Близкий контакт: на что ваш смартфон способен с NFC
Привет, Geektimes! Хотя технологии активно шагают в массы, зачастую по-прежнему можно заметить широкие глаза продавца на кассе, если вы решили оплатить свою покупку смартфоном, или озадаченного коллегу, который увидел, как вы пополнили свой билет для проезда в метро без использования специального терминала.
Имя этому объекту удивления — NFC, и сегодня мы с вами разберемся, как же работает эта технология, и нужна ли она в вашем смартфоне. Всех желающих по традиции милости просим под кат.
Что такое NFC?
Как многие наверняка знают, NFC — технология высокочастотной беспроводной связи с малым (несколько сантиметров, но не больше 10 см) радиусом действия. В основе Near Field Communication (обмена на ближнем расстоянии) лежит радиочастотная идентификация (RFID) — данные, которые хранятся в транспондерах, считываются и записываются при помощи радиосигналов. Активные и пассивные объекты, в свою очередь, идентифицируются автоматически.
Но стандартного определения здесь явно недостаточно. История NFC довольно интересная: технология берет свое начало более 12 лет назад — именно тогда три технологических гиганта (Nokia, Sony и NXP Semiconductor) решили создать форум NFC для развития интерфейса касательного взаимодействия между устройствами. Несмотря на то, что сам интерфейс был далеко не быстрым (и остается таким по сей день), идея передачи небольших данных с низким энергопотреблением все же взяла свое. RFID заработала по-новому и получила массовое признание. В результате многие производители смартфонов, аксессуаров и других устройств сейчас не обделяют NFC ни один свой новый продукт.
Рабочей частотой для NFC является 13,56 МГц, максимальная скорость обмена данными едва превышает 400 Кбит/с. Однако в данном случае огромную роль играет время установления соединения: чтобы подключить два устройства при помощи этой технологии, понадобится менее десятой доли секунды.
Принцип работы NFC основан на электромагнитной индукции. Суть в том, что при помощи антенны передатчик считывателя постоянно излучает сигнал в форме синусоиды на вышеупомянутой чистоте.
Датчик (или Listening Device) также оснащен рамочной антенной. Когда датчик и считыватель (Polling Device) оказываются на расстоянии, достаточном для работы NFC, и та, и другая катушка образуют воздушный трансформатор. Магнитное поле порождается переменным током в катушке считывателя, после этого ток создается во второй катушке — датчика. Этой энергии запросто хватает для работы последнего, поэтому NFC способна работать с пассивными устройствами.
В это время происходит шунтирование антенны одним из транзисторов устройства-передатчика, откуда возникает модуляция высокочастотного сигнала. Этот сигнал и «ловит» считыватель. В основном для NFC используется Манчестерское кодирование (с коэффициентом амплитудной модуляции 10 %). Также используется модифицированный код Миллера, правда в этом случае скорость едва будет превышать 100 Кбит/с.
В пассивном режиме считыватель создает электромагнитное поле, NFC-метка модулирует его и формирует ответ. Иными словами, метке вовсе не обязательно быть подключенной к источнику питания или иметь встроенный аккумулятор, поэтому ее размеры можно сократить до минимума. Если же мы имеем два устройства с двумя активными сигналами, здесь все проще — они работают, грубо говоря, «по очереди».
Пассивная NFC-метка выглядит примерно так:
В смартфонах антенну NFC, как правило, закрепляют под задней крышкой для более устойчивого сигнала.
После этого ваш смартфон готов выступать сразу в нескольких ипостасях. Он может стать не только платежным средством и ключом, но и также средством идентификации владельца, проездным билетом или просто бонусной картой. Вот основные режимы работы смартфона с NFC на борту.
Для чего оно нужно?
Еще в Android версии 4.0 появилась технология Beam, с помощью которой устройства могут обмениваться файлами и папками: сам обмен происходит при помощи Bluetooth или Wi-Fi Direct, однако для идентификации смартфонов используется именно NFC. Это позволяет сократить время, затрачиваемое на подключение устройств.
