运用NFC近距离无线通信建构智能产品整合

  NFC技术已广泛用于生活之中,透过无线、且不须接触的近接感测数据无线传输的数据交换机制,不但可享高安全性的数据交换渠道,同时透过NFC技术的整合,另可发展更具人性化操作的智慧家庭设备整合优势。

  NFC(Near Field Communication)近场无线通信技术,其实已广泛用于生活之中,如现在特别热门的电子支付,很多电子支付工具的数据传输底层技术,就是实行NFC技术方案,而目前相当普片的门禁卡、电子票卡、电子票证应用,也是看在NFC不用接触、不用刷卡、可透过卡片与卡片阅读机近接就能在极短时间内完成卡片验证与数据交换,不仅技术难度在各种应用方案相对成熟,与NFC Tag具低成本优势,使用量只增不减。

  NFC近场无线通信技术的便利性,在整合不同应用上更能凸显其应用价值,尤其是NFC的Tag上可在无外加电源下透过芯片与线圈、近接感应卡片阅读机取得的电磁转换成电能驱动芯片与卡片阅读机天线进行验证数据交换,NFC以13.56MHz频率之下进行数据传输,信息传输的速率虽然仅有106kb/s,但实际上已可在极短的时间内完成数据传输、且只在卡片与卡片阅读机近距离靠近时即完成数据交换传输,过程快速、隐密也不需担心外部侧录问题,可提供用户几乎免学习、无感的应用体验,这也是为什么使用流量极大的大众交通600611股吧)工具、门禁系统喜爱应用RFID的主因。

  而在智能家庭应用场域中,其实已有低功耗蓝牙、ZigBee或Wi-Fi等多种无线通信技术,但实际上这些技术主要用于实践智能设备端点与数据网关、智能设备互通的无线数据传输技术,用途上主要是以设备沟通、大量数据传输为主,这些技术的主要价值在实现智能家庭应用基础的系统数据交换与传输。但实际上智能家庭设备除了功能性的需求实践外,其实另一个更大的问题是如何将不同的家庭设备应用情景、用更简单直觉的方式达成,充分体现家庭智慧化服务设计的深度。

  运用无线通信技术、再整合智慧家庭应用,即能创造关键的用户体验改善目的。例如,智慧建筑本身若为老旧建筑,一般重新布设网络、或是翻修旧建筑大多旷日废时、徒增成本,若在建物内部署ZigBee无线感测网络,即可搭配各种智能家电进行无线启闭功能与互动操控应用。以建物的全区恒温控制系统检视,应用情境为感测户外温度自动调整对应室内温度、或是以用户指定的温度设定活动区、起居室或是不同用途空间的区域温度,不仅创造更舒适的活动空间,同时也能达到区域温控实时启闭区域空调,达到节能效益。

  而不同区域的控温电器可以藉由无线网络进行联机部署,透过设备彼此互联搭配智能系统设定,可免除用户逐一开关或是不小心让温控设备做无用的运行或可能因此产生安全问题,以进一步增加居住安全性与能源管理效益,更有助提高便利性,而这种设计目标可以透过低功耗的ZigBee进行各系统设备的链接技术,建构基于ZigBee的Home Automation运行环境,反而是各个设备如何设定接入智能居家的控温系统,繁复的网络设定与区域设定肯定会让不黯信息设备的家庭用户头疼。

  在智能家庭的温控设备联机应用上,可以使用设备预先标记的NFC卷标,利用更简单的近接感应传输、搭配传输数据以密钥加密机制,让每个智能家电设备在接入智能家庭系统或网关时,可在免设定前提下完成高安全性的自动设备布署目标,甚至透过自动化设定自动产生高强度的连接系统密码,让设备与智能家庭网关间的通讯安全标准更高,更可避免智能家电在大量智能化、IoT应用加持下,反而成为家庭智能设备的资安缺口,避免智慧家庭应用成为家庭个资外泄或是设备使用安全问题隐忧。

  至于家庭设备智能化、自动化后,随之而来的设备管理就成为大问题,现有智能家庭的应用情境设计,大多采用智能手机或是平板计算机搭配图形化接口GUI进行各式的设备连接或信息呈现,家庭自动化设备大多使用更趋直觉的图形化接口让用户检视家中设备,同时智能手持设备也能实时透过网关进行家庭设备运行状态现况监控,由于智慧手机或平板若能透过RFID近接感测形式完成接入智慧家庭网关的连接设备验证,也能进一步应用进阶加密或是强密码建构智能行动装置与智能家庭网关的传输通讯机制,增加智能家庭系统的资安保障。

  随着智慧家庭设备远程遥控的进阶应用越来越便利,也彰显了智能家庭设备的网络安全要求重要性,以ZigBee家庭智能设备网络的安全性来说,家庭自动化环境可应用如ZigBee PRO网状网络协议的堆栈进行系统串接,ZigBee PRO本身的网状网络堆栈即可保障将近数百个智能IoT装置高安全性的连接环境,而ZigBee网络为采AES(Advanced Encryption Standard)算法针对传输数据进行加密,增添数据传输的安全性,同时搭配网络安全密钥处理,而在网络中所产生的密钥为由装置与装置彼此协调随机产生,不仅可保障数据的安全性,同时也可避免传输过程遭恶意拦截、解读,透过分析或是暴力破解方式取得网络控制权。

  设备在第一次接入网络时,可以透过如二维条形码、QRCode获取激活密钥,用户再透过App或是设定机制进行产品设定,也有旧的设计采让用户自行以产品序号或是密钥手动输入系统进行设定,但这种设计机制在实际用户体验并不佳,因为一长串密钥容易造成输入错误导致用户挫折感,大幅影响产品使用的便利性。

  而记载连接密钥的文件或是QRCode若不慎搞丢,也会造成产品后端用户客服无端的成本消耗,因此新颖的作法可以直接在家庭智慧设备的机壳特定位置贴附建有连接激活密钥的RFID Tag,透过内建RFID读取器的智能手机或行动装置近接过程,在数毫秒内即能由系统自动完成繁复的激活密钥输入程序,也大大提升智能家庭设备进行高度网络安全系统设定布署的便利性。

  而NFC传输具高安全性的关键在于,记录重要信息的Tag中本身为无电源装置,其运行传输的供电来源为藉由NFC Tag上的感应天线接收来自NFC卡片阅读机射频转换而来的微弱电力驱动,透过这个瞬间微弱的电量驱动芯片与卡片阅读机进行数据交换处理,加上传输距离短、数据传输的功率低、无线范围小,大幅提高数据交换验证过程的安全性,不仅可防护关键的密钥信息,也可防止设备或是黑客使用其他形式截录密钥信息,提升系统稳固性。进阶NFC Tag卷标,甚至还可针对卷标进行可程序化设定,让NFC标签也能拥有更高强度的安全设定功能,在家庭智能设备的安全应用潜力相当大。

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