NFC: fizetés – és ami azon túl van

Wendy Du – Steven Bells – Farnell element14

Az NFC egy kis hatótávolságú, vezeték­mentes kommunikációs technológia rövi­dítése, amelyet már évek óta fejlesztenek, és azt várják tőle, hogy a mobil eszközök kereskedelmi alkalmazásainak „katalizátora” legyen. Néhány kutató azt feltételezi, hogy 2014-ben minden ötödik eladott mobiltelefonban már megjelenik az NFC-képesség. Érdekes módon már ma is látható számos új alkalmazás, amely túlmutat a legkézenfekvőbbnek látszó mobiltelefonos fizetési lehetőségeken.

Egy új technológia létező és lehetséges alkalmazásai 

Az NFC (Near Field Communication) olyan rövid hatótávolságú, érintésmentes kommunikációs technológia, amely az RFID- és a kétirányú adatcserén alapuló kommunikáció eszközrendszerének ötvözete. Az NFC-eszközök az RFID-célra fenntartott 13,56 MHz frekvencián működnek, adatátviteli sebességük 106-tól 424 kbit/s-ig terjed. Két NFC-készülék között aktív adatátviteli üzemmódban legfeljebb 10 cm lehet a távolság, ami önmagában is jelentősen hozzájárul a kommunikáció biztonságához. Pár évvel ezelőtt ezt a módszert a kártyás fizetés helyébe lépő technológiának tekintették, és a mindennapokban valóban ez az első alkalmazás, amely az eszünkbe juthat. Az NFC-szabványokban azonban ennél lényegesen nagyobb lehetőségek rejlenek. Cikkünkben az NFC-alkalmazásokat megalapozó szabványokat először is az érintésmentes fizetési alkalmazások példáján magyarázzuk el, mielőtt a szélesebb körű alkalmazási lehetőségeket is megvizsgálnánk.

Az NFC szabványai és fő alkalmazásai

Az NFC jelenleg érvényes szabványait az ISO/IEC 18092 és az ECMA-340 foglalja magában, amelyek összhangban vannak az érintésmentesen kommunikáló „okoskártyák” (smart card) szabványaival, amelyeken például a Philips MIFARE- és a Sony FeliCa-rendszere alapul.  Az iSO/IEC 18092 és az ECMA-340 szabványok két kommunikációs módszert definiálnak: az aktív (1. ábra) és a passzív (2. ábra) üzemmódot.

Az aktív kommunikációs üzemmódban a kapcsolat kezdeményezője és elfogadója egyaránt RF-teret generál, passzív üzemmódban viszont csak a kezdeményező állít elő RF-teret. A szabványok előírják az NFC-eszközök RF-interfészében használható moduláció és kódolás módját, az átviteli sebességet és az adattovábbító keretek formátumát, definiálják a kapcsolat kezdeményezésének és a kapcsolat létrehozása során fellépő adatütközés kezelésének módját (lásd az 1. táblázatot).   

A szabványok szerint az NFC-technológia háromféleképpen használható

• Írás/olvasás üzemmód: ebben az üzemmódban az NFC-készülék információt olvas az RFID-azonosító eszközökből. Ennek példája egy „okos” újságosstand vagy „okosposzter” lehetne, amelynek információtartalma a statikus megjelenítési képhez hozzáadódik, 

• Peer-to-peer (egyenrangú kommunikációs) üzemmód: Ebben az üzemmódban két NFC-eszköz cserél információt egymással. A mobiltelefon-technológiában ez például két telefon címlistájának szinkronizálását (kölcsönös kiegészítését) vagy képek, esetleg komplex multimédiás tartalom cseréjét jelent­heti.

• Kártyaemulációs üzemmód: ebben az üzemmódban az NFC-eszköz érintésmentesen kommunikáló „okoskártyaként”  viselkedik. Ez lehetővé teszi, hogy érintésmentes fizetésre vagy jegyváltásra hasznájuk, amely az NFC leginkább népszerű alkalmazásának ígérkezik.