Кейсов применения NFC великое множество. Среди пользователей метро большой популярностью пользуется возможность считывания информации с билета при помощи смартфона. Установив специальные приложения, можно не только узнавать количество оставшихся поездок и срок годности билета, но и даже пополнять карту «Тройка» без использования терминалов в метрополитене.
Примечательно, что для этих целей можно использовать практически любой смартфон с NFC — от Xiaomi Mi5s Plus до Lenovo X3 Lite.
Смартфон как способ оплаты
NFC совместима со стандартом ISO 14443 и объединяет множество бесконтактных карт, в том числе банковские карты, поддерживающее MasterCard PayPass или VISA PayWave. Пластиковая карта содержит микропроцессор с ОС и платежным приложением для взаимодействия с данными конкретного клиента. Как только карту вставляют в терминал или проводят по нему, она получает энергию для запуска операционной системы. В случае с бесконтактными картами питание, как мы уже говорили, получается при помощи электромагнитного поля считывателя.
С появлением бесконтактных карт платежным инструментом по сути может выступать не обязательно карта, а смартфон, часы, брелок и так далее — важна не форма, а наличие необходимого набора функций. Ведь в смартфонах с поддержкой NFC так же, как и в пластиковых картах, есть микропроцессор. Начиная с Android 4.4 платежные приложения можно использовать без Secure Element (с Host Card Emulation). Записывать платежные карты можно удаленно, и это действительно удобно.
Чтобы управлять бесконтактными приложениями удаленно, производители смартфонов и поставщики услуг подключаются к TSM — службе, которая обеспечивает доступ к защищенным данным на терминалах с поддержкой NFC. Она удаленно управляет чипами Secure Element в смартфонах, сам смартфон при этом является своего рода модемом, работающим через безопасный канал связи. Пользователю достаточно подключить возможность оплаты по NFC у своего оператора, а затем при помощи мобильных приложений (как правило, банковских) оплачивать покупки в магазинах.
При совершении покупок свыше 1000 рублей вас могут попросить ввести PIN-код или поставить подпись на чеке — здесь уже все зависит от банка.
Метки NFC
Это еще один распространенный способ применения NFC в смартфоне. Метки NFC получили большую популярность в торговых и рекламных зонах: их встраивают в афиши, рекламные щиты, помещают на товары в магазинах. Обычно это небольшие стикеры, стоимость которых не превышает 50 рублей. Затраты минимальные, зато какой эффект! От получения более подробной информации о концерте или товаре до ссылки на трейлер нового фильма.
Вы можете создавать собственные NFC-метки, модернизировать их и затем использовать в повседневной жизни. Как правило, для этого используется сторонний софт вроде NFC TagWriter. Приложение довольно простое и позволяет записать на метку множество типов данных — от контакта и телефонного номера до закладки веб-браузера. Можно даже записать на метку свои контактные данные, а потом наклеить ее на визитку — чем не оригинальное решение? Сэкономите на бумаге, правда если у собеседника смартфон без NFC, может получиться неловко.
На самом деле NFC-метки — настоящий подарок, когда речь заходит об автоматизации. Например, можно наклеить метку на ноутбук и при помощи приложения Trigger настроить включение точки доступа, выбрав в качестве действия «Беспроводные и локальные сети». Решение попроще — записать пароль от Wi-Fi на метку, наклеить ее на роутер, и потом всякий раз, когда гости спросят пароль, отправлять их к NFC-метке. Или еще: установить метку около кровати и сделать так, чтобы при прикосновении на смартфоне включался авиарежим (опять же с помощью Trigger).
Полезно будет и автомобилистам — записали на метку алгоритм запуска навигатора, наклеили ее на держатель для смартфона, и всякий раз, когда вы будете устанавливать устройство на это место, навигатор будет запускаться автоматически.
И таких примеров применения NFC-меток еще очень и очень много. Зачастую появление новых кейсов ограничивается вовсе не технологией, а фантазией пользователя.
Открываем все двери
Кто-то реализовывает подобное и в домашних условиях, но в основном использование NFC для идентификации и контроля пользователя характерно для предприятий и организаций. Турникеты и замки настраиваются таким образом, что при помощи метки, которая является пропуском, решают, стоит давать ее обладателю разрешение на вход или нет.
