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NFC标准、技术和应用三合一
从应用服务中规定标准制定带动研发晶片技术

【作者: 鍾榮峰】2008年01月31日 星期四

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NFC技术无所不在

热闹繁忙的都会生活圈,迅速的大众运输交通、安全的金融流动网络、以及便捷的日常消费环境,已是人们每天不可或缺且经常接触的重要媒介。为了让生活机能更为便利,我们随身携带的袋包中,常充满各家银行的金融卡和信用卡;捷运悠游卡、上班用的门禁卡或ID辨识卡;各种连锁店面的折扣卡、积点卡、会员卡和满口袋的零钱。


在行动工作逐渐成为潮流的今日,这一张张令人眼花撩乱的卡类,却已经成为人们在使用上的负担。人们开始期待,有没有可能把这些应用卡片整合在一起,并且藉由我们日常生活中已扮演重要角色的手机,来搭乘铁公路和捷运、在商店签帐买单、在银行处理各项金融业务、甚至可以在上班地点打卡,让一机在手犹如一卡通行呢?


这即是目前由电信服务营运商、手机厂商、晶片大厂、金融机构和消费连锁商店正在联合推广的NFC应用环境。 NFC被视为是下一波具有利基点的商业模式,NFC手机即将成为结合电子钱包、信用卡、大众交通悠游卡以及企业ID辨识卡的多功能平台,让一机在手便利通行都会生活圈不再是遥不可及的梦想。这些藉由NFC技术欲达到便利生活的功能为何?现在的标准发展情况以及未来的应用趋势为何?且让我们从头细细地抽丝剥茧吧。


《图一 各类NFC手机应用已经开始贴近我们的日常生活》
《图一 各类NFC手机应用已经开始贴近我们的日常生活》

什么是NFC?

NFC(Near Field Communication)是以RFID(Radio Frequency Identification)标准为基础所衍生发展的短距离无线通讯技术,其通讯距离不超过约20公分,。 NFC工作频段为13.56 MHz,传输速率包含106、212、424 kbps三种,已获得ISO/IEC 18092(ECMA 340)与ISO/IEC 21481(ECMA 352)标准认证,工作频段低、传输速率低、安全性高,是一套正在实际应用的资料传输技术。


NFC元件架构包括安全晶片、NFC通讯晶片与感应天线,两个可以互相连结通讯的消费性电子装置靠近或接触,无须缆线插接,在不到1秒内便能会触发NFC无线通讯元件执行点对点的连结与通讯协定,执行资料交换与通讯传输的功能。与RFID最大的不同是,NFC采用双向辨识和连接,因此能够读取或写入非接触式卡片或RFID Tag,每一个RFID Tag与非接触式智慧卡都有一个独特的Identification Number卡号,可用以识别读取或写入标的物,快速完成配对卡片读取与交易,因此NFC比RFID更适合用于付费和认证等功能。



《图二 NFC主要应用情境示意图 》
《图二 NFC主要应用情境示意图 》数据源:www.flickr.com/rocketnoob

NFC标准不断修订升级

NFC要承担起整合电信服务、手机、大众交通、金融机构和消费商家等多头马车复杂应用的角色,因此在订定应用范围时,NFC标准同时也必须相容各种多元化的消费交易平台标准,所以修订升级NFC标准,便是以标准确立相关应用领域的过程。


NFC先由NXP与SONY共同起头列进欧洲通讯标准组织ECMA 340规范,在2004年正式通过ISO/IEC 18092,主要制订NFC标准介面与通讯协定NFCIP-1(NFC Interface and Protocol)。并且为了推动NFC的普及化和提高与各近距离无线通讯技术的相容性,NXP、SONY与Nokia于同年成立NFC Forum,论坛所提出的参考实现(Forum Reference Implementation;FRI),使NFC读取和写入路径完全符合NFC Forum标签类型和数据交换格式规范。


目前NFC Forum全球成员超过150个,包括信用卡组织、软体大厂、手机制造商、晶片大厂、电信营运商等等。 NXP智慧识别事业部近距离无线通讯技术资深业务经理Patrick Henzen认为,NFC Forum现阶段主要任务便是强化升级NFC标准,结合技术与应用相关资讯以扩展NFC的影响力,并使NFC标准能够普及于各类手持装置当中。


除了NFC Forum之外,去年由泛欧联盟所倡议的StoLPaN计画(Store Logistics and Payment with NFC),也正进一步推广NFC技术在仓储物流及付款应用的开放式软硬体应用架构,预计在2009年完成。


