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NFC標準、技術和應用三合一
從應用服務中規定標準制訂帶動研發晶片技術

【作者: 鍾榮峰】   2008年01月31日 星期四

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NFC技術無所不在

熱鬧繁忙的都會生活圈,迅速的大眾運輸交通、安全的金融流動網絡、以及便捷的日常消費環境,已是人們每天不可或缺且經常接觸的重要媒介。為了讓生活機能更為便利,我們隨身攜帶的袋包中,常充滿各家銀行的金融卡和信用卡;捷運悠遊卡、上班用的門禁卡或ID辨識卡;各種連鎖店面的折扣卡、積點卡、會員卡和滿口袋的零錢。


在行動工作逐漸成為潮流的今日,這一張張令人眼花撩亂的卡類,卻已經成為人們在使用上的負擔。人們開始期待,有沒有可能把這些應用卡片整合在一起,並且藉由我們日常生活中已扮演重要角色的手機,來搭乘鐵公路和捷運、在商店簽帳買單、在銀行處理各項金融業務、甚至可以在上班地點打卡,讓一機在手猶如一卡通行呢?


這即是目前由電信服務營運商、手機廠商、晶片大廠、金融機構和消費連鎖商店正在聯合推廣的NFC應用環境。NFC被視為是下一波具有利基點的商業模式,NFC手機即將成為結合電子錢包、信用卡、大眾交通悠遊卡以及企業ID辨識卡的多功能平台,讓一機在手便利通行都會生活圈不再是遙不可及的夢想。這些藉由NFC技術欲達到便利生活的功能為何?現在的標準發展情況以及未來的應用趨勢為何?且讓我們從頭細細地抽絲剝繭吧。


《圖一 各類NFC手機應用已經開始貼近我們的日常生活》
《圖一 各類NFC手機應用已經開始貼近我們的日常生活》

什麼是NFC?

NFC(Near Field Communication)是以RFID(Radio Frequency Identification)標準為基礎所衍生發展的短距離無線通訊技術,其通訊距離不超過約20公分,。NFC工作頻段為13.56 MHz,傳輸速率包含106、212、424 kbps三種,已獲得ISO/IEC 18092(ECMA 340)與ISO/IEC 21481(ECMA 352)標準認證,工作頻段低、傳輸速率低、安全性高,是一套正在實際應用的資料傳輸技術。


NFC元件架構包括安全晶片、NFC通訊晶片與感應天線,兩個可以互相連結通訊的消費性電子裝置靠近或接觸,無須纜線插接,在不到1秒內便能會觸發NFC無線通訊元件執行點對點的連結與通訊協定,執行資料交換與通訊傳輸的功能。與RFID最大的不同是,NFC採用雙向辨識和連接,因此能夠讀取或寫入非接觸式卡片或RFID Tag,每一個RFID Tag與非接觸式智慧卡都有一個獨特的Identification Number卡號,可用以識別讀取或寫入標的物,快速完成配對卡片讀取與交易,因此NFC比RFID更適合用於付費和認證等功能。



《圖二 NFC主要應用情境示意圖 》
《圖二 NFC主要應用情境示意圖 》資料來源:www.flickr.com/rocketnoob

NFC標準不斷修訂升級

NFC要承擔起整合電信服務、手機、大眾交通、金融機構和消費商家等多頭馬車複雜應用的角色,因此在訂定應用範圍時,NFC標準同時也必須相容各種多元化的消費交易平台標準,所以修訂升級NFC標準,便是以標準確立相關應用領域的過程。


NFC先由NXP與SONY共同起頭列進歐洲通訊標準組織ECMA 340規範,在2004年正式通過ISO/IEC 18092,主要制訂NFC標準介面與通訊協定NFCIP-1(NFC Interface and Protocol)。並且為了推動NFC的普及化和提高與各近距離無線通訊技術的相容性,NXP、SONY與Nokia於同年成立NFC Forum,論壇所提出的參考實現(Forum Reference Implementation;FRI),使NFC讀取和寫入路徑完全符合NFC Forum標籤類型和數據交換格式規範。


目前NFC Forum全球成員超過150個,包括信用卡組織、軟體大廠、手機製造商、晶片大廠、電信營運商等等。NXP智慧識別事業部近距離無線通訊技術資深業務經理Patrick Henzen認為,NFC Forum現階段主要任務便是強化升級NFC標準,結合技術與應用相關資訊以擴展NFC的影響力,並使NFC標準能夠普及於各類手持裝置當中。


除了NFC Forum之外,去年由泛歐聯盟所倡議的StoLPaN計畫(Store Logistics and Payment with NFC),也正進一步推廣NFC技術在倉儲物流及付款應用的開放式軟硬體應用架構,預計在2009年完成。


