Introduction à la technologie NFC

Bibliomobi, Connected Innovation Store, SmartHome, Expérimentation Rameau 2014, …

Avec tous les projets, prototypes et expérimentations que j’ai développés en utilisant la technologie NFC ; impossible d’en faire l’impasse sur ce blog.

Seconde raison pour laquelle je me devais de vous en parler : la frugalité. En effet, avec un peu d’imagination, il très facile de lancer un service innovant et peu couteux en s’appuyant sur cette technologie : la majorité des terminaux mobiles sur le marché sont compatibles et le coût d’un tag NFC est de l’ordre d’une dizaine de centimes d’euros.

Les bases de la technologie NFC

Interagir avec son environnement, échanger de l’information, valider son titre de transport et effectuer ses achats depuis son mobile et d’un simple geste, sont quelques-uns des usages que permet la technologie NFC.

Le NFC pour « Near Field Communication » est une technologie de communication sans contact à très courte portée fonctionnant à la fréquence de 13,56 MHz.
Elle permet la communication et l’échange d’informations à courte distance (< 10 cm) entre deux objets : un lecteur et une carte sans contact par exemple.

Intégrée dans un téléphone mobile, elle permet de lire le contenu de cartes sans contact ou d’étiquettes sans contact (appelées Tag ou Transpondeur), de dématérialiser sur mobile les cartes sans contact : cartes bancaires, billets de transport ou cartes de fidélité, et d’échanger des données entre deux terminaux.

Tout cela au travers de trois modes de communications : la lecture et l’encodage d’étiquettes NFC, le partage de fichier avec le mode pair à pair (P2P) et l’émulation de cartes sans contact.

Les trois modes de la technologie NFC

Le mode Lecteur/ Encodeur

Dans ce mode, l’équipement se comporte comme un lecteur sans contact. Il envoie des commandes pour interroger un tag ou une cible NFC, lire ou y inscrire des données.
C’est le mode le plus facile à mettre en œuvre. Les services d’information voyageur, d’accès au contenu culturel, etc. reposent sur ce mode.

Le mode P2P

le mode P2P (Peer to Peer) permet le transfert de données entre deux équipements NFC. L’un des deux équipements initie la communication (Initiator), et le deuxième est la cible (Target). Un équipement NFC peut être Initiator ou Target. Ce mode permet l’échange de contenus multimédia entre deux équipements NFC. Il facilite également l’appairage entre équipements.

Le mode Émulation Carte

Ce mode permet à un équipement NFC d’émuler un tag ou une carte sans contact : une carte bancaire, une carte de transport, etc. .
L’équipement est alors une cible qui peut être interrogée par tout type de lecteur sans contact compatible.
Pour l’émulation de cartes sans contact, notamment pour des services sécurisées, il est essentiel de retrouver le même niveau de sécurité que celui des cartes sans contact.
Pour ce faire, au sein de l’équipement NFC, un espace mémoire peut être consacré à assurer cette sécurité : le Secure Element.

Je détaillerai le sujet du Secure Element dans un prochain article.

Les applications de la technologie NFC

Les domaines d’applications de la technologie NFC sont extrêmement variés : transport, paiement, services citoyens, santé, etc. Consulter les horaires des transports publics, régler ses achats avec son mobile, charger un plan de ville ou obtenir des informations sur une œuvre dans un musée sont autant de services auxquels on pense lorsque l’on évoque la technologie NFC. D’ailleurs, il convient de préciser que les étiquettes NFC, comme c’est le cas dans les autres technologies RFID, ont un identifiant unique. L’unicité du numéro d’identifiant de la puce ouvre la voie à des applications de traçabilité ou de lutte contre la contrefaçon.

Les normes de la technologie NFC

Les normes et les spécifications définissant une communication NFC héritent de normes et de standards issus de la RFID HF (ISO 14443, JIS X6319-4).
Ainsi, un terminal NFC est en mesure de lire des cartes ISO 14443 (A&B) et JIS X6319-4, ce qui représente la majorité des cartes sans contacts sur le marché.