《图三 图为Gemalto北亚区新事业与解决方案部门营销总监杨秉卫》
《图三 图为Gemalto北亚区新事业与解决方案部门营销总监杨秉卫》

从一开始,NFC Forum便从应用角度定义data packaging format(NDEF)格式,藉由标准制订确认NFC应用领域的范围。这包括非接触式智慧卡通讯格式(NFC Card Emulation Mode)、NFC元件之间与RFID Tag之间的资料传输与储存格式(Read/Write Mode)以及NFC Interface and Protocol(NFCIP-1)的端对端(Peer-to-Peer Mode)资料传输格式。数位安全解决方案大厂金雅拓(Gemalto)北亚区新事业与解决方案部门行销总监杨秉卫表示,第一类模式主要应用于Transportation、Payment、Access/Security、Loyalty;第二类模式以Smart Poster Tag、 reading、E-coupons等应用为主;第三类则以P2P exchange、PC-SIM Service、Discovery、M2M为应用核心,主要集中在电信通讯、网路金融服务、公共交通运输、企业辨识以及多媒体视讯内容这五大应用领域,因此对于NFC应用来说,数位化的安全管理与整合系统便非常重要。在推广NFC应用的同时,也牵涉到NFC技术与各种消费应用标准的相容性,亦是整合各种多元卡片规格的关键阶段。


规格化的NFC应用模式

根据NFC Forum的规定,NFC主要应用模式也是传输规格的标准化模式,大约可分为以下三种。


《图四 NFC Forum所规划之主要三种规格化应用模式示意图 》
《图四 NFC Forum所规划之主要三种规格化应用模式示意图 》数据源:NFC Forum

被动(Passive Mode)的感应式卡片模式

在此模式中,NFC标准主要应用在非接触式感应卡片领域,不仅可与NXP的MIFARE(ISO14443A)、SONY的FeliCa以及ISO14443B、C等非接触式介面规格设备相容,同时也能与Visa的PayWave、MasterCard的PayPass或American Express的ExpressPay的开放式金融付款系统标准相通。NXP汽车电子和智慧识别产品大中华区资深市场总监张焕麟举例表示,NFC与proximity非接触式界面标准ISO 14443向后兼容,因此可充分利用产业中主要厂商已经构建的非接触式基础设施,这是属于NFC标签(Tag)典型应用之一。 MIFARE是全球应用最广泛的非接触式智慧卡技术,目前已销售出约12亿个智慧卡晶片以及超过700万个读卡器模组。 FeliCa IC目前的出货量也已达到1.7亿个,其中3000万是用于日本手机市场的FeliCa行动晶片。


《图五 图为NXP汽车电子和智能识别产品大中华区资深市场总监张焕麟》
《图五 图为NXP汽车电子和智能识别产品大中华区资深市场总监张焕麟》

这里NFC主要以非接触式付款(Contactless Payment)、ID识别门禁卡、信用卡、悠游卡、电子钱包金融卡等应用为主,像是NXP的MIFARE便应用在台北捷运悠游卡,日本Felica则是多应用于小额付费现金卡。去年11月NXP与SONY宣布成立的合资企业Moversa,便积极介入NFC手机作为非接触式智慧卡的应用领域。Moversa不仅规划、开发和生产安全晶片,同时开发通用安全存取模组(Universal Secure Access Module;U-SAM),使其与MIFARE和FeliCa的操作系统和应用相互整合,并支援其它非接触式作业系统和应用,进而架构全球手机通用的非接触式IC平台,预计在2008年底前进入商业化阶段。


《图六 Moversa重要主管,左起为NXP执行副总裁兼总经理马德江(Marc de Jong)、SONY执行委员会成员兼资深副总裁大冢博正、Moversa总裁NXP半导体Guus Frericks、Moversa联合总裁SONY吉原俊雄 》
《图六 Moversa重要主管,左起为NXP执行副总裁兼总经理马德江(Marc de Jong)、SONY执行委员会成员兼资深副总裁大冢博正、Moversa总裁NXP半导体Guus Frericks、Moversa联合总裁SONY吉原俊雄 》数据源:NXP

作为一般非接触式智慧卡(Contactless Smart Card)使用的NFC标准,在安全上可防止干扰,使用者易于控制、可防止资讯被撷取盗用等优势。因此对于金融机构而言,这样的应用可清楚分别发卡与收单的机制,发卡金融机构不会受限任何型式的收单设备,金融机构掌握智慧卡,便能藉由NFC手机或是其他收单元件,利用NFC环境打通各级金融消费平台通路,而发卡过程不必受电信营运商制约。


