#import "../PageTemplate.typ": *

= การสื่อสารสนามใกล้ (Near-field communication; NFC)

#h(1.7em) การสื่อสารแบบใกล้สนาม (NFC)
คือชุดโปรโตคอลการสื่อสารที่ทำให้สามารถสื่อสารระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สองเครื่องในระยะทาง 4 ซม.
(#math.equation(alt: "1 เศษ 1 ส่วน 2", $1 1/2$) นิ้ว) หรือน้อยกว่า NFC
นำเสนอการเชื่อมต่อความเร็วต่ำผ่านการตั้งค่าที่ง่ายดายซึ่งสามารถใช้สำหรับการบูตสแตรปของการเชื่อมต่อไร้สายที่สามารถใช้งานได้เช่นเดียวกับเทคโนโลยีการ์ดระยะใกล้อื่นๆ
NFC มีพื้นฐานมาจากการเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำ ระหว่างขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าสองอันบนอุปกรณ์ที่รองรับ NFC
เช่นสมาร์ทโฟนการสื่อสาร NFC ในทิศทางเดียวหรือทั้งสองทิศทางใช้ความถี่ 13.56 MHz ในย่านความถี่วิทยุ
ISM ที่ไม่มีใบอนุญาต ซึ่งใช้กันทั่วโลก สอดคล้องกับมาตรฐานอินเทอร์เฟซทางอากาศ ISO/IEC 18000-3
ที่อัตราข้อมูลตั้งแต่ 106 ถึง 848 กิโลบิต/วินาที

#h(1.7em) ฟอรัม NFC
ได้ช่วยกำหนดและส่งเสริมเทคโนโลยีโดยกำหนดมาตรฐานสำหรับการรับรองการปฏิบัติตามข้อกำหนดของอุปกรณ์การสื่อสารที่ปลอดภัยสามารถทำได้โดยใช้ขั้นตอนวิธีการเข้ารหัสเช่นเดียวกับที่ใช้กับบัตรเครดิตและหากตรงตามเกณฑ์สำหรับการพิจารณาให้เป็นเครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคล

== มาตราฐาน NFC

#h(4.2em) มาตรฐาน NFC ครอบคลุมโปรโตคอลการสื่อสารและรูปแบบการแลกเปลี่ยนข้อมูล
และอิงตามมาตรฐานการระบุด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RFID) ที่มีอยู่ รวมถึง ISO/IEC 14443 และ FeliCa
มาตรฐานเหล่านี้รวมถึง ISO/IEC 18092 และมาตรฐานที่กำหนดโดย NFC Forum นอกจาก NFC Forum
แล้วกลุ่ม GSMA ยังได้กำหนดแพลตฟอร์มสำหรับการปรับใช้มาตรฐาน NFC ของ GSMA ภายในโทรศัพท์มือถือ
ความพยายามของ GSMA ได้แก่ Trusted Services Manager, Single Wire Protocol,
การทดสอบ/การรับรอง และองค์ประกอบความปลอดภัยอุปกรณ์พกพาที่เปิดใช้งาน NFC
สามารถมาพร้อมกับซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันเช่น
เพื่ออ่านแท็กอิเล็กทรอนิกส์หรือชำระเงินเมื่อเชื่อมต่อกับระบบที่รองรับ NFC
สิ่งเหล่านี้เป็นมาตรฐานของโปรโตคอล NFC แทนที่เทคโนโลยีที่เป็นกรรมสิทธิ์ที่ใช้ในระบบก่อนหน้านี้

#h(4.2em) โปรแกรมอนุญาตสิทธิ์สิทธิบัตรสำหรับ NFC กำลังอยู่ระหว่างการใช้งานโดย France Brevets
ซึ่งเป็นกองทุนสิทธิบัตรที่จัดตั้งขึ้นในปี 2011 โปรแกรมนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาโดย Via Licensing
Corporation ซึ่งเป็นบริษัทสาขาอิสระของ Dolby Laboratories และยุติลงในเดือน#jb พฤษภาคม
2012 ไลบรารี NFC แบบโอเพนซอร์สและอิสระต่อแพลตฟอร์ม libnfc มีให้บริการภายใต้ใบอนุญาต GNU
Lesser General Public License (LGPL)

#h(4.2em) แอปพลิเคชันปัจจุบันและที่คาดว่าจะมีในอนาคต ได้แก่ ธุรกรรมแบบไร้สัมผัส การแลกเปลี่ยนข้อมูล
และการตั้งค่าการสื่อสารที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น Wi-Fi ที่ง่าย
ขึ้นนอกจากนี้เมื่ออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเครื่องหนึ่งมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตอีกเครื่องหนึ่งก็สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกับบริการออนไลน์ได้

