由于近距離無線通信(NFC)的應(yīng)用,多半涉及個人穩(wěn)私與財務(wù)安全,因此包括國際標準化組織(ISO)、國際電工委員會(IEC)與優(yōu)力國際(UL)等認證機構(gòu),都已提出多種安全標準規(guī)范,讓NFC應(yīng)用開發(fā)商能準確評估安全性與功能性,確保產(chǎn)品品質(zhì)?! ?/p>
隨著芯片技術(shù)的革新,目前已經(jīng)有廠商推出把藍牙 (Bluetooth)、近距離無線通信(NFC)、無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)與調(diào)頻(FM)通信整合在同一芯片內(nèi)的四合一無線連結(jié)方案;藍牙有著短距離的強大通信功能,Wi-Fi具備長距離的優(yōu)勢,F(xiàn)M適合室內(nèi)中距離低頻的設(shè)備連結(jié),再加上保密性高的NFC,不但能使得設(shè)備間的通信接口整合變得容易,更讓未來的消費性電子產(chǎn)品能夠變得更輕薄短小,觸發(fā)更多整合的無限可能。
短距離無線技術(shù)既競爭又合作
通信接口的發(fā)展,除了從有線走向無線外,也從室內(nèi)走向室外。過去業(yè)者搶攻辦公室與家用的xDSL、光纖與纜線數(shù)據(jù)機(Cable Modem)的盛況,在行動網(wǎng)絡(luò)爆發(fā)后,似乎已變成明日黃花,越來越多的使用者在家里或辦公室不再使用有線的網(wǎng)絡(luò),而轉(zhuǎn)由各式各樣的短距離無線通信接口做為溝通的媒介。
以PC周邊應(yīng)用為例,無線鼠標與鍵盤早就不是新聞,盡管通用串行總線(USB)經(jīng)過10多年的努力,傳輸速率從USB 1.0的2Mbit/s升級到USB 3.0 5Gbit/s,即號稱1分鐘內(nèi)可以把一部高畫質(zhì)(HD)電影傳輸完畢,傳輸速率大幅領(lǐng)先串列式先進附加技術(shù)(SATA);但目前市面上已開始量產(chǎn)透過 Wi-Fi接口傳輸?shù)挠驳?,雖然傳輸效率低一些,但無線的便利性仍具優(yōu)勢。
另外,高畫質(zhì)多媒體接口(HDMI)的數(shù)字信號傳輸在取代D-Sub不久,2013年就有Wi-Fi電視問世,及采用藍牙或Wi-Fi傳輸?shù)耐队皺C問世。
無線設(shè)備間的通信,原本只在于FM、紅外線與藍牙的區(qū)域內(nèi)競爭。紅外線的功率低,但距離短;FM的距離長但是數(shù)字化信號不佳;藍牙可傳遞數(shù)字信號,但距離短,耗電量大。原本這些通信接口在各領(lǐng)域間相互競爭,隨著手機功能多樣化需求,這些接口皆成為標準內(nèi)建接口,而NFC是最晚加入手機的通信接口,也代表所有的通信接口目前是在手機上和平共存的型態(tài),從先前的競爭逐漸轉(zhuǎn)變成既競爭又合作的巧妙情況(圖1)。
圖1 無線通信技術(shù)傳輸距離與速率一覽
電磁輻射信號易互擾 多重技術(shù)整合考驗重重
將各種設(shè)備整合,并不是新鮮事,但是無線設(shè)備的整合,并不是加裝連接器槽或是轉(zhuǎn)接卡就能夠輕松解決的事情,原因在于無線設(shè)備的信號是透過電磁輻射與天線發(fā)射及接收。除此以外,每一種接口就是一種通信協(xié)定,也就是一種調(diào)變(Modulation)與解調(diào)變(De-Modulation)的過程。電磁輻射信號容易互相干擾,受過干擾后的信號,就像是一鍋熱湯,無法還原原本的材料,不受管制的信號混合后,甚至可能產(chǎn)生對某些設(shè)備有意義的信號,因而干擾到不同設(shè)備的運作情形。
在2009年,美國就有一則關(guān)于手機信號干擾熱烤箱運作的實例,當手機鈴聲響起,烤箱開關(guān)也受到信號啟動,直接將烤箱火力開至最大,導致使用上過熱或起火的危險,最后烤箱制造商必須全面回收。因此無線通信接口的選用與設(shè)計,除了會影響到市場外,對于系統(tǒng)的選用與配合材料的選擇都是關(guān)鍵。
將通信接口整合在芯片內(nèi),主要的困擾并不在于干擾問題,而是在要選擇哪些接口進行整合,才是最有效的利用。因為無用的信號處理芯片并沒有辦法轉(zhuǎn)做其他用途使用。無用的通信管道,除了會浪費芯片的功用外,也會浪費周邊的配合設(shè)備,如電路板線路、接收器與發(fā)射器等,在寸土必爭的便攜式設(shè)備上,絕對是不能接受的問題。
目前較為熱門的幾大應(yīng)用,仍然聚集在下列幾種領(lǐng)域:
.FM通信