主动式(Active Mode)读取资料读卡机模式

在这里NFC标准应用于采用主动操作模式,可读取被动式智慧电子标签的资讯,例如从互动式RFID广告海报读取及储存网址和E-coupons、读取路边停车格的NFC标签资讯、下载NFC Tag指向的音乐服务或商品资讯,藉由NFC手机消费选单选择购买指定商品。主动模式装置Initiator作为初始端,亦即NFC系统定义的读取端,利用本身的电能传送载波,让目标端吸收载波电能运作,被动地回应初始端的通讯连结。主动模式亦可藉由读取外部NFC相容的RFID Tag,触发各种手机应用服务。去年第2季Atmel和Melexis Microelectronic Integrated Systems便推出RFID读取器整合NFC设备的双晶片解决方案,以电子护照和身份辨识为主要应用。


《图七 NFC的规格化应用模式都需要NFC芯片、手机、读卡器以及各类消费平台终端装置》
《图七 NFC的规格化应用模式都需要NFC芯片、手机、读卡器以及各类消费平台终端装置》

端对端模式(Peer-to-peer)NFC读取器

这里NFC标准定义了内嵌NFC元件的不同消费性电子产品之间的安全通讯模式,两台NFC装置相互交换资讯,主要应用在传输下载智慧广告看板数位内容,例如下载音乐、交换视讯影像与同步通讯处理等。 Peer-to-Peer Mode是NFC元件之间的通讯标准协定,亦即NFCIP-1协定。目前P2P Mode的开发应用相对少于上述两种模式,进入商业化阶段的P2P传输功能也比较少。


搭配辅助技术

NFC标准本身也需要搭配各种辅助技术,才能涵盖多元的消费应用领域,特别是在NFC手机内部,NFC晶片和SIM卡之间,需要有一致性的通讯协定, NFC手机对外主要结合行之有年的OTA技术,确保并提高资料传输的安全性。


SWP

单线通讯协定SWP(Single Wire Protocol)是一种用于SIM卡与NFC晶片之间单线连结的传输规范。在NFCIP-1达成标准化之后,SIM卡与NFC模组之间的SWP连线介面发展便非常重要,因为SWP技术不仅能让NFC晶片和SIM卡相连,也因此让NFC连结各种消费平台应用,亦即通用整合信用卡(UICC)平台,建立共通的NFC手机付款机制,在全球各地与各种付费平台互联,进而有效扩大NFC技术的影响力。



《图八 SWP规格整合NFC芯片与SIM卡示意图》
《图八 SWP规格整合NFC芯片与SIM卡示意图》

SWP是由GSM协会(GSMA)认可的标准,去年11月GSMA在澳门Mobile Asia Congress会上宣布联合台湾远传、韩国KTF、马来西亚Maxis、澳洲、美国、法国、新加坡等全球12家电信业者以及LG 、Samsung等手机厂商,共同合作推动SWP跨国行动付费机制应用的服务测试计画。目前全球共有35家电信营运商采用以SWP协定结合NFC和SIM卡的技术。


去年8月Gemalto与NXP亦进一步合作共同开发并定义以SWP为基础、结合SIM卡和NFC晶片的解决方案,Gemalto负责开发可提供银行、大众运输和电信业者使用的SIM卡和后续服务管理产品。 Gemalto行销总监杨秉卫表示,Gemalto和NXP希望能规定出以SIM为基础的NFC标准化产品,借此加速推出可符合电信业者需求、以SIM为基础的NFC手机,Gemalto也与INSIDE Con​​tactless促成将SWP与主机控制介面(Host Control Interface;HCI)加以标准化的工作,落实SIM和NFC晶片之间的NFC连接。远传电信也是台湾第一家标榜以SWP规格推出客制化NFC手机的​​电信业者,去年11月远传电信与Gemalto合作启动亚洲首个使用SWP标准技术开发的NFC手机试点,此试点并参与GSMA所推导的行动付款先导计画,旨在推动以SIM卡作为NFC应用的重要枢纽。预计在今年2月登场的西班牙巴塞隆纳3GSM大会上,远传电信也将宣布旗下GSM手机全面支援SWP标准。



《图九 SWP标准支持NFC手机架构示意图 》
《图九 SWP标准支持NFC手机架构示意图 》数据源:Gemalto

去年11月Gemalto宣布已将自身的非接触式付费解决方案整合NFC-SIM技术,因此可同时提供手机内建NFC功能(NFC-embedded mobile)和SIM卡内嵌NFC功能(SIM-based NFC)等标准。杨秉卫指出,对于消费者而言,以SWP协定为基础的NFC-SIM卡,可有效地防止更换手机而造成的服务中断风险。并且,NFC-SIM卡有一个特点,便是非接触功能即使在手机没电的情况下仍然不受影响。杨秉卫强调,未来NFC-SIM卡将作为主要的付费应用安全平台核心,成为后续提供数位服务的客服中心,这也会是NFC手机技术开发的重点。


