آشنایی با فناوری NFC و عملکرد و کاربردهای آن

امروزه به‌سختی می‌توانید تلفن همراهی را بیابید که در فهرست امکانات ارتباطی آن، کلمه‌ NFC به چشم نخورد. این گسترش تا آنجا پیش رفته است که نبود آن در یک گوشی، یکی از نقاط منفی آن قلمداد می‌شود اما تا چند سال پیش، عکس این ماجرا صادق بود و برخی شرکت‌ها فقط برای جنبه تبلیغاتی، این قابلیت را در گوشی‌شان قرار می‌دادند.

جالب است بدانید فناوری NFC یا Near Field Communication سابقه‌ای دیرینه‌تر از آنچه به نظر می‌رسد دارد و حتی ابتدا با این نام شناخته نمی‌شده است. در سال‌های اخیر این فناوری مانند بسیاری از فناوری‌های دیگر و با تعریف کاربردهای مختلف برای آن‌ توانسته ‌ راه خود را به دستگاه‌های همراه باز کند.

یک فناوری قدیمی
شاید این قضیه کمی عجیب جلوه کند، ولی NFC در اصل ریشه در فناوری دیگری به نام RFID یا Radio-Frequency Identification دارد که ‌سال ۱۹۸۳ به ثبت رسید. این فناوری برای فرستادن امواج رادیویی از یک فرستنده به یک گیرنده‌ منفعل برای شناسایی، احراز هویت یا مکان‌یابی آن تعریف شده بود. اما RFID تا چند سال بعد، کاربرد چندانی به‌جز استفاده در بعضی اسباب‌بازی‌ها پیدا نکرد. تا این‌که سال ۲۰۰۴، شرکت‌های سونی، فیلیپس و نوکیا انجمن NFC را تشکیل دادند که هدف آن ترویج استفاده از NFC در دستگاه‌های مختلف الکترونیکی، به‌خصوص موبایل‌ها و رایانه ها بود (این انجمن اکنون متشکل از ۱۶۰ شرکت است).

همچنین نوکیا نخستین شرکتی بود که این فناوری را در گوشی ۶۱۳۱ خود قرار داد که البته در آن زمان تنها کاربردی که برای NFC تعریف شده بود، شناسایی برچسب‌هایی هوشمند روی محصولات یا پوسترها بود.

اما اتفاقی که باعث آغاز گسترش روزافزون این فناوری شد، معرفی استاندارد همتا ‌ به ‌ همتا (peer-to-peer) برای NFC در سال ۲۰۰۷ بود که به دستگاه‌های مجهز به آن اجازه می‌داد داده‌های مختلفی مانند آدرس‌های اینترنتی، مخاطبان، تصاویر و… را میان یکدیگر منتقل کنند. این استاندارد و طراحی‌های جدیدی که برای NFC در سال‌های پس از آن ارائه شد، شرکت‌های مختلف سازنده‌ تلفن‌ همراه را ترغیب کرد تا به افزودن این فناوری به محصولاتشان روی بیاورند.

جالب است بدانید سیستم‌عامل اندروید پیش از دیگر سیستم‌‌ عامل‌‌های موبایل حتی سیمبین، پشتیبانی از NFC را به قابلیت‌های خود افزود (با اختلافی بسیار اندک). گوشی Nexus S سامسونگ، اولین گوشی‌ اندرویدی مجهز به NFC بود که گوگل در کنفرانس خود در سال ۲۰۱۱، نحوه استفاده از این فناوری را برای انتقال داده‌ها میان دو گوشی نمایش داد (سامسونگ هنوز هم از طرفداران پر و پا قرص این تکنولوژی به‌شمار می‌آید). البته نوکیا و بلک‌بری هم دقیقا در همان سال، یعنی ۲۰۱۱، پشتیبانی از NFC را به سیمبین و گوشی‌هایشان اضافه کردند تا از گوگل عقب نمانده باشند. این فناوری تا سال ۲۰۱۴ و معرفی آیفون ۶ به گوشی‌های اپل افزوده نشد.

