智能手機已成為終端廠商最關注的IT產品之一,如何以最有效率的方式推出各種不同新機型,滿足客戶營銷及市場需求,已成為最重要的挑戰之一。本文以案例分析的方式,說明如何利用飛利浦近距無線通信技術(Near Field Communication;NFC),以最具成本效益的模式進行智能手機設計。
身為系統解決方案領導者,飛利浦專注于發展多媒體和系統連接的IP(intellectual property)兼容模塊,這些模塊可以輕易整合到我們的Nexperia系統解決方案之中,為產品帶來新的功能。而隨著這類系統解決方案的擴增,制造商們將可更輕易地建立產品區隔,并且快速地將新科技整合到手機以符合移動服務業者多變的需求。
近距無線通信技術(Near Field Communication;NFC)是飛利浦的最新貢獻,并已有大量的新應用問世。有飛利浦豐富的硬件軟件IP以及系統整合知識經驗作為后盾,設計者可通過定制化Nexperia智能手機系統方案,以開發出功能強大的多媒體手機產品。而采用飛利浦內建NFC功能的系統方案,則可讓現在的手機除了MMS、MP3、JAVA、語音識別、MPEG視頻和FM收音機等多種的功能之外,再增加新的安全連接選項。
飛利浦第一個內建NFC功能的Nexperia移動系統解決方案是針對高階智能手機設計,并且設計在Nexperia Sy.Sol 6100之中。主要功能包括:
· 一個具備強大基帶(嵌入式ARM9處理器核心)并經完整驗證的系統解決方案· 全球第一個EDGE系統方案,自2004年第四季開始量產
· 豐富的多媒體功能
圖、Nexperia移動系統方案-整合65B0功能的完整利器
NFC-無線世界的耳邊細語
NFC技術由飛利浦與Sony共同開發,(Nokia則加入創立NFC forum行列,www.nfc-forum.org),填補了當今通信設備連接性的空隙,并兼容于現有非接觸式(contactless)智慧卡科技的無線連接技術。NFC已經獲得越來越多領導廠商的支持,儼然成為一項正式標準,它同時也是一種極短距的通信協議,可以在多種不同的設備之間做到簡易、安全、快速且自動進行的通信。若以無線世界的對話做為比較,NFC就像是一種耳邊細語而非大聲呼喊的通信方式,也就是一種短距離、私密的溝通行為。
NFC也可扮演一種虛擬連接器的角色,用來幫助建立不同設備間的其它類型無線通信間的連結。只要我們將2臺NFC設備靠近,它們會自動設定并啟動如藍牙(Bluetooth)和802.11等無線通信協議,讓二者間可以進行較長距離的通信,或以更高的速率傳輸數據。NFC在數公分距離之間是在13.56MHz頻率范圍內運作。而且已經在ISO 18092和ISO 21481、ECMA(340、352和356)、ETSI TS 102 190間標準化。NFC同時兼容于以ISO 14443A為基礎之廣泛應用的感應式智能卡基礎架構,如飛利浦的MIFARE®技術及索尼(SONY)的FeliCaTM卡。
NFC所提供精準的無線網絡和識別功能,讓我們能夠以最自然的方式,例如輕觸支持NFC的智能型設備或將具備NFC功能的設備相互靠近等,來獲取所需的內容和服務。無庸置疑的,NFC為智能手機提供了無數的機會,讓其能和世界進行互動。智能手機已成為當今“Connected Consumers”生活中不可或缺的設備,它是一種可以涵括通信、娛樂、照相和導航種種功能的多合一設備,而且正快速地成為我們身上唯一的萬能電子產品。將NFC整合到智能手機系統方案的結果,大幅增加了智能手機的可用性、多功能性甚至附加價值,諸如安全的付款和點對點(peer-to-peer)連接,乃至于從沒有電池供電的智能型對象(例如嵌入一顆非接觸式IC的海報)存取信息等,都將能一一實現。
NFC科技提供人們難以抗拒的機能,而Nexperia解決方案則以經濟的價格提供先進功能。飛利浦同時身為這二項科技的領導者,將率先結合兩者,提供一種易于使用、安全可靠以及最重要,大家都買得起的智能手機解決方案。
配備NFC功能的Nexperia系統解決方案
雖然NFC的潛力極為龐大,然而每當新科技問世時,實際應用的種種困難才是最重要的挑戰。飛利浦身為系統解決方案供應者,致力于用最簡易的方式推廣NFC的運用,也就是將已經實際運用的科技整合到我們的Nexperia智能手機系統方案。這是協助快速建置科技、實現商業價值、以及讓制造商和終端使用者更容易運用的必要步驟。以下我們以NFC在Sy.Sol 6100的運用做為說明:
○ Sy.Sol 6100平臺中的NFC
我們的第一個配備NFC功能的智能手機系統解決方案已建構于Nexperia Sy.Sol 6100平臺中。該方案于2004年初首次展示,而原型系統將于2005年初進行試產,并與一家業界領先的手機制造商和移動系統業者合作進行測試計劃。
· 硬件架構
