تنسيق تبادل البيانات وعلامات NFC

يتم استخدام تنسيق تبادل بيانات (NDEF) وهي اختصار لـ (NFC Data Exchange Format) كتنسيق خفيف الوزن لنقل البيانات عبر ارتباط (NFC) المختص بالاتصال قريب المدى (Near-field communication)، كما تم تصميم (NFC NDEF) لتقديم تنسيق بسيط، ولكنّه فعّال بحيث يمكن استخدامه بواسطة كل من أجهزة (NFC) النشطة والسلبية، وبهذه الطريقة يمكن استخدامه لجميع اتصالات (NFC).

ما هو تنسيق تبادل البيانات NFC؟

تنسيق تبادل بيانات (NDEF): هو تنسيق رسالة ثنائي يمكن استخدامه لتغليف واحد أو أكثر من الحمولات المحددة بواسطة التطبيق والتي قد تكون من مجموعة متنوعة من الأنواع والأحجام، كما يتم دمج هذه في بناء رسالة واحدة، حيث يتم وصف كل حمولة بواسطة نوع وطول ومعرف اختياري.

مع وجود العديد من التطبيقات عالية المستوى المختلفة التي تحتاج إلى نقل البيانات عبر واجهة راديو (NFC)، فإنّ مفهوم (NFC NDEF) هو القدرة على إرسال البيانات من أي تنسيق عبر الواجهة مع الاستمرار في الاحتفاظ بتنسيق بيانات الواجهة الهوائية، حيث تتكون رسالة (NDEF) من واحد أو أكثر من سجلات (NDEF)، ويمكن أن يكون هناك سجلات متعددة في رسالة (NDEF)، حيث يعتمد الحد الأقصى لعدد السجلات التي يمكن تغليفها في رسالة (NFC NDEF) على التطبيق قيد الاستخدام ونوع العلامة المستخدمة.

نظراً لكونه تنسيقاً خفيف الوزن، فإنّ (NDEF) لا يضيف الكثير إلى الرسائل المسموعة التي تسمح بالحفاظ على معدلات بيانات منخفضة وبالتالي توفير الطاقة، وهو مطلب أساسي لـ (NFC)، ولضمان استخدام قدرة البيانات بكفاءة، لا تتضمن سجلات (NFC NDEF) رقم فهرس، حيث يتم تعيين رقم الفهرس داخل الرسالة بشكل ضمني حسب الترتيب الذي تحدث به السجلات.

لكي يعرف النظام مكان بدء الرسائل ونهايتها، يتم تمييز السجل الأول في الرسالة بمجموعة علامة (MB) أو مجموعة علامة بدء الرسالة، ويتم تمييز السجل الأخير في الرسالة بمجموعة علامة (ME) أو (Message End)، أمّا الحد الأدنى لطول الرسالة هو سجل واحد، حيث يتم تحقيق ذلك من خلال تعيين كل من علامة (MB) في نفس السجل.

ملاحظة:إنّ (NDEF) يتم تبادلها في رسائل تتكون من سلسلة من السجلات.

بنية رسالة تنسيق تبادل البيانات NFC NDEF:

1- رأس تبادل NDEF:

كما يتضمن رأس تبادل (NDEF) مؤشراً لعدد من العناصر:

• طول الحمولة (Payload length): يتم دائماً تضمين طول الحمولة النافعة في رأس (NDEF) بواسطة حقل معين، وحقل طول الحمولة عبارة عن ثماني بتات واحدة للسجلات القصيرة، ولكن بالنسبة للسجلات العادية يبلغ طوله أربع ثماني بتات، كما تتم الإشارة إلى السجلات القصيرة عن طريق تعيين بت العلم المعروف باسم (SR) أو علامة السجل القصير إلى قيمة “1”، أمّا الصفر هو طول حمولة الدفع المتاحة.

• نوع الحمولة (Payload type): يشير نوع الحمولة للسجل إلى نوع البيانات التي يتم نقلها في حمولة ذلك السجل، حيث يمكن استخدام هذا لتوجيه معالجة الحمولة وفقاً لتقدير تطبيق المستخدم، كما تتم الإشارة إلى تنسيق قيمة حقل نوع الحمولة باستخدام حقل تنسيق اسم النوع (TNF).