《圖三 圖為Gemalto北亞區新事業與解決方案部門行銷總監楊秉衛》
《圖三 圖為Gemalto北亞區新事業與解決方案部門行銷總監楊秉衛》

從一開始,NFC Forum便從應用角度定義data packaging format(NDEF)格式,藉由標準制訂確認NFC應用領域的範圍。這包括非接觸式智慧卡通訊格式(NFC Card Emulation Mode)、NFC元件之間與RFID Tag之間的資料傳輸與儲存格式(Read/Write Mode)以及NFC Interface and Protocol(NFCIP-1)的端對端(Peer-to-Peer Mode)資料傳輸格式。數位安全解決方案大廠金雅拓(Gemalto)北亞區新事業與解決方案部門行銷總監楊秉衛表示,第一類模式主要應用於Transportation、Payment、Access/Security、Loyalty;第二類模式以Smart Poster Tag、reading、E-coupons等應用為主;第三類則以P2P exchange、PC-SIM Service、Discovery、M2M為應用核心,主要集中在電信通訊、網路金融服務、公共交通運輸、企業辨識以及多媒體視訊內容這五大應用領域,因此對於NFC應用來說,數位化的安全管理與整合系統便非常重要。在推廣NFC應用的同時,也牽涉到NFC技術與各種消費應用標準的相容性,亦是整合各種多元卡片規格的關鍵階段。


規格化的NFC應用模式

根據NFC Forum的規定,NFC主要應用模式也是傳輸規格的標準化模式,大約可分為以下三種。


《圖四 NFC Forum所規劃之主要三種規格化應用模式示意圖 》
《圖四 NFC Forum所規劃之主要三種規格化應用模式示意圖 》資料來源:NFC Forum

被動(Passive Mode)的感應式卡片模式

在此模式中,NFC標準主要應用在非接觸式感應卡片領域,不僅可與NXP的MIFARE(ISO14443A)、SONY的FeliCa以及ISO14443B、C等非接觸式介面規格設備相容,同時也能與Visa的PayWave、MasterCard的 PayPass或American Express的ExpressPay的開放式金融付款系統標準相通。NXP汽車電子和智慧識別產品大中華區資深市場總監張煥麟舉例表示,NFC與proximity非接觸式界面標準ISO 14443向後兼容,因此可充分利用產業中主要廠商已經構建的非接觸式基礎設施,這是屬於NFC標籤(Tag)典型應用之一。MIFARE是全球應用最廣泛的非接觸式智慧卡技術,目前已銷售出約12億個智慧卡晶片以及超過700萬個讀卡器模組。FeliCa IC目前的出貨量也已達到1.7億個,其中3000萬是用於日本手機市場的FeliCa行動晶片。


《圖五 圖為NXP汽車電子和智慧識別產品大中華區資深市場總監張煥麟》
《圖五 圖為NXP汽車電子和智慧識別產品大中華區資深市場總監張煥麟》

這裡NFC主要以非接觸式付款(Contactless Payment)、ID識別門禁卡、信用卡、悠遊卡、電子錢包金融卡等應用為主,像是NXP的MIFARE便應用在台北捷運悠遊卡,日本Felica則是多應用於小額付費現金卡。去年11月NXP與SONY宣佈成立的合資企業Moversa,便積極介入NFC手機作為非接觸式智慧卡的應用領域。Moversa不僅規劃、開發和生產安全晶片,同時開發通用安全存取模組(Universal Secure Access Module;U-SAM),使其與MIFARE和FeliCa的操作系統和應用相互整合,並支援其它非接觸式作業系統和應用,進而架構全球手機通用的非接觸式IC平台,預計在2008年底前進入商業化階段。


《圖六 Moversa重要主管,左起為NXP執行副總裁兼總經理馬德江(Marc de Jong)、SONY執行委員會成員兼資深副總裁大塚博正、Moversa總裁NXP半導體Guus Frericks、Moversa聯合總裁SONY吉原俊雄 》
《圖六 Moversa重要主管,左起為NXP執行副總裁兼總經理馬德江(Marc de Jong)、SONY執行委員會成員兼資深副總裁大塚博正、Moversa總裁NXP半導體Guus Frericks、Moversa聯合總裁SONY吉原俊雄 》資料來源:NXP

作為一般非接觸式智慧卡(Contactless Smart Card)使用的NFC標準,在安全上可防止干擾,使用者易於控制、可防止資訊被擷取盜用等優勢。因此對於金融機構而言,這樣的應用可清楚分別發卡與收單的機制,發卡金融機構不會受限任何型式的收單設備,金融機構掌握智慧卡,便能藉由NFC手機或是其他收單元件,利用NFC環境打通各級金融消費平台通路,而發卡過程不必受電信營運商制約。


