NFC门禁系统

LOGONFC门禁系统介绍汇报人：曹泽玲E2112016年10月31日E211主要内容NFC技术简介1NFC研究现状2NFC基本原理3NFC应用实例4门禁系统介绍5NFC的概念NFC技术简介NFC（NearFieldCommunication），又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在十厘米内）交换数据。这个技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，并向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自开发成功，主要用于手机等手持设备中提供M2M(MachinetoMachine)的通信。由于近场通讯具有天然的安全性，因此，NFC无线通讯技术被认为在手机支付等领域具有很大的应用前景。同时，NFC也因为其相比于其他无线通讯技术较好的安全性被中国物联网校企联盟比作机器之间的“安全对话”。NFC主要运行在13.56MHz的频率范围内,可以在10cm左右范围内建立设备之间的连接。E211在国内，随着NFC技术的日渐成熟，NFC手机的普及率也急速攀升。日前，市场研究公司IHSTechnology发布报告称，配备近场通讯(NFC)功能的智能手机的出货量，将从4.16亿台上升到12亿台。2013年这一数字为2.75亿台，比2012年的1.2亿台增长了128%。预计今年的数字增长50%。总体而言，据IHS预测，从2013年到2018年底，出货量有望增长325%。如图1所示图1NFC功能的智能手机的出货量NFC技术简介NFC技术背景E211NFC门禁技术简介目前,有很多种技术可以用来控制门禁系统,其中最主流的包括有:生物指纹识别技术、生物虹膜识别技术、人脸侦测识别技术以及RFID射频卡技术等。指纹识别、虹膜识别、人脸识别都是属于生物识别技术范畴,由于是采用了人体的部分生物特征为区分识别手段,因此它们具有唯一性和不可复制性,这也就使得它们相对而言成为了非常安全的身份识别方法,但由于设备精密、价格昂贵、涉及隐私等问题导致了这些技术难以普及,只能用于保密等级要求高且较高端的地方。目前采用的门禁系统控制的主流方式是基于RFID技术的射频卡识别控制方法,它具有低成本、低功耗、无线接入灵活、使用简单、可储存用户信息、安全可靠等特点,可实现用户访客管理、信息连网控制、车辆管理出入控制等功能,但由于其为读卡-应答模式,需要配备额外的读卡或应答设备。作为由RFID(RadioFrequencyIdentification)演变而来的NFC技术,不仅向下兼容RFID系统,具备RFID卡相应的功能和优势,同时由于NFC可内嵌于手机中,用户可以仅凭自己的手机加上相应的密码即可实现门禁控制与管理,相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点,它能更好地实现各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。用户只需要带上具备NFC技术功能的手机,通过系统将个人识别信息录入,使其具备身份识别卡功能,然后用近距离无线互连的方式由普通门禁室外控制主机读取,用户只需在读卡控制器前将手机拿出刷卡开门即可。这就是NFC的虚拟凭证卡模式,只需要将目前使用的门禁系统现行卡片内的门禁控制原则、人员识别方法等信息复制进手机里,手机再将相关的信息传递给读卡控制器,读卡器又通过总线网络传递到原有的门禁系统中,即可实现开门操作。NFC技术是门禁控制、管理的一种新思路、新方法,它给用户带来了更大的便利,更好的与门禁系统之间的交互方式,同时也给管理人员带来了更先进、更智能、更快捷、更方便的管理方案。E211NFC设备的应用领域非常广泛,主要可以用作近距离非接触式的的读写控制器终端以及点对点的数据传输,比如手机支付、公交卡、门禁卡、车票、门票、电影票、智能海报、文件传输、电子名片、游戏配对等。