硬件的NFC功能是通過二顆芯片來達成,包括具備嵌入式硬件的PN531 NFC控制IC和飛利浦SmartMX(SMX)智能卡雙接口安全控制IC。SmartMX完全由PN531通過一個2-wire S2C(signal-in/signal-out communication interface)接口供應和控制,而PN531則是由基帶處理器通過I2C-bus控制,包括二個通信協商(handshaking)用的通用I/Os(GPIOs)。天線電路分割成二個部分-電磁波濾波EMC filtering+RX path和天線調諧功能Antenna tuning-使得非接觸式作業天線擁有調整位置的彈性(目前僅能放置于一種特殊的電池包)。另一個GPIO則負責控制NFC電源供應專用的低壓差線性穩壓器(low dropout linear regulator;LDO)。
在智能卡仿真模式下,射頻收發器完全接受SmartMX的控制,資料交換完全不經過PN531,這可以確保交通運輸或是付款時所要求的安全性。SmartMX會在與外部卡片閱讀機完成交易后傳送一個信號,然后PN531只讀取SmartMX內的交易結果(成功或失敗)。
· 軟件架構
Sy.Sol 6100軟件已經加入一些特別的模塊,可以兼容于許多不同應用所可能產生的數據流,并確保和既有Nexperia軟件堆棧之間的兼容性。包括:
○ 硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer)以及與I2C驅動程序和應用程序的接口層。同時,也包括一個管理SmartMX的特別模塊。
○ Java設備層,以與J2ME堆棧建立接口,以及和SIM之間的互動。
移動服務業者可以下載Java的over-the-air應用軟件以支持新的應用。
· SmartMX-高安全性雙重接口智能卡控制IC
SmartMX是一個高安全性雙重接口的智能卡控制IC,結合JCOP(Java Card Open Platform)操作系統,提供完全遵循ISO 14443A標準的非接觸式MIFARE協議,以模擬MIFARE卡。移動服務業者可以安全地增加額外的小型應用程序(cardlets)以支持其它應用。這些小型應用程序可以通過電信網絡或非接觸式傳輸鏈下載,而且這類的下載傳輸將獲得安全金鑰(secure keys)的保護。每一個小型應用程序都有其專屬的應用程序識別碼(Application Identifier),讓管理程序能夠選擇正確的應用程序,并為外部卡片閱讀機提供正確的信息響應。應用程序識別碼也被使用于在交易結束時啟動正確的中介應用(midlet)。
· 完美地符合功能/性能需求
在Nexperia移動平臺上的NFC功能架構極具彈性,讓移動服務業者能夠安全地從遠程增加新的NFC Java應用程序。其硬件組態和嵌入式硬件完全支持NFC的三種主要作業模式(讀/寫、點對點和NFC卡模擬),而和基帶處理器的關聯性非常少。每一應用的相關安全層級可由業者選定,以配合飛利浦SmartMX高安全性雙重接口智能卡控制IC和SIM存取需求。
智能手機的預設狀態將采用NFC target模式,僅啟動RF 層級的偵測器,以準備響應外部讀取設備的數據請求。在此一模式下的電源消耗非常低,不過隨時可以由Java啟動其它模式。
NFC前景可期
身為智能卡、智能型標簽和智能卡存取等非接觸式芯片解決方案的全球領導廠商,飛利浦十分看好NFC未來的發展。分析師也同意NFC將出現大量的潛在應用,而且將廣泛普及于POS終端機,提供售票、音樂下載等各種服務。
目前,移動通信服務業者10∼15%的營收來自鈴聲或Java游戲下載服務。當MP3成為智能手機的普及應用時,我們也同樣能利用配備NFC功能的設備輕松下載。使用者只需要把NFC手機靠近置于公共場合的內嵌芯片廣告海報,就可以下載歌曲、圖片以及鈴聲和游戲等。
NFC將讓人們可以在許多不同的設備之間交換各種內容,例如音樂、信息、圖片、視頻剪輯、家庭影片等,也可以購買新的內容。智能手機結合NFC科技將實現我們的愿景-建立一個人人可以隨時取用信息、娛樂和服務的新世界。
基本上,NFC應用可以區分四大類別:
○ Touch and Go-這類應用例如存取控制或汽車通行費/活動入場券等,使用者只需要將儲存票券或存取碼的設備接近卡片閱讀機即可通行。同時,也可用于簡單的數據采集應用,例如從一張嵌入非接觸式芯片的海報讀取Internet網址等。
○ Touch and Confirm-這類應用例如移動付款等,使用者必須輸入密碼以確認交易或直接接受交易。
○ Touch and Connect-連結二臺配備NFC功能的設備以進行點對點的數據傳輸,例如下載音樂、交換影像或通信簿同步作業等。
○ Touch and Explore-NFC設備功能非僅一種。消費者將可以探索設備的能力,以發現所提供的功能和服務。
NFC具有的潛能,將改變使用者的行為和消費習慣,同時也為移動商務開創新的商機。其獨特的直覺式作業能力,讓消費者特別容易使用,內建的安全性讓它成為付款和財務應用的理想方案,而這正是這項科技邁向普及化的關鍵要素。NFC符合當今“Connected Consumer”的所有需求。將NFC植入每個人的手機,將是確保其成功的第一步。