1. táblázat: Moduláció és kódolás

Az NFC-alapú mobilfizető eszközök felépítése

Egy mobilfizetésre szolgáló NFC-készülék három fő részből áll: egy analóg frontendből (AFE), egy NFC-vezérlőből és egy biztonsági egységből. Az AFE egy antennát és egy adóvevő egységet tartalmaz, amely érzékeli az RF-jeleket, valamint modulálja és demodulálja azokat. Az adóvevő többféleképpen – például I2C, SPI vagy UART soros interfészek útján – kommunikálhat a hosztvezérlővel.
    Az NFC-vezérlő rendszerint egy rendszercsip (SoC – System-on-a Chip), amelyben egybeintegrálva található az adóvevő és egy mikrovezérlő, a hosztvezérlő interfésze és az illesztés a biztonsági tárolóelemekhez. Az NFC-vezérlő ettől függetlenül az ISO/IEC 18092 és az ECMA-340 NFC-szabványoktól eltérő, rövid hatótávolságú kommunikációs protokollokat is megvalósíthat annak érdekében, hogy más rendszerű alkalmazásokkal kompatibilis lehessen.
    A biztonsági elem egy okoskártyacsip, amely többféle alkalmazási programot tartalmazhat. A mobilfizetési alkalmazásokhoz tartozó programokat mindenképpen ez a csip tartalmazza. Az okoskártyacsip rendszerint tartalmaz egy kártyamenedzsment-egységet, egy biztonsági érvényességet kezelő egységet (a továbbiakban biztonsági elem), és egy alkalmazási programkezelő egységet. A biztonsági érvényességi tartománynak a kártyakibocsátó és a szolgáltató biztonsági tartományába egyaránt bele kell tartoznia.

Az NFC-alapú mobilfizetés főbb megoldásai

Az NFC-képességekkel rendelkező készülékek hardverfelépítése az alkamazás követelményeinek függvénye. A fő különbségek a biztonsági elem elhelyezkedésében vannak. Egyes esetekben az NFC-készülék biztonsági elemét a SIM-kártyától elválasztva, más megoldásokban pedig ezt magába a SIM-kártyába integrálva valósítják meg.

2. táblázat Az NFC-képességekkel rendelkező mobil eszközök néhány lehetséges alkalmazása

    Jelenleg az előbbi képviseli a piacon található megoldások többségét. Ez esetben tehát nincs szükség a biztonsági elem SIM-kártyába építésére (3. ábra). Más szavakkal ebben az esetben az NFC-technológia befogadása közvetlenül csak a félvezető- és a mobiltelefon-gyártókon múlik, és nem igényli a mobiltelefon-szolgáltató együttműködését. Viszont – mivel a biztonsági elemek nem képesek közvetlenül kommunikálni a SIM-kártyával, az NFC-alkalmazások által gyűjtött adatokat nem lehet elküldeni távoli rendszerekbe, például a bankok szervereibe, és ez korlátozza a protokoll használatát a pénzügyi tranzakciók követésében. Ha mégis szükség van a kommunikációra a távoli rendszerrel, külön interfészt kell kialakítani az NFC biztonsági eleme és az alapsávi processzor között. Ez feleslegesen bonyolítja a hardver tervezését, és a biztonsági elemhez tartozó alkalmazási programok rendszeres frissítését is igényli.

Az utóbbi megoldás az, amit a mobilszolgáltatók szeretnek. Ebben a megoldásban a kulcsfontosságú adatok tömbje és a biztonsági elem maga is a SIM-kártyában helyezkedik el (4. ábra). Az NFC-vezérlő a SIM-kártyával az SWP (Single Wire Protocol – egyvezetékes protokoll) segítségével kommunikál, amely a feszültség- és terhelésmoduláció elvén működő, teljes duplex (egyidejű, kétirányú) adatátvitelt jelent. A biztonsági elemben tárolt alkalmazási programok letöltése és frissítése a rádióinterfészen keresztül, közvetlenül a szolgáltató vezérlésével történik. Ez a módszer természetesen azzal jár, hogy az alkalmazási programok felett – például azok frissítéséről – a mobilhálózati szolgáltató rendelkezik, nem pedig a szoftver eredeti szerzője.   
    Jelenleg két félvezetőgyártó, az NXP és az STMicroelectronics specializálódott a mobilfizetés eszközeinek fejlesztésére és gyártására (3. táblázat). A Texas Instruments és a Renesas is bejelentette, hogy belép erre a piacra.
    Amint újabb félvezetőgyártók és mobilszolgáltatók csatlakoznak az NFC-technológia átültetéséhez a gyakorlatba, az érintésmentes fizetés valószínűleg életünk mindennapi lehetőségévé válik. A Forrester piackutató cég elemzői azonban úgy látják, hogy a bevezetés 5 éven belül nem halad előre jelentősen, még azokban az országokban sem, ahol a szükséges fejlett infrastruktúra már rendelkezésre áll. Ebben az évben is várhatóan az NFC-képességgel rendelkező mobiltelefonok százmillióit értékesítik, ezért különösen fontos, hogy az érintésmentes mobilfizetés ne az egyetlen legyen az általuk használható NFC-technológiák közt.