С NFC в смартфоне действительно открываются все двери — если не в буквальном смысле, то в переносном точно. Фактически пользователь получает универсальный инструмент, который, несмотря на скоростные ограничения, находит себе применение в самых разных ситуациях. Здесь мы сталкиваемся с другой проблемой — степенью распространенности технологии среди поставщиков услуг. Единственное, что в данном случае может сделать обычный пользователь — как можно чаще задействовать NFC, чтобы показать ее востребованность.
Вместо заключения
Что с Apple и ее iPhone 7, спросите вы? Увы, но компания-производитель ограничивает работу чипа NFC в своем смартфоне, и его можно использовать только для платежной системы Apple Pay. Осенью, впрочем, она запустилась в России, так что хоть какой-то плюс.
А как вы используете NFC в повседневной жизни? Поделитесь с нами своим опытом в комментариях.
NFC: Разбор технологии Near Field Communication
Все мы привыкли к такой данности в смартфоне как NFC. И вроде бы всё с этим ясно.
Многие не покупают смартфоны, где нет NFC, думая что это только про покупки. Но есть куча вопросов.
Но знали ли вы что еще умеет эта технология? Что делать если в вашем смартфоне нет NFC? Как использовать чип в iPhone не только для Apple Pay? Почему она не работает, особенно с карточками Мир?
А еще через него можно заряжать устройства…
Сегодня мы расскажем как она работает и разберем все подробности. И главное — почему это самая недооцененная технология в вашем смартфоне!
Как работает NFC?
Вы наверняка знаете, что NFC расшифровывается как Near Field Communication или по-русски — связь ближнего действия.
Но это не обычная передача данных по радиоволне. В отличие от Wi-Fi и Bluetooth NFC устроен хитрее. В основе лежит электромагнитная индукция. Это очень крутая штука из школьной программы, напомню.
Идея в том, что вы берете один проводник, в котором нет электричества. И кладете рядом с ним второй проводник, в котором есть электричество. И знаете, что? В первом проводнике, где электричества не было, начинает течь ток!
Когда мы впервые про нее узнали, подумали, что такое невозможно! Серьезно? Вы гоните! Пошли играть в Counter Strike, пацаны.
Ну так вот, когда вы подносите смартфон к какой-нибудь NFC метке без питания, этого крошечного электромагнитного поля от смартфона достаточно, чтобы внутри метки побежали электроны, и заработали микросхемы внутри неё.
Ах да. В каждой метке есть крошечная микросхема. Например, в банковских картах микрочип запускает даже простенькую версию Java. Каково?
Может быть вы ещё слышали аббревиатуру RFID. Её разработали лет на 30 раньше. Она расшифровывается как радиочастотная идентификация. И по сути только для идентификации и подходит. Во многих офисных центрах пропуска до сих пор с RFID.
Так вот NFC является продвинутой веткой стандарта RFID и читает часть таких меток. Но главное отличие в том, что NFC умеет еще и передавать данные, в том числе зашифрованные.
NFC работает на частоте 13,56 МГц, что позволяет развить неплохую скорость от 106 до 424 Кбит/с. Так что mp3-файл скачается за пару минут, но только на расстоянии до 10 см.
Физически NFC — это маленькая катушка. Например в Pixel 4 прикреплена к крышке и выглядит вот так.
А так в Xiaomi Mi 10 Pro:
И тут как раз пора поговрить о том, что умеет делать NFC?
Работа этой технологии и смежных, вроде RFID, описаны в стандарте ISO 14443. Там еще много чего свалено в кучу: например, итальянский протокол Mifare и VME — это в банковских картах.
NFC — это своего рода USB Type-C в мире беспроводных технологий, если вы понимаете, о чем я.
Но главное вот что. NFC может работать в трех режимах:
Бонусы NFC вот в чем:
Зачем? Что нам это даёт?
