如何有效利用NFC加快目前蓝牙处理的速度

虽然蓝牙是一种优秀的短距离数据通信技术，但是，其传输层协议的缺点是不便于用户对设备之间的初始链路进行设置。简单地把蓝牙耳机与蜂窝电话连接起来就要占用30秒的时间(最坏情况)，而重新连接过去已识别的节点常常需要一些手工干预。

　　幸运的是，近场通信(NFC)技术可以被用于与蓝牙结合在一起使用，从而简化把新节点添加到用户正常工作的个人区域网的过程，或简化蓝牙设备与公共资源如提款机、照片打印机或自动售货终端之间的临时链接过程。

　　在蓝牙节点之间采用NFC做初始“握手”，就可以消除用户干预，并使设备之间几乎即时的配对成为可能。其独立的工作频率和互补应用(图1)使NFC便于与蓝牙在同一个产品中共存，从而简化蓝牙数据处理过程中发现和协商阶段的操作。

　　NFC有三个主要功能，使之不同于其它无线电网络技术并对它们形成互补。

　　- 短距离：NFC已经被故意设计为具有极短的工作距离(10cm)，以防止意外或未经授权地激活链路；

　　- 直觉连线方式：NFC设备之间建立链路的方式是按照普通消费者的操作方式开发的，而不是按照工程师或程序员的思维方式开发的。非常像目前的智能卡那样，用具备NFC功能的PDA或蜂窝电话开始一项交易，只要把它们接近你想要连接的设备就可以完成交易。

　　- 具有与无电RFID产品通信的能力：NFC在传统的自供电设备之间工作，并且也支持对诸如非接触卡或RF应答器之类的被动设备的通信。

NFC基本知识

　　NFC最初被设计为采用13.56 MHz RFID频段，用于在非常短的距离间(10cm或更近)实现非接触的数据传输。它是一个开放标准，由ISO 18092 和ECMA 340标准定义，并与针对RFID的全球标准ISO 1443后向兼容。

　　其低成本、高可靠性和全球兼容性使之成为诸如RFID、电子支付和“非重击”智能卡之类应用所选择的技术。NFC这些相同的特性也使之担当起建立蓝牙链路所需要的自动执行鉴权和初始参数交换的第二通道。

　　尽管蓝牙设备之间的常规“配对”操作通常要占用5到6秒(在拥挤的环境中最长为30秒)，NFC的最新型单链路协议在100-200ms内就能完成相同的任务。

　　这种高效率完全是因为NFC比较简单的协议最初就是为一系列简单的点对点应用开发的，其方法与蓝牙比较复杂的系列使用模式形成了尖锐对比。

表1：NFC和蓝牙之间的要点比较。

　　利用标准RFID技术的子集和输出功率典型值为1到2 dBm的电路，NFC可以支持超短距离数据链路，在主动和被动两种工作模式下(图1)的传输速率都是106 Kbits/s、212 Kbits/s和424 Kbits/s。NFC的“主动模式”需要两个器件来支持全双工数据交换；而“主/被动”操作仅仅需要一个主动发射器来给其被动接收单元提供能量。

　　被动单元的接收器仅仅要在被轮询到时发出确认其存在的信号，确认可用性后就可以进入通信，并确认接收到数据。另一方面，NFC的主动模式需要使用两个节点并由两者协商数据的交换。尽管大多应用需要两个NFC节点都工作在主动模式，但是，“主/被动”模式对于跟无电设备—如非接触卡—通信就有用。

图1a：NFC主动模式的工作原理。

图1b：NFC被动模式的工作原理。

　　一次NFC处理总是跟随一个简单的序列，其中包括发现(Discovery)、签权(Authentication)、协商(Negotiation)、传输(Transfer)和确认(Acknowledgment)。NFC链路层包括一个加密鉴权程序和防冲突机制，从而排除了第三放以“中间人”的角色对链路进行编程。

　　此外，其短距离(10cm)限制了潜在的“黑帽”黑客的访问。对于诸如加密支付交换之类的敏感应用，可以采用标准智能卡技术所采用的相同技术，把AES和三重DES加密算法添加到较高层协议上。NFC设备协商阶段建立的参数定义了即将到来的处理，如链路速度、设备ID、应用、传输量和所要求的行动。

　　在此，NFC链路既可以对其自身执行简单的数据处理，也可以被用于建立基于蓝牙的设备之间的背对背连接或设备之间的主/客链路。后者涉及对两端协商蓝牙节点的地址，并利用蓝牙的较高层协议来处理链路的终止。利用典型的串行链路—如I2C或SPI和一个简单的交换协议，可以在蓝牙和NFC设备之间传递这些参数。

　　NFC协议这种自动处理较低层任务的能力，使之极大地改善了许多消费应用的用户体验。图2比较了用户在两个蜂窝电话或PDA之间建立链路来玩游戏或交换照片的交互作用过程。Wi-Fi和无线USB用户也已经开发了类似的机制，以便联网时享受相同级别的速度和便利。

图2：NFC与蓝牙透明的握手方式简化了为多个游戏玩家与手持设备之间建立链接的过程。

现实世界中的NFC

因为NFC进一步增强了蓝牙设备原有的较长通信距离和较高数据率的优势，配备两