عملکرد NFC
نکته‌ای که NFC را از دیگر تکنولوژی‌های بی‌سیم مانند وای‌فای یا بلوتوث متمایز می‌کند در نام آن نهفته است؛ ارتباط نزدیک. NFC برای برقراری ارتباط نیاز دارد که فرستنده و گیرنده در فاصله‌ای کمتر از ده ‌سانتی‌متر از یکدیگر قرار داشته باشند. ارتباط NFC در اصل از یک آغازگر (initiator) و یک هدف (target) تشکیل شده است. آغازکننده به صورت فعال، میدانی از امواج رادیویی ایجاد می‌کند که توسط هدف دریافت شده و باعث فعال شدن هدف منفعل می‌شود. پس از آغاز ارتباط، انتقال داده به صورت یکطرفه از آغازگر به هدف انجام می‌شود. بر این اساس، هدف می‌تواند در اشکال بسیار ساده‌ای مانند برچسب‌ها (شبیه برچسب‌های روی محصولات فروشگاه‌ها) یا کارت‌ها باشد. استاندارد همتا ‌‌به‌ همتای NFC نیز به همین صورت عمل می‌کند، با این تفاوت که هدف نیز خود دستگاهی مانند آغازگر است. از دیدگاه مخابراتی، NFC روی پهنای باند ۱۳.۵۶مگاهرتز عمل می‌کند (مقایسه‌ کنید با ۲.۴ گیگاهرتز پهنای باند امواج وای‌فای) و سرعت انتقال داده‌ها در آن از ۱۰۶کیلوبایت بر ثانیه تا ۴۲۴ کیلوبایت بر ثانیه متغیر است (چیزی حدود سرعت اینترنتی که در خانه دارید). البته امکان انتقال داده‌ها با سرعت ۸۴۸ کیلوبایت بر ثانیه نیز به وسیله NFC وجود دارد که مشمول استاندارد ISO/IEC 18092 که استاندارد اصلی NFC به شمار می‌رود، نمی‌شود. علاوه بر این، NFC از دو حالت کدینگ برای انتقال داده‌ها بهره می‌گیرد: در انتقال داده‌ها با سرعت ۱۰۶ کیلوبایت بر ثانیه از کدینگ میلر با مدولاسیون ۱۰۰ درصد و در دیگر انتقال‌ها، از کدینگ منچستر با مدولاسیون ۱۰ درصد.

از دید فیزیکی، NFC مانند تکنولوژی کارت‌های الکترونیکی عمل می‌کند (همان‌‌هایی که در مترو یا BRT استفاده می‌شود). به این صورت که القایی مغناطیسی میان دو ‌آنتن حلقه‌ای نزدیک به هم انجام می‌شود و در نتیجه، این دو آنتن تشکیل یک مبدل با هسته هوا می‌دهند. داده‌ها نیز با القای آنتن فرستنده در آنتن هدف میان این دو منتقل می‌شوند. دلیل نیاز به فاصله کم میان دو دستگاه نیز همین ساختار و بسامد پایین کارکرد NFC است.

کاربرد NFC
با تمام این اوصاف، پرسش اساسی این است که NFC به چه دردی می‌خورد؟ این پرسش شاید پس از گذشت بیش از یک دهه از شروع استفاده از این فناوری، چندان موضوعیت نداشته باشد. اما این‌که اپل پس از سال‌ها، قابلیت‌ آن را در گوشی‌هایش قرار داد یا حذف آن از برخی گوشی‌های جدید، باعث می‌شود کماکان این پرسش در مرکز توجه قرار داشته باشد.

