česky english Vítejte, dnes je pátek 04. prosinec 2020

Aplikace mobilních plateb s technologií NFC

NFC (Near Field Communication) je bezdrátová komunikační technologie s krátkým dosahem, která vznikla z kombinace platebního systému a technologie RFID. Obvody pro svou práci využívají frekvenčního pásma 13,56 MHz a mohou komunikovat rychlostí od 106 do 424 kbit/s. Účinná komunikační vzdálenost mezi dvěma NFC systémy je do 10 cm (při aktivním přenosu), čímž také pomáhá udržet potřebnou úroveň spolehlivé komunikace a bezpečných transakcí.

Standardy a provozní režimy NFC

NFC systémy jsou v současné době definovány pomocí norem ISO/IEC 18092 a ECMA-340, které jsou zároveň kompatibilní s již existujícími standardy pro bezkontaktní čipové karty (MIFARE™ od společnosti Philips a FeliCa™ od Sony). Normy ISO/IEC 18092 a ECMA-340 definují dva provozní režimy: aktivní a pasivní. V aktivním režimu je iniciátorem komunikace cílové zařízení, respektive cílové zařízení zahajuje a řídí bezdrátovou komunikaci, zatímco v pasivním režimu je iniciátorem komunikace platební terminál a cílové zařízení pouze pasivně využívá zachyceného vysokofrekvenčního pole (viz grafické znázornění na obr. 1 a obr. 2).

Aplikace mobilních plateb s technologií NFC 1 a 2.jpg

Obr. 1 a 2 Aktivní provozní režim (nahoře) a pasivní provozní režim (dole)

Oba provozní režimy využívají odlišná modulační schémata, způsob kódování, přenosovou rychlost a formát dat, stejně jako proces navázání komunikace a kontrolu kolize dat při inicializaci.

Aplikace mobilních plateb s technologií NFC tabulka 1

Tabulka 1

Základní rozdíly jsou uvedeny v tabulce 1.

Ze specifikace vyplývá, že technologie NFC může vykonávat tři funkce:

  • Režim čtení/zápisu

V tomto režimu systém čte nebo zapisuje informace z elektronických tagů, podobně jako se do inteligentního čtecího zařízení načítají noviny nebo pošta.

  • Režim Peer-to-peer

V tomto režimu mohou dvě NFC zařízení navzájem sdílet svá data, podobně jako probíhá například synchronizace adresářů a výměna fotografií.

  • Režim emulace karty

Zde se zařízení (např. mobilní telefon) chová jako tradiční bezkontaktní čipová karta a právě tento režim umožňuje vytvoření bezkontaktního platebního a prodejního zařízení. V současné době se jedná o nejpoužívanější službu a díky podpoře mobilních plateb se má stát jednou z hlavních aplikací NFC systémů.

Struktura mobilního platebního systému

Mobilní platební systémy NFC se skládají z obvodů AFE (Analog Front End), NFC kontroléru a integrovaných bezpečnostních prvků.

Jednotka AFE je složena z antény a transceiveru, který zajišťuje funkci detekce vysokofrekvenčních signálů i jejich modulaci/demodulaci. Pro spojení s hostitelskou aplikací je na druhé straně k dispozici celá řada standardních rozhraní, především I2C, SPI a UART.

U NFC kontroléru obecně platí, že je v provedení system-on-chip (SoC). To znamená, že na jedné desce integruje NFC vysílač, mikroprocesor, rozhraní HCI (Host Controller Interface) i rozhraní pro připojení bezpečnostních prvků. Na rozdíl od protokolů typu ISO/IEC 18092 a ECMA-340 může však kontrolér systému NFC podporovat i další komunikační protokoly, používané v bezkontaktních systémech s malým dosahem. Cílem toho je možnost zajištění vysoké kompatibility s různými aplikacemi.

Bezpečnostním prvkem systému je obvod, podobný těm v čipových kartách, ale se schopností uložení většího množství aplikačních programů. Jednou ze základních bezpečnostních podmínek je totiž možnost uchování aplikací, které přímo souvisejí s mobilními platebními aplikacemi, přímo v daném čipu. Obvykle je pak jeho součástí také blok správy čipové karty, samostatný bezpečnostní blok (včetně aplikací z oblasti automobilové bezpečnosti a zabezpečení aplikací poskytovatele mobilních služeb) a blok řízení aplikačního programu.

NFC jako řešení pro mobilní platby

 

Aplikace mobilních plateb s technologií NFC 3.jpg

Obr. 3 SIM karta s odděleným bezpečnostním prvkem

Provedení hardwarové architektury systémů NFC se liší v závislosti na požadavcích cílové aplikace. Hlavní rozdíly spočívají v rozmístění bezpečnostních prvků, kdy jednou možností je úplné oddělení SIM karty od bezpečnostních prvků a druhou naopak integrace bezpečnostních prvků přímo do SIM karty. V současné době jsou na trhu dostupná především tradiční řešení, která nevyžadují integraci bezpečnostních prvků na SIM kartu (viz obr. 3). Jinými slovy, i bez nutnosti spolupráce s mobilními operátory je dnes možné realizovat rozsáhlé platební systémy, založené pouze na spolupráci výrobců polovodičových součástek a mobilních telefonů, kteří mají zájem o podporu technologie NFC. Nicméně v takových aplikacích nejsou bezpečnostní prvky schopné se SIM kartou komunikovat přímo a získané údaje je nutné odesílat do vzdálených zařízení, jako jsou například servery v bankách. Takové řešení ovšem vyžaduje integraci speciálního rozhraní pro přenos dat mezi bezpečnostním prvkem systému NFC s hlavním řídicím procesorem. Jeho integrace vede ale k výrazně náročnějšímu návrhu hardwaru a rozšíření bezpečnostního prvku o aplikační programy. Naopak integrace bezpečnostních prvků a klíčových hodnot přímo do SIM karty je mnohem jednodušší a elegantnější řešení, kterému dávají mobilní operátoři přednost (viz obr. 4).

Aplikace mobilních plateb s technologií NFC 4.jpg

Obr. 4 SIM karta s integrovaným bezpečnostním prvkem

V tomto případě je komunikace mezi NFC kontrolérem a SIM kartou řešena prostřednictvím SWP (Single Wire Protocol) rozhraní. SWP je jednovodičové datové rozhraní s podporou plně duplexní komunikace, kterého se dosahuje na základě napěťové a zatěžovací modulace. Výhodou dostupnosti bezdrátového připojení je i možnost automatického stahování a aktualizace aplikačních programů v bezpečnostním prvku.

V současné době jsou prvky systému mobilních plateb NFC dostupné v nabídkách společností NXP a ST a dále společnosti TI a Renesas již oznámily, že se k tomuto trhu rovněž připojí.

Aplikace mobilních plateb s technologií NFC tabulka 2

Tabulka 2

V tabulce 2 je uveden výběr z dostupných čipů.

Stále více a více výrobců polovodičových součástek a provozovatelů mobilních sítí přistupuje k implementaci NFC technologie. Hlavním pohonným mechanismem jsou však obyčejní lidé, kterým má systém mobilních plateb přinést hned celou řadu dříve nemyslitelných výhod.

Podobné články:

APP

www.nxp.com/documents/application_note/AN11042.pdf

www.nxp.com/documents/application_note/AN11032.pdf

Video

www.youtube.com/watch?v=lPE8CYBfhK8

www.youtube.com/watch?v=uYVdFHXNhXA

Technická specifikace NFC

www.nfc-forum.org/resources/white_papers/n

 

www.farnell.com

www.element14.com

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik