mở đầu giao tiếp bằng cách gửi một tin nhắn request tới target (thiết bị mục tiêu) và target sẽ trả lời bằng cách gửi một tin nhắn response lại initiator.1 : Thiết bị initator và target. 6 do an Bảng 2.2: Các sự kết hợp có thể có của thiết bị active/passive với thiết bị inititor/target Vai trò thiết bị Active Device Passive Device Initiator Có thể Không thể Target Có thể Có thể Bảng 2.3: Cách tương tác giữa các thiết bị NFC Initiator Device Target Device NFC mobile NFC tag NFC mobile NFC mobile NFC reader NFC mobile Hình 2.2: Các chế độ hoạt động 7 do an (i) NFC enabled mobile phones ( tích hợp trên thiết bị di động) NFC enabled mobile phones còn được gọi là điện thoại có hỗ trợ NFC. Ngày nay, các điện thoại có NFC ngày càng nhiều, nó tạo ra một cơ hội lớn để cho thấy sự dễ dàng trong sử dụng và tạo ra một hệ sinh thái phong phú. Điện thoại cho phép lưu trữ dữ liệu an toàn và do đó nó có thể hoạt động như một thẻ thông minh (smart card), các ứng dụng NFC đòi hỏi phải được thực hiện một môi trường đảm bảo an toàn như thanh toán, mua vé, kiểm soát truy cập, thẻ tích điểm mua sắm.
(ii) NFC tags NFC tag thực chất là một RFID tag thụ động, hiện nay chỉ có một lượng dữ liệu nhỏ có thể được lưu trong một NFC tag. Để cấp điện cho NFC tag, người dùng chỉ cần chạm nó vào một đầu đọc NFC hay một điện thoại có NFC, vì thế hai NFC tag không thể giao tiếp với nhau. Các NFC tag có thể chứa bất kỳ loại dữ liệu nào, nhưng với một giới hạn kích thước nhất định không thể vượt quá. NFC Forum đã tiêu chuẩn hóa 4 kiểu thẻ (Type 1, Type 2, Type 3, and Type 4).
(iii) NFC readers NFC reader luôn luôn là một thiết bị chủ động(active) và có khả năng truyền thông tin hai chiều đến một thiết bị NFC khác. NFC reader có thể hoạt động ở một trong hai hình thức: internal và external. Hình thức internal: + Điện thoại có NFC cũng là một Reader và có thể đọc, ghi một NFC tag, đó là sự tương tác giữa hai thiết bị active and passive. + Trường hợp sự tương tác giữa hai điện thoại NFC sẽ có một mức liên kết được tạo ra giữa chúng.
Hình thức external: 8 do an NFC reader thường được sử dụng để đọc dữ liệu từ điện thoại có NFC hoặc smart card, các ví dụ cụ thể nhất là các máy POS (point of sale). Tiêu chuẩn và nỗ lực phát triển của thiết bị di động tích hợp Hình 2.3: Các chuẩn và tiêu chuẩn của thiết bị di động NFC 2. NFC Forum NFC Forum là một hiệp hội công nghệ phi lợi nhuận được thành lập nhằm mục đích tạo điều kiện cho sự phát triển công nghệ NFC và làm cho nó lan rộng khắp thế giới. NFC Forum còn là một liên minh nhằm thiết lập các tiêu chuẩn NFC.
Tổ chức này thành lập năm 2004 bao gồm: Nokia, Philips, Sony, Samsung, Microsoft, Visa, MasterCard, … NFC Forum tập trung vào việc cải thiện sử dụng, sự tương tác NFC giữa các thiết bị NFC và mục tiêu của NFC Forum là: + Phát triển các thông số kỹ thuật NFC bằng việc định nghĩa các kiến trúc môđun cho các thiết bị NFC. 9 do an + Xác định các giao thức trao đổi dữ liệu tương thích. + Xác định các giao thức cho device discovery và device capability. + Khuyến khích các nhà cung cấp công nghệ phát triển và triển khai các sản phẩn có tích hơp công nghệ NFC.
