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基于NFC的大容量信息推送技術研究

    引言

  隨著移動互聯數據、無線應用業務以及物聯網技術的迅速興起,手機日益成為人們日常生活中必備的一項隨身工具?,F在,手機不僅可以用來打電話,而且能夠實現更多的日常生活服務。
   不久的將來,手機將取代現代人身上的很多卡片,比如信用卡、積分卡、交通卡等,能幫助人們完成購票、支付賬單以及積分購物等服務。不僅如此,手機之間也可以實現交換影像以及下載音樂,甚至,移動終端還可以通過讀取智能海報下載娛樂信息[1]。這些功能不僅對消費者來說很有吸引力,而且也將大大擴展手機的應用與銷售市場。

  近場通信技術NFC的誕生與應用,將使這一切成為可能[2]。
   但是,目前的NFC技術只能支持幾百kb/s數據速率的無線業務,極大地限制了視頻圖像類應用,同時也成為NFC技術推廣的瓶頸。

  1 NFC技術特征

  NFC 作為一種近距離無線通信技術,它結合了非接觸式感應(Radio Frequency Identification,RFID)以及無線連接技術,采用13.56MHz頻帶[3]。雖然通信距離僅為10cm左右,但和非接觸式智能卡 (IntelligentCard,IC)卡技術一樣,“只需碰一下”,便可在不同的電子產品間交換數據[4]。由于NFC技術的通訊距離有限,而且單一的點對點連接也限制了遭到攔截的可能性,因此NFC的主要優點是其較高的安全性水平。此外,NFC技術支持高級加密,這使得基于NFC的系統更適合于金融等涉及安全交易的業務。

  與非接觸式IC卡不同的是,NFC可進行雙向通信。只要是支持NFC的產品和IC卡,就可以讀出或寫入數據,還可在手機等便攜產品間進行通信。數據傳輸速度不高,有106kbit/s、212kbit/s、424kbit/s以及848kbit/s四種速度可供選擇,將來可提高至1Mb左右。

  2 基于近場通信的大容量信息推送技術

  智能信息推送是一種全新的基于網絡的信息發布和業務推廣平臺,它和其他網絡信息發布平臺一樣,可以用于信息的發布和業務的推廣??梢灾鲃酉蛱囟ǖ挠脩羧和扑投ㄖ频臉I務信息、重要通知等;可以分析用戶行為,了解用戶消費習慣;網絡運營商可以使用它來及時通知用戶的套餐話費使用狀態,催繳欠費;實現用戶的透明消費,改善用戶的網絡使用體驗,提高用戶的滿意度。

  基于NFC的大容量信息推送方案是在NFC和寬帶移動通信技術的基礎上定向實現用戶與系統之間信息的交互和推送,該系統主要由移動終端、智能信息終端和系統平臺組成,系統框架如圖1所示。

基于NFC的大容量信息推送技術研究 ——中國一卡通網

  2.1 移動終端

  移動終端是指具有NFC功能的用戶手持通信設備,具有獲取定向推送的信息(如優惠券、廣告的產品信息等)和主動查詢信息等功能。NFC終端技術主要涉及 NFC芯片、天線、讀卡器等硬件結構,基于目前現有的技術實現方案,即按照NFC芯片(CLF)與安全單元(SE)的關系來劃分,NFC終端實現方式主要有三種:全終端方式、基于SD卡(Secure Digital Memory Card)方式以及基于SIM(Subscriber Identity Module)卡的方式。全終端方式主要是指在終端中集成了包括非接觸通信模塊、安全模塊(Secure Element,SE)以及天線等所

  有單元。由于全終端方式中SE面臨被破解的可能性較大,因此全終端方式不適合應用于涉及個人信息安全的金融業務。SD-based方案是將智能終端的SD卡模擬成一張具有高安全性的SE安全模塊,將用戶信息等重要內容保存在SD卡上。由于SD-based方式獨占了存儲接口,又和智能卡的通信功能分離,為后續的應用管理和存儲管理帶來麻煩,在未來移動互聯網的應用中仍然存在諸多問題。由此可見,兼具安全性和靈活性基于SIM卡的解決方案是目前國際上普遍采用的NFC功能實現方式,如圖2所示。

  2.2 智能信息終端

  智能信息終端主要針對部署在戶外的信息推送終端設備,可完成廣告信息的循環展示、定期更新,并可實現將用戶所需信息通過NFC功能推送給用戶的功能。智能信息終端與移動終端之間采用NFC技術實現高安全性的快速便捷無線連接。智能信息終端由主控模塊和NFC模塊組成,其架構圖如圖3所示。主控模塊主要負責智能信息終端的管理、運行、信息的存儲、與業務平臺的信息交互等功能。因此,該模塊通常安裝Linux系統的ARM(Advanced RISC Machines)芯片,可以編寫視頻解碼播放模塊,具有強大的可移植性。NFC模塊是一個帶有NFC功能的讀卡器或者開發板,主要負責實現與具有NFC 功能的移動終端的實時通信。