NFC的基本应用具体而言可以大致归结为5类:(1)碰触-浏览:主要包括电影海报信息浏览、商品信息浏览等,使用者可以通过NFC智能手机浏览相应的信息与能提供的服务。(2)碰触-连接:主要包括手机互连、个人信息传递等,它主要是实现的点对点的数据连接与通信。(3)碰触-通行:主要包括门禁出入口控制、高速收费站路口通行控制、球赛通行、宾馆会议来宾管理等,使用者将储存了相应信息的设备如手机靠近读卡设备即可,它主要实现的是虚拟卡模式。(4)下载-碰触:主要包括网络下载服务、门禁控制管理、宾馆住宿管理等,它主要是让用户通过手机网络下载相关的识别信息,支付相应费用用于获得门禁出入、宾馆住宿等权限。(5)碰触-确认/支付:主要包括有公交卡、餐卡、手机钱包等,用户在接入时提供相应的密码信息即可完成交易。NFC技术应用E211从全球范围看来,在门禁系统的前端接入、识别、控制方法中,虽然磁卡和接触式IC卡读卡器在门禁系统中还有一些应用,但从未来发展方向上看,磁卡和接触式IC卡读卡器己在逐步地退出门禁系统市场。HIDGlobal和恩智浦(NXP)公司共同创建的卡片门禁系统市场,占据了国外门禁系统市场的很大份额,其主体还是基于RFID技术的非接触式门禁系统随着NFC逐渐发展成为手机标准功能,两家公司正共同开发,努力将NFC技术集成到门禁系统解决方案中,并推广到智能手机中,基于NFC技术的非接触式门禁系统正在被大力推广,市场份额在飞速增加NFC研究现状国外研究现状E211目前,在门禁系统市场销售方面,据统计表明,目前非接触式IC卡是前端识别设备的主流,占据了大概90%以上的市场。在单个IC卡门禁系统应用销售额中,卡片和读卡器占了30%以上,而以门禁一卡通销售为主题的系统销售额中,卡片占了50%-60%的比例,国外恩智浦的Mifare卡及复旦微电子生产的兼容的Mifare卡已成为目前中国市场上最主要的首选配套产品。在门禁系统生产研发方面,国内对门禁系统的研究已经从认识和试用阶段进入到了研发阶段,国内的大多数厂家通过解析模仿,也制造了很多与国外门禁产品功能类似的门禁设备,他们要么是釆用第一种办法,通过先购买国外厂家的一些门禁设备配件,如读卡器、门禁控制器等,再对其进行二次加工,从软硬件双方面进行二次设计与改造,这种门禁系统一般而言性能、效果都较好,适用于安全等级要求较高的地方,但往往其设备价钱很高,客户不愿负担。要么就会采用到第二种方法:即除了其核心的芯片向国外厂家购买外,其余设备都是在国内进行研究仿制,它的优点非常灵活,能够随时照顾到客户的要求,能根据客户的意愿增加相应门禁系统的功能,最重要的是它的价格比较经济实惠,这种适合用于安全等级要求不太高的地方,在国内有较大的市场。因此从门禁系统的构架结构方面而言,国内的门禁系统大多是以门禁控制器为核心构建的,而门禁控制器大多却是由国外企业研制。以上这俩种方式基本上都是基于RHD技术实现的门禁管理控制,而国内目前对NFC技术的应用主要还是集中在如移动(电子)票务,移动/手机支付,数据共享等方面,利用NFC技术实施门禁管理的还很少,在国内暂时还比较缺乏基于NFC技术的门禁系统应用方案。NFC研究现状国内研究现状E211NFC的基本原理最基本的NFC设备主要包括读取器(Reader),标签(Tag)和应用软件三个部分,其通信模式包括主动和被动两种,工作方式则有:Peer-to-Peer(点对点模式)、Reader/Writer(读/写模式)、Cardemulation(卡模式)三种。NFC技术由无线射频识别技术(RFID)演变而来,并向下兼容RFID。其技术的基本工作原理并不复杂,一般按以下三个步骤执行:(1)侦测标签:由NFC读取器持续产生正弦波信号(频率为13.56MHz),如果有标签在磁场扰动范围内,标签由磁场親合获得能量,产生原正弦波反频率或改变频率属性的波,读取器探测到这种改变,知道附近有标签标签进入磁场,或者由有源标签主动发送某一频率的信号。(2)读取标签:读写器将要发送的信息,经编码并加载到高频载波信号上再经天线向外发送,当进入到读写器工作区域的电子标签接收到此信号时,其内部芯片的有关电路会对此信号进行整流、调制、解码等,然后对命令请求、密码、权限等进行判断。