3. táblázat A jelenlegi NFC-csipkínálat

Éppúgy, mint az optikai mintafelismerési technológiák – például a QR-kód – esetén is, az NFC már népszerűvé vált bizonyos korai elfogadóinak körében, és a mobiltelefonok „opcionális extraszolgáltatásaként” vagy a már jobban elfogadott kommunikációs módszerek alternatívájaként jelenik meg. A hirdetési anyagok továbbítása és a jegyváltás két magától értetődő példa, amelyek már megvetették a lábukat a gyakorlatban. Hasonlóan vonzó NFC-megoldások látszanak az orvosi-egészségügyi területen, különösképpen az okostelefonok diagnosztikai alkalmazásainál. 2011-ben például azUSA-beli X Prize Foundation díjat tűzött ki „Tricorder X Prize” címmel, amellyel arra ösztönzik a fejlesztőket, hogy az orvosi szenzorok adatainak lekérdezésére, az adatok kiértékelésére és rögzítésére fejlesszenek a Star Trek sorozatból ismert, univerzális diagnosztikai eszköz, a Tricorder mintájára többfunkciós kézi készülékeket. Az NFC igen alkalmasnak látszik arra, hogy szerepet kapjon a 10 millió USD díjazású pályázat sikeres pályaműveiben.

NFC-technológia és RFID-azonosítású ivóvíz segíti a kolera leküzdését Haitin

A 2010 januárjában Haitin pusztító földrengés és az azt követő októberben kitört kolerajárvány miatt minden addiginál fontosabbá vált az ivóvízellátó-rendszer gyors megszervezése és működtetése. A Deep Springs International (DSI) és a Nokia Research Center (NRC) működött együtt egy olyan megoldás kidolgozásán, amely a szigetlakók számára elenőrzött módon tette lehetővé, hogy tiszta ivóvízhez juthassanak. A hegyes terület és a kezdetleges szállítási és kommunikációs körülmények komoly problémákat állítanak a megoldás elé. Ha a segélyszervezetek képviselői nem látogatják rendszeresen a háztartásokat, a helyiek visszatérhetnek a szennyezett víz felhasználásához, amely elősegíti a kolera és más emésztőrendszeri fertőző betegségek további terjedését.

A megoldás
A falusi környezetben élő családokhoz a vizet klórozással fertőtlenítő vízkezelő készülékeket helyeztek ki megfelelő fertőtlenítőszer-adaggal és írott használati utasítással. Az NRC kb. 50 darab Nokia 6212 típusú, NFC-képességű mobiltelefonnal látta el a segélyszervezeteket. A finn UPM RFID cég az NXP Mifare Ultralight RFID-csipjén alapuló UPM BullsEye RFID-azonosítókat szállított, amelyekkel azonosíthatók azok a vödrök, amelyekben a kezelt vizet szállítják a családokhoz. Amikor a DSI víztechnikusai felkeresik a helybelieket, az RFID-azonosítókat NFC-képességű mobiltelefonjaikkal leolvassák. Az ezekbe telepített szoftver segíti a segély­szervezet munkatársait, hogy olyan kérdéseket tehessenek fel a helyieknek, amelyből megtudható, hogy megfelelően kezelt vizet fogyasztanak-e a helybeliek. Ezzel ellenőrizhetik, hogy a családok helyesen használják-e a vízkezelő készülékeket, szükség szerint pótolják a vízfertőtlenítő oldatot, a gyűjtött információt pedig SMS-ben továbbítják a DSI központjába.

Az eredmény
Az RFID-nek az ellenőrzési folyamatba iktatásával annak ellenőrzése aktuálisabbá, megbízhatóbbá és megfelelően részletessé vált. A rendszer azt is ellenőrzi, hogy a vízhasználatot ellenőrző látogatások valóban megtörténtek-e. Az időtrabló papírmunka kiiktatásával megtakarított időt a technikusok sokkal több háztartás meglátogatására fordíthatják. Az eredmények biztatóak, a fertőzés és a megbetegedés előfordulása 50%-kal csökkent. Az NFC-technológia gyors és hatékony módot kínált a fenntartási költségek csökkentésére, és minimális többletráfordítással segíti a törékeny infrastruktúra célirányos működtetését. Az eredmények informatikai hálózat híján is ellenőrizhetők és követhetők.

A feladatnak legjobban megfelelő NFC-azonosító kiválasztásáról további információk olvashatók a  www.element14.com/newtechnology webhelyen.

Farnell element14
Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 016 413
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
hu.farnell.com
www.element14.com