主動式(Active Mode)讀取資料讀卡機模式

在這裡NFC標準應用於採用主動操作模式,可讀取被動式智慧電子標籤的資訊,例如從互動式RFID廣告海報讀取及儲存網址和E-coupons、讀取路邊停車格的NFC標籤資訊、下載NFC Tag指向的音樂服務或商品資訊,藉由NFC手機消費選單選擇購買指定商品。主動模式裝置Initiator作為初始端,亦即NFC系統定義的讀取端,利用本身的電能傳送載波,讓目標端吸收載波電能運作,被動地回應初始端的通訊連結。主動模式亦可藉由讀取外部NFC相容的RFID Tag,觸發各種手機應用服務。去年第2季Atmel和Melexis Microelectronic Integrated Systems便推出RFID讀取器整合NFC設備的雙晶片解決方案,以電子護照和身份辨識為主要應用。


《圖七 NFC的規格化應用模式都需要NFC晶片、手機、讀卡器以及各類消費平台終端裝置》
《圖七 NFC的規格化應用模式都需要NFC晶片、手機、讀卡器以及各類消費平台終端裝置》

端對端模式(Peer-to-peer)NFC讀取器

這裡NFC標準定義了內嵌NFC元件的不同消費性電子產品之間的安全通訊模式,兩台NFC裝置相互交換資訊,主要應用在傳輸下載智慧廣告看板數位內容,例如下載音樂、交換視訊影像與同步通訊處理等。Peer-to-Peer Mode是NFC元件之間的通訊標準協定,亦即NFCIP-1協定。目前P2P Mode的開發應用相對少於上述兩種模式,進入商業化階段的P2P傳輸功能也比較少。


搭配輔助技術

NFC標準本身也需要搭配各種輔助技術,才能涵蓋多元的消費應用領域,特別是在NFC手機內部,NFC晶片和SIM卡之間,需要有一致性的通訊協定, NFC手機對外主要結合行之有年的OTA技術,確保並提高資料傳輸的安全性。


SWP

單線通訊協定SWP(Single Wire Protocol)是一種用於SIM卡與NFC晶片之間單線連結的傳輸規範。在NFCIP-1達成標準化之後,SIM卡與NFC模組之間的SWP連線介面發展便非常重要,因為SWP技術不僅能讓NFC晶片和SIM卡相連,也因此讓NFC連結各種消費平台應用,亦即通用整合信用卡(UICC)平台,建立共通的NFC手機付款機制,在全球各地與各種付費平台互聯,進而有效擴大NFC技術的影響力。



《圖八 SWP規格整合NFC晶片與SIM卡示意圖》
《圖八 SWP規格整合NFC晶片與SIM卡示意圖》

SWP是由GSM協會(GSMA)認可的標準,去年11月GSMA在澳門Mobile Asia Congress會上宣布聯合台灣遠傳、韓國KTF、馬來西亞Maxis、澳洲、美國、法國、新加坡等全球12家電信業者以及LG、Samsung等手機廠商,共同合作推動SWP跨國行動付費機制應用的服務測試計畫。目前全球共有35家電信營運商採用以SWP協定結合NFC和SIM卡的技術。


去年8月Gemalto與NXP亦進一步合作共同開發並定義以SWP為基礎、結合SIM卡和NFC晶片的解決方案,Gemalto負責開發可提供銀行、大眾運輸和電信業者使用的SIM卡和後續服務管理產品。Gemalto行銷總監楊秉衛表示,Gemalto和NXP希望能規定出以SIM為基礎的NFC標準化產品,藉此加速推出可符合電信業者需求、以SIM為基礎的NFC手機,Gemalto也與INSIDE Contactless促成將SWP與主機控制介面(Host Control Interface;HCI)加以標準化的工作,落實SIM和NFC晶片之間的NFC連接。遠傳電信也是台灣第一家標榜以SWP規格推出客製化NFC手機的電信業者,去年11月遠傳電信與Gemalto合作啟動亞洲首個使用SWP標準技術開發的NFC手機試點,此試點並參與GSMA所推導的行動付款先導計畫,旨在推動以SIM卡作為NFC應用的重要樞紐。預計在今年2月登場的西班牙巴塞隆納3GSM大會上,遠傳電信也將宣佈旗下GSM手機全面支援SWP標準。



《圖九 SWP標準支援NFC手機架構示意圖 》
《圖九 SWP標準支援NFC手機架構示意圖 》資料來源:Gemalto

去年11月Gemalto宣佈已將自身的非接觸式付費解決方案整合NFC-SIM技術,因此可同時提供手機內建NFC功能(NFC-embedded mobile)和SIM卡內嵌NFC功能(SIM-based NFC)等標準。楊秉衛指出,對於消費者而言,以SWP協定為基礎的NFC-SIM卡,可有效地防止更換手機而造成的服務中斷風險。並且,NFC-SIM卡有一個特點,便是非接觸功能即使在手機沒電的情況下仍然不受影響。楊秉衛強調,未來NFC-SIM卡將作為主要的付費應用安全平台核心,成為後續提供數位服務的客服中心,這也會是NFC手機技術開發的重點。