• تعريف الحمولة (Payload identification): يسمح مُعرّف الحمولة الاختياري للتطبيقات بتحديد الحمولة المنقولة ضمن سجل (NDEF).

2- الحمولة – Payload:

يمكن أن تكون الحمولة من مجموعة متنوعة من الأنواع المختلفة، مثل عناوين (URL) أو وسائط (MIME) أو نوع بيانات خاص بـ (NFC)، أمّا بالنسبة لأنواع البيانات الخاصة بـ (NFC) يجب تحديد محتويات الحمولة في ملف تعريف نوع سجل (NFC- RTD).

ما هي علامات NFC؟

علامات (NFC): هي أجهزة سلبية يمكن استخدامها للتواصل مع أجهزة (NFC) النشطة أي قارئ أو كاتب (NFC) نشط، حيث يمكن استخدام علامات (NFC) داخل التطبيقات مثل الملصقات، ويمكن تخزين كميات صغيرة من البيانات ونقلها إلى أجهزة (NFC) النشطة، أمّا داخل الملصق يمكن استخدام المنطقة الحية كنقطة اتصال لجهاز (NFC) النشط.

كما تتضمن البيانات المخزنة على علامة (NFC) على أي شكل من أشكال البيانات، ولكن التطبيقات الشائعة هي لتخزين عناوين (URL)، حيث يمكن لجهاز (NFC) العثور على مزيد من المعلومات، كما قد يوجد هناك حاجة لكميات صغيرة من البيانات، ومن أجل تعيين الاتصال بين قارئ أو كاتب (NFC) النشط وعلامة (NFC) السلبية، أتاح منتدى (NFC) أول بنية تقنية قياسية ومعايير للأجهزة المتوافقة مع (NFC) في 2006م، وتضمن ذلك تنسيق تبادل بيانات (NFC) و(NDEF) وثلاثة تعريفات لنوع السجل (RTD) وهي مخصصة للملصقات الذكية والنصوص وتطبيقات قراءة موارد الإنترنت.

يتم دمج علامات (NFC) في العديد من العناصر المختلفة، ويتم إنتاجها بأحجام كبيرة متنوعة، كما يتم نشرها في عدد من المناطق في العالم، ومع اكتساب (NFC) المزيد من الزخم وستظهر العلامات في العديد من المناطق الجديدة، ومع توفر أعداد هائلة من العلامات في المستقبل يجب أن تتضمن تعريفات العلامات تعريفات واضحة، بحيث يمكن استخدام علامات (NFC) من أي مصنع مع معدات أخرى من أي مصنع.

أنواع علامات NFC:

هناك أربعة أنواع أساسية للعلامات التي تم تحديدها، حيث يتم إعطاء هذه التعيينات من “1” إلى “4” ولكل منها تنسيق وقدرة مختلفة، كما أنّ تنسيقات نوع علامة (NFC) معتمدة على (ISO 14443) الأنواع “A” و”B” وهو المعيار الدولي للبطاقات الذكية، و”Sony Felica” الذي يتوافق مع “ISO 18092” ووضع الاتصال السلبي والقياسي، حيث تُعد ميزة الاحتفاظ بعلامات (NFC) في أنّه يمكن التخلص منها في كثير من الحالات، وغالباً ما تكون مشمولة مع الملصقات التي قد يكون لها عمر قصير فقط.

• نوع العلامة NFC 1: يقوم نوع العلامة “1” بالاعتماد على معيار (ISO14443A)، حيث تتم قراءة علامات (NFC) هذه ويمكن إعادة كتابتها، كما يمكن للمستخدمين تفعيل العلامة لتصبح للقراءة فقط، كما توفر الذاكرة (96 بايت) وهو أكثر من كافٍ لتخزين عنوان (URL) لموقع الويب أو كمية صغيرة أخرى من البيانات. لكن حجم الذاكرة قابل للزيادة حتى (2 كيلو بايت)، أمّا بالنسبة إلى سرعة الاتصال لعلامة (NFC) هذه هي (106 كيلوبت / ثانية)، ونظراً لبساطته يُعد هذا النوع من العلامات فعالاً من حيث التكلفة ومثالياً للعديد من تطبيقات (NFC).

