近场通信技术（NFC）和蓝牙相比的优势

时间： 2024-05-25 来源：是德科技 Keysight Technologies知乎

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什么叫近场通信？

近场通信（Near-field communication，NFC）又称近距离无线通信、近距离通信，是一套通信协议，让两个电子设备在相距几厘米之内进行通信。

NFC近场通信技术是一种设备间的超短程非接触式通信技术，用于令手机、平板电脑和笔记本电脑与其他支持NFC的设备进行数据共享。NFC允许以不涉及Wi-Fi、3G、LTE等任何无线连接的方式进行双向通信。NFC源自射频识别（RFID）技术，因此同样采用无线电波，但是其通信距离仅限于10厘米左右。这一点在很大程度上被视为一种安全性方面的优势，而且有助于提高NFC的普及性。NFC最主要的一项用途在于苹果支付、安卓支付及三星支付等动态加密的安全支付。

近场通信NFC和蓝牙的区别

蓝牙是什么意思?

蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。蓝牙使当前的一些便携移动设备和计算机设备能够不需要电缆就能连接到互联网，并且可以无线接入互联网。

NFC工作于13.56MHz的ISM频率，而且与蓝牙等其他短程通信不同。NFC无需任何设备发现或配对步骤便可开始数据传输。通过NFC技术，当支持NFC的另一设备处于当前设备的10厘米有效范围内时，便可即时建立连接。在非接触式交易开始后，NFC读卡器和设备便来回传递加密信息，并在数秒内完成该交易。如此，不但实现了简便性，还使得交易速度远大于传统的支付技术和数据传输技术。

NFC和蓝牙都是短距离通信技术，而且都集成到移动电话。但NFC不需要复杂的设置程序。NFC也可以简化蓝牙连接。

NFC略胜蓝牙的地方在于设置程序较短，但无法达到低功率蓝牙（Bluetooth Low Energy）的传输速率。在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中，使用NFC来替代人工设置会使建立连接的速度大大加快：少于十分之一秒。NFC的最大资料传输量424 kbit/s远小于Bluetooth V2.1（2.1 Mbit/s）。虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙（小于20cm），但相应可以减少不必要的干扰。这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。

相对于蓝牙，NFC兼容于现有的被动RFID（13.56MHz）设施。NFC的能量需求更低，与蓝牙V4.0低功耗协议类似。当NFC在一台无供电的设备（比如一台关机的手机，非接触式智能信用卡，或是智能海报）上工作时，NFC的能量消耗会要大于低功率蓝牙V4.0。

对于移动电话或是行动消费性电子产品来说，NFC的使用比较方便。NFC的短距离通信特性正是其优点，由于耗电量低、一次只和一台机器链接，拥有较高的保密性与安全性，NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。NFC的目标并非是取代蓝牙等其他无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。

NFC测试挑战

使用高精确、可配置、多功能测试仪表配合经过标准认证的测量软件，组成测试系统，应对NFC产品开发周期内的测试挑战。

近场通信(NFC)是一种基于射频识别(RFID)技术的标准短程通信技术，越来越多的应用在移动通信设备(智能手机、平板电脑、电子阅读器等)和各类无线互联网基础设施中。带有NFC的设备之间通常在非常短的距离之内建立无线通信。NFC设备和未通电的NFC芯片或标签之间也能实现通信。NFC标准工作在现有13.56MHz的高频(HF)范围内，包括已由NFC Forum非盈利行业协会定义的标准。该技术应用在10cm距离范围内，目前数据交换速率在848kbps，未来版本会涉及到更高的比特传输率。NFC技术具有三种工作模式：点对点、卡模拟和读/写器，它兼容现在非接触式RFID技术，是蓝牙®和Wi-Fi技术的补充。