OTA

此外,NFC结合行动电信业者使用多年的空中下载技术OTA(Over The Air)技术,NFC信用卡手机结合OTA和GPRS网路传输,可让消费者用手机直接下载个人信用卡资料、上网输入ID及密码启动信用卡等。


NXP资深市场总监张焕麟表示,OTA是种高安全性的无线传输技术,消费者藉由OTA下载经由第三方认证后的应用程式。由于出厂后的NFC终端装置,并无法将所有消费者需要的软体内建在晶片模组内,OTA技术便可补足相关需求。举例而言,若两地悠游卡程式不同,B地使用者到A地旅行时,可透过OTA的技术下载A地的悠游卡程式而无须更换手机。


《图十 结合相关辅助技术的NFC行动装置参考设计示意图》
《图十 结合相关辅助技术的NFC行动装置参考设计示意图》

只需低耗电的NFC

NFC技术可在低电量甚至是没电时继续操作,无疑地能满足当前节能省电的需求。张焕麟指出,NFC晶片模组所需的电力相当小,内建NFC模组的手机即使在关机状态,NFC功能可利用电池内仅余极低电量继续运作如常。若在电量极低的情况下,NFC晶片模组内某些功能若须与手机本身相互操作,自然就无法启用。但以悠游卡为例,即使手机因低电量关机,功能仍可持续运作。目前NXP正在开发新型低功耗的NFC晶片模组,下一代NFC晶片模组甚至可在完全没有电源的情况下也可使用。


NFC可相容其他短距标准

NFC整合Wi-Fi已非问题,同时可与UWB或Bluetooth等共存互补。例如蓝牙在改善精简配对技术后,便能与NFC相容应用。这种解决方案包括升级搜寻装置、安全连结及装置认证等,可减少使用者所需的执行步骤并提升安全性。精简的蓝牙配对技术不需冗长的个人识别号码(PIN),可全自动地透过一组16位字母数字编号进行加密。简便的蓝牙配对也可提供6位数字密码,这些密码都是在每次连接程序中所重组发出,使用者不用建立或保留任何编号。


《图十一 蓝牙技术联盟示范蓝牙结合NFC技术的概念性应用,将NFC芯片嵌入名片中,蓝牙手机透过NFC感应与蓝牙传送,名片中的个人信息便可实时存入手机里。 》
《图十一 蓝牙技术联盟示范蓝牙结合NFC技术的概念性应用,将NFC芯片嵌入名片中,蓝牙手机透过NFC感应与蓝牙传送,名片中的个人信息便可实时存入手机里。 》数据源:Bluetooth SIG

去年6月UWB晶片设计大厂Artimi亦推出NFC整合超宽频UWB的产品,提供简便安全的配对、可使用认证后的Wireless USB和新一代蓝牙连接,提供高资讯传送速率及档案共享功能,因此便能提高NFC自动无线配对的功能,在辅助协定帮助下提供超过120Mbps的传输速率。


晶片大厂量测厂商

剖析完NFC标准、相适应的规格化应用模式、各项辅助技术特点和相容性的无线短距标准之后,晶片大厂和量测仪器NFC厂商也提出各类解决方案,以下便介绍主要厂商在NFC领域的技术发展现况。


NXP

ABI Research的研究报告指出,NXP在全球非接触式IC厂商排名中名列第一。全球近75%的非接触式智慧卡方案,使用NXP的MIFARE技术,全球亦有80%以上的电子护照采用NXP的IC解决方案。 NXP已成为主要的NFC标签晶片与读取器晶片供应商,同时也是NFC晶片与智慧卡控制器之间的专属介面MIFARE的定义者。


NXP资深业务经理Patrick Henzen指出,NXP规划把NFC标准应用在手持式消费电子产品中,目标是在2008年底前,把NFC标准应用将普及于各类终端产品中,成为基本规格之一。


《图十二 图为NXP智能识别事业部近距离无线通信技术资深业务经理Patrick Henzen》
《图十二 图为NXP智能识别事业部近距离无线通信技术资深业务经理Patrick Henzen》

Patrick Henzen表示,掌握大多数NFC基础建设与晶片技术应​​用市场的NXP,将继续投入NFC整合晶片与基础建设的研发作业,并继续与拥有保障NFC传输资料安全技术优势的厂商密切合作,提供系统客户结合资安防护软体的客制化解决方案。