Помимо уже очевидных сценариев: пропуска, оплата и проездные — есть приложения, которые умеют класть деньги на карту «Тройка» и другие транспортные карты.
Есть приложение — Считыватель банковских карт. Оно например может показать последние транзакции по карте. Не уверен, что это очень этично, но приложение лежит в Play Market.
Кстати, многих интересует, почему Google и Apple Pay не работают с картами Мир? Дело не в технических особенностях. Просто платежная система не договорилась с сервисами. Платить можно через свое приложение под Android — Мир Pay. Правда оно глючное, а под iPhone его вовсе нет!
Кстати, лайфхак. Если у вашего Android нет NFC, но платить очень хочется, что делать? Можно положить карточку под чехол. Обращайтесь. Правда толстые чехлы могут не пропускать волны даже встроенного NFC — так что проверяйте.
Мы уже поговорили про устройства, но есть вторая важная часть — это NFC метки. Они бывают двух видов.
Тут можно хранить кучу всего, например:
Что делать, если у вас нет NFC меток? Их можно заказать, стоят копейки.
Но можно взять обычную банковскую карту или транспортную, вроде «Тройки». Это закрытые для записи метки. Типичный пример — ваша банковская карта. На них нельзя ничего записать.
Но ваш смартфон можно запрограммировать на любые действия, когда к нему приложат такую штуку.
Если у вас Android, можно поставить приложение например MacroDroid или NFC ReTag. В них можно назначать примерно такие же действия на NFC-теги. Включать/выключать Wi-Fi и звонок, запускать приложения, включать ночной режим. Например, можно сделать так, что когда вы кладете телефон на карту «Тройка», у вас автоматом открывается канал Droider. Рекомендую!
Кстати вот так выглядит содержимое «Тройки».
А еще можете почитать на Habr.com про чувака, который вживил NFC-метку себе в руку.
Для чего еще может использоваться NFC?
Одна из перспективных штук — электронные билеты. В кино или на концерты. Сейчас это делают через QR-код и это не так круто, на мой взгляд. Хотя миллионы китайцев со мной не согласятся.
Про Apple
Что делать, если у вас iPhone? Все думают, что доступ к NFC закрыт на iPhone, но это не так. Начиная с iOS 11, то есть с 2017 года Apple открыла доступ для разработчиков. И уже есть множество приложух таких же как на Android. Например, NFC Tools.
Правда там остаются ограничения: транспортные и банковские карты, например, не сканируются. Нужны специальные метки, о которых мы уже говорили.
Что делать? В iOS 13 появилась Функция Команды (Siri). И вот она как раз имеет доступ к любым NFC-меткам. Так что тут можно настроить запуск музыки по карте «Тройка». Или включить умную лампочку. Или еще кучу всего. Команды — реально бомбическая штука. Не понимаю, почему в Android такого до сих пор нет.
Зарядка
Если к этому моменты вы решили, что все знаете об NFC и устали от этих унылых применений. То вот вам кое-что бомбическое.
Есть такая организация NFC Forum, которая сертифицирует NFC. Вообще у каждой технологии есть такая организация, и хорошо если она одна.
И вот на днях они выложили очередной апдейт стандарта. И знаете что? Теперь NFC поддерживает беспроводную зарядку. Да, по сути, это четвёртый режим работы.
Как спросите вы? Электромагнитная индукция, помните? При помощи нее.
К слову Qi-зарядка работает точно по такому же принципу. Только там катушка побольше.
Но есть одна проблема. Катушка у NFC маленькая, а значит и мощность зарядки маленькая — всего 1 Ватт.
Можно ли зарядить смартфон с такой скоростью? Не стоит даже пробовать. Впрочем, функцию для этого и не придумывали.
Основное назначение ровно противоположное — зарядка смартфоном других устройств. Это вроде реверсивной зарядки в Galaxy и других смартфонах. Например, можно подпитать сами беспроводные наушники, а не кейс от них. По сути, перед нами очень дешевая беспроводная зарядка, которая есть в любом смартфоне и которую легко вставить в любое умное устройство.