OTA

此外,NFC結合行動電信業者使用多年的空中下載技術OTA(Over The Air)技術,NFC信用卡手機結合OTA和GPRS網路傳輸,可讓消費者用手機直接下載個人信用卡資料、上網輸入ID及密碼啟動信用卡等。


NXP資深市場總監張煥麟表示,OTA是種高安全性的無線傳輸技術,消費者藉由OTA下載經由第三方認證後的應用程式。由於出廠後的NFC終端裝置,並無法將所有消費者需要的軟體內建在晶片模組內,OTA技術便可補足相關需求。舉例而言,若兩地悠遊卡程式不同,B地使用者到A地旅行時,可透過OTA的技術下載A地的悠遊卡程式而無須更換手機。


《圖十 結合相關輔助技術的NFC行動裝置參考設計示意圖》
《圖十 結合相關輔助技術的NFC行動裝置參考設計示意圖》

只需低耗電的NFC

NFC技術可在低電量甚至是沒電時繼續操作,無疑地能滿足當前節能省電的需求。張煥麟指出,NFC晶片模組所需的電力相當小,內建NFC模組的手機即使在關機狀態,NFC功能可利用電池內僅餘極低電量繼續運作如常。若在電量極低的情況下,NFC晶片模組內某些功能若須與手機本身相互操作,自然就無法啟用。但以悠遊卡為例,即使手機因低電量關機,功能仍可持續運作。目前NXP正在開發新型低功耗的NFC晶片模組,下一代NFC晶片模組甚至可在完全沒有電源的情況下也可使用。


NFC可相容其他短距標準

NFC整合Wi-Fi已非問題,同時可與UWB或Bluetooth等共存互補。例如藍牙在改善精簡配對技術後,便能與NFC相容應用。這種解決方案包括升級搜尋裝置、安全連結及裝置認證等,可減少使用者所需的執行步驟並提升安全性。精簡的藍牙配對技術不需冗長的個人識別號碼(PIN),可全自動地透過一組16位字母數字編號進行加密。簡便的藍牙配對也可提供6位數字密碼,這些密碼都是在每次連接程序中所重組發出,使用者不用建立或保留任何編號。


《圖十一 藍牙技術聯盟示範藍牙結合NFC技術的概念性應用,將NFC晶片嵌入名片中,藍牙手機透過NFC感應與藍牙傳送,名片中的個人資訊便可即時存入手機裡。 》
《圖十一 藍牙技術聯盟示範藍牙結合NFC技術的概念性應用,將NFC晶片嵌入名片中,藍牙手機透過NFC感應與藍牙傳送,名片中的個人資訊便可即時存入手機裡。 》資料來源:Bluetooth SIG

去年6月UWB晶片設計大廠Artimi亦推出NFC整合超寬頻UWB的產品,提供簡便安全的配對、可使用認證後的Wireless USB和新一代藍牙連接,提供高資訊傳送速率及檔案共享功能,因此便能提高NFC自動無線配對的功能,在輔助協定幫助下提供超過120Mbps的傳輸速率。


晶片大廠與量測廠商

剖析完NFC標準、相適應的規格化應用模式、各項輔助技術特點和相容性的無線短距標準之後,晶片大廠和量測儀器NFC廠商也提出各類解決方案,以下便介紹主要廠商在NFC領域的技術發展現況。


NXP

ABI Research的研究報告指出,NXP在全球非接觸式IC廠商排名中名列第一。全球近75%的非接觸式智慧卡方案,使用NXP的MIFARE技術,全球亦有80%以上的電子護照採用NXP的IC解決方案。NXP已成為主要的NFC標籤晶片與讀取器晶片供應商,同時也是NFC晶片與智慧卡控制器之間的專屬介面MIFARE的定義者。


NXP資深業務經理Patrick Henzen指出,NXP規劃把NFC標準應用在手持式消費電子產品中,目標是在2008年底前,把NFC標準應用將普及於各類終端產品中,成為基本規格之一。


《圖十二 圖為NXP智慧識別事業部近距離無線通訊技術資深業務經理Patrick Henzen》
《圖十二 圖為NXP智慧識別事業部近距離無線通訊技術資深業務經理Patrick Henzen》

Patrick Henzen表示,掌握大多數NFC基礎建設與晶片技術應用市場的NXP,將繼續投入NFC整合晶片與基礎建設的研發作業,並繼續與擁有保障NFC傳輸資料安全技術優勢的廠商密切合作,提供系統客戶結合資安防護軟體的客製化解決方案。


