الاتصالات ب-الحقل القريب

اتصالات بحقل قريب

Near- field communication - Communication en champ proche

الاتصالات بالحقل القريب

خالد يزبك

مقارنة بتقنيات بلوتوث والأشعة تحت الحمراء

نشأة الاتصالات بالحقل القريب

الاستخدامات والتطبيقات

خواصّ الاتصالات بالحقل القريب

?أنماط عمل الاتصالات بالحقل القريب

المعايير الدولية

تُعدّ الاتصالات بالحقل القريب?Near? Field Communications (NFC)  تقنيّة اتصالات لاسلكية قصيرة المدى، تعمل على التردّد 13.56 ميغاهرتز، وعلى مسافة لا تتجاوز 4 سم، وبمعدل نقل معطيات من 106 kbits/second إلى 424 kbits/second. تسمح تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب بنقل المعطيات بين جهازين إلكترونيّين مزوَّدين بهذه التقنيّة وفق معايير معترف بها من المنظمات المختصة.

يعتمد مبدأ عمل تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب على التحريض بالحقل المغنطيسي، بوضع هوائيّين حلقيّين ضمن مجال الحقل القريب لكل منهما، مشكِّلين بذلك محوِّلاً transformer بنواة من الهواء. لذلك تتقاسم تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب التقنيّة الأساسية نفسها التي تعمل بها تقنيّة تحديد الهوية (أو المطابقة) بالتردّدات الراديويّة (Radio Frequency Identification (RFID، والبطاقات الذكيّة العديمة التماسات contactless smart cards.

مقارنة بتقنيات بلوتوث والأشعة تحت الحمراء

تتوافق تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب وتقنيّة بلوتوث bluetooth وتقنيّة الشبكة اللاسلكيّة Wi-Fi للاتصال بالإنترنت، والتي تعمل وفق المعيار IEEE 802.11، ولكن لها عدد من الميِّزات المفتاحيّة الجديدة مقارنةً بتقنيّات نقل المعلومات مثل بلوتوث والأشعّة تحت الحمراء infrared العاملة وفق معيار? Infrared Data Association (IrDA). يبين الجدول (1) أهمّ ميِّزات الاتصالات بالحقل القريب وفوائدها ومقارنتها بتقنيّات الاتصالات الأخرى القصيرة المدى.

وعلى نحوٍ أوسع يبيِّن الشكل (1) مقارنة توضيحية؛ من حيث المدى، وسرعة نقل المعطيات بين تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب وتقنيات الاتصالات اللاسلكية الأخرى.

الشكل (2) تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب للوصل بين جهازين مزودين بتقنيّة بلوتوث	الشكل (1) مقارنة تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب بتقنيات الاتصالات اللاسلكية الأخرى

نشأة الاتصالات بالحقل القريب

تُعدّ تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب إحدى تطبيقات تقنيّة تحديد الهويّة بالتردّدات الراديويّة RFID، واستُخدمت في بداياتها للوصل بين جهازين مزوّدين بتقنيّة بلوتوث (الشكل 2).

يعود تاريخ الاتصالات بالحقل القريب بصفة معيار اتصالات لاسلكية إلى العام 2003، عندما أقرَّت المنظمات المختصة المعيار ISO/IEC. وفي العام 2004 أسَّست الشركات الثلاث نوكيا وسوني وفيليبس؛ منتدى الاتصالات بالحقل القريب NFC Forum الذي يضمُّ حالياً أكثر من مئتي عضو من المصنِّعين والمطوِّرين ومؤسَّسات الخدمات الماليّة.

في العام 2006 وثَّق المنتدى هذه التقنيّة، وأنشأ أول خارطة طريق لها. وفي عامي 2007 و2008 جرت عدَّة محاولات لهذه التقنيّة، لكنها لم تنجح بسبب عدم توفر الدعم المالي والمتبنّين لها. بعد ذلك ومع إدخال أهم مصنِّعي أجهزة الخلوي هذه التقنيّة في منتجاتهم؛ بدأت الاتصالات بالحقل القريب بالانتشار الواسع، حيث يمكن عدّ سنة 2011 عام الاتصالات بالحقل القريب. يبيِّن الشكل(3) بنية جهاز الهاتف الخلوي المزوَّد بتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب.

تجعل الخدمات المحتملة التي يمكن أن تقدِّمها تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب هذه التقنيّة جذّابة لكلٍّ من الشركات المصنِّعة والمستهلكين. ويبيِّن الشكل (4) التزايد السنوي لعدد أجهزة الخلوي المحتملة المزوَّدة بتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب.

الشكل (4) التزايد السنوي لعدد أجهزة الهاتف الخلوي المحتملة (بالمليون) المزوَّدة بتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب	الشكل (3) بنية جهاز الهاتف الخلوي المزوَّد بتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب

الاستخدامات والتطبيقات

انتشر استخدام تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب في الأجهزة الخلوية في المقام الأول، وتتوفر حالياً ثلاثة استخدامات لهذه التقنيّة:

- النّد للنّدpeer-to-peer : حيث يجري الاتصال بين جهازي اتصالات بالحقل القريب لتبادل المعطيات.