Кстати 1 Ватт это не то чтобы слишком мало. Для сравнения со всеми iPhone кроме 11 Pro, кладут 5-ваттную зарядку. А мощность обратной беспроводной зарядки в современных флагманах колеблется на отметке 5 или 7 Вт.
Но есть одно но — на текущих моделях эта фича не заработает. Смартфоны с с такой фишкой скорее всего начнут появляться через год-полтора. Так что ждите рекламу этой штуки от Samsung.
Где и как можно использовать NFC
Содержание
Содержание
Наряду с традиционными Bluetooth и Wi-Fi, технология NFC является весьма популярной в современных смартфонах. Для чего она требуется и в чем ее особенность? Разбираемся в этом материале.
Что такое NFC
Основная суть технологии NFC зашифрована в ее названии. NFC — это сокращение аббревиатуры Near Field Communication, т. е. «связь ближнего поля». У рядового пользователя могут возникнуть ассоциации со знакомым ИК-портом — они схожи малым радиусом связи. NFC работает на расстоянии не более 10 см, а максимальная скорость передачи данных составляет скромные по нынешним меркам 424 кбит/с.
Технология построена на индукции магнитного поля и позволяет быстро подключить устройства друг к другу, но для передачи крупных файлов лучше использовать Bluetooth или Wi-Fi. Реализуется NFC в устройствах достаточно просто: индукционная катушка генерирует электромагнитное поле в одном устройстве, а катушка во втором устройстве, находящаяся под воздействием поля первой, создает электрический ток, который в дальнейшем преобразовывается в сигнал.
Таким образом, устройства поочередно создают электромагнитные поля и обмениваются данными, реализуя активный режим работы. В пассивном режиме электромагнитное поле генерирует лишь одно из устройств. Например, так работают карточки.
Круг использования устройств с NFC огромен, и это вовсе не преувеличение. Технические ограничения интерфейса NFC делают бессмысленной передачу крупных файлов — скорость слишком мала, да и дистанция передачи мизерна. Но взамен мы получаем практически моментальное соединение устройств и возможность передать контакты, заметки и координаты на карте.
Бесконтактные платежи
NFC позволяет использовать современные смартфоны и смарт-часы вместо банковских карт и карт лояльности. Достаточно лишь скачать соответствующее приложение и привязать карту к сервису. Для оплаты потребуется поднести смартфон задней панелью к терминалу, подождать несколько секунд и, о чудо, операция завершена. Никаких бумажных денег или пластиковых карт. Кафе, рестораны, супермаркеты и различные магазины — список можно продолжать долго. Покупки становятся гораздо удобнее и занимают меньше времени.
Смартфоны и умные часы с NFC можно использовать вместо карт в банкоматах, даже если сама карта осталась дома. Если вы не используете гаджеты, банковские карты также удобнее не вставлять, а прикладывать к специальной отметке NFC. В этом случае меньше вероятность того, что вы уйдете, оставив карту внутри АТМ. Способ авторизации не влияет на дальнейшую работу с банкоматом. После того, как вы приложили карту или гаджет, откроется стандартное меню, с которым можно работать привычным способом. Минус в том, что далеко не все банкоматы идут с поддержкой технологии NFC.
Идентификация личности
Наряду с банковской картой, NFC можно использовать в качестве средства подтверждения личности. Так, смартфон может отображать данные электронного паспорта, водительского удостоверения, студенческого билета или пропуска на работу. Это удобно, поскольку смартфон всегда имеется под рукой, а документ можно оставить дома (если закон позволяет использовать его электронные версии). Телефон будет отображать не только номер документа, но и фотографию владельца или его подпись. А некоторые учебные заведения позволяют не только проходить в различные помещения, но и оплачивать питание или другие услуги при помощи документа в формате NFC.
В будущем планируется развивать это направление в сфере гостиничного и туристического бизнеса. С помощью NFC можно будет открыть дверь своего гостиничного номера, получить посадочный талон и зарегистрировать багаж в аэропорту.