== ออกแบบ

#h(4.2em) NFC เป็นชุดเทคโนโลยีไร้สายระยะสั้น โดยทั่วไปต้องมีระยะห่าง 10 ซม.
(#math.equation(
  alt: "3 เศษ 7 ส่วน 8",
  $3 7/8$,
) นิ้ว) หรือน้อยกว่า NFC ทำงานที่ความถี่ 13.56 MHz บนอินเทอร์เฟซทางอากาศ ISO/IEC 18000-3
และที่อัตราตั้งแต่ 106 กิโลบิต/วินาที ถึง 424 กิโลบิต/วินาที NFC มักประกอบด้วยตัวเริ่มต้นและเป้าหมาย
ตัวเริ่มต้นจะสร้างสนาม RF ที่สามารถจ่ายพลังงานให้กับเป้าหมายแบบพาสซีฟได้ ซึ่งทำให้เป้าหมาย NFC
มีรูปแบบที่เรียบง่ายมาก เช่น แท็ก สติกเกอร์ พวงกุญแจ
หรือการ์ดที่ไม่ได้รับพลังงานการสื่อสารแบบเพียร์ทูเพียร์ของ NFC สามารถทำได้หากอุปกรณ์ทั้งสองมีพลังงาน

#h(4.2em) แท็ก NFC มีข้อมูลและโดยทั่วไปเป็นแบบอ่านอย่างเดียว แต่อาจเขียนได้
ผู้ผลิตสามารถกำหนดรหัสเองได้ หรือใช้ข้อกำหนดของ NFC Forum
แท็กสามารถจัดเก็บข้อมูลส่วนบุคคลอย่างปลอดภัย เช่น ข้อมูลบัตรเดบิตและบัตรเครดิต
ข้อมูลโปรแกรมสะสมคะแนน รหัส PIN และรายชื่อผู้ติดต่อในเครือข่าย รวมถึงข้อมูลอื่นๆ NFC Forum
กำหนดแท็กห้าประเภทที่มีความเร็วและความสามารถในการสื่อสารที่แตกต่างกันในแง่ของความสามารถในการกำหนดค่าหน่วยความจำ
ความปลอดภัยการเก็บข้อมูลและความทนทานต่อการเขียน

#h(4.2em) เช่นเดียวกับ เทคโนโลยี การ์ดแบบ Proximity NFC
ใช้การเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำระหว่างเสาอากาศแบบวงสองต้นที่อยู่ใกล้เคียงกัน
ซึ่งก่อตัวเป็นหม้อแปลงแกนอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากระยะทางที่เกี่ยวข้องนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
(คลื่นวิทยุ) ของความถี่นั้น (ประมาณ 22 เมตร) ปฏิสัมพันธ์นี้จึงถูกเรียกว่า สนามแม่เหล็กใกล้ (Near
Field) สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับเป็นปัจจัยการเชื่อมต่อหลัก
และแทบไม่มีพลังงานแผ่ออกมาในรูปแบบของคลื่นวิทยุ
(ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้าสั่นด้วย)
ซึ่งช่วยลดการรบกวนระหว่างอุปกรณ์ดังกล่าวกับการสื่อสารทางวิทยุใดๆ ที่ความถี่เดียวกันหรือกับอุปกรณ์ NFC
อื่นๆ ที่อยู่นอกเหนือขอบเขตที่ตั้งใจไว้ NFC ทำงานในย่านความถี่วิทยุ ISM ซึ่งใช้ทั่วโลกและไม่ได้รับอนุญาตที่
13.56 MHz พลังงาน RF ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในแบนด์วิดท์ ±7 kHz ที่จัดสรรให้กับย่านความถี่นั้น แต่
ความกว้างสเปกตรัมของการแผ่รังสีอาจกว้างได้ถึง 1.8 MHz เพื่อรองรับอัตราข้อมูลสูง

#h(4.2em)
ระยะการทำงานด้วยเสาอากาศมาตรฐานขนาดกะทัดรัดและระดับพลังงานที่สมจริงอาจสูงถึงประมาณ 20 ซม.
(#math.equation(alt: "7 เศษ 7 ส่วน 8", $7 7/8$) นิ้ว) (แต่ในทางปฏิบัติ
ระยะการทำงานไม่ควรเกิน 10 ซม. หรือ #math.equation(alt: "3 เศษ 7 ส่วน 8", $3 7/8$)
นิ้ว) โปรดทราบว่าเนื่องจากเสาอากาศรับสัญญาณอาจถูกดับในกระแสวนโดยพื้นผิวโลหะที่อยู่ใกล้เคียง
แท็กอาจต้องแยกออกจากพื้นผิวดังกล่าวอย่างน้อยที่สุด