除了電信廣播接收外,F(xiàn)M也是鼠標、鍵盤、耳機、簡報器等廉價設(shè)備的無線通信接口,傳輸距離可達數(shù)10公尺,比藍牙長,功率較低,雖然比較容易受到干擾,但是信號完整性要求較低,設(shè)備也沒有授權(quán)使用費的成本考量。
.藍牙
目前藍牙已經(jīng)發(fā)展到4.0版本,除耗能降低外,傳輸范圍也增加到60公尺,并支援一對多的操作模式。但是授權(quán)費用高、耗電與認證模式復(fù)雜,仍然是藍牙普及的障礙。
.Wi-Fi
藉由IEEE的大力推動與公共熱點的設(shè)立,Wi-Fi已成為智能手持設(shè)備必備的通信接口之一,尤其大量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬r格與網(wǎng)絡(luò)語音服務(wù)(VoIP)等語音通信已臻成熟,越來越多的年輕人采用能在手機上使用的免費VoIP應(yīng)用軟體如LINE或Skype等,做為取代3G/3.5G通信的媒介。聲音品質(zhì)更好、功率更低、免費與無時間限制等優(yōu)點,均讓Wi-Fi的需求更為殷切。
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因應(yīng)手機的存儲器容量越來越大,存儲器也越來越便宜,64GB存儲器的手機已被越來越多的人做為隨身碟使用,交換數(shù)據(jù)也屬于必要的功能。以往藉由網(wǎng)絡(luò)硬碟傳輸,雖然有隨處可用的方便性,但是網(wǎng)絡(luò)硬碟的大小、收費性與傳輸速度都有限制,如果能透過NFC的身分辨識與數(shù)據(jù)傳輸功能,就可以安全而快速地傳輸數(shù)據(jù)。
確保通信安全? NFC驗證多管齊下
如前所述,無線網(wǎng)絡(luò)的通信,最困難的挑戰(zhàn)在于干擾,最大的問題就是安全,不只在于網(wǎng)絡(luò)安全,同時也關(guān)系到實體安全。因此目前驗證難度最高的產(chǎn)品,其實都是網(wǎng)通產(chǎn)品。舉例來說,做為未來智能電網(wǎng)(Smart Grid)樞紐的智能電表(Smart Meter),不過小小一顆,國際電氣委員會(IEC)就定義了超過五十本標準為智能電表相關(guān)的認證標準,涵蓋基本功能、準確性、安全性與各種通信接口格式的認證方法,同時也定義數(shù)據(jù)保全能力的標準(表1)。
至于防止數(shù)據(jù)竄改、竊取或復(fù)制的標準,則還在定義中,因電表的數(shù)據(jù)除了會影響收費外,電表的使用還可能透露住戶的行為,因此電表若遭侵入,甚至有可能造成電網(wǎng)的崩潰而造成國家的危險。
即使如手機等民生設(shè)備,由于內(nèi)建的NFC可做為身分鑒別的媒介,業(yè)者開始引用為小額付款的機制,因此NFC的認證已被視同為金融交易的等級,必須進行數(shù)據(jù)安全性的評估。
除此以外,NFC本身是一種實體化的產(chǎn)品架構(gòu),是一種芯片產(chǎn)品,并不只是一種單純的通信協(xié)定與程式代碼而已,所以不是單獨的軟體驗證就能搞定,其測試評估的范圍必須涵蓋產(chǎn)品受電磁干擾、熱氣、濕氣時的安全性與功能性等。
目前知名的認證標準如技術(shù)規(guī)范ISO/IEC 14443 A&B,后臺資訊交換系統(tǒng)ISO/IEC 21481、15693、18092、7816,單元接口的相容性(互通性)測試標準,以及整套系統(tǒng)的可程式電子元件(如微處理器、微電子)軟體安全性標準UL 1998、IEC 61508、ISO/IEC 27001等標準,都是NFC業(yè)者必須面臨的挑戰(zhàn)。
技術(shù)持續(xù)整合 產(chǎn)品創(chuàng)意無限
除了原本的通信功能外,無線通信功能也悄悄地滲入無線傳輸電力的領(lǐng)域。無線電力聯(lián)盟(WPC)采用20k-105kHz范圍、不同頻率與模式的通信波,做為行動設(shè)備間的啟動信號與模式識別信號。NFC在以三星(Samsung)為主導的A4WP聯(lián)盟中,也將NFC用做無線傳輸電力的通信接口之一。其實,NFC也具備場內(nèi)電力采集(Field Power Harvesting)能力,即使電池的電力耗盡,仍可繼續(xù)進行近距離無線通信,未來甚至也有做為無線傳輸電力的潛力。透過新技術(shù)的發(fā)展與整合,無限的無線商機才正要起飛,但是唯有具備安全與認證,才能飛的又高又穩(wěn)。
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