NXP資深市場總監張煥麟指出,NXP的整合解決方案可結合通訊晶片與IC智慧卡晶片,在手機市場上無論是Nokia或是BenQ都有在本身現有的平台上加入NXP的NFC技術,現有手機的製程設計並不會因為加入NFC晶片模組而受到影響。此外NXP所提供的NFC安全儲存(secure storage)解決方案也可與其他程式結合。例如BenQ NFC手機T80便整合NXP的NFC PN532晶片,並內建最新的中介軟體(Middleware),新型中介軟體不但可提升NFC設備間的連接功能,而且能執行與現有非接觸式基礎設施的無縫相互操作功能(seamless interoperability)。中介軟體還具備自動設備檢測、註冊和通知功能,進而簡化與任何NFC技術的安全連結。


Infineon

Infineon在去年11月發表32位元高安全性快閃記憶體微控制晶片,提供NFC行動應用所需的安全性保障。新型具NFC功能的SIM卡微控制晶片,結合SWP介面與MIFARE技術。Infineon晶片卡與安全晶片部門副總裁暨總經理Helmut Gassel博士表示,Infineon能提供NFC-SIM晶片高度的安全性概念設計以及硬體式防火牆功能,確保多個應用作業並行運作,例如可將不同服務供應商的網路銀行與JAVA應用程式下載至單一行動裝置上。運用在高階SIM卡市場的NFC解決方案,符合BSI-PP0002保護設定中保密認證標準EAL 5+高等級,是目前智慧卡安全性微控制器的最高安全等級,預計在2008年中旬進入量產階段。


《圖十三 圖為Infineon晶片卡與安全晶片部門副總裁暨總經理Helmut Gassel博士》
《圖十三 圖為Infineon晶片卡與安全晶片部門副總裁暨總經理Helmut Gassel博士》

ARM

去年11月ARM推出以非接觸及USB智慧卡以及其他嵌入式安全應用為主的處理器,並以與其他非接觸IC廠商合作,將處理器功能內建在智慧卡或SIM卡之中,針對NFC應用提供具高速即時處理效率的多重介面。


NFC RF測試要點

Tektronix市場部門經理Wally Arceneaux表示,嵌入式NFC技術應用變得越來越廣泛,這時數位RF將面臨一系列新的設計挑戰,不僅要注重傳統的頻率及功率問題,同時更要注意新時域問題,這包括要解決訊號要在那個時間點跳到新通道、以及訊號要在那個時間點切換到高速發送模式等,傳統頻域測試工具已經無法處理分析隨時間變化的訊號。這時即時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer;RTSA)、以及由DPX波形成像處理功能所提供的RF頻譜技術和頻域觸發功能,便非常重要。DPX技術可發現RF訊號的不穩定性與暫態現象,將大量RF資料轉換為顯示畫面,清楚掌握訊號異常所在,並針對以下問題進行除錯,這包括:


  • ●相鄰詢問器(interrogator)所導致的NFC混淆;


  • ●高功率和低功率NFC卡的相互干擾;


  • ●開始交談前先聆聽錯誤;。



Tektronix業務部產品經理楊宗文則補充表示,DPX技術能利用平行處理架構,提高頻譜處理速率,可以每秒顯示48000個頻譜,並能藉由持續將時域訊號轉換為頻域訊號的方式,支援ISO 15693非接觸式 vicinity cards標準量測作業,因此能夠滿足RFID/NFC/TPMS一致性測試的要求。


《圖十四 右為Tektronix市場部門經理Wally Arceneaux,左為Tektronix業務部產品經理楊宗文》
《圖十四 右為Tektronix市場部門經理Wally Arceneaux,左為Tektronix業務部產品經理楊宗文》

作為三合一功能平台的NFC手機

從以上的分析介紹可知,NFC標準、應用和晶片技術都是環環相扣,三者結合成為推動彼此的動力,而NFC手機則是具體表現標準、應用和晶片技術重要且目前唯一的功能平台。結合NFC-SIM晶片技術的NFC手機,是整合多元消費應用領域的重要媒介,也是整合NFC與其他搭配輔助技術的綜合體,也是屬於NFC三大規格化應用模式的終端裝置。不過對於電信廠商、手機大廠以及金融機構來說,NFC元件與手機平台整合設計本身,不僅只是其所關注技術層面的不同而已,更代表各自利益的關鍵所在,以及各自對於NFC手機加值服務與利基角度的發展策略。


