NFC – csupán egy újabb, rövid hatótávolságú átviteli szabvány?
A Bluetooth®-hoz hasonló, jellemzően rövid hatótávolságú adatátviteli technológiákhoz képest az NFC-alapú kommunikáció még csupán kisebb távok áthidalására szorítkozik (lásd a keretes írást). Noha ez elsőre korlátnak tűnhet, valójában éppen emiatt nyílnak meg új és — pl. a Bluetooth® esetében — megszokottaktól eltérő alkalmazási lehetőségek. Míg a több métert meghaladó kapcsolatok felépítését energiatakarékossági és adatvédelmi okokból külön kezdeményezni, illetve engedélyezni kell a mobilkészülékeken, az NFC-átvitel ennél önszervezőbb módon jön létre: az egyes eszközöket egyszerűen egymás mellé vagy egy adott végberendezésre (terminálra) kell helyezni. Egyszerű használhatósága következtében számos új alkalmazás előtt nyit utat az NFC, például:
- Elektronikus fizetés mobiltelefonnal vagy fizetőkártyával.
- WLAN-kapcsolat könnyű felépítése egy étteremben. Belépéskor a mobilkészülékeket egy rövid pillanatra egyszerűen egy terminálhoz kell tartani, ezt követően minden automatikusan végbemegy. Nem kell többé nehézkes kódokkal küszködni, az étterem mégis elérheti, hogy csak a vendégei használják az ingyenes hozzáférést.
- Különlegesebb felhasználások is léteznek már, például okostelefonokon az elavult igazolófüzeteket kiváltó alkalmazás (1. ábra).
1. ábra. Lengyelországban, a Magas-tátrai Nemzeti Parkban NFC-érzékelőpontokat helyeztek el a hegycsúcsokon. A kirándulók NFC-funkcióval és megfelelő alkalmazással rendelkező okostelefonjaik segítségével kitölthetik elektronikus „igazolófüzeteiket", egyszerűen a megfelelő közeltéri érzékelőponthoz tartva a készüléküket, valahányszor feljutnak egy hegytetőreNFC-eszközök tesztelése a fejlesztés és gyártás során
Az NFC-eszközök világában számos különböző gyártó készülékének kell egymással kommunikálnia. A teljes körű együttműködés biztosítása érdekében az NFC Forum szabványos tesztelési eljárásokat határozott meg. Ezek leírása „Az NFC rádiófrekvenciás analóg követelményrendszeréhez kapcsolódó vizsgálati előírások/esetek" című, NFC-funkcióval rendelkező eszközök gyártói számára kidolgozott dokumentumban található, elősegítve a különféle termékek NFC-norma szerinti megfelelőségének ellenőrzését mind a fejlesztés, mind a gyártás során.
Egy készülék kétféle szerepkört tölthet be a közeltéri kommunikációban. Az átvitelhez szükséges energiát biztosító egység a lekérdezőeszköz, míg a válaszküldéshez egy másik NFC-funkcióval rendelkező berendezés energiáját felhasználó készülék, az ún. „figyelő". Az NFC technológiájáról rövid áttekintést keretes írásunk ad. Az NFC Forum fent említett vizsgálati előírása mindkét közeltéri eszköztípusra vonatkozóan tartalmaz teszteket.
Figyelőeszközök tesztelése
A vizsgálatok ezen csoportjában a tesztelt eszköz figyelő szerepkört tölt be (2. ábra). A generátor — pl. a Rohde & Schwarz által gyártott R&S®SMBV100A típusú berendezés — állítja elő a lekérdezőjelet, egy 13,56 MHz-es vivő kisugárzásával biztosítva a kommunikáció által igényelt energiát a teljes vizsgálat során. E gerjesztő vivő- és lekérdezőjel mellett az RF-adatforgalom feldolgozásához egy további NFC-referenciaantenna is szükséges (a referenciavevő számára), melynek felépítését és a hozzá kapcsolódó áramkörök tulajdonságait részletesen meghatározta az NFC Forum.