(3)读取器读取信息并解码后,再由相应应用软件进行有关数据处理。E211读取器(Reader)通常是基于一个微控制器,带一个能产生13.56MHz无线电频率的集成电路(如图)。内部集成有编码器,解码器,比较器和天线。Reader的技术要求主要有:Reader要能够通过电磁场为Tag提供足够的能量;解决多个Reader间的干扰;面对大量的Tag数据,Reader要有过滤能力;收发信号间有70db的差距,要能准确接收。NFC读取器E211第1类标签:基于IS014443TypeA标准。它具有可读写的特点,有96字节的存储能力,可用来存放少量数据。其内存可被动态扩充到2k字节,其通信速度为106kbit/s,它主要用于实现信息读取功能如智能海报信息浏览等,操作简单、成本小。第2类标签:此类标签也是基于IS014443A,同样可读写,其内存大小为第1类标签的一半(48字节),也可扩充到2k字节,通信速度同样也是106kbit/s,但目前仅支持MIFARE卡标准。第3类标签:此类标签主要支持Sony的FeliCa体系。具有2k字节内存容量,数据通讯速度为212kbit/s。此类标签尽管成本较高,但适合比较复杂的应用。第4类标签:此类标签与IS014443A、B标准兼容。其通信速度为106kbit/s和424kbit/s之间,预置了32k字节的内存用于存储以及认证计算,可实现信息交互处理,适合于对等连接、应用广泛。NFC标签规范E211NFC的3种工作方式点对点模式读/写模式模拟卡模式具有NFC功能的手机此时就像一个传统的非接触智能IC卡,可以将相关个人认证信息写入其保密单元,需要的时候只需要像刷卡一样操作即可。这使得在不改变原有设施的基础上就可以使用NFC手机进行非接触的支付和票务业务。在这种模式下两台带NFC功能的设备可以彼此交换数据,此时两台设备是对等的,都参与通信。如交换个人信息,当我们把两个在此模式下的NFC设备相互接触,就可以互换相应的个人信息。此模式下,NFC设备(如手机)可以读写NFC标签。例如在智能海报中嵌入NFC标签,其中写入了关于海报内容的更多信息,设备可以读取标签中的信息,从而进一步操作处理。E211图3NFC的3种工作方式NFC的3种工作方式E211NFC的通信模式NFC是运行在13.56MHz的频率范围内的一种成熟的无线通讯接入技术,其通信模式主要分为主动、被动两种。如下左图所示为主动通信模式,在此模式下NFC的发起者通过供电产生一个RF场,通过初始命令与目标设备连接上以后按照规定的传输速度进行数据通信,目标设备在此过程中也需要产生一个RF射频场用来应答并进行数据通信,在此模式下发起设备与目标设备是对等的,它们通过RF场建立一个对等的互连网络进行数据通信,这是非常标准的对等网络通信模式,可以获得较好的连接速度与连接质量。一般的应用主要包括用户手机个人信息交换、数据传递等。右图为被动模式，在被动模式下由发起者负责提供支持整个通信的RF射频场,目标设备不需要产生RF场,此模式下发起者可选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度,将数据传送给其他目标设备。目标设备主要通过负载调制技术,实现将数据回传给发起者的功能。这种通信机制与传统门禁系统标准如:MIFARE和FeliCa卡标准兼容,因此,可以在不增加额外成本的前提下实现与原有门禁系统的兼容控制与管理。以被动模式操作,可以使得系统大幅降低功耗,并延长电池寿命。E211NFC的通信模式NFC通信模式主动模式被动模式E211•NFC作为无线通信领域的新宠,有着其巨大的优势与应用前景,与RFID相比而言,NFC同样也是采用电磁親合的方式进行通信,NFC由于采用了特有的衰减技术,传输距离更小,但更安全、便捷,NFC能实现真正意义上的双向的设备对等连接通信，而RFID可能更多的是单方面的读卡或写入操作,RFID更适合于物流追踪管理,而NFC则更适合于金融支付、门禁控制管理等。与R