NFC手機的利基點

NFC手機會是未來推廣行動付費平台的重要媒介,能成為結合行動通訊與電子商務的交易平台。利用NFC手機的行動付費機制,搭配輔助技術連結外部行動網路GPRS、EDGE、3G等,可與遠端交易伺服器、OTA伺服器等建立安全連線,把消費者帳號及所購買的服務或商品等資訊,傳輸到商家的伺服器以進行各種商品交易。


在這裡NFC手機作為非接觸式智慧卡片應用,也是一般行動電話的被動預設模式,主打小額付款應用、電子票卷、優惠卷E-Coupons等等。除此之外,NFC手機也有其他功能,例如Nokia近期所推出的NFC及RFID技術的感知手機Eco,內置感測器可以感知分析周遭環境和使用者的身體狀況,並提出天氣預報和穿衣建議,就是一種試探市場趨勢的樣品。


《圖十五 圖為Nokia近日正式對外發佈的感應型概念手機Eco》
《圖十五 圖為Nokia近日正式對外發佈的感應型概念手機Eco》

對於手機廠商而言,NFC手機不僅是另一種多功能的產品項目而已,NFC手機也提供手機廠商創造新利基點的可能性,可以作為進入行動交易或是其他應用市場的媒介,創造另一種加值服務模式的機會,滿足手機大廠的獲利需求。


IDC電信與網路通訊資深分析師楊惠安表示,2008年是推動行動NFC應用萌芽的關鍵年,Ecosystem的成熟度,會是影響NFC發展的關鍵,對於手機廠商來說,NFC應用會是另一波創造利基服務的切入點。雖然平台標準化與晶片相容性在技術研發、標準制訂和應用整合上仍亟待克服,但終有成熟完備的一天。張煥麟亦表示目前在全球看來,NFC技術應用在行動付款(mobile payment)上能為消費者帶來諸多便利,行動付款會是NFC手機的主要應用功能。目前有興趣參與NFC產業的廠商,應在手機平台把NFC技術充分應用發揮,使NFC與手機有良好的結合,來滿足消費者的需求。


《圖十六 IDC電信與網路通訊資深分析師楊惠安正在說明2008年NFC手機的發展趨勢》
《圖十六 IDC電信與網路通訊資深分析師楊惠安正在說明2008年NFC手機的發展趨勢》

工研院IEK的統計研究數據顯示,NFC功能在2007年之前僅止於小量的試驗狀態,2008年則會有一波快速成長趨勢;2004年全球手機NFC功能普及率不到1%,2011年將大幅成長到40%。ABI Research的研究報告則指出,NFC手機將在2012年時超過全球手機總數的20%,約有2.92億支手機將具備NFC功能。


NFC手機安全晶片模式

NFC手機若要扮演應用於各種消費交易平台的重要媒介,便需要整合金融卡、信用卡、悠遊卡或電子錢包等功能,因此NFC手機需要搭配具備相關應用功能的安全晶片。安全晶片如同一般的智慧卡晶片,用以進行線上交易付費,具備加解密與存放金鑰等個人化資訊功能。目前將NFC手機內安全晶片整合於手機平台手機內有三種方式,這三種方式也是電信營運商、手機廠商以及金融機構在NFC產業中,佔據關鍵主導地位的重要技術應用模式。


固定內嵌在手機平台模式

例如內建NFC晶片與天線的Nokia 6131i手機,使用者收到手機時也要完成信用卡資格審核,可透過OTA技術下載手機端的信用卡應用程式,以執行信用卡支付功能及相關設定。這種模式有利於手機廠商,其可作為關鍵主體,NFC的交易功能是隨著手機架構附加提出,手機平台本身就具備NFC應用功能,因此對於手機廠商來說,NFC元件內嵌在手機裡的模式,能讓手機廠商在NFC產業鏈中扮演帶頭角色,可主動規劃各種客製化的加值服務,並刺激帶動手機的出貨量。


手機平台與SIM卡獨立整合模式

NFC手機內嵌USIM卡,和NFC晶片各自獨立,讓手機同時擁有SIM卡與NFC晶片功能。在架構上NFC收發器處理13.56MHz頻段訊號,手機透過NFC天線線圈讀取外部RFID Tag,或者手機本身模擬成為非接觸式卡片,可執行指令與紀錄個人通訊資訊記錄。例如去年11月及9月威寶電信所推出的威通卡,可把悠遊卡或信用卡晶片直接放在SIM卡內,搭配內含NFC的附屬天線組,以軟片天線結合SIM卡,貼在電池背面感應。


《圖十七 左邊為威通卡和附屬天線組,只要將威通卡SIM卡部份與信用卡晶片重疊在一起置入手機SIM卡插槽中,一般手機便能同時整合通訊與信用卡功能。》
《圖十七 左邊為威通卡和附屬天線組,只要將威通卡SIM卡部份與信用卡晶片重疊在一起置入手機SIM卡插槽中,一般手機便能同時整合通訊與信用卡功能。》

