの上にある新しいNFCデバイス間のデータ交換に必要なデータ構造とリンク層プロトコルを定義しています。
l ETSIは主に、NFCコントローラとSEのインタフェース仕様の策定を担当しています。もともとETSIによって開発されたインタフェース仕様はSIMカードに限られていましたが、SEの他の形式では一般的なインタフェース仕様として広く使用されていました。
NFCの標準は比較的複雑であり、異なるNFC動作モードに従う基準は同じではありません。以下は、異なるモードで従うべきプロトコルです。
（2）ETSI 102.613（SWP）ETSI 102.622（HCI）既存デバイスと互換性があります。リーダーモードISO 14443業界標準なし互換性なし既存の機器ISO 14443 NFCフォーラムタグタイプ1-4NFCフォーラムNDEFNFCフォーラムRTDRTD外部カスタムアプリケーションプロトコル（3）NFCフォーラムデバイスとの相互作用ピアツーピアモードISO 18092 NFCフォーラムLLCPNFCフォーラムSNEPNFCフォーラムRTDRTD外部カスタムアプリケーションプロトコルNFCフォーラムデバイスとの連携：中間プロトコルとは、NFCフォーラムデバイス間の通信に必要なリンクレイヤとデータフォーマットプロトコルのことです。注2：PBOC、EMVなどのNFC仕様システム内ではなく、異なる業界標準で指定されています。注3：NFC RTDはURI、連絡先およびその他の一般的なアプリケーションを指定します。これらのアプリケーションはAndroidシステムで認識できます。特別なクライアントサポートが必要です。同時に、異なるアプリケーションパーティも、GPS位置共有などのアプリケーションプロトコルをカスタマイズすることができますが、これらの独自のアプリケーション認識するために、プロトコルはプライベートクライアントソフトウェアと一致させる必要があります。
上記の表から、NFC端末は、NFCフォーラムプロトコルに準拠した最新のNFCフォーラム装置と通信できるだけでなく、通常の非接触と同じデバイスとしてモデル化することができることが分かるICカードであり、非接触POSによって読み取ることができる。したがって、ユーザーが慣れ親しんでいる既存の非接触環境で広く使用でき、ユーザーの入力しきい値を下げることができます。これは、初期段階で新しいタイプの機器を宣伝する上で重要です。
（B）SIMカードアクセスインタフェース
図1のSEアクセスAPI、SEアクセス制御、モデムで構成されています。携帯電話と通常の非接触ICカードの最大の違いは、ネットワーク機能と人間とコンピュータの2つの部分があることです。したがって、NFC携帯電話は、無線による充電や残高照会などの従来の非接触ICでは実現できない豊富なサービスに携わることができます。これらのサービスはすべて、アプリケーションクライアントがSIMカードにアクセスし、SIMカード内のアプレットと通信できるようにするために、標準SIMカードアクセスインターフェイスが必要であるという技術的前提を必要とします。具体的には、携帯電話では3つの標準をサポートする必要があります。
1. SIM Alliance Open Mobile API：アプリケーションクライアントにSIMカードと通信するためのチャネルを提供する
2.グローバル・プラットフォーム/ GSMA：セキュア・エレメント・アクセス制御：アプリケーション・クライアントがSIMカード内の対応するアプレットにアクセスすることを許可する
3.モデム：3GPP 27.007標準を完全にサポートし、SIMカードの論理チャネルの開放をサポートし、論理通信上でAPDUの透過的送信を可能にすることが要求される。
現在、NFC-SWP端末の標準化は順調に進んでいます。すでにこれらの規格をサポートしているNFC-SWP携帯電話も数多くあります。しかし、実際には、上記の3つの規格に対応するテスト標準とテストツールがないため、NFC携帯電話は現在SIMに直面しています。カードアクセスインターフェイスのサポートが不良です。モデムは、論理チャネル上のAPDUのトランスペアレント伝送をサポートする。特に、モデムは、ETSI 102.221電気通信規格で指定されたAPDUを送信する。しかし、新しいNFC携帯電話アーキテクチャの下では、モデム論理チャネルはデータを送信することもできる。これらのAPDUの定義は、通信規格の定義と異なる場合があり、モデムプロバイダの伝統的な知識を超えている可能性があります。したがって、現在の状況から、一方では、携帯電話、特にモデムプロバイダは、NFCサービスの特性、特に論理チャネルと伝統的な電気通信アプリケーションとの違いを完全に理解し、製品のサポートを改善することができる必要があります論理チャネル上のAPDUを透過的に送信する。一方、標準化団体、運営業者、および製造業者は、製品の成熟を促進し確実にするために、テスト標準とテストツールを改善することも求められています。