Les normes relatives à la technologie NFC sont nombreuses et évoluent sans cesse au cours du temps.

Les normes définissant les couches basses d’une communication NFC sont les normes NFC-IP1 et NFC-IP2 (Near Field Communication – Interface and Protocol) que nous retrouvons respectivement sous les noms ECMA 340 (ou ISO 18092) et ECMA 352 (ou ISO 21481).

Ces normes issues d’organismes différents tels que l’ISO, l’ECMA ou l’ETSI sont en réalité le plus souvent très similaires voire identiques. C’est le cas pour la norme ECMA 340 et la norme ISO 18092.

Ici, je vous propose une liste non exhaustive des normes de communication et de tests.

 

Liste non exhaustive des normes NFC
ECMA ISO ETSI Contenu
NFC-IP1 340 18092 TS 102 190 Couche basse (RF et digital)
356 22536 TS 102345 Plan de tests RF
362 23917 / Plan de tests digital
NFC-IP2 352 21481 TS 102 312 Couche basse (RF et digital)
GSMA 373 28361 TS 102 613 Specification SWP (SHDLC)

 

Le NFC Forum et ses spécifications

Avec l’ensemble des normes antérieures au NFC et des systèmes propriétaires, assurer une interopérabilité entre toutes ces technologies sans contact est une entreprise ambitieuse.
Pour garantir le succès de cette technologie, il est pourtant essentiel que les nouveaux équipements NFC soient compatibles avec les normes déjà existantes et dominantes sur le marché.

Afin de favoriser cette interopérabilité et de promouvoir mondialement cette technologie, un consortium d’acteurs du sans contact a créé, en 2004, le NFC Forum. Le NFC Forum est une association à but non lucratif dont les principales missions sont : le développement de spécifications basées sur les normes afin d’assurer l’interopérabilité entre les dispositifs et les services, d’encourager le développement de produits utilisant les spécifications du NFC Forum, de veiller à ce que les équipements NFC soient conformes aux spécifications du NFC Forum, etc.

Le NFC Forum a produit ses propres spécifications en s’appuyant sur les normes que nous avons citées précédemment. Ces spécifications sont divisées en plusieurs catégories dont celles spécifiant le format d’échanges de données (NDEF), celles spécifiant le type de tags et celles décrivant le protocole de communication.

Le format de donnée NDEF (NFC Forum Data Exchange Format) est le format d’encapsulation des messages échangés entre un équipement et une cible NFC. Ce format est décrit dans la spécification NDEF.
Les messages peuvent être de différents types, leur implémentation est décrite dans les spécifications « Record Type Definition ».
Par exemple, pour un message de type texte, il faudra se référer à la spécification « NFC Text Record Type Definition ».

 

Résumé des spécifications pour les trois modes du NFC

Résumé des spécifications pour les trois modes du NFC

 

Pour aller plus loin

Cet article est extrait de ma publication « La technologie NFC – Principes de fonctionnement et applications » pour le compte des éditions Techniques de l’ingénieur – 2013.
La publication offre une vue plus complète et détaillée de la technologie NFC.

Pour aller plus loin sur le sujet, je vous conseille également les ouvrages suivants :

Cet article vous est proposé en guise d’introduction aux articles et aux tutoriels en préparation sur la technologie NFC : émulation carte HCE, plateforme d’informations contextualisées, contrôle d’accès intelligent,…

Si des erreurs se sont glissées dans l’article, n’hésitez pas à nous en faire part.

Merci, et à très bientôt sur Frugal Prototype

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Ali Benfattoum

Ali Benfattoum

Serial Prototypeur, Citizen Clan Activist, Intrapreneur... Ali le reste du temps. Ma devise : c'est sur le terrain qu'on fait ses preuves... de concept. Suivez moi sur @alifrugal

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