另外遠傳電信以3G USIM卡為核心,結合GSMA、NFC Forum、SIM卡供應商Gemalto、晶片大廠NXP以及銀行信用卡服務商、捷運悠遊卡、便利商店等組織,採用將消費資訊直接存在SIM卡上的模式,用NFC手機感應付費,並推出相關支付應用服務。還有中華電信所推出的Combi SIM悠遊卡手機,能藉由NFC晶片直接讓悠遊卡的感應線圈內建在手機背蓋中,結合悠遊卡晶片和手機SIM卡結功能,預計今年3月完成試用階段。



《圖十八 遠傳服務廠商集合圖》
《圖十八 遠傳服務廠商集合圖》

NFC晶片與SIM卡疊加的方式,可避免信用卡功能內嵌在手機硬體上、卻因手機遺失而造成的風險。電信營運商比較青睞這種採用SIM卡整合智慧卡以提供NFC交易平台的功能,因為SIM卡是主體,電信業者可因為掌握了以SIM卡為核心的加值服務模式,而擁有主導地位。不僅是電信服務商,數位安全方案供應商亦可利用這種NFC手機模式,取得產業鏈的主導地位。


例如數位安全解決方案供應商Gemalto便與歐洲安全認證協定廠商EMV(Europay、MasterCard、Visa)以及法國銀行相互結盟,以法系品牌NFC手機Sagem my700X作為交易平台,推出結合MasterCard PayPass非接觸式交易RFID特性的EMV安全認證協定。Gemalto負責可直接在手機上儲存交易紀錄的SIM卡,扣款讀取機(transponder)內部晶片則使用由Micoread所生產可感應NFC內部SIM卡晶片。


《圖十九 以USIM為主體的NFC手機架構示意圖 》
《圖十九 以USIM為主體的NFC手機架構示意圖 》資料來源:GSMA

內嵌整合於SD卡模式

內建NFC功能的MicroSD卡,能夠任意插拔,在其他NFC手機上重新啟用,例如全球首款將NFC應用功能內建於SD卡的BenQ T80手機,其microSD卡等各種NFC應用都儲存於NXP嵌入式晶片裡,並搭配符合NFC論壇最新規範的軟體模組,能支援端對端模式和非接觸式智慧卡通訊模式。這種NFC手機也能應用在ID辨識,例如遠雄建設便採購6000支運用在二代豪宅的門禁管理。


《圖二十 安全晶片內嵌整合SD卡的NFC手機架構示意圖 》
《圖二十 安全晶片內嵌整合SD卡的NFC手機架構示意圖 》資料來源:http://www.mavromatic.com/

此款手機由BenQ負責將感應天線建入手機背蓋內與手機開發作業,中華電信研究所負責研發Combi用戶卡,智慧卡公司負責悠遊卡系統,資策會與華眾等協助系統開發,NFC手機結合各類有意參與NFC產業的廠商,扮演相當重要的平台角色。Nokia 6131i與BenQT80手機也是台灣經濟部工業局補助台北捷運悠遊卡手機實驗計畫的機種。


《圖二十一 圖為BenQ T80 NFC手機》
《圖二十一 圖為BenQ T80 NFC手機》

對於金融機構及信用卡服務供應商而言,將NFC應用功能儲存在SD記憶卡中,有助於在單一整合設備中儲存多種應用。獨立發行一張可插拔的SD卡作為金融卡或信用卡使用,金融機構和信用卡商能夠完全掌握這種NFC手機加值模式,藉由熟悉消費者安全交易、認證及授權憑證及加解密作業技術,便能取得產業鏈的主導地位。例如MasterCard目前在全世界廣泛設置PayPass付費平台,Visa同時也推出整合性的Visa Wave平台,強調與NFC手機規格相容,去年5月MasterCard Mobile PayPass便計畫結合台灣大哥大和台北富邦銀行所推出的NFC信用卡手機。


NFC應用更是標準規格爭奪戰

綜合以上,如何確立NFC應用的技術架構與服務內容,就是不同領域的廠商相互結盟劃定勢力範圍的過程,同時也是一連串不斷合縱連橫的標準規格爭奪戰。量身打造怎樣的應用內容,也就是規定了怎樣的NFC標準模式,也會連帶牽動NFC技術的研發樣貌。從一開始,NFC產業的技術、規格和應用,都是在講同一件事。