端末によって生成された無線周波数正弦波は、タグにエネルギーを転送し、タグからデータを読み取る。 NFCの起動後、13.56MHzの信号中心周波数の正弦波が連続的に生成されます。正弦波が発生する磁界の外乱範囲内にタグがあれば、磁界の外乱によりタグに通電して元の正弦波逆周波数の波を発生させたり、周波数属性を変化させたりする。電話機はこの変更を検出して、近くにタグがあることを認識します。近距離でのRFID通信は、しばしば近対システムと呼ばれる。近接システムは、通常、0〜1cmの範囲である。これは、タグがリーダーの横にあるか、リーダーに押されていることを意味します。この近接性の利点は、ラベルのバッテリー工場が多くのエネルギーを放出できることです。このエネルギーは、ビルトイン電源を必要とせずにタグ通信をサポートするのに十分です。ニアマッチメイキングはまた、機密性の高い状況を容易にします。例えば、エンコーダ、デコーダ、アンテナ、コンパレータを備えた13.56MHzの無線周波数を生成し、タグにエネルギーを送信し、後方散乱ハードウェア内の変調情報を読み取ることができる集積回路を有するNFC対応携帯電話。リーダはRF信号を連続的に生成し、受信したRF信号を観測して情報を読み取る。
NFC対応デバイスは、アクティブモードまたはパッシブモードでデータを交換できます。パッシブモードでは、NFCイニシエータデバイス（マスタデバイス）とも呼ばれるNFC通信を開始するデバイスは、図2に示すように、通信プロセス全体の間にRFフィールドを提供する。 106kbps、212kbps、または424kbpsのいずれかの伝送速度を選択して、別のデバイスにデータを送信できます。他のデバイスはNFCターゲットデバイス（スレーブ）と呼ばれ、無線周波数フィールドを生成する必要はありません。代わりに、同じ速度でイニシエータにデータを送信するために負荷変調技術を使用します。
この規格は、国際免許不要のユニバーサル周波数帯である13.56MHzの動作周波数と、米国のISM帯の15/18帯の1つを規定しています。データ伝送速度は、106,212または424kbpsである。通信範囲に応じて、伝送速度は20cmまたは約8インチで最大です。実際の通信範囲はわずか数インチまたは10cm以下です。この規格では、さまざまな動作モードが規定されています。
アクティブモードでは、通信の相手は、トランシーバの電源がオンになった後に半二重送信を開始するために「listen before sending」プロトコルを使用することができます。この機能は、複数のNFCデバイスが1つのデバイスがイニシエータで他のデバイスがターゲットであるリーダーにアクセスしようとすると、競合を防ぐことができます。
パッシブモードでは、RFIDタグのように、ターゲットは受動デバイスです。タグは、イニシエータによって送信された磁場から作動エネルギーを得て、磁場を変調することによってイニシエータにデータを送信する（スキャン後変調、AMのタイプ）。
使用時には、NFCの使用は通常、スパイクに遭遇し、異なるイニシエータまたはターゲット間の同時通信によって引き起こされるデータリンクエラーを回避するため、NFCはlisten before talkと呼ばれるメカニズムを採用します。このメカニズムにより、開始エンドデバイスは外部磁界の強さを検出して、問い合わせ信号を送信する前に他のデバイスが通信しているかどうかを判断できます。このメカニズムの実現は、RF Collision Avoidance（RFCA）と呼ばれています。そのアクションの振る舞いは、発信者が質問信号を出すたびに外部の磁場を検出します。磁場強度が閾値強度（H threshold = 0.1875A / m）を超えると、外側強度が閾値を下回るまでクエリが停止します。それが臨界値より低い場合は、問い合わせコマンドの送信を開始します。検出時間はTIDT + nTRFW、nは0〜3確率サンプリング：TRFW = 512 / fc（RF待ち時間）、TIDT> 4096 / fc（初期遅延時間）です。開始装置がTIDT + nTRFW内の閾値強度を超える磁場を検出しない場合、TIRFGの変調されていないRF磁場を送信し、その後、TIRFGが5msより大きくなければならない質問信号を発行する。
