近場通訊技術的關鍵要素之一,在於NFC裝置與被動式NFC標籤溝通的能力。NFC技術的這一特徵,是許多應用成為可能的關鍵。
NFC標籤正在被大量生產、部署在全球若干個領域。部署的標籤已逾百萬,隨著該技術流行,NFC標籤將滲入到很多新的領域。
預測到未來將有大量標籤得到使用,標籤的定義必須清晰,已確保不同製造商的標籤與設備達到兼容。
NFC標籤基礎
NFC標籤是被動式裝置,可用來與主動式NFC裝置(主動式NFC讀寫器)通信。標籤可用於應用之內,例如在海報、以及其他儲存小量數據並傳輸到主動式NFC裝置的場合。在海報中,起作用的部分可用來做主動設備的接觸點。
NFC標籤所含儲存的數據可為任何形式,但一般是用來貯存網址(URL)以供NFC裝置找到進一步的信息。所需數據量很少,故可使用NFC標籤。
為了定義主動式NFC讀寫器與被動式標籤之間的通信,NFC論壇在2006年6月推出了其第一個標準技術架構和NFC合規裝置的標準,包括:NFC數據交換格式(NDEF)、三種記錄類型定義(RTD),用於智能海報、文本、網際網路資源讀取應用。
NFC標籤類型定義
定義的基本標籤類型有四種,以1至4來標識,各有不同的格式與容量。這些標籤類型格式的基礎是:ISO 14443的A與B類型、Sony FeliCa,前者是非接觸式智慧卡的國際標準,而後者符合ISO 18092被動式通訊模式標準。
保持NFC標籤儘可能簡單的優勢是:在很多場合,標籤可為一次性使用,例如在海報中壽命較短的場合。
各種標籤的定義如下:
第1類標籤(Tag 1 Type):此類型基於ISO14443A標準。此類標籤具有可讀、重新寫入的能力,用戶可將其配置為只讀。存儲能力為96位元組,用來存網址URL或其他小量數據富富有餘。然而,內存可被擴充到2k字節。此類NFC標籤的通信速度為106 kbit/s。此類標籤簡潔,故成本效益較好,適用於許多NFC應用。
第2類標籤(Tag 2 Type):此類標籤也是基於ISO14443A,具有可讀、重新寫入的能力,用戶可將其配置為只讀。其基本內存大小為48位元組,但可被擴充到2k字節。通信速度也是106 kbit/s。
第3類標籤(Tag 3 Type):此類標籤基於Sony FeliCa體系。目前具有2k字節內存容量,數據通訊速度為212 kbit/s。故此類標籤較為適合較複雜的應用,儘管成本較高。
第4類標籤(Tag 4 Type):此類標籤被定義為與ISO14443A、B標準兼容。製造時被預先設定為可讀/可重寫、或者只讀。內存容量可達32k字節,通信速度介於106 kbit/s和424 kbit/s之間。
從上述不同標籤類型的定義可以看出,前兩類與後兩類在內存容量、構成方面大不相同。故它們的應用不太可能有很多重疊。
第1與第2類標籤是雙態的,可為讀/寫或只讀。第3與第4類則是只讀,數據在生產時寫入或者通過特殊的標籤寫入器來寫入。
NFC標籤運行
NFC標籤是無需電源的被動裝置。在使用時,用戶以具有NFC功能的設備與其接觸。標籤從讀寫器獲得很小的電源驅動標籤的電路,把小量信息傳輸到讀寫器。
標籤內存裡的數據被傳至帶有NFC功能的設備。儘管數據量很小,卻可能是把設備導向到某個網址(URL)、或是小量文本、其他數據。
NFC標籤設計與製造
標籤設計與製造需要考慮很多方面。標籤是為了大量、極低成本製造,同時保持性能。在設計標籤時,下面是需要考慮的幾個關鍵的性能參數與要素:
讀取速度:因為需要在兩個NFC裝置接近時傳輸標籤所含的所有數據,故速度很重要。如果標籤傳數據較慢,就有不能完全傳輸、可靠性差的危險。結果影響到用戶,不明白該技術的用戶,假如不得不重複多次才能奏效就會對其喪失信心。第一類NFC標籤允許所有數據整塊(block)傳輸,保持了標籤的讀取性能。
晶片尺寸:在標籤設計中,晶片尺寸(die size)具有特別的重要性。尺寸較小,則成本較低、標籤也不那麼顯眼(對在海報中使用較為重要)。內存較小自然導致晶片尺寸較小。
單元價格:鑑於NFC標籤的目標應用是極低成本的(例如用於智能海報),單位價格是標籤設計極其重要的一個因素。在這裡,成本至為關鍵。標籤成本受一系列因素影響,包括內存大小和所含附加特徵帶來的集成電路複雜性。把內存與特徵儘可能簡化,成本就能壓低。
當NFC體系真正起飛時,標籤生產量可能達到數十億的規模;需要精心設計,以在成本與性能之間取得正確的平衡。