+ Thiết lập một chương trình chứng nhận đảm bảo cho các sản phẩm NFC theo các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật của NFC Forum. + Thúc đẩy việc sử dụng NFC trên toàn cầu bằng cách giới thiệu cho người tiêu dùng và các doanh nghiệp về những ứng dụng và lợi ích của NFC.4: Kiến trúc kĩ thuật của NFC Forum. - Reader/writer mode: sử dụng đặc điểm kỹ thuật Record Type Definition (RTD) và NFC Data Exchange Format (NDEF). - Peer-to-peer mode: sử dụng kết nối peer-to-peer thông qua lớp RF.
- Card emulation mode: cung cấp các khả năng của smart card lên điện thoại NFC. 10 do an Bảng 2.4: Tổng quan về ác thông số kỹ thuật NFC Forum Đặc điểm kĩ thuật Mục đích NFC Data Exchange Format (NDEF) Định dạng dữ liệu cho các thiết bị và các tag. NFC Record Type Definition (RT D) Chuẩn của các bản ghi (Record) được sử dụng khi trao đổi tin giữa thiết bị và tag. Smart Poster RT D Các áp phích quản cáo chứa text, audio và các kiểu data khác.
Text RT D Record chứa văn bản đơn giản. Uniform Resource Identifier (URI) Record chứa các tài nguyên trên Internet Connection Handover Định nghĩa cách các để thiết lập kết nối không dây khác. NFC Tag Types 1–4 Operation NFC forum định nghĩa các chuẩn của tag. Logical Link Control Protocol Hỗ trợ các ứng dụng P2P trong công nghệ (LLCP) NFC.
Ngoài ra, NFC Forum còn giới thiệu một biểu tượng là “N-Mark”, để người dùng có thể xác định các thiết bị nào có hỗ trợ công nghệ NFC. 11 do an Hình 2.5: Biểu tượng NFC 2. Lớp vật lý của NFC Công nghệ NFC dựa trên công nghệ RFID trong phạm vi gần và với tần số 13,56MHz. Tốc độ truyền của NFC có thể lên đến 424kbps.
Tiêu chuẩn ISO/IEC 18092 NFCIP-1 chỉ định nghĩa đến hai thiết bị giao tiếp mà máy có thể ở cả hai chế độ active và passive. Lớp RF của NFC tương thích với chuẩn ISO/IEC 14443 và ISO/IEC 15693 (chuẩn giao tiếp trên thẻ thông minh), JIS X 6319 chuẩn trên thẻ FeliCa (chuẩn giao tiếp trên thẻ thông minh định nghĩa bởi Sony). Phần này sẽ giúp cung cấp kiến thức nền về các giao diện giao tiếp tầm gần trong NFC và giải thích tính năng truyền tải dữ liệu của lớp RF.5: Tóm tắt các chuẩn giao diện chế độ giao tiếp Thông số ISO/IEC 18092 ISO/IEC 14443 ISO/IEC 15693 Chế độ hoạt động Peer-to-Peer Reader-đến-card Reader-đến-card Chế độ giao tiếp Active và Passive Passive Passive Phạm vi Tiệm cận Tiệm cận Lân cận Tốc độ dữ liệu 106, 212, 424 kbps 106 kbps ≤ 26 kbps 2. ISO/IEC 14443 – Tiêu chuẩn thẻ thông minh giao tiếp gần Chuẩn ISO/IEC 14443 là một chuẩn giao tiếp gần giữa thẻ giao tiếp gần và đầu đọc RFID, trong đó nó sử dụng một vi điều khiển nhúng và một ăng-ten từ hoạt động ở 13,56MHz.
Thông thường các thẻ sử dụng tiêu chuẩn này là thẻ tín dụng. 12 do an PICC (Proximity Integrated Circuit Card) là thẻ và PCD (Proximity Coupling Device) là đầu đọc.6: Các thành phần của chuẩn ISO/IEC 14443 Tên thành phần Nội dung Phần 1 – Đặt tính vật Định nghĩa các tính chất vật lý của thẻ thông minh giao tiếp lý của thẻ thông minh gần, liệt kê một số yêu cầu và kiềm tra thử, các việc này cần đọc từ xa (PICC) được thực hiện ở cấp độ khi xây dụng và thiết kế thẻ. Phần 2 – Công suất Xác định năng lực RF và giao diện tín hiệu, B lưu đồ tín hiệu RF và giao diện tính kiểu A và kiểu, xác định mức năng lượng của thẻ được cung hiệu cấp năng lượng trong vùng RF. Phần 3 – Khởi tạo Định nghĩa các giao thức khời tạo và chống xung đột cho kiểu và chống xung đột A và kiểu B, các lệnh chống xung đột, responses, khung dữ giao thức liệu và thời gian.