NFC 106kbpsは100％ASK変調であるため、High / Low信号全体のパケット構造はかなり詳細な定義を持っています。これらのパラメータのいくつかは、100％〜5％のAm時間（t1）、5％のAm時間（t2）および5％~60％の時間（t4）のオーバーシュートの範囲であった。 212 / 424kbpsは変調率8％〜30％です。
RFテスト
RFテストキット
1.較正コイル：コイルの機能は、試験中に試験対象物が発する信号が正しい強度および変調であるかどうかを検証することである。このコイルは単純なアンテナアーキテクチャです。もちろん、EMCAはすべての次元も指定します。コイルで測定した値は0.32V（RMS）= 1A / m（磁界強度）です。
フィールド生成アンテナ：キットは磁場を発射するために使用される。この図には、アンテナ整合回路のセットも含まれています。
3.センスコイル：センスコイルを使用して、測定する物体の磁場強度および変調を測定する。
4.基準デバイス：基準デバイスは、DUTの標準部品をテストするために使用されます。
RF試験手順
1.デバイス電源テストを開始します。
この試験項目は、始動装置によって供給される磁場の強さが目標に対して十分な作動力を供給するかどうかを試験することである。
信号は発生アンテナによって調整され、較正コイルの右端の測定強度はHmax（7.5A / m）である。このとき、基準装置を出力試験線に合わせて線路共振点が19MHzになるように調整する（この部分は19MHzへの調整理由を規定していない。 19MHzは3V出力を達成することができ、13.56MHzのターゲットでの電圧は、その下限に起因する3Vを確実に超え、DUT上に置かれる。位置、C3によって得られる電圧値は、 R2を3Vとする。この時点で、基準デバイスが完成した後、カードを使用して起動デバイスを測定し、カードを起動デバイスによってマークされた超動作範囲に置き、超過動作範囲内の任意の位置（C3）。）3Vを超えないでください。 Hminテストは、maxとほぼ同じです。違いは、基準デバイスの共振周波数が13.56MHzに調整され、測定された電圧値が3Vを超えなければならないことです。
2.目標負荷変調試験：
（1）パッシブモード
●106kbps：このテストは、オブジェクトが正しく変調された波形であることを検証するために、最初に校正コイルを下側の外縁に配置し、生成アンテナによって放出される波形および強度を決定し、外縁部に配置され、生成アンテナによって放出されるECMA340によって定義されたSENS_REQ波形を編集し、SENS_RES信号を被測定物に送り返す。このようにして、2つのセンスコイルを介して信号を測定することができる。負荷変調信号が弱いので、2つのセンスコイル間の電圧差が計算に使用される。互換性の問題により、MiFAREは、受動ターゲットのリターン信号として106 kbpsでサブキャリア変調を使用し続けます。測定点は、fc + fsとFC-fs（fc = 13.56 MHz、fs = fc / 16）である必要があります。
●212 / 424kbps：高速変調信号測定方式は、2つの伝送速度でサブキャリア変調を使用しないため、測定捕捉位置をFCに変更することを除き、106kbpsに非常に似ています。
（2）アクティブモード
アクティブモードテストとパッシブモードの間に大きな違いはありません。アクティブモードであるため、対象物のRF電界放出時間が測定され、コマンドの発行時間などが決定されます。
3.デバイスの負荷変調テストを開始する：このテストは、開始デバイスの変調メカニズムを検証することから成ります。アクティブモードとパッシブモードの受信に分けられます。
（1）能動モード放射：較正コイルは、イニシエータ装置によって規定される任意の位置に配置され、測定された波形はECMA340仕様に準拠する必要がある。
（2）受動モード受信：これは、試験開始者が受動目標を正しく受信できる信号である。図7-2の負荷変調テスト回路で作成されたリファレンスデバイスを使用してください。まず、C3電圧と距離の関係を修正し、カードと被試験デバイスをテストします。装置によって送信された変調信号は、物体側で受信される。ここでは、テスト項目の唯一の部分について説明します。詳細なテストについては、ECMAを参照してください。