近场通信NFC技术正快速应用于多种常见的电子设备。目前，约数百万名消费者正使用NFC设备与其它的NFC基础设施实现交互，以完成运输、零售、医疗、支付、娱乐、访问控制、信息收集和货币交易等。为确保产品成功推出，所有NFC产品必须通过一致性测试认证和互操作性测试。一些行业组织(如NFC Forum)已经开发了技术和测试规范，可使开发人员顺利地完成NFC测试与认证(图1)。

图1.当前的NFC Forum规范所支持的NFC Forum操作模式:点对点、卡模拟和读/写器。

近场通信NFC器件的问题

通过简单操作即可完成非接触式通信，NFC技术帮助消费者轻松完成货币交易、电子文件传输和连接其它电子设备。此外，它还支持各种新的移动应用情景，包括行李跟踪和个人识别、支付和移动RFID。移动设备开发商必须在从研发到最终认证的整个产品开发周期内，快速、精确地测试他们的NFC器件以确保设备在上市之前能够正常工作和具备互操作性。

当测试NFC部件和设备时，必须执行模拟(射频)和数字(协议)测试。模拟测试测量的是功率电平、波形质量、频率精度和调制性能;数字测试检测的是低层协议交换、链路计时和成帧、以及高层协议层—例如逻辑链路控制协议(LLCP)和简单NDEF交换协议(SNEP)。在开发的各个阶段有不同的测试需求(图2)。更复杂的是，NFC设备开发商必须积极应对传统的非接触式标准、NFC Forum规范、NFC技术标准中的空中接口规范。为了满足各种测试需求，大部分传统测试系统要求使用各种外部仪器来配置测试台。结果复杂的测试系统很难让开发商快速上手，从而增加了测试成本、降低了投资回报率。此外，随着NFC技术的发展，需要新的认证和一致性测试流程，这要求厂商修改现有的测试台，同时开发商也要面临新的学习任务。

图2.在NFC技术的各个开发阶段中的不同测试需求。

NFC测试解决方案

为了精确、高效、迅速地应对NFC技术及其相关标准引起的复杂性和测试挑战，需要使用高精度、可配置、多功能测试仪表，并配合经过标准认证的测量软件，组成测试系统。工具必须能够在产品开发过程中执行NFC标准规定的射频和协议测量，并且灵活地适应不断演进的NFC标准。测试系统必须具备的功能是:NFC设备(阅读器和标签)的模拟器;信号生成、采集和分析;协议编码和解码功能，一致性测试功能，自动定位工具和不确定度测量。

KEYSIGHT RIDER高频测试系统能够很好的满足NFC制造商和NFC测试实验室的测试需求。该测试解决方案支持在所有的产品开发阶段中执行NFC研发和一致性测试，并且它是经过NFC Forum认证的测试工具。其它测试系统通常需要复杂的外部仪器组成完整的测试台，而RIDER测试系统基于简单的单台T1141A RFID高频测试仪表、控制PC和必要的测试接口，即可执行完整的测试用例。T1142A自动定位机器人按照NFC Forum规范的要求精确地进行自动定位。RIDER测试系统能够执行当前各种高频NFC和RFID技术标准覆盖的射频和协议测量。测试标准包括:NFC Forum的数字协议、模拟、LLCP和SNEP规范;ISO NFC标准(ISO/IEC 14443和ISO/IEC 18092)和ISO RFID HF标准(ISO/IEC 18000-3 和 ISO/IEC 15693)。用户可以自建并执行他们自己的测试案例，甚至模拟NFC和RFID器件。

RIDER测试系统提供两种型号:T3111S RFID高频一致性测试系统和T3121S RFID高频研发测试系统。两个型号都包括必要的硬件设备，可处理通过各种测试接口接收到的信号，以及与控制PC中的测试应用程序的通信。测试管理器可作为用户界面和项目管理工具，可自动控制和执行测试方案，在执行射频和一致性测试方案时为评估测试结果自动生成报告(图4)。

