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【摘要】近場通信技術是在無線射頻識別的基礎上結合了互聯互通技術逐漸發展演變而來，該技術的工作頻率在13.56MHz，無線傳輸距離在20cm以內，遠低于無線射頻識別技術，屬于近距離通信。該項技術在交通領域中得到了充分的應用，NFC技術的產生為人們日常的出行提供了很大的便捷。本文主要分析NFC在交通領域中的幾種應用場景。

關鍵詞：近距離；無線通信；交通

一、近場無線通信原理

對于無線通信，數據的傳輸都是依靠天線發射磁場或電磁波來完成的，天線的電磁場周圍的區域可以劃分為三個部分：近場區、輻射近場區與輻射遠場區。它們主要根據距離天線的遠近來區分的。一般來說，以信號場源為中心，假設信號波長為λ，距離場源的距離為D，在D<3λ范圍內的范圍，稱為感應近場區，又稱感應場，在近場區域中，離天線越近天線所輻射的電磁信號越好，離天線越遠，衰減越大，電磁信號越差，因此近場區域特別適合信號的短距離通信；以場源為中心點，半徑為發射信號的三個波長以外，也就是D>3λ的場域稱為輻射場。輻射場又可以分為輻射近場和輻射遠場兩個場區。輻射近場和輻射遠場劃分起來相對比較復雜，通常情況下，會根據測量的目的和不同的工作環境來劃分。

二、什么是NFC

NFC（NearFieldCommunication），即“近距離無線通信”，顧名思義，它是基于近場感應的一種短距離的無線通信技術，其基本工作原理是電磁感應定理。NFC是一種新興技術，能夠將具備NFC功能的設備在相互靠近的情況下完成數據的交換，它最初來源于非接觸式射頻識別技術（RFID，RadioFrequencyIdentificationSystem），是將互聯互通技術與RFID技術相結合逐漸演變而來的。它能夠在多個NFC設備之間實現簡單雙向通信，且通信的安全性較高。

三、NFC系統組成及原理

具體來說，NFC是將感應讀寫器、感應式卡和點對點通信的這三種功能共同集成在同一個芯片上，因此它可以具備多種功能，并且能在較小的距離內和與其他的相兼容的NFC設備之間進行設備間的身份識別和數據的交互。NFC屬于近場通信，它的通信距離通常不足10cm，這樣的通信距離能夠更好地保證數據的安全性。這一點跟RFID不同，RFID可以通過調節信號的頻率來調整傳輸距離，傳輸距離能達到幾厘米到幾十米不等。而NFC通過調節NFC的天線尺寸和位置可以調節其靈敏度，進而改變通信距離，但是這個距離一旦超過該范圍就會導致設備連接失敗進而導致數據傳輸失敗。當兩個具有NFC功能的通信設備相靠近時，其中一個設備作為通信的發送方，而另一設備為通信的接收方，雙方設備以電磁耦合的方式進行通信，發起方產生磁場并進行系統的初始化，然后以一定的調制方式進行數字信號的傳輸，接收方被發送方所產生的磁場感應，從而實現雙方的數據傳輸。

1.NFC的通信模式

NFC支持三種通信模式：主動模式、被動模式和雙向模式。在主動模式下的NFC終端設備可以充當讀寫器的功能，是射頻場的發起設備，主動的去識別或改寫其他的電子標簽或者NFC設備。被動模式和主動模式不同，在被動模式下的NFC終端類似于一張卡片，不發射射頻場，而是在其他NFC設備所產生的射頻場中被動響應其他設備、被其他設備對內部數據進行改寫。在雙向模式下NFC收發雙方都能夠主動發出射頻場來建立兩者之間的點對點通信。在雙向模式下，相當于兩設備沒有主動、被動之分，兩個NFC設備都是主動模式。

2.NFC的工作模式

NFC支持三種工作模式，分別為：仿真卡、讀寫器和點對點模式。仿真卡模式就類似于一張IC卡片，內部存儲著ID號，在需要刷卡、驗票的場合進行刷卡校驗，此時該卡片所消耗的電能是由讀卡器提供的，不需要單獨的外接電源，用戶只需要將帶有NFC功能的手機靠近讀卡器，然后輸入正確的用戶密碼確認或者直接接收交易即可；讀卡器模式，類似于一個讀卡器，它能夠讀取其他NFC設備或者卡片的相關信息，并且對其他NFC設備內部的相關數據進行改寫；點對點模式：即將兩個兼容的NFC設備點對點鏈接，進行點對點的數據傳輸，這種鏈接方式的傳輸距離比較近，一般不超過4cm，傳輸的連接的建立速度要比藍牙和紅外要高很多。點對點模式的典型應用是具有NFC功能的手機或平板進行通訊錄的同步或圖片、視頻的傳輸。

四、NFC在智能交通中的應用

1.具備NFC功能的手機，結構上有一個共同的特點，在手機背部特定位置安裝有內置天線，手機主板上有內置的NFC芯片，兩者共同構成一個RFID系統，因此該手機就可以充當RFID標簽，用來進行公交和地鐵的刷卡使用。在此應用中，NFC模塊與手機共用同手機電池，當手機電池有電量的時候NFC模塊能夠在主動、被動和雙向模式下工作；當手機電池電量耗盡，無法給NFC模塊供電時，此時NFC模塊只能夠工作在被動模式，此時手機僅僅能夠充當一卡通公交卡的功能。因此關于手機充當公共交通刷卡時，無論手機有電與否，該具有NFC功能的手機均能夠實現刷卡功能。

2.隨著科技的發展，手機已經從單一的通信工具逐漸發展成功能齊全的智能通訊設備。目前市場上多個手機生產廠商已生產多種具備NFC功能的手機。這種手機在市場上逐漸普及，在手機上使用NFC的讀卡器模式時，該手機相當于一個非接觸式的讀寫器，也就是我們常說的讀卡器，能夠根據近場通信里的電磁感應原理從NFC相關設備上讀取信息。在交通領域中我們常使用NFC手機給公交卡充值，所應用的就是NFC的讀寫器模式。

3.經統計，我國的私家車已經突破了2億輛，近兩年的發展更是迅猛。隨著私家車數量的激增，以往的傳統交通管理模式已經應付不了當今這么龐大的私家車數量，以往傳統的手寫罰單的弊端逐漸顯現出來，因為它的不方便性，很多地方手寫罰單已經被逐步取代。目前，我國一些城市，給執行公務的交警統一配備具有NFC功能的終端和具備NFC功能的微型打印機。當交警發現有違章事故發生時，例如發現違章停車時，只需要填寫相關的信息并拍攝現場照片就能夠將違章現場記錄下來，并且通過具有NFC的手持式終端靠近微型打印機就能夠實現近距離的無線通信，現場打印違章罰單，使用起來非常方便快捷。

五、結語

近年來，近距離無線通信技術在交通行業的發展突飛猛進，大大降低人們在交通上的成本。隨著科學技術的發展，相信在不久的未來近距離無線通信技術會更多的應用于智能交通技術領域，將更有利于交通的管理和運營及交通服務水平的提高，公共交通、交通管理都將會向更加信息化，智能化方向發展。

作者：張亞菊  龐連紅 單位：南京信息職業技術學院