Near Field Communication


Gabriel de Oliveira da Fonseca - Gustavo Pires Machado - Thiago Leal Damásio Machado

Introdução


O NFC, Comunicação por Campo de Proximidade (do inglês Near Field Communication), é uma tecnologia que permite a transferência de informações entre dois aparelhos compatíveis sem ser necessário o contato entre os mesmo ou processos longos de pareamento. O NFC foi criado em 2003 pelas empresas Sony e Philips com o objetivo de ser uma tecnologia de conexão de curta distância de forma segura. Logo após sua criação, a Organização Internacional para padronização adotou a ISO/IEC 18092 como interface e protocolo de fundação do NFC. [2]

Em 2004, Sony, Phillips e Nokia criaram em conjunto o NFC Forum [2], instituição sem fins lucrativos que alavancou e centralizou o desenvolvimento científico acerca da tecnologia. Apesar da grande aderência na Ásia e na Europa Oriental, os Estados Unidos demoraram a implementar a utilização. Contudo, em 2011 o Vale do Silício começou a atrair atenção para a tecnologia, com empresas como Google e Rovio fazendo pesquisas na área.

As tecnologias sem fio estão em ascensão no mundo todo, visto a grande leva de benefícios que tais trazem para os indivíduos e diversos negócios. Dentre eles, pode-se citar a portabilidade, praticidade e segurança de dados. A tendência é que todo o processo comunicativo seja automatizado e não dependa de conexões via cabo. Com isso, é natural que os mais diversos ramos da economia aumentem sua demanda por tecnologias sem fio específicas para cada uma das características citadas.

A segunda década do século XXI está sendo marcada também pela expansão do conceito de internet das coisas. Com a consolidação da era da informação virtualizada, a necessidade de integrar instâncias do mundo virtual ao físico surgiu e cresce a passos largos. Nesse sentido, o NFC figura com certo pioneirismo, pois permite que objetos, pessoas e lugares se relacionem com conteúdo virtual. [1] Deste modo, justifica-se a recente propulsão que este obteve.

O NFC tem sido implementado em diversas plataformas nas mais variadas camadas do âmbito social. Exemplificando temos pagamentos mobile, jogos eletrônicos, transporte público, saúde, autenticação, mídias sociais. Essa tecnologia possui um potencial incomensurável, com o apoio devido e a implementação correta pode se espalhar por todo o mundo.

Funcionamento


O NFC utiliza a tecnologia de indução magnética para estabelecer a conexão entre dois aparelhos capacitados. Tal tipo de comunicação é categorizada na sua forma mais simplificada como evolução do RFID (identificação por radiofrequência). Uma transferência de dados em NFC requer um aparelho iniciador (ou leitor) e um aparelho alvo, ambos portadores da tecnologia. O iniciador gera um campo de ondas de rádio de baixa frequência (tipicamente 13.56MHz) e conforme existe um alvo dentro desse campo o circuito é ativado, configurando uma conexão entre ambos. Tal conexão pode ser dada através de três modos: passivo ou leitura/escrita, ativo ou peer-to-peer e emulador de cartão. [2]






No modo passivo, somente o iniciador gera o campo de frequência que energiza o circuito do aparelho alvo e o habilitando para leitura e escrita (Reader/Writer). Dentre os diversos exemplos de alvo, os mais comuns são os tags NFC, pequenos circuitos impressos que podem ser colocados nos mais diferentes tipos de objetos. Devido suas similaridades, tags NFC são comparadas com QR codes porém ambas possuem diferentes funcionalidades e design. Tags NFC possibilitam uma conexão bidirecional com capacidade de armazenamento de 32 kilobytes enquanto os QR codes somente apenas fazem uma interação de um dado específico com até 100 bytes. Além disso, QR codes são menos práticos no sentido que o usuário precisa tirar uma foto do mesmo, enquanto nas tags NFC basta o aparelho entrar em contato com a tag. [2][4]

