Какие бывают типы NFC-меток?

NFC-теги С виду они могут казаться простыми, но технологии, заложенные в них, далеко не одинаковы. NFC работает на частоте 13,56 МГц, и большинство NFC-меток представляют собой пассивные устройства, не имеющие собственной батареи. Когда к ним приближается телефон или считыватель NFC, его электромагнитное поле обеспечивает метке энергию, необходимую для обмена данными.

Однако когда люди говорят о “типах NFC-меток”, они могут иметь в виду несколько разных вещей. Термин «Тип метки NFC Forum» описывает архитектуру связи метки. Название, например NTAG213, обозначает конкретный микросхему, встроенную в метку, в то время как такие термины, как NFC-стикер, карта или браслет — это термины, описывающие физический формат. Разделение этих категорий позволяет гораздо легче понять различия между продуктами с технологией NFC.

Какие бывают типы NFC-меток?

Форум NFC выделяет пять типов меток: от типа 1 до типа 5. Каждый тип использует определенную технологию связи NFC и определяет, как устройство с поддержкой NFC обнаруживает метку и обменивается с ней данными.

Один из терминов, который часто встречается в этих технических характеристиках, — это NDEF, сокращение от NFC Data Exchange Format (формат обмена данными NFC). NDEF обеспечивает стандартизированный способ хранения данных приложений на метках NFC. Метка может содержать запись NDEF с URL-адресом веб-сайта, текстом или другим поддерживаемым типом данных. 

Ниже приводится краткое сравнение пяти типов меток NFC Forum:

Метки NFC типа 1

NFC Type 1 использует технологию NFC-A и был разработан для относительно простых приложений чтения/записи. Наиболее часто с этой категорией ассоциируются названия «Topaz» и «Jewel». Как и другие спецификации меток NFC Forum, Type 1 определяет, как считывающее устройство обнаруживает метку и получает доступ к сообщению NDEF, а не описывает какой-либо конкретный физический продукт-метку.

Сегодня Type 1 имеет значение в основном с точки зрения исторического контекста. NFC Forum по-прежнему включает спецификацию тегов Type 1 в свой перечень, однако поддержка Type 1 была исключена из спецификации цифрового протокола и других спецификаций устройств, начиная с выпуска технической спецификации 2021 года. В результате эту технологию лучше рассматривать как устаревшую технологию NFC, а не как стандартный выбор для нового проекта в области NFC.

Таким образом, тип 2 становится гораздо более подходящей отправной точкой для простых NFC-меток, которые люди обычно используют со своими телефонами.

Метки NFC типа 2

NFC Type 2 также использует протокол NFC-A для обмена данными, но стал широко распространенной платформой для универсальных NFC-меток. Спецификация NFC Forum Type 2 определяет, как устройство NFC обнаруживает метку и считывает или записывает данные NDEF, в то время как отдельные производители микросхем на базе этой структуры создают модели с различным объемом памяти и набором функций.

Микросхемы типа 2 часто используются в NFC-метках, наклейках, картах и встроенных метках на товарах. Они хорошо подходят для приложений, в которых метка должна хранить информацию, которую телефон или считывающее устройство может получить одним касанием, например URL-адрес, данные о продукте, информацию о сопряжении или цифровую визитную карточку. Например, компания NXP позиционирует свою линейку NTAG21x для взаимодействия с потребителями, аутентификации продукции, электронных ценников, сопряжения по Bluetooth или Wi-Fi, а также для других подобных применений на массовом рынке.

Распространенные чипы NFC типа 2

Тип 2 охватывает целый ряд совместимых микросхем. NTAG213, NTAG215 и NTAG216 относятся к числу наиболее широко используемых моделей, особенно в NFC-метках, наклейках, картах и других метках общего назначения. Они используют одну и ту же архитектуру связи типа 2, однако отличаются объемом пользовательской памяти и некоторыми характеристиками на уровне микросхемы. 

Эти три микросхемы обладают рядом функций, выходящих за рамки базового хранения данных. NTAG21x обеспечивает запрограммированный производителем 7-байтовый идентификатор UID, подпись подлинности на основе ECC, программируемую в полевых условиях блокировку только для чтения, а также настраиваемую 32-битную защиту паролем. Пароль может ограничивать несанкционированные операции с памятью, но его не следует путать с зашифрованной связью NFC. Компания NXP также заявляет, что данное семейство микросхем рассчитано на 100 000 циклов записи и 10 лет сохранности данных.

Поэтому основной причиной перехода с NTAG213 на NTAG215 или NTAG216 обычно является мощность, а не другой тип тегов NFC Forum. Все три тега остаются тегами типа 2 и работают со скоростью 106 кбит/с.