2. ábra. Tipikus összeállítás figyelőeszközök teszteléséhezHa a figyelőeszköz helyesen működik, a lekérdezőegység által keltett elektromágneses tér modulálásával válaszol (terhelésmoduláció). Ezt a referenciaantenna érzékeli, megfelelő elektromos jelet szolgáltatva a talppontjában. Egy NFC-jelelemző rendszer — például egy R&S®RTO-sorozatú oszcilloszkóp az R&S®FS-K112 jelű számítógépes programmal együtt — analizálja a referenciaantenna jelét, lehetőséget adva a figyelőeszköz megfelelőségének eldöntésére.
A közeltéri kommunikáció (NFC) alapelveNFC-alapú átvitellel csupán néhány milliméteres távolságokat hidalnak át, pl. fizetőkártyát terminálkészülékre helyezve vagy két mobiltelefont egymáshoz közel tartva. Az egyik készülék 13,56 MHz frekvenciájú elektromágneses teret kelt (3. ábra), de – ellentétben a mobiltelefonok adásaival – ez a jel nem jut ki a távoltérbe, hanem a közeltérben, a transzformátorok működéséhez hasonlóan, induktív úton becsatolódik a másik eszközbe.  3. ábra. Két készülék NFC-eljárással kommunikál, 13,56 MHz-es vivőt használvaA gerjesztőteret létrehozó készülék neve lekérdezőeszköz, míg a másik egység a figyelő (ebben az összefüggésben a fizetőkártya is eszköznek minősül). A lekérdezőtől a figyelő felé irányuló adatátvitel során a lekérdező modulálja a saját terének amplitúdóját, amit a figyelő érzékel. A figyelőtől a lekérdező felé történő kommunikáció ún. terhelésmodulációval történik: a figyelő nem állandó mennyiségű energiát vesz fel az őt gerjesztő térből, hanem időben változtatja az elnyelt teljesítmény mértékét (az impedanciájának módosításán keresztül). A visszacsatolás következében megváltozik a váltakozó elektromágneses mező amplitúdója, amit a lekérdező érzékel. NFC-A, NFC-B és NFC-FAz elmúlt évek során különféle vállalatok által támogatott, több közeltéri kommunikációs szabvány látott napvilágot. Ezek közül a legfontosabbakat közös NFC-normába foglalta bele az NFC Forum. Az új szabvány NFC-A, NFC-B és NFC-F jelű részei tükrözik, hogy az NFC Forum új szabványát különféle, már létező normákból állították össze. Mindhárom részszabvány 13,56 MHz frekvenciájú gerjesztőtérrel működik, különbség az amplitúdómoduláció módjában, a kisugárzott szimbólumok kódolásában és az adatsebességben van közöttük. Az NFC-B szerinti terhelésmodulációt esetenként BPSK-ként is említik, noha nem maga a gerjesztőtér kap fázismodulációt, hanem egy segédvivő, amely ezt követően modulálja a 13,56 MHz-es gerjesztőtér amplitúdóját. |
Lekérdezőeszközök tesztelése
Lekérdezőkészülékek teszteléskor a vizsgált eszköz hozza létre az NFC-átvitelhez szükséges, 13,56 MHz frekvenciájú gerjesztőteret, és modulálja a lekérdezőjellel. Ebben az esetben is szükség van egy közeltérbe helyezett referenciaantennára, melynek kimeneti pontján megjelenik a vett lekérdezőjel burkolója. Az NFC-elemző rendszer ezt dolgozza fel. Bizonyos esetekben ennyi elegendő egy adott készülék megfelelőségének megállapításához.
Összetettebb tesztelések során generátorral elő kell állítani a figyelőkészülék válaszjelét, további információk kisugárzását kérve a lekérdezőtől (4. ábra). A generátort az elemzőrendszer indítja (triggereli), majd alapsávi jel formájában a megfelelő válaszinformációkat a referenciaantennára juttatja, melynek áramkörei ennek hatására ún. terhelésmodulációnak teszik ki a lekérdezőegység elektromágneses terét. Amennyiben a vizsgált lekérdezőkészülék a szabványban előírtaknak megfelelően működik, egy újabb lekérdezőjelet fog mindezekre válaszképpen kisugározni, amelyet a mérőrendszer szintén analizál.