Phần 4 – Giao thức Xác định các giao thức lựa chọn truyền tải cấp cao cho kiểu truyền A và kiểu B. Nguyên tắc hoạt động chính của ISO/IEC 14443 Thẻ thông minh được cấp năng lượng khi tiếp xúc với đầu đọc thông qua ăng- ten của đầu đọc đến ăng-ten của thẻ. Một từ trường xoay chiều hình sin được tạo ra bởi ăng-ten của đầu đọc. Khi một thẻ tiếp xúc đủ gần với từ trường xoay chiều của đầu đọc, một dòng điện xoay chiều được tạo ra trong ăng-ten của thẻ.
Trên PICC (Proximity Integrated Circuit Card) chứa một bộ chỉnh lưu chuyển đổi AC thành DC để cấp nguồn các IC. Biên độ của đầu đọc được chiều chỉnh bởi modulates tác động đến vùng RF để gửi thông tin đến thẻ. Các IC chứa demodulator sẽ chuyển đổi biên độ modulates thành tín hiệu kỹ thuật số. Các IC cũng chứa mạch Clock Extraction để tạo ra tín hiệu Clock 13,56MHz 13 do an nhằm sử dụng trong IC.
Các dữ liệu từ Reader được clocked in, mã hóa và xử lý bởi các IC. Các IC sẽ giao tiếp với Reader thông qua modulating. ISO/IEC 14443 PICC sử dụng sóng con 847.5 kHz cho modulation, nó cho phép Reader lọc sóng con ra khởi ăng-ten reader và giải mã dữ liệu. Các công nghệ thẻ thông minh áp dụng ISO/IEC 14443 (i) Mifare Hình 2.
Thẻ Mifare MIFARE là loại thẻ được biết đến nhiều và sử dụng rộng rãi. Nó đang được phát triển và sở hữu bởi cty Philips Semiconductors. MIFARE thuộc ISO/IEC 14443 Type A standard, hoạt động ở 13,56MHz. Tính đến 2011, Mifare được sử dụng trong hơn 80% tất cả các thẻ thông minh trên thế giới.
Thẻ Mifare được ứng dụng rộng rãi trong việc bán vé giao thông công cộng, quản lý truy cập, thanh toán điện tử, thu phí đường bộ, các dịch vụ hậu mãi tích điểm. Thẻ Felica 14 do an FeliCa hoạt động ở 13,56MHz, là loại thẻ thông minh từ Sony chủ yếu được sử dụng làm tiền điện tử. Cái tên FeliCa xuất phát từ từ 'Felicity' (hạnh phúc), cho thấy công nghệ sẽ làm cuộc sống ngày càng thuận tiện và thú vị hơn. Sony áp dụng cho chuẩn ISO/IEC 14443 là loại chuẩn kiểu C.
Thẻ Calypso Calypso card là tiêu chuẩn trong giao thông vận tải quốc tế. Nó được thiết kế bởi các nước châu âu như Bỉ, Đức, Pháp, Ý và Bồ Đào Nha, nó có khả năng tương tác giữa các nhà cung cấp vận tải trong khu vực đó. Dựa trên tiêu chuẩn ISO/IEC14443 TypeB và European standard EN 1545. Cách thức hoạt động NFC kết nối thiết bị thông qua va chạm giữa các thiết bị đầu phát và thiết bị cuối nhờ từ trường phát sinh do va chạm và trao đổi dữ liệu theo mạng ngang hàng Peer-to- Peer.
Để hoạt động cần 2 thiết bị có hỗ trợ và cài đặt NFC: một thiết bị đầu gửi và một thiết bị đích nhận. Khi 2 thiết bị va chạm, thiết bị đầu gửi sẽ tạo ra các sóng từ trường để cung cấp năng lượng cho thiết bị đích nhận, thiết bị đích nhận này không cần điện năng mà năng lượng giúp nó hoạt động được lấy từ thiết bị đầu gửi, kết nối được hình thành và bắt đầu quá trình giao dịch. Một giao dịch diễn ra trên NFC thực hiện tuần tự theo các bước sau: 15 do an Hình 2. Luồng giao dịch NFC 2.