Метки NFC типа 3

Стандарт NFC Type 3 использует технологию NFC-F и соответствует японскому промышленному стандарту JIS X 6319-4. Он тесно связан с технологией Sony FeliCa — бесконтактной технологией, широко применяемой в системах продажи билетов на общественном транспорте и системах электронных денег, особенно в Японии и на других азиатских рынках.

Стандарт NFC-F поддерживает скорость передачи данных 212 и 424 кбит/с, что подходит для приложений, требующих быстрых транзакций. Технология FeliCa также используется для контроля доступа и идентификации, хотя тип 3 встречается в наклейках и этикетках NFC общего назначения реже, чем тип 2.

Метки NFC типа 4

NFC Type 4 использует протокол ISO-DEP (протокол обмена данными ISO) в рамках стандартов NFC-A или NFC-B и совместим с серией стандартов ISO/IEC 14443. Он поддерживает командную связь, применяемую в бесконтактных смарт-картах, и способен обеспечивать более сложный обмен данными по сравнению с более простыми архитектурами меток.

MIFARE DESFire — одно из самых известных семейств микросхем, используемых в приложениях типа 4. Чипы DESFire используют протокол связи ISO/IEC 14443-4, а такие продукты, как MIFARE DESFire EV3, соответствуют стандарту NFC Forum Type 4 Tag. Они широко используются в общественном транспорте, системах контроля доступа, университетских картах и других системах идентификации, где карта должна управлять защищёнными данными или несколькими приложениями.

MIFARE DESFire EV3 поддерживает шифрование AES-128, взаимную аутентификацию, зашифрованный обмен данными и права доступа на уровне приложений. Кроме того, он может осуществлять обмен данными со скоростью 106, 212, 424 или 848 кбит/с. Эти возможности обеспечиваются самой микросхемой DESFire EV3; другие микросхемы типа 4 могут иметь иные характеристики по объему памяти, безопасности и производительности.

Метки NFC типа 5

NFC Type 5 использует технологию NFC-V и основан на стандарте ISO/IEC 15693, применяемом в системах ближней радиосвязи RFID. Метки типа 5 могут поддерживать взаимодействие по протоколу NFC с совместимыми смартфонами, а также работать со считывателями RFID в высокочастотном диапазоне (HF) по стандарту ISO/IEC 15693, что позволяет им играть важную роль в приложениях, сочетающих мобильный доступ с идентификацией на больших расстояниях.

NXP ICODE и STMicroelectronics ST25TV — это хорошо известные семейства микросхем типа 5. Они используются в таких областях, как отслеживание активов, инвентаризация, идентификация продукции и приложения для цепочки поставок. Метки типа 5 поддерживают стандарт NDEF, поэтому одна и та же метка может также передавать информацию на телефон с поддержкой NFC.

При использовании специализированного считывателя RFID ВЧ-диапазона и подходящей антенны метки, соответствующие стандарту ISO/IEC 15693, могут работать на гораздо больших расстояниях, чем при использовании смартфона. Компания NXP указывает рабочее расстояние до 1,5 метра для меток ICODE при использовании считывателей ВЧ-диапазона с большим радиусом действия, в зависимости от геометрии антенны, в то время как дальность связи по NFC на мобильных устройствах не превышает нескольких сантиметров. Системы типа 5 также поддерживают функцию антиколлизии, что позволяет считывателю идентифицировать несколько меток, находящихся в зоне его действия.

Безопасность вновь зависит от конкретной микросхемы. Например, ICODE SLIX2 обеспечивает 8-байтовый уникальный идентификатор (UID), блокировку записи на уровне блоков, 32-разрядный доступ к чтению и записи, защищенный паролем, а также 32-байтовую подпись подлинности. Компания NXP заявляет, что он выдерживает 100 000 циклов записи и обеспечивает сохранность данных в течение 50 лет. Другие микросхемы типа 5 предлагают иные механизмы защиты. 

Распространенные типы NFC-меток по физическому формату

Метки NFC также часто классифицируются по их физической конструкции. Один и тот же микрочип NFC может быть встроен в совершенно разные изделия в зависимости от того, где будет использоваться метка, как она будет закреплена и какая степень защиты ей требуется.

NFC-вставки

Вставка NFC является функциональным ядром многих готовых меток NFC. Она объединяет микросхему и антенну на тонкой подложке и впоследствии может быть преобразована в этикетку или встроена в другой продукт.

Сухая вставка содержит микросхему, антенну и подложку. В мокрой вставке дополнительно присутствует клеевой слой, что упрощает её ламинирование в этикетки или крепление в процессе производства.

НФК-наклейки и этикетки

NFC-наклейки и этикетки разместить NFC-вставку внутри тонкой самоклеящейся конструкции. Они широко используются на упаковке, рекламных материалах, этикетках товаров и других поверхностях, где целесообразно применять малогабаритную метку.

Микросхема внутри может варьироваться в зависимости от области применения. В простой метке с URL-адресом может использоваться микросхема типа 2, например NTAG213, тогда как в другой метке может применяться другая микросхема, если требуется больше памяти или другие функции.

Карты NFC

В картах NFC чип и антенна встроены в жесткий или полужесткий корпус карты. К числу распространенных областей применения относятся цифровые визитные карточки, членские карточки, удостоверения личности и пропуска.

Сам по себе формат карты не определяет, какая технология NFC в ней используется. В зависимости от требований системы в различных картах могут применяться бесконтактные микросхемы типа 2, типа 4 или другие совместимые микросхемы.

Брелки с поддержкой NFC

В брелках с технологией NFC метка размещена внутри компактного корпуса, который можно носить на кольце для ключей. Благодаря герметичной конструкции чип и антенна получают более надежную физическую защиту, чем в случае с тонкой бумажной или пластиковой этикеткой.

Они широко используются для идентификации, контроля доступа и в других областях, где метку необходимо носить с собой и неоднократно прикладывать к считывающему устройству.

Браслеты с технологией NFC

В браслетах с технологией NFC чип и антенна объединены в одно носимое устройство. Они широко используются на мероприятиях, для идентификации посетителей, безналичных платежей и в системах контроля доступа.

Конструкция браслетов может значительно различаться. Силиконовые браслеты подходят для многократного использования, тогда как одноразовые браслеты для мероприятий могут изготавливаться из более легких материалов, рассчитанных на более короткий срок службы.

Антиметаллические метки NFC

Рабочие характеристики NFC меняются, когда обычный тег размещается непосредственно на металле, поскольку металл создает помехи антенному полю тега. Антиметаллические NFC-теги оснащены экранирующим или изолирующим слоем, который обеспечивает нормальную работу антенны на металлических поверхностях.

Они пригодны для оборудования, инструментов, машин и других металлических объектов, в случае которых стандартная NFC-метка может демонстрировать низкую или нестабильную производительность.

К другим физическим форматам относятся эпоксидные метки, текстильные метки и встроенные NFC-компоненты. Все они основаны на одной и той же основной идее: чип и антенна выполнены в корпусе, подходящем для конкретных условий эксплуатации и предполагаемого назначения.

Влияет ли тип NFC-метки на совместимость телефона и считывателя?

Совместимость телефонов и считывателей зависит от технологии NFC и протокола, поддерживаемых устройством. Стандарты NFC-A, NFC-B, NFC-F, ISO-DEP и NFC-V обрабатываются по-разному на аппаратном и программном уровнях.

На iPhone фреймворк Core NFC от Apple поддерживает считывание меток NFC Forum типов от 1 до 5 в формате NDEF. Считывание меток NFC с помощью приложений было внедрено в iPhone 7, а в iOS 13 компания Apple расширила возможности Core NFC, добавив поддержку записи в формате NDEF и встроенный доступ к меткам стандартов ISO 7816, MIFARE, ISO 15693 и FeliCa на поддерживаемых моделях iPhone.

Компания Apple также внедрила функцию считывания NFC-меток в фоновом режиме в моделях iPhone XS, XS Max и XR. На iPhone, поддерживающих эту функцию, NDEF-метку можно обнаружить без предварительного запуска приложения для считывания NFC. Сканирование в фоновом режиме осуществляется только в режиме чтения и требует наличия контента в формате NDEF.

Доступ к тегам через их собственные протоколы предоставляет приложениям больше возможностей для управления, чем стандартное считывание данных по стандарту NDEF. Core NFC предоставляет интерфейсы для технологий ISO 15693, FeliCa, ISO 7816 и MIFARE, благодаря чему приложение при необходимости может взаимодействовать с поддерживаемыми тегами через их собственные протоколы.

Android также напрямую поддерживает ряд технологий NFC, в том числе NFC-A, NFC-B, NFC-F, NFC-V и ISO-DEP. Поддержка некоторых проприетарных технологий может зависеть от аппаратного обеспечения NFC телефона; например, в Android поддержка MIFARE Classic определена как опциональная.

Специализированные считыватели NFC и HF RFID отличаются друг от друга ещё больше. Считыватель может поддерживать метки типа 5 по стандарту ISO/IEC 15693, технологии ISO/IEC 14443 или несколько протоколов в одном устройстве. Поэтому для проектов, в которых используется конкретный микрочип или набор собственных команд, необходимо проверить совместимость с конкретным телефоном или считывателем, который будет взаимодействовать с меткой.

Часто задаваемые вопросы

Выберите подходящий NFC-тег для вашей задачи

Нужна помощь в выборе подходящего типа NFC-метки? Мы поставляем и изготавливаем NFC-метки на заказ для различных продуктов, условий эксплуатации и требований к считыванию.

Расскажите нам, как будет использоваться этот тег, и мы поможем вам выбрать подходящее NFC-решение для вашего проекта.