NXP资深市场总监张焕麟指出,NXP的整合解决方案可结合通讯晶片与IC智慧卡晶片,在手机市场上无论是Nokia或是BenQ都有在本身现有的平台上加入NXP的NFC技术,现有手机的制程设计并不会因为加入NFC晶片模组而受到影响。此外NXP所提供的NFC安全储存(secure storage)解决方案也可与其他程式结合。例如BenQ NFC手机T80便整合NXP的NFC PN532晶片,并内建最新的中介软体(Middleware),新型中介软体不但可提升NFC设备间的连接功能,而且能执行与现有非接触式基础设施的无缝相互操作功能(seamless interoperability)。中介软体还具备自动设备检测、注册和通知功能,进而简化与任何NFC技术的安全连结。


Infineon

Infineon在去年11月发表32位元高安全性快闪记忆体微控制晶片,提供NFC行动应用所需的安全性保障。新型具NFC功能的SIM卡微控制晶片,结合SWP介面与MIFARE技术。 Infineon晶片卡与安全晶片部门副总裁暨总经理Helmut Gassel博士表示,Infineon能提供NFC-SIM晶片高度的安全性概念设计以及硬体式防火墙功能,确保多个应用作业并行运作,例如可将不同服务供应商的网路银行与JAVA应用程式下载至单一行动装置上。运用在高阶SIM卡市场的NFC解决方案,符合BSI-PP0002保护设定中保密认证标准EAL 5+高等级,是目前智慧卡安全性微控制器的最高安全等级,预计在2008年中旬进入量产阶段。


《图十三 图为Infineon芯片卡与安全芯片部门副总裁暨总经理Helmut Gassel博士》
《图十三 图为Infineon芯片卡与安全芯片部门副总裁暨总经理Helmut Gassel博士》

ARM

去年11月ARM推出以非接触及USB智慧卡以及其他嵌入式安全应用为主的处理器,并以与其他非接触IC厂商合作,将处理器功能内建在智慧卡或SIM卡之中,针对NFC应用提供具高速即时处理效率的多重介面。


NFC RF测试要点

Tektronix市场部门经理Wally Arceneaux表示,嵌入式NFC技术应用变得越来越广泛,这时数位RF将面临一系列新的设计挑战,不仅要注重传统的频率及功率问题,同时更要注意新时域问题,这包括要解决讯号要在那个时间点跳到新通道、以及讯号要在那个时间点切换到高速发送模式等,传统频域测试工具已经无法处理分析随时间变化的讯号。这时即时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer;RTSA)、以及由DPX波形成像处理功能所提供的RF频谱技术和频域触发功能,便非常重要。 DPX技术可发现RF讯号的不稳定性与暂态现象,将大量RF资料转换为显示画面,清楚掌握讯号异常所在,并针对以下问题进行除错,这包括:


  • ●相邻询问器(interrogator)所导致的NFC混淆;


  • ●高功率和低功率NFC卡的相互干扰;


  • ●开始交谈前先聆听错误;。



Tektronix业务部产品经理杨宗文则补充表示,DPX技术能利用平行处理架构,提高频谱处理速率,可以每秒显示48000个频谱,并能藉由持续将时域讯号转换为频域讯号的方式,支援ISO 15693非接触式vicinity cards标准量测作业,因此能够满足RFID/NFC/TPMS一致性测试的要求。


《图十四 右为Tektronix市场部门经理Wally Arceneaux,左为Tektronix业务部产品经理杨宗文》
《图十四 右为Tektronix市场部门经理Wally Arceneaux,左为Tektronix业务部产品经理杨宗文》

作为三合一功能平台的NFC手机

从以上的分析介绍可知,NFC标准、应用和晶片技术都是环环相扣,三者结合成为推动彼此的动力,而NFC手机则是具体表现标准、应用和晶片技术重要且目前唯一的功能平台。结合NFC-SIM晶片技术的NFC手机,是整合多元消费应用领域的重要媒介,也是整合NFC与其他搭配辅助技术的综合体,也是属于NFC三大规格化应用模式的终端装置。不过对于电信厂商、手机大厂以及金融机构来说,NFC元件与手机平台整合设计本身,不仅只是其所关注技术层面的不同而已,更代表各自利益的关键所在,以及各自对于NFC手机加值服务与利基角度的发展策略。


NFC手机的​​利基点

NFC手机会是未来推广行动付费平台的重要媒介,能成为结合行动通讯与电子商务的交易平台。利用NFC手机的​​行动付费机制,搭配辅助技术连结外部行动网路GPRS、EDGE、3G等,可与远端交易伺服器、OTA伺服器等建立安全连线,把消费者帐号及所购买的服务或商品等资讯,传输到商家的伺服器以进行各种商品交易。