• نوع العلامة NFC 2: يعتمد نوع (NFC Tag 2) أيضاً على (ISO14443A)، حيث تتم قراءة علامات (NFC) هذه ويمكن إعادة كتابتها ويمكن للمستخدمين تكوين العلامة لتصبح للقراءة فقط، أمّا حجم الذاكرة الأساسي لهذا النوع من العلامات هو (48 بايت) فقط على الرغم من أنّه يمكن توسيعها إلى (2 كيلو بايت)، كما تبلغ سرعة الاتصال (106 كيلو بت / ثانية).

• نوع العلامة NFC 3: يكون نوع (NFC Tag 3) معتمد على نظام “Sony Felica”، حيث تكون سعة الذاكرة الحالية (2 كيلوبايت) وسرعة اتصالات البيانات (212 كيلو بايت / ثانية)، ووفقاً لذلك يُعد نوع علامة (NFC) هذا أكثر قابلية للتطبيق على التطبيقات الأكثر تعقيداً، على الرغم من وجود تكلفة أعلى لكل علامة.

• نوع العلامة NFC 4: تم تعريف نوع (NFC Tag 4) ليكون متوافقاً مع معايير (ISO14443A) و(ISO14443B)، حيث تم تكوين علامات (NFC) هذه مسبقاً في التصنيع ويمكن أن تكون إمّا للقراءة أو إعادة الكتابة أو للقراءة فقط، كما يمكن أن تصل سعة الذاكرة إلى (32 كيلو بايت) وتتراوح سرعة الاتصال بين (106 كيلو بت / ثانية) و(424 كيلو بت / ثانية).

آلية عمل علامة NFC:

علامة (NFC) عبارة عن جهاز سلبي ليس له قوة خاصة به، ووفقاً لذلك عند استخدام أحدها يلمس المستخدمون جهازاً مزوداً بتقنية (NFC) على العلامة، كما يتم تحديد مقدار قليل من الطاقة بواسطة علامة (NFC) من القارئ أو الكاتب لتفعيل إلكترونيات العلامة، ثم يتم تمكين العلامة لنقل كمية صغيرة من المعلومات إلى القارئ أو الكاتب، كما يتم إرسال البيانات المخزنة في ذاكرة العلامة إلى الجهاز المزود بتقنية (NFC)، على الرغم من أنّه عادةً ما يكون مقداراً صغيراً من البيانات إلّا أنّه يمكن استخدامه لتوجيه الجهاز إلى عنوان (URL) لموقع الويب.

تصميم علامة NFC:

1. سرعة القراءة – Read speed:

هذه المشكلة مهمة لأنّه من الضروري أن تكون علامة (NFC) قادرة على تمرير جميع بياناتها أثناء وجود جهازي (NFC) ضمن النطاق، حيث إذا كانت علامة (NFC) يكون لديها القردة فقط على نقل البيانات بمعدل بطيء فهناك خطر حقيقي يتمثل في عدم نقل جميع البيانات في الوقت المناسب، ممّا يؤدي إلى ضعف مستوى الموثوقية، وهذا بدوره سيؤثر على المستخدم وسيتم إيقافها بسهولة عن استخدام النظام إذا كان عليهم الاستمرار في إعادة محاولة نقل البيانات بنجاح، كما يقوم نوع علامة (NFC 1) بنقل جميع البيانات في كتلة واحدة ممّا يقوم بالحفاظ على أداء قراءة العلامة.

2. حجم القالب – Die size:

يُعد حجم القالب له أهمية كبيرة في تصميم علامة (NFC)، حيث أنّ القالب الأصغر يشير إلى تكلفة أقل، وأيضاً أن تكون علامة (NFC) أقل اقتحامية وهو عامل مهم للعلامات المستخدمة في الملصقات، وأحجام الذاكرة الأصغر تتناسب بشكل طبيعي مع أحجام أصغر للقوالب.

3. سعر الوحدة – Unit price:

يُعد سعر وحدة (NFC) عنصراً مهماً للغاية في تصميمها، حيث أنّ العديد من علامات (NFC) ستقصد التطبيقات منخفضة التكلفة مثل الملصقات الذكية والتكلفة لها أهمية كبيرة، كما تتأثر سعر العلامة بعدد من العوامل مثل حجم الذاكرة وتعقيد (IC) العام الناتج عن الميزات الإضافية التي يجب تضمينها، من خلال الحفاظ على الذاكرة والميزات بسيطة قدر الإمكان يمكنها الحفاظ على التكلفة منخفضة.