No modo ativo, ambos os aparelhos emitem o campo de frequência de rádio podendo agir como iniciador ou alvo. Isso se configura em uma arquitetura de redes conhecida como Peer to Peer, P2P. Tal funciona em conjunção com o NFC de modo que permite a troca de informações entre dois aparelhos portadores da tecnologia sem a necessidade de um servidor central. Essa implementação torna possível troca de dados mais complexas. Um exemplo desse modo de funcionamento é o pareamento de Bluetooth ou redes Wi-Fi. A troca de dados possibilita a rápida configuração dessas conexões. [2][4]

O modo emulador de cartão (do inglês card emulator) é utilizado principalmente por smartphones e faz com que o dispositivo não emita um campo de radiofrequência, ao invés disso o campo é emitido por um dispositivo de leitura que pode ser uma máquina para pagamento com cartões com chip de contato. Esse modo permite que um smartphone seja usado como cartão de crédito ou débito.

Existem padrões internacionais de interface NFC que precisam ser respeitados, tais são definidos em pares ISO e ECMA. O par ISO/IEC 18092 e ECMA-340 definem o NFCIP, NFC Interface e Protocolo (do inglês Near Field Communication Interface and Protocol), especificando o modo da conexão, a velocidade de transferência de dados, protocolos de transporte, entre outros. Além dele, existe o par ISO/IEC 21841 e ECMA-352 cujo definem o NFCIP-2 pormenorizando o mínimo de interferência com outros aparelhos.[9]


Ecossistema


Um dos aspectos mais interessantes acerca do NFC está no legado de protocolos criados a partir dos padrões estabelecidos pela tecnologia. Com isso, diversas aplicações específicas têm sido construídas, aumentando a relevância e difundindo conhecimento tecnológico. Abaixo, estão listados alguns desses protocolos, assim como uma discussão sobre a usabilidade de ferramentas baseadas no NFC.

Protocolos criados a partir do NFC


  • NDEF Exchange Protocol (SNEP):
    O protocolo de formato de troca de dados via NFC (do inglês NFC Data Exchange Format) tem por objetivo padronizar a comunicação entre dispositivos no momento do compartilhamento de arquivos. O interessante desta tecnologia é a sua capacidade de configurar transferências de objetos MIME (Extensão de Internet Mail para multipropósitos), URIs ou tipos específicos, o que o permite trocar imagens, PDFs, vídeos e diversos outros tipos de arquivo. Uma mensagem NDEF tem o seguinte formato:


    Onde é especificado um cabeçalho indicando o início e fim da mensagem, um sinal de “arquivo pequeno”, o tamanho do tipo, o tamanho da carga, o tamanho da identificação da cara, o tipo da carga, a identificação da carga e a carga propriamente dita.

  • Exemplificação de protocolos NFC: NDEF Exchange Protocol (SNEP); NFC LLCP; e outros.

Aspectos Positivos


  • Rapidez e promiscuidade.
  • Proximidade necessária.

Desafios para o crescimento


  • Necessidade de interesse da indústria e atualização tecnológica.

Referências Bibliográficas


  1. R. Want, "Near field communication", IEEE Pervasive Computing, vol. 10, no. 3, pp. 4-7, July-September 2011. doi:10.1109/MPRV.2011.55
  2. McHugh , S. , and K. Yarmey, "Near Field Communication: Introduction and Implications", Journal of Web Librarianship 6, no. 3, pp. 186 – 207, August 2012. doi: 10.1080/19322909.2012.700610.
  3. W. Hufstetler, M. Ramos, S. Wang, "NFC Unlock: Secure Two-Factor Computer Authentication Using NFC", Mobile Ad Hoc and Sensor Systems (MASS), October 2017. doi: 10.1109/MASS.2017.87
  4. G. Ukalkar, P. Halgaonkar, "Cloud based NFC Health Card System", Intelligent Computing and Control Systems (ICICCS), June 2017. doi:10.1109/ICCONS.2017.8250760
  5. R. Mair, "Protocol - Independent Detection of Passive Transponders for Near Field Communication Systems", IEEE Transactions, Instrumentation and Measurement, vol 59, pp. 814 - 819, April 2010. doi: 10.1109/TIM.2009.2021243
  6. "What is NFC?" Acessado em: 07/05/2018 às 17h18.
  7. “Inside NFC: How near field communication works” Acessado em: 07/05/2018 às 17h18.