在这里NFC手机作为非接触式智慧卡片应用,也是一般行动电话的被动预设模式,主打小额付款应用、电子票卷、优惠卷E-Coupons等等。除此之外,NFC手机也有其他功能,例如Nokia近期所推出的NFC及RFID技术的感知手机Eco,内置感测器可以感知分析周遭环境和使用者的身体状况,并提出天气预报和穿衣建议,就是一种试探市场趋势的样品。


《图十五 图为Nokia近日正式对外发布的感应型概念手机Eco》
《图十五 图为Nokia近日正式对外发布的感应型概念手机Eco》

对于手机厂商而言,NFC手机不仅是另一种多功能的产品项目而已,NFC手机也提供手机厂商创造新利基点的可能性,可以作为进入行动交易或是其他应用市场的媒介,创造另一种加值服务模式的机会,满足手机大厂的获利需求。


IDC电信与网路通讯资深分析师杨惠安表示,2008年是推动行动NFC应用萌芽的关键年,Ecosystem的成熟度,会是影响NFC发展的关键,对于手机厂商来说,NFC应用会是另一波创造利基服务的切入点。虽然平台标准化与晶片相容性在技术研发、标准制订和应用整合上仍亟待克服,但终有成熟完备的一天。张焕麟亦表示目前在全球看来,NFC技术应用在行动付款(mobile payment)上能为消费者带来诸多便利,行动付款会是NFC手机的​​主要应用功能。目前有兴趣参与NFC产业的厂商,应在手机平台把NFC技术充分应用发挥,使NFC与手机有良好的结合,来满足消费者的需求。


《图十六 IDC电信与网络通讯资深分析师杨惠安正在说明2008年NFC手机的发展趋势》
《图十六 IDC电信与网络通讯资深分析师杨惠安正在说明2008年NFC手机的发展趋势》

工研院IEK的统计研究数据显示,NFC功能在2007年之前仅止于小量的试验状态,2008年则会有一波快速成长趋势;2004年全球手机NFC功能普及率不到1%,2011年将大幅成长到40%。 ABI Research的研究报告则指出,NFC手机将在2012年时超过全球手机总数的20%,约有2.92亿支手机将具备NFC功能。


NFC手机安全晶片模式

NFC手机若要扮演应用于各种消费交易平台的重要媒介,便需要整合金融卡、信用卡、悠游卡或电子钱包等功能,因此NFC手机需要搭配具备相关应用功能的安全晶片。安全晶片如同一般的智慧卡晶片,用以进行线上交易付费,具备加解密与存放金钥等个人化资讯功能。目前将NFC手机内安全晶片整合于手机平台手机内有三种方式,这三种方式也是电信营运商、手机厂商以及金融机构在NFC产业中,占据关键主导地位的重要技术应用模式。


固定内嵌在手机平台模式

例如内建NFC晶片与天线的Nokia 6131i手机,使用者收到手机时也要完成信用卡资格审核,可透过OTA技术下载手机端的信用卡应用程式,以执行信用卡支付功能及相关设定。这种模式有利于手机厂商,其可作为关键主体,NFC的交易功能是随着手机架构附加提出,手机平台本身就具备NFC应用功能,因此对于手机厂商来说,NFC元件内嵌在手机里的模式,能让手机厂商在NFC产业链中扮演带头角色,可主动规划各种客制化的加值服务,并刺激带动手机的出货量。


手机平台与SIM卡独立整合模式

NFC手机内嵌USIM卡,和NFC晶片各自独立,让手机同时拥有SIM卡与NFC晶片功能。在架构上NFC收发器处理13.56MHz频段讯号,手机透过NFC天线线圈读取外部RFID Tag,或者手机本身模拟成为非接触式卡片,可执行指令与纪录个人通讯资讯记录。例如去年11月及9月威宝电信所推出的威通卡,可把悠游卡或信用卡晶片直接放在SIM卡内,搭配内含NFC的附属天线组,以软片天线结合SIM卡,贴在电池背面感应。


《图十七 左边为威通卡和附属天线组,只要将威通卡SIM卡部份与信用卡芯片重迭在一起置入手机SIM卡插槽中,一般手机便能同时整合通讯与信用卡功能。》
《图十七 左边为威通卡和附属天线组,只要将威通卡SIM卡部份与信用卡芯片重迭在一起置入手机SIM卡插槽中,一般手机便能同时整合通讯与信用卡功能。》