目前電信門號與信用卡都屬於被所屬業者高度保密的個人資料,電信營運商和金融機構現在也不可能將客戶資料互通有無,手機廠商又不願意為人作嫁,某些電信市場像是台灣則無法駕馭手機大廠的規格,因此在NFC產業中,電信營運商、手機廠商以及金融機構各自採用對自己有利的應用、標準和技術三合一模式,如此,原本應該提供便利性及普及性的NFC技術就會受到限制,也因此導致NFC晶片與SIM卡整合的國際標準SWP雖已成型,但並未真正被為所有電信營運商、金融機構以及手機廠商所接受,宣示性意義仍大於實質意義,而形成一般性具約束力規範的現況。目前主要以電信營運商、手機廠商和金融機構三者相互合縱連橫又相互角力的過程,就是把NFC應用、技術和標準三合一、進而殫精竭慮佔據NFC產業先機的策略運用。


NFC商業模式正在摸索當中

究其實,電信營運商並無法全面主導NFC產業鏈,NFC服務若要順利運作,電信營運商與通訊設備製造商和大眾交通運輸公司之間的整合度,尤其重要。例如澳洲Telekom Austria去年9月所推出全國首個NFC商用服務,便與澳洲聯邦鐵路局(OBB)和維也納大眾運輸營運商Wiener Linien合作,在手機上提供交通訂票服務,並計畫在Nokia 6131手機上以NFC作為銷售付款功能。英國Vodafone和德國鐵路公司Deutsche Bahn在去年10月於柏林到漢諾威的路線以及柏林近郊試辦Touch and Travel的行動票證計畫,用NFC手機作為交通票卷認證收費平台。今年初法國電信Orange將在Bordeaus推出NFC非接觸式行動加值服務,合作業者便包括廣告業的Clear Channel、大眾運輸業者Veolia和金融業者LaSer。


並且過去許多行動票證計畫失敗的原因,大部分是因為與銀行端或信用卡端整合不易的緣故,因此現在電信業者多採用把票券費用直接併入電話帳單的方法,企圖避免整合的問題。例如歐洲行動交易付款服務商Mobikom投資開發行動付款解決方式Paybox。台灣電信業者從去年起便陸續針對行動錢包應用提出NFC相關服務,台灣中華電信、遠傳、台灣大哥大與威寶均各自推出NFC信用卡手機計劃。


目前的營運模式先由電信服務供應商分擔手機成本,在手機製造商將NFC晶片整合到手機中之前,電信業者必須提出NFC功能的客製化需求,也藉此降低自身不必要的讀取器成本。不過儘管目前已開發的NFC手機包括Nokia6131、3320;Motorola SLVR L7、IA 870;Samsung D500、ONYX 700;BenQ M700、T80;Axia NFC PDA及SAGEMmy700X等等,然NFC手機種類仍屬小眾,短時間內受到大環境因素仍以測試性質為主。在SWP規格並未普及、NFC手機也在各集團策略聯盟中各行其是的情況下,至少需要半年到一年後市場才會出現足夠的NFC手機,屆時整體應用環境也才會有成熟的基礎。


IDC資深分析師楊惠安表示,電信營運商的ARPU營收不斷降低,加速業者尋找更具利基性質的加值服務商業模式。NFC手機的商業化速度與規模,取決於金融機構、大眾交通運輸悠遊卡以及電信營運商之間的協調是否成熟。電信營運商也正在摸索出一套清楚的NFC加值服務模式。



《圖二十二 圖為萬事達卡信用卡手機正式揭幕現場,由左至右分別為美麗華影城董事長黃世杰、台灣絲路董事長王強、萬事達卡中國大陸暨台灣區總經理江威娜、萬事達卡先進支付系統亞太區資深副總裁 Shuan Ghaidan、富邦銀行總經理丁予康、台灣大哥大策略長董建成、國賓大飯店協理劉亨慶以及VIVOTECH的CEO Mick Mullagh。》
《圖二十二 圖為萬事達卡信用卡手機正式揭幕現場,由左至右分別為美麗華影城董事長黃世杰、台灣絲路董事長王強、萬事達卡中國大陸暨台灣區總經理江威娜、萬事達卡先進支付系統亞太區資深副總裁 Shuan Ghaidan、富邦銀行總經理丁予康、台灣大哥大策略長董建成、國賓大飯店協理劉亨慶以及VIVOTECH的CEO Mick Mullagh。》

NFC應用未來發展審慎樂觀

NFC並非是一種突然冒出的新技術,而是結合各種既有的標準與基礎建設,並配合新功能應用在手持與電腦裝置的整合介面。NFC手機的先進功能與智慧性服務,牽涉到各種技術與應用服務的整合度是否成熟。各自作為NFC產業鏈架構重要環節、相互又缺一不可的NFC晶片和SIM卡製造商、NFC手機製造商、讀卡器設備製造商、數位安全解決方案服務供應商、電信營運商、以及各級金融機構和消費付費平台業者,內外之間的相容性問題都尚待克服,這些仍須仰賴每個環節角色的積極努力。若能同心協力,那麼NFC產業2008年的發展,依舊是相當看好的。


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