图4.测试管理器用户界面(左图)基于多个模块。右图所示的序列发生器模块支持两种工作类型:单独执行测试方案或使用XML脚本进行批量执行。

虚拟面板应用软件使用户可以手动测试和分析来自被测器件(DUT)的信号，特别适合在研发过程中为认证测试做准备(图5)。虚拟面板可使用户在早期开发阶段发现错误，缩短调试时间和成本。

图5.研发中使用的虚拟面板软件界面。该应用软件提供各种采集选件,包括:波形、包络、逻辑、协议信号。

NFC一致性测试

NFC一致性测试用于确定NFC器件或设备是否符合规范要求，在开发周期的各个阶段中执行。为了减轻一致性测试负担，T3111S测试系统支持单独执行测试案例或批量执行。报告生成工具可以简化测试结果的分析(图6)。

在某些情况下，开发人员想要在超出规范限制的范围内进行被测器件特性测试，仅仅执行一致性测试案例可能无法满足需求。在这种情况下，需要进行测试案例参数定制化和免费的测试用例定义。RIDER测试系统的硬件和软件均可为用户提供充分的灵活性，使他们能够改变测试案例的参数来适应不同的测试需求。此外，API允许用户定义他们自己的测试用例。

NFC研发测试

在研发测试中，开发人员测试NFC设备信号调制、比特级编码、比特率、帧格式、协议和命令集。他们还会验证协议命令和序列能否正确实施。T3121S支持对NFC设备、智能卡、RFID读卡器和标签，以及在高频段工作的RFID设备进行研发测试。虚拟面板界面允许用户使用VEE、LabView、C/C++、Lab Windows/CVI或Visual Basic等语言开发自己的测试应用程序。

借助T3121S，开发人员无需使用外部仪器，就能够捕获和分析被测器件所发射的信号，同时产生必要的用于和被测件进行交互的信令。多个模块选件允许用户针对研发射频测量量身定制解决方案，解决方案也可作为协议抓取或分析仪使用。在射频测试中，用户能够创建自己的测量界面和测量组合，配置与采集信号相关的参数(采集时间和类型、相对电平、触发类型等)，配置信号生成(调制指数、数据速率和幅度)或信号显示(屏幕游标、标度等)。使用协议分析，T3121S可仿真不同的器件特性，生成并发送协议通信规则中描述的所有类型的消息，接收和处理每个被测设备的响应，进行更深入的分析。

T3121S测试系统能够生成信令，并创建超出标准定义的限制和要求之外的通信情景。为了执行一些非正常行为的协议测试，必须修改NFC测试工具所发送的每个单一数据包中的净荷信息。另外也可以生成特殊的协议情景，比如超过特定限制的链路计时响应。

NFC测试结果总结

随着NFC技术在智能手机及其它类似的移动电子设备中迅速推广，消费者将能够更便利地完成交易，进行数字内容交换和建立设备之间的连通性，但NFC技术还会面对一些独特挑战。NFC设备具有高度复杂的协议和应用，标准随着技术的演进而不断发展，技术包括 NFC Forum 15693、 NFC Forum Wireless Charging 和正在调研中的NFC Forum Active Mode—由此使得快速、精确地执行NFC测试变成难题。更为复杂的是，在NFC设备开发的各个阶段有不同的测试需求。为了应对这些挑战，需要使用一个包含合格测试工具的测试系统。例如，RIDER测试系统具有高精度、可配置、多功能特性，可用于执行在NFC产品开发各个阶段中—从研发到最终认证—的所有NFC测试需求。这种功能对于NFC设备在全球的成功推广有着重要作用。

图6.NFC Forum射频测试案例结果(右侧)及部分测试案例配置

加快下一代无线技术发展的强大能力

技术和操作的复杂程度正逐渐增加。Keysight无线测试与测量产品帮助您预见日益增长的复杂性，加快您的能力提升，从而实现工程目标和业务目标。

相关应用

—适用于芯片组和天线设计人员的NFC研发和测试

—适用于设备制造商的NFC测试

—NFC Forum授权实验室中的NFC一致性测试

—部署NFC应用和服务的运营商进行的质量测试和现场测试

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