另外远传电信以3G USIM卡为核心,结合GSMA、NFC Forum、SIM卡供应商Gemalto、晶片大厂NXP以及银行信用卡服务商、捷运悠游卡、便利商店等组织,采用将消费资讯直接存在SIM卡上的模式,用NFC手机感应付费,并推出相关支付应用服务。还有中华电信所推出的Combi SIM悠游卡手机,能藉由NFC晶片直接让悠游卡的感应线圈内建在手机背盖中,结合悠游卡晶片和手机SIM卡结功能,预计今年3月完成试用阶段。



《图十八 远传服务厂商集合图》
《图十八 远传服务厂商集合图》

NFC晶片与SIM卡叠加的方式,可避免信用卡功能内嵌在手机硬体上、却因手机遗失而造成的风险。电信营运商比较青睐这种采用SIM卡整合智慧卡以提供NFC交易平台的功能,因为SIM卡是主体,电信业者可因为掌握了以SIM卡为核心的加值服务模式,而拥有主导地位。不仅是电信服务商,数位安全方案供应商亦可利用这种NFC手机模式,取得产业链的主导地位。


例如数位安全解决方案供应商Gemalto便与欧洲安全认证协定厂商EMV(Europay、MasterCard、Visa)以及法国银行相互结盟,以法系品牌NFC手机Sagem my700X作为交易平台,推出结合MasterCard PayPass非接触式交易RFID特性的EMV安全认证协定。 Gemalto负责可直接在手机上储存交易纪录的SIM卡,扣款读取机(transponder)内部晶片则使用由Micoread所生产可感应NFC内部SIM卡晶片。


《图十九 以USIM为主体的NFC手机架构示意图 》
《图十九 以USIM为主体的NFC手机架构示意图 》数据源:GSMA

内嵌整合于SD卡模式

内建NFC功能的MicroSD卡,能够任意插拔,在其他NFC手机上重新启用,例如全球首款将NFC应用功能内建于SD卡的BenQ T80手机,其microSD卡等各种NFC应用都储存于NXP嵌入式晶片里,并搭配符合NFC论坛最新规范的软体模组,能支援端对端模式和非接触式智慧卡通讯模式。这种NFC手机也能应用在ID辨识,例如远雄建设便采购6000支运用在二代豪宅的门禁管理。


《图二十 安全芯片内嵌整合SD卡的NFC手机架构示意图 》
《图二十 安全芯片内嵌整合SD卡的NFC手机架构示意图 》资料来源:http://www.mavromatic.com/

此款手机由BenQ负责将感应天线建入手机背盖内与手机开发作业,中华电信研究所负责研发Combi用户卡,智慧卡公司负责悠游卡系统,资策会与华众等协助系统开发,NFC手机结合各​​类有意参与NFC产业的厂商,扮演相当重要的平台角色。 Nokia 6131i与BenQT80手机也是台湾经济部工业局补助台北捷运悠游卡手机实验计画的机种。


《图二十一 图为BenQ T80 NFC手机》
《图二十一 图为BenQ T80 NFC手机》

对于金融机构及信用卡服务供应商而言,将NFC应用功能储存在SD记忆卡中,有助于在单一整合设备中储存多种应用。独立发行一张可插拔的SD卡作为金融卡或信用卡使用,金融机构和信用卡商能够完全掌握这种NFC手机加值模式,藉由熟悉消费者安全交易、认证及授权凭证及加解密作业技术,便能取得产业链的主导地位。例如MasterCard目前在全世界广泛设置PayPass付费平台,Visa同时也推出整合性的Visa Wave平台,强调与NFC手机规格相容,去年5月MasterCard Mobile PayPass便计画结合台湾大哥大和台北富邦银行所推出的NFC信用卡手机。


NFC应用更是标准规格争夺战

综合以上,如何确立NFC应用的技术架构与服务内容,就是不同领域的厂商相互结盟划定势力范围的过程,同时也是一连串不断合纵连横的标准规格争夺战。量身打造怎样的应用内容,也就是规定了怎样的NFC标准模式,也会连带牵动NFC技术的研发样貌。从一开始,NFC产业的技术、规格和应用,都是在讲同一件事。