Цифровой ключ
Этот пункт тесно связан с предыдущим. NFC может открывать дверные замки и множество других устройств, удостоверяя личность владельца устройства. Так, смартфон может выступить в качестве цифрового ключа для автомобиля. Учитывая, что NFC работает на расстоянии не более 10 см, его надежность при передаче зашифрованных данных, необходимых для доступа, достаточно высока. По крайней мере, перехватить сигнал NFC будет сложнее, чем получить данные с брелока автомобильной сигнализации. Можно использовать смартфон вместо пропуска в офис. Так, приложив устройство, можно будет войти на работу без специальной карты, данные которой сохранит приложение.
Прием и передача данных
Следующий очевидный вариант использования NFC — передача данных. Естественно не крупных файлов, а, например, ссылок на веб-страницы, координат и маршрутов на карте, контактов и ссылок на приложения. Впрочем, передача фотографий или видео не запрещена, просто она займет слишком много времени.
На некоторых рекламных плакатах или витринах в магазинах можно заметить логотип NFC. Если поднести к ним смартфон, на него будут переданы ссылки на сайт с описанием товара, скидочные купоны, рекламные предложения и другая информация.
Как правило, модуль NFC находится в задней части устройств и достаточно прислонить смартфоны друг к другу или к метке NFC, после чего запускается обмен данных в активном режиме. Плюс — высокая скорость соединения двух устройств, однако скорость передачи данных невысока, поэтому NFC не получил широкого распространения в этой роли.
NFC-метки
Использование NFC-чипов (меток) предоставляет множество вариантов реализации. Метки могут служить заменой штрих-кодов на товаре: прислонив смартфон, можно, скажем, узнать подробную информацию о продукте.
NFC позволяет задавать различные команды. Например, если положить на метку устройство в спальне, оно будет переходить в беззвучный режим и активировать будильник утром. В машине метка умеет включать карты и геолокацию, а также заводить двигатель. Дома — подсоединять гостей к домашнему Wi-Fi, минуя ввод длинного пароля вручную. Пофантазировав, можно придумать большое количество различных команд и запрограммировать устройство для любой ситуации.
Подключение других устройств
NFC поможет быстро подключить наушники, колонки и даже телевизор, чтобы, например, вывести на него видео. Каждый производитель, поддерживающий эту функцию, предлагает свой способ ее реализации.
Например, чтобы подключить телевизоры Sony к мобильному устройству, достаточно приложить гаджет к пульту дистанционного управления. В случае с LG надо коснуться смартфоном наклейки Tag On, а Samsung предлагает положить гаджет рядом с телевизором.
Подключить наушники или колонки еще проще. Для этого необходимо включить на них режим сопряжения, а затем поднести смартфон со включенным NFC. Он выведет информацию о новом найденном устройстве и предложит его подключить.
Беспроводная зарядка
И, наконец, новый стандарт NFC обеспечивает возможность беспроводной зарядки устройства. Она получила название WLC. Как и следовало ожидать, зарядка будет действовать на небольшом расстоянии и поначалу получит небольшую мощность — до 1 Вт. Из-за низкой мощности использовать NFC для зарядки смартфонов не получится. Однако впоследствии, когда мощность WLC вырастет по меньшей мере до 10 Вт, технологию будут использовать для подзарядки не только телефонов, но и планшетов. А для подзарядки умных часов или беспроводных наушников достаточно и нынешнего 1 Вт.
Плюсы и минусы технологии
Как мы убедились ранее, у технологии NFC имеется множество достоинств, но и недостатки также присутствуют.
Плюсы
Минусы
Технология NFC — яркий пример того, как современные идеи могут облегчить каждодневную рутину. Больше не нужно беспокоиться о том, что вы забыли дома кошелек с деньгами, пропуск, бонусную карту или проездной билет — они всегда под рукой и находятся в вашем смартфоне. А задав нужные команды, с помощью NFC можно автоматизировать бытовые и рабочие процессы.
Еще каких-то пару лет назад данная технология была уделом лишь флагманских смартфонов. Но количество устройств с поддержкой NFC неуклонно растет, и не за горами времена, когда на рынке не останется устройств без этой технологии, а мы уже не сможем представить себе жизнь без NFC.