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  2.3 系統業務平臺

  系統業務平臺主要針對業務管理平臺以及簡單的業務支撐平臺。系統業務平臺與移動終端通過第三代移動通信系統(3Generation,3G)、第四代移動通信系統(Long Time Evolution Advanced,LTE-A)等寬帶移動通信系統實現高速無線連接。依據智能信息終端的部署特性,系統業務平臺可以通過有線鏈路或者無線局域網 (Wireless Local Area Network,WLAN)建立連接。系統業務平臺主要包括以下功能。

  1)用戶信息管理。管理用戶的開通退訂,記錄用戶的詳細信息和使用日志習慣等,方便統一管理用戶相關信息。2)廣告管理。管理智能終端播放內容、tag信息。tag信息可包含文本、圖片、多媒體,文本信息通過NFC直接傳輸,圖片和多媒體只傳輸圖片和多媒體的URL,移動終端再通過web方式獲取。3)查詢管理。當移動終端向智能信息終端發送查詢請求信息時,系統業務平臺首先驗證用戶身份,如果驗證失敗,則中斷連接,否則智能信息終端將設置成讀卡模式。移動終端根據查詢結果通過Web查詢信息,并展示查詢結果。4)密鑰管理。管理員定期更新移動終端和智能信息終端的密鑰,增強用戶身份證書的安全性。

  2.4 基于NFC的大容量信息推送過程

  基于NFC的大容量信息推送方案通過NFC和寬帶移動通信融合系統,充分利用NFC技術短、頻、快和寬帶移動通信系統高速數據傳輸的優勢,實現高速、高安全性的信息交互,其信令流程如圖3所示。

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圖3 基于NFC的大容量信息推送信令流程圖

  當手持移動終端的用戶看到智能信息終端上有感興趣的信息,用戶側的移動通信終端通過上傳NDEF(NFCData Exchange Format)消息或者掃描智能信息終端的NFC標簽發送建立NFC鏈路請求,這種交互提供了比其他無線技術(如藍牙)更容易的數據發送方法,因為NFC 不需要手動設備發現或配對要求,兩個設備在接近到一定范圍時會自動連接;然后智能信息終端通過讀取移動終端SE模塊內身份證書,鑒別移動終端是否具有建立 NFC鏈路的授權證書;當移動終端通過身份認證后,移動終端NDEF數據進行適當的分類,并啟動對該類數據感興趣的應用程序,聲明一個意圖 (Intent)過濾器,并請求相應的移動互聯網業務;工作在“閱讀器”模式下的智能信息終端獲取到用戶的請求信息后并不通過NFC鏈路傳送業務信息,而向系統業務平臺發送URL消息查詢請求;系統業務平臺收到查詢請求后進行信息查詢,將查詢到的URL消息通過智能信息終端發送到移動終端;獲得URL消息的移動終端可以結合寬帶移動通信系統提供的短信、彩信以及數據傳輸等渠道登陸系統業務平臺,實現高數據速率的移動互聯網應用下載。

  3 商業應用

  采用基于NFC的大容量信息推送方案的NFC終端不僅可以模擬卡片,而且可以實現高速、高安全性的數據傳輸。例如,在音像制品店里,如圖4所示,用戶可以通過NFC鏈路快速讀取智能海報上的NFC標簽,獲取大量音像制品的廣告簡介。如果用戶想進一步了解某一音像制品的具體內容,可以通過NFC鏈路發送 NDEF消息獲取音像制品部分片段的URL消息,通過移動終端與系統業務平臺建立的寬帶移動通信鏈路,下載或瀏覽音像制品的部分片段,快速了解相應產品的內容;如果移動用戶想購買此產品,只需將移動終端轉換到卡模擬工作模式,即可實現搜索、預覽、支付的一站式自助購物體驗。

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圖4 基于NFC的大容量信息推送方案

  4 結論

  本文提出了一種基于近距離通信技術和寬帶公眾移動通信系統相結合的大容量信息推送方案。從技術角度而言,該方案融合了13.56MHz近距離通信技術和寬帶移動通信技術,兼具短、頻、快、安全性高和高速數據傳輸的特點。與傳統的近距離通信技術幾百Kbit/s的傳輸速率相比,該方案最大傳輸速率與寬帶移動通信系統相當,極大地提高了移動數據傳輸速率;另一方面,與單一的寬帶移動通信系統相比,安全性和便捷性也得到了顯著的提升。因此,該方案尤為適合為涉及金融信息、身份信息的視頻、圖片等移動互聯網業務提供解決方案。

 

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