มาตรฐาน ISO/IEC 18092 รองรับอัตราข้อมูล 106, 212 หรือ 424 กิโลบิต/วินาที

การสื่อสารเกิดขึ้นระหว่างอุปกรณ์ "ตัวเริ่มต้น" ที่ใช้งานอยู่และอุปกรณ์เป้าหมาย ซึ่งอาจเป็น

#[
  #set enum(indent: 4.2em)
  1. พาสซีฟ โดยอุปกรณ์ตัวเริ่มต้นจะทำหน้าที่เป็นสนามแม่เหล็กพาหะ
  และอุปกรณ์เป้าหมายจะสื่อสารโดยการปรับสนามแม่เหล็กตกกระทบ ในโหมดนี้
  อุปกรณ์เป้าหมายอาจดึงพลังงานจากสนามแม่เหล็กที่ตัวเริ่มต้นจัดหาให้

  2. คล่องแคล่ว โดยทั้งอุปกรณ์เริ่มต้นและอุปกรณ์เป้าหมายสื่อสารกันโดยการสร้างฟิลด์ของตัวเองสลับกัน
    อุปกรณ์จะหยุดส่งสัญญาณเพื่อรับข้อมูลจากอีกอุปกรณ์หนึ่ง โหมดนี้กำหนดให้อุปกรณ์ทั้งสองต้องมีแหล่งจ่ายไฟ
]

#figure(
  table(
    columns: 3,
    table.header([ความเร็ว (กิโลบิต/วินาที)], [อุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่], [อุปกรณ์แบบพาสซีฟ]),
    [424], [แมนเชสเตอร์ 10% ASK], [แมนเชสเตอร์ 10% ASK],
    [212], [แมนเชสเตอร์ 10% ASK], [แมนเชสเตอร์ 10% ASK],
    [106], [มิลเลอร์ดัดแปลง 100% ASK], [แมนเชสเตอร์ 10% ASK],
  ),
  caption: [การเทียบความเร็วและวิธีการสื่อสารที่ใช้],
)

#h(4.2em) NFC ใช้การเข้ารหัสสองแบบที่แตกต่างกันในการถ่ายโอนข้อมูล
หากอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ถ่ายโอนข้อมูลที่ความเร็ว 106 กิโลบิต/วินาที
จะใช้การเข้ารหัสแบบมิลเลอร์ที่ปรับเปลี่ยนแล้วพร้อมการมอดูเลต 100
เปอร์เซ็นต์ในกรณีอื่นๆทั้งหมดจะใช้การเข้ารหัสแบบแมนเชสเตอร์โดยมีอัตราการมอดูเลต 10 เปอร์เซ็นต์

#iii อุปกรณ์ NFC ที่ใช้งานอยู่ทุกเครื่องสามารถทำงานในโหมดใดโหมดหนึ่งหรือหลายโหมดได้

#[
  #set enum(indent: 4.1em)
  1. การจำลองการ์ด NFC ช่วยให้อุปกรณ์ที่รองรับ NFC เช่น สมาร์ทโฟน ทำหน้าที่เหมือนสมาร์ทการ์ด
    ช่วยให้ผู้ใช้ทำธุรกรรมต่างๆ เช่น การชำระเงินหรือการออกตั๋วได้ ดูการจำลองการ์ดโฮสต์
  2. เครื่องอ่าน/เขียน NFC ช่วยให้อุปกรณ์ที่เปิดใช้งาน NFC สามารถอ่านข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในแท็ก NFC
    ราคาไม่แพงที่ฝังอยู่ในฉลากหรือโปสเตอร์อัจฉริยะได้
  3. NFC เพียร์ทูเพียร์ ช่วยให้อุปกรณ์ที่เปิดใช้งาน NFC
    สองเครื่องสามารถสื่อสารกันเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลในลักษณะ เฉพาะกิจ
]

#iii แท็ก NFC คือหน่วยเก็บข้อมูลแบบพาสซีฟที่อุปกรณ์ NFC สามารถอ่านและเขียนข้อมูลได้ในบางกรณี#jb
โดยทั่วไปจะมีข้อมูล (ณ ปี 2015 มีขนาดระหว่าง 96 ถึง 8,192 ไบต์)
และเป็นแบบอ่านอย่างเดียวในการใช้งานปกติ แต่อาจเขียนซ้ำได้
การใช้งานรวมถึงการจัดเก็บข้อมูลส่วนบุคคลที่ปลอดภัย (เช่นข้อมูล บัตร
เดบิตหรือบัตรเครดิตข้อมูลโปรแกรมสะสมคะแนน หมายเลขประจำตัว (PIN) และรายชื่อผู้ติดต่อ)#jb แท็ก
NFC สามารถเข้ารหัสแบบกำหนดเองโดยผู้ผลิต หรือใช้ข้อกำหนดเฉพาะของอุตสาหกรรม