- القارئ: حيث يجري تفعيل جهاز الاتصالات بالحقل القريب ليقرأ بطاقة تحديد الهويّة بالتردّدات الراديويّة RFID tag غير الفعالة، مثل قراءة الإعلانات التفاعلية interactive advertising .

- مضاهي بطاقة card emulator: حيث يعمل جهاز الاتصالات بالحقل القريب بصورة? بطاقة عديمة التماسات.

أما تطبيقات تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب فهي كثيرة ومتنوِّعة، فهي تعمل على مواءمة مختلف تقنيّات الاتصالات العديمة التماسات، ومن ثمّ تمكين الحلول الحاليّة والمستقبليّة في مجالات عدة أهمّها: التحكُّم في النفاذ، والإلكترونيات في خدمة المستهلك، والعناية بالصحَّة، وجمع المعلومات وتبادلها، والدفع، والنقل. يمكن تلخيص التطبيقات الحالية والمستقبلية لتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب في الجدول (2).

ثمة تطبيقات عديدة ومتنوِّعة لتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب المدمجة في الجهاز الخلوي، من أهمّها ما يلي:

- تذاكر النقل العام: حيث يحل الجهاز الخلوي المزوّد بتقنيّة الاتصالات بالحقل القريب، والذي يتمتع بسهولة الاستخدام وسرعة الإنجاز؛ محل البنى التحتيّة المتاحة لتقنيّات الاتصالات العديمة التماسات، مثل تذكرة المرور إلى متن الطائرة.

- الدفع بالجهاز الخلوي: حيث يعمل الجهاز بصورة بطاقة ائتمان أو تسديد.

- الإعلان الذكي smart poster: حيث يستخدم جهاز الخلوي لقراءة المعلومات من بطاقات تحديد الهويّة بالتردّدات الراديويّة RFID على لوحات الإعلانات.

- الربط بين أجهزة بلوتوث 2.1: حيث تعمل تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب على تفعيل عمليّة الربط بين جهازين خلويين بتقنيّة بلوتوث2.1 بمجرّد اقتراب أحد الجهازين من الآخر. يساعد ذلك على اختصار إجرائية تفعيل بلوتوث في الجهازين، والبحث، والانتظار، والربط، وترخيص تبادل المعطيات.

خواصّ الاتصالات بالحقل القريب

تتمتّع تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب بعدّة مزايا تعود على المستهلكين والأعمال التجاريّة المختلفة بفوائد جمَّة، منها أنها:

حدسيّة: يكفي اقتراب الجهازين أو ملامستهما لتفعيل تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب.

متعدّدة الاستخدامات: تقنيّة مثاليّة لمجالات واسعة من الصناعات والبيئات والاستخدامات.

مفتوحة ومستندة إلى معايير عالمية هي ISO, ECMA, ETSI.

متوافقة (أو متوائمة): تسهِّل إعداد تقنيّات الاتصالات اللاسلكية ببساطة وسرعة، مثل بلوتوث وWi-Fi. وتعمل مع تقنيّات البطاقات من دون تماس المتاحة.

آمنة: تُرسل المعطيات إلى مدى قصير جداً، يتفاوت من درجة التماس إلى بضعة سنتمترات. وتدعم تطبيقات آمنة بإمكانات مدمجة.

?أنماط عمل الاتصالات بالحقل القريب

تعمل تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب على مبدأ المُبادر initiator والهدف target. المُبادر هو من يرغب في الاتصال ويبدأ به. أما الهدف فيستقبل طلب المُبادر ويرسل الجواب. يمنع هذا المفهوم الهدف من إرسال أيّ معلومة من دون أن يستقبل رسالة. ومن حيث المبدأ جميع أجهزة الاتصالات بالحقل القريب هي ?أهداف?، ولكنها تعمل كمبادر إذا كانت مطلوبة من التطبيق. من ثمّ لا يمكن أن يتحقق الاتصال بين جهازين غير فعَّالين (هدفين).

تعمل تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب إذن وفق أحد النمطين التاليين:

نمط الاتصال الفعَّال: حيث يولِّد كل من الجهاز المُبادر والهدف موجة كهرطيسية للاتصال، ويوقف توليد الموجة عندما ينتظر المعلومات. في هذا النمط من العمل يحتاج كلٌّ من الجهاز المُبادر والهدف إلى مصدر طاقة (وحدة تغذية).

نمط الاتصال غير الفعَّال: حيث يولِّد الجهاز المُبادر موجة كهرطيسية، ويجيب الهدف بتعديل الموجة. في هذا النمط من العمل يستمد الجهاز الهدف طاقته من الموجة الكهرطيسية المولَّدة من الجهاز المُبادر ويعمل مستجيباً transponder.

المعايير الدولية

تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب مبنيّة على معايير دوليّة محدّدة من منظّمات مختصّة هