تقنية الاتصالات قريبة المدى - Near Field Communication

انطلقت تقنية الاتصالات قريبة المدى (NFC) بشكل كبير، حيث تم دمجها في بطاقات الدفع وحجز التذاكر وما شابه ذلك لتمكين إجراء معاملات سريعة وسهلة للغاية، كما تُستخدم تقنية (NFC) أيضاً في العديد من المجالات الأخرى حيث يلزم إجراء اتصالات آمنة قصيرة المدى، ويمكن حتى دمجها في الهواتف المحمولة والأجهزة الأخرى.

ما هي الاتصالات الميدانية القريبة – NFC؟

الاتصالات الميدانية القريبة (Near Field Communication): هي تقنية قائمة على المعايير تُستخدم؛ لتوفير تقنية اتصال لاسلكي قصير المدى تحمل تفاعلات آمنة ثنائية الاتجاه بين الأجهزة الإلكترونية، حيث يتم إنشاء الاتصالات بطريقة بسيطة ولا تتطلب الإعداد من قبل المستخدمين كما هو الحال في العديد من الاتصالات اللاسلكية الأخرى، حيث يتيح للمستخدمين إجراء معاملات بدون تلامس والوصول إلى المحتوى الرقمي وتوصيل الأجهزة الإلكترونية عن طريق لمس الأجهزة معاً.

يوفر اتصال المجال القريب (NFC) اتصالاً يصل إلى مسافات تصل إلى حوالي (4 أو 5 سنتيمترات)، وبهذه الطريقة تكون الاتصالات أكثر أماناً بطبيعتها؛ لأنّ الأجهزة عادةً ما تتلامس فقط وبالتالي الاتصال عندما ينوي المستخدم ذلك، ونظراً لعدم استخدام موصلات مادية مع اتصال المجال القريب من (NFC) يكون الاتصال أكثر موثوقية ولا يعاني من مشاكل تآكل التلامس والتآكل والأوساخ التي تعاني منها الأنظمة التي تستخدم الموصلات المادية.

تقنية (NFC) هو شكل من أشكال (RFID)، ولكنّه يحتوي على مجموعة محددة من المعايير التي تحكم تشغيله وواجهته، ممّا يعني أنّه يمكن استخدام معدات (NFC) وعناصر من مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة معاً، حيث لا تُحدد معايير (NFC) بيئة التشغيل اللاتلامسية فحسب بل تحدد تنسيقات البيانات ومعدلات نقل البيانات، ويتم دمج تقنية (NFC) في العديد من التطبيقات الجديدة والمدى القصير هو مفتاح التشغيل والنجاح، حيث تعمل على مسافات قصيرة فقط ممّا يعطي درجة كبيرة من الأمان المتأصل.

تطبيقات NFC:

تطورت تقنية (NFC) من مجموعة من تقنيات تحديد الهوية والتوصيل البيني بما في ذلك (RFID)، وتتيح إمكانية الاتصال بسهولة شديدة عبر مسافات تصل إلى بضعة سنتيمترات، وعن طريق تقريب جهازين إلكترونيين من بعضهما البعض ويمكنهم التواصل، وهذا يسهل إلى حد كبير قضايا تحديد الهوية والأمان ممّا يجعل تبادل المعلومات أسهل بكثير، ومن المتوقع أن تسمح تقنية (NFC) بتجنب إجراءات الإعداد المعقدة المطلوبة لبعض التقنيات طويلة المدى.

• بطاقات الدفع.

• التذاكر.

• الهواتف المحمولة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي.

• أجهزة تسجيل النقد أو أجهزة “نقاط البيع”.

• بوابات.

• آلات البيع.

• عدادات مواقف السيارات.

• أجهزة الصراف الآلي.

• تطبيقات حول المكتب والمنزل، فعلى سبيل المثال أبواب المرآب.

ومن التطبيقات الأخرى التي تم اقتراحها أنّه يمكن استخدام اتصالات (NFC) لتكوين الاتصال بين جهازين لاسلكيين، وكل ما هو مطلوب لتهيئتها للعمل معاً لاسلكياً هو جمعها معاً لإحداث اتصال (NFC)، حيث يؤدي إلى بدء إجراء الإعداد، ويمكن إجراء الاتصال عبر واجهة (NFC) لتفعيل الجهاز اللاسلكي طويل المدى مثل (Bluetooth) أو (802.11) أو أي معيار آخر ذي صلة، وبمجرد تهيأت الجهازين يمكن أن يعملا على مدى أطول يسمح به نظام الاتصال الثاني.

يتم تجهيز اتصالات المجال القريب من (NFC) بشكل مثالي؛ لتوفير ارتباط بتقنية البطاقة الذكية والتي يتم استخدامها بالفعل لتطبيقات إصدار التذاكر والدفع، حيث إنّه متوافق على نطاق واسع مع المعايير الحالية التي تم وضعها، ومن الممكن جداً استخدام الأجهزة التي تدعم تقنية (NFC) لهذه التطبيقات أيضاً، كما يمكن أن يشمل ذلك تنزيل البيانات العامة من الكاميرات الرقمية أو الهواتف المحمولة بالإضافة إلى أي اتصال بيانات آخر مطلوب بين جهازين.

الاختلافات بين التقنيات اللاسلكية وNFC:

تُعد (NFC) هي تقنية تختلف عن التقنيات اللاسلكية الأخرى، ليس فقط في التكنولوجيا المستخدمة ولكن في التطبيقات المتصورة.

• تقنية (Bluetooth): على الرغم من أنّه يمكن استخدام كل من (Bluetooth) و(NFC) لنقل البيانات، فقد تم تصميم (Bluetooth) لنقل البيانات عبر مسافات أكبر بكثير وتم تصميم (NFC) ليكون قريباً فقط.

• تقنية (Wi-Fi / IEEE 802.11): تم تصميم (Wi-Fi) لشبكات المنطقة المحلية، وهي ليست تقنية قصيرة المدى من نظير إلى نظير.

• تقنية (RFID): على الرغم من أنّ (RFID) يشبه إلى حد كبير (NFC) في كثير من النواحي، فإنّ (RFID) هي تقنية أوسع بكثير، أمّا (NFC) هي حالة محددة يتم تحديدها من خلال المعايير التي تجعلها قابلة للتشغيل البيني.

بالاعتماد على المجال القريب المشع لتواصله، يتضمن المفهوم الكامل لـ (NFC) على حقيقة أنّ المسافة التي يمكن إجراء الاتصال عبرها محدودة، وهذا هو مفتاح نجاحها ممّا يجعلها مختلفة تماماً عن الأشكال الأخرى من الاتصالات، كما يُستخدم (NFC) على نطاق واسع نظراً لأنّه كان متاحاً لعدد من السنوات فقد تطلب عدداً كافياً من الشركات؛ لاعتماده قبل أن يتم وضعه في نطاق الاستخدام السائد على نطاق واسع.

ما هي تقنية NFC؟

توفر تقنية (NFC) شكلاً للاتصال قصير المدى للقدرة على نقل معدلات البيانات المنخفضة، وباستخدام المجال القريب يمكن إرسال بيانات الحث الفعال بتردد (13.56 ميغاهيرتز) في موجة حاملة (RF)، ولكن باستخدام المجال القريب وعدم إشعاع موجة كهرومغناطيسية، تكون المسافة التي يتم إرسال الإشارة عبرها صغيرة، ومن خلال تحديد المسافة التي يتم نقل الإشارة عبرها يوفر مستوى عالٍ من الأمان على الرغم من أنّ هناك حاجة إلى أشكال أخرى من الأمان؛ للتأكد من أنّ النظام آمن من جميع أشكال القرصنة والاحتيال.

الهوائيات في NFC:

اعتماداً على التردد المستخدم عن طريق اتصال المجال القريب فإنّ تردد (NFC) هو (13.56 ميجا هرتز) ثم باستخدام نظرية الهوائي الأساسية من الممكن تحديد الطول التقريبي لنصف موجة ثنائي القطب بمقدار (10.5 متر) وهذا من شأنه أن يشع مستوى عالٍ من المجال الكهرومغناطيسي، كما أنّ هذا غير عملي بالنسبة للأجهزة المحمولة، وفي الواقع قد تحتوي على حلقات قد يصل قطرها إلى (20 سم) على الرغم من أنّ هذا سيحدد بواسطة الجهاز المستخدم وقد يكون أصغر، ممّا يقلل بشكل كبير من المدى ويحد من المجال إلى مجال حثي له مدى قصير.

واجهة الترددات اللاسلكية لتكنولوجيا NFC:

تتميز اتصالات المجال القريب (NFC) بأنّها تقنية بدون أسلاك وتستخدم ترددات الراديو، حيث يعمل بتردد (13.56 ميغاهيرتز) ضمن نطاق التردد المتاح عالمياً وغير المنظم (13.56 ميغاهيرتز)، ونتيجةً لذلك لا يلزم الحصول على تراخيص للتشغيل على هذه الترددات، كما إنّ الإرسال اللاسلكي باستخدام (NFC) يكون نصف مزدوج حيث يتم استخدام نفس القناة لكل من الإرسال والاستقبال.

أيضاً لعدم السماح لجهازين من الإرسال معاً، فإنّه يتم تشغيل ما يسمى بروتوكول الاستماع قبل التحدث ولا يجوز للأجهزة الإرسال إلّا إذا استمعت مسبقاً للتحقق من عدم وجود أجهزة أخرى تقوم بالإرسال، وفي ضوء النطاقات القصيرة المعنية لا يلزم أن يكون البروتوكول الذي تستخدمه (NFC) شاملاً مثل البروتوكول المستخدم في البروتوكولات اللاسلكية الأخرى.

يتم إجراء الاتصال بين جهازي (NFC) عند ضمهما، بحيث لا توجد صعوبة في إجراء عملية ربط بين جهازين حيث يحدث هذا عندما يتم إحضار الجهازين إلى أقل من (4 سم) من بعضهما البعض، على الرغم من أنّ المسافات الفعلية ستعتمد على مجموعة متنوعة من العوامل، وقد وضعت أرقام (20 سم) لأقصى مسافة للاتصالات، وبهذه الطريقة يمكن لموجة بسيطة أو لمسة بسيطة إنشاء اتصال (NFC)، ولأنّ نطاق الإرسال قصير جداً فإنّ المعاملات التي تدعم تقنية (NFC) آمنة بطبيعتها، ولتوفير الواجهات القياسية تتبع الطبقات الأساسية لتقنية (NFC) معايير (ISO) العادية.

أنواع أجهزة تقنية NFC:

وضع معيار الاتصال قريب المدى (NFC) نوعين من الأجهزة، هما البادئ والهدف من الاتصال، حيث إنّ البادئ هو الجهاز الذي يبدأ الاتصال ويتحكم في عمليات تبادل البيانات، والجهاز الهدف هو الجهاز الذي يستجيب للطلبات الواردة من البادئ، كما يُحدد معيار الاتصال قريب المدى (NFC) طريقتين مختلفتين للتشغيل:

• الوضع النشط للاتصال: يعمل كلا الجهازين بإنشاء إشارة (RF) يتم إرسال البيانات عليها.

• وضع الاتصال الخامل: في هذا الوضع من الاتصال، يقوم جهاز (NFC) واحد فقط بإنشاء حقل (RF) بينما يعمل الجهاز الخامل الثاني وهو الهدف على استخدام تقنية تسمى تعديل الحمل لإرسال البيانات مرة أخرى إلى الجهاز الأساسي أو البادئ.

أوضاع تشغيل أجهزة NFC:

• القراءة أو الكتابة: يتيح وضع التشغيل هذا ضمن اتصال المجال القريب (NFC) للتطبيقات بنقل البيانات بشكل رسالة محدد بواسطة مجال (NFC)، كما أنّ هذا الوضع غير آمن ومن الضروري ملاحظة أنّ هذا الوضع مدعوم بواجهة برمجة تطبيقات (Contactless Communication API).

• محاكاة بطاقة (NFC): يمكّن جهاز (NFC) من التصرف كبطاقة ذكية قياسية، وفي هذا الوضع يكون نقل البيانات آمناً ويتم دعم الوضع بواسطة واجهة برمجة تطبيقات الاتصال بدون اتصال.

• نظير إلى نظير: الوضع الثالث داخل (NFC) هو وضع نظير إلى نظير الذي يدعم اتصال مستوى ارتباط الجهاز بالجهاز، حيث أنّ هذا الوضع لاتصال (NFC) غير مدعوم من قبل واجهة برمجة تطبيقات (Contactless Communication API).