با این حال، با معرفی سیستم‌های پرداخت غیرتماسی مانند بلیت‌های الکترونیکی، NFC کاربردی یافت که موجب محبوبیت آن شد. با بهره‌گیری از فناوری NFC، امکان جایگزین کردن بلیت‌ها و کارت‌های اعتباری با تلفن همراه برای پرداخت الکترونیکی وجود داشت که علاوه‌بر افزودن امنیت، سادگی انجام این پرداخت‌ها را برای مشتریان دوچندان می‌کرد. با عرضه اندروید کیت‌کت (۴/۴)، گوگل بستری برای انجام مبادلات امن بر پایه NFC از طریق شبیه‌سازی کارت معرفی کرد که به برنامه‌های اندروید اجازه می‌داد یک کارت هوشمند را شبیه‌سازی کنند و از طریق این سیستم، تراکنش‌های مالی را انجام دهند. خود گوگل هم نرم‌افزاری با عنوان کیف پول گوگل (Google Wallet) برای این کار ارائه کرد. همچنین بر اساس این چارچوب، نرم‌افزارها می‌توانند در حالت خواندن قرار بگیرند و مانند یک دستگاه POS، دریافت‌کننده پرداختی از یک گوشی دیگر باشند. اپل نیز سال پیش، پشتیبانی از تراکنش‌های NFC را از طریق برنامه Apple-Pay اعلام کرد که افزوده شدن NFC به گوشی آیفون ۶ نیز برای همین کارکرد بود. البته مثل همیشه، اپل معتقد است سیستم آن از همتای اندرویدی‌ امن‌تر است.فناوری NFC در تلفن‌های همراه کاربردهای دیگری نیز دارد که معمولا از نظر درصد استفاده در سایه کاربرد قبلی قرار ‌می‌گیرد. یکی از این کاربردها، استفاده از NFC برای شروع ارتباط میان دو گوشی است. برای مثال نرم‌افزار Android Beam، پس از برقراری ارتباط به کمک NFC، داده‌ها را از طریق بلوتوث منتقل می‌کند. شرکت‌های دیگری مانند نوکیا، سونی یا بلک‌بری هم از این کاربرد برای شروع ارتباط بلوتوث با دستگاه‌هایی مثل هدست‌ها یا اسپیکرها بهره می‌گیرند. سامسونگ نیز شبیه همین عملکرد را در S-Beam پیاده‌سازی کرده است؛ با این تفاوت که به جای بلوتوث، از وای‌فای مستقیم برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شود.

از کاربردهای دیگر NFC می‌توان به خواندن برچسب‌های هوشمند یا دسته‌کلیدها و به اشتراک‌گذاری فایل‌ها و مخاطبان اشاره کرد. البته از کاربرد عجیب نینتندو در استفاده از NFC در عروسک‌های شخصیت‌های بازی مثل ماریو برای ذخیره اطلاعات در آنها نیز نمی‌توان گذشت

انواع کارکرد
NFC دارای دو حالت کارکرد است:

ارتباط منفعل: در این حالت، دستگاه آغازگر میدان حامل را تشکیل می‌دهد و وسیله هدف فقط در این میدان قرار می‌گیرد. این حالت حتی امکان آن را به هدف می‌دهد تا توان خود را از میدان الکترومغناطیس ایجاد شده توسط آغازگر دریافت کند. برچسب‌ها یا دسته‌کلید‌های با فناوری NFC بر پایه این حالت کار می‌کنند.

ارتباط فعال: در این حالت، هر دوی دستگاه‌های آغازگر و هدف دارای میدان‌های خودشان هستند و ارتباط میان آن دو با ایجاد متناوب این میدان‌ها صورت می‌گیرد. به بیان دیگر، دستگاهی که در انتظار دریافت داده است، میدان خود را غیرفعال می‌کند و فقط در میدان فرستنده قرار می‌گیرد.

گرچه فاصله کارکرد NFC محدود به چند سانتی‌متر است، اما همین ارتباط چند سانتی‌متری هم امن نیست. به عبارت دیگر، NFC در طراحی خود به عنوان بخشی از استاندارد ISO، هیچ سازوکاری برای جلوگیری از شنود یا سرقت داده‌ها از میان داده‌ها ارائه نمی‌کند و امکان این امر از طریق آنتن شبیه به آنتن گیرنده در فاصله مناسب از دستگاه وجود دارد. البته این پایان ماجرا نیست و امنیت این ارتباط به صورت نرم‌افزاری و از طریق پروتکل‌هایی مثل SSL در داخل خود برنامه‌ها تامین می‌شود.

منبع: جام جم