4. ábra. Tipikus összeállítás lekérdezőeszközök teszteléséhezA Rohde & Schwarz jelgenerátoraival mindenféle NFC-jel létrehozható
Az új, R&S®SMx-K89 jelű opció akár utólagos beépítése után a Rohde & Schwarz jelgenerátoraival könnyedén előállíthatók a fent említett lekérdező- és válaszjelek.
Ez a kiegészítés az R&S®SMU200A és R&S®SMBV100A típusú vektor-jelgenerátorba, valamint az R&S®AMU200A, R&S®SMJ100A és R&S®SMATE200A típusú műszerbe építhető be. Az opció által létrehozott hullámformák kielégítik az NFC-norma követelményeit, valamint támogatják az NFC-A, NFC-B és NFC F szabványváltozatot is (5. ábra).
A jelek precízen paraméterezhetők, így beállítható a fel- és lefutóélek alakja, továbbá túllövés keltésével mesterségesen lerontható a hullámforma minősége is, így ellenőrizhető, hogy a vizsgált készülék kedvezőtlen körülmények között is megfelelően működik-e (6. ábra). A felhasználói kezelőfelületen keresztül kézileg beállítható minden paraméter, továbbá, ha a felhasználó rendelkezik automatizált műveletsorokkal (szekvenciákkal), a generátor SCPI-utasításkészlet segítségével, GPIBvagy ethernetkapcsolaton keresztül valós időben is távvezérelhető.
6. ábra. A modulációs paraméterekkel a fel- és lefutóélek igény szerint módosíthatók. Jól látható a felfutóél mesterségesen előidézett, 5%-os túllövéseAmennyiben a szabványos alapvizsgálatokat mélyebb, egyedi tesztekkel kívánjuk kiegészíteni, az R&S®SMx-K89 jelű opció segítségével rugalmasan felépíthetünk átfogó műveletsorokat (szekvenciákat) az egyes NFC-utasításokból (7. ábra). Az eszközkereséshez és ütközések megelőzéséhez szükséges alapparancsokat, valamint az adatátvitelre szolgáló NFC-A / -B / -F protokollparancsokat egyaránt tartalmazza ez a kiegészítés (platform 1 ... 4 típusú eszközökhöz, ISO- és NFC-adatkapcsolati protokollal).
7. ábra. Az NFC-parancsok rugalmasan felfűzhetők hosszabb műveletsorokká (szekvenciákká). Az NFC-A / -B / -F norma szerinti protokollokhoz szükséges parancsokat támogatja a szoftver (platform 1 ... 4 típusú eszközökhöz, ISO- és NFC-adatkapcsolati protokollal).NFC-tesztek – mindent egy forrásból!
A Rohde & Schwarz kínálta NFC-vizsgálati termékpaletta a fent leírt tesztekhez szükséges minden elemet tartalmaz. A gerjesztőtér felé illesztést biztosító, teljes referenciaantenna-készlettel is rendelkezik a gyártó (R&S®CSNFC-B8 jelű, NFC Forum szerinti referenciaberendezések) [1].
A Rohde & Schwarz már meglévő, mobiltelefon-mérésekhez kifejlesztett műszereinek képességei kibővíthetők NFC-funkciókkal is, így a közeltéri kommunikációs vizsgálatok elvégzéséhez nem kell új berendezés. Pl. az R&S®FS-K112PC jelű NFC-mérőprogram segítségével kielemezhetők az R&S®RTO-sorozatú oszcilloszkópokkal vagy az R&S®FSV típusú jel- és spektrumanalizátorral befogott NFC-jelek.
Az új, R&S®SMx-K89 jelű opció be-építhető a Rohde & Schwarz jelenlegi összes vektor-jelgenerátorába, teljessé téve a cég NFC-méréstechnikához kapcsolódó kínálatát [2].
[1] Rohde&Schwarz NFC / RFID technológia
[2] R&S®SMBV-K89 NFC A / B / F termékoldal
A Rohde & Schwarz az NFC Forum társult tagja. Az „NFC Forum" tulajdonnév és az „NFC Forum" logó a Near Field Communication Forum (Közeltéri Kommunikációs Fórum) nevű szervezet védjegye