目前电信门号与信用卡都属于被所属业者高度保密的个人资料,电信营运商和金融机构现在也不可能将客户资料互通有无,手机厂商又不愿意为人作嫁,某些电信市场像是台湾则无法驾驭手机大厂的规格,因此在NFC产业中,电信营运商、手机厂商以及金融机构各自采用对自己有利的应用、标准和技术三合一模式,如此,原本应该提供便利性及普及性的NFC技术就会受到限制,也因此导致NFC晶片与SIM卡整合的国际标准SWP虽已成型,但并未真正被为所有电信营运商、金融机构以及手机厂商所接受,宣示性意义仍大于实质意义,而形成一般性具约束力规范的现况。目前主要以电信营运商、手机厂商和金融机构三者相互合纵连横又相互角力的过程,就是把NFC应用、技术和标准三合一、进而殚精竭虑占据NFC产业先机的策略运用。


NFC商业模式正在摸索当中

究其实,电信营运商并无法全面主导NFC产业链,NFC服务若要顺利运作,电信营运商与通讯设备制造商和大众交通运输公司之间的整合度,尤其重要。例如澳洲Telekom Austria去年9月所推出全国首个NFC商用服务,便与澳洲联邦铁路局(OBB)和维也纳大众运输营运商Wiener Linien合作,在手机上提供交通订票服务,并计画在Nokia 6131手机上以NFC作为销售付款功能。英国Vodafone和德国铁路公司Deutsche Bahn在去年10月于柏林到汉诺威的路线以及柏林近郊试办Touch and Travel的行动票证计画,用NFC手机作为交通票卷认证收费平台。今年初法国电信Orange将在Bordeaus推出NFC非接触式行动加值服务,合作业者便包括广告业的Clear Channel、大众运输业者Veolia和金融业者LaSer。


并且过去许多行动票证计画失败的原因,大部分是因为与银行端或信用卡端整合不易的缘故,因此现在电信业者多采用把票券费用直接并入电话帐单的方法,企图避免整合的问题。例如欧洲行动交易付款服务商Mobikom投资开发行动付款解决方式Paybox。台湾电信业者从去年起便陆续针对行动钱包应用提出NFC相关服务,台湾中华电信、远传、台湾大哥大与威宝均各自推出NFC信用卡手机计划。


目前的营运模式先由电信服务供应商分担手机成本,在手机制造商将NFC晶片整合到手机中之前,电信业者必须提出NFC功能的客制化需求,也借此降低自身不必要的读取器成本。不过尽管目前已开发的NFC手机包括Nokia6131、3320;Motorola SLVR L7、IA 870;Samsung D500、ONYX 700;BenQ M700、T80;Axia NFC PDA及SAGEMmy700X等等,然NFC手机种类仍属小众,短时间内受到大环境因素仍以测试性质为主。在SWP规格并未普及、NFC手机也在各集团策略联盟中各行其是的情况下,至少需要半年到一年后市场才会出现足够的NFC手机,届时整体应用环境也才会有成熟的基础。


IDC资深分析师杨惠安表示,电信营运商的ARPU营收不断降低,加速业者寻找更具利基性质的加值服务商业模式。 NFC手机的​​商业化速度与规模,取决于金融机构、大众交通运输悠游卡以及电信营运商之间的协调是否成熟。电信营运商也正在摸索出一套清楚的NFC加值服务模式。



《图二十二 图为万事达卡信用卡手机正式揭幕现场,由左至右分别为美丽华影城董事长黄世杰、台湾丝路董事长王强、万事达卡中国大陆暨台湾区总经理江威娜、万事达卡先进支付系统亚太区资深副总裁 Shuan Ghaidan、富邦银行总经理丁予康、台湾大哥大策略长董建成、国宾大饭店协理刘亨庆以及VIVOTECH的CEO Mick Mullagh。》
《图二十二 图为万事达卡信用卡手机正式揭幕现场,由左至右分别为美丽华影城董事长黄世杰、台湾丝路董事长王强、万事达卡中国大陆暨台湾区总经理江威娜、万事达卡先进支付系统亚太区资深副总裁 Shuan Ghaidan、富邦银行总经理丁予康、台湾大哥大策略长董建成、国宾大饭店协理刘亨庆以及VIVOTECH的CEO Mick Mullagh。》

NFC应用未来发展审慎乐观

NFC并非是一种突然冒出的新技术,而是结合各种既有的标准与基础建设,并配合新功能应用在手持与电脑装置的整合介面。 NFC手机的​​先进功能与智慧性服务,牵涉到各种技术与应用服务的整合度是否成熟。各自作为NFC产业链架构重要环节、相互又缺一不可的NFC晶片和SIM卡制造商、NFC手机制造商、读卡器设备制造商、数位安全解决方案服务供应商、电信营运商、以及各级金融机构和消费付费平台业者,内外之间的相容性问题都尚待克服,这些仍须仰赖每个环节角色的积极努力。若能同心协力,那么NFC产业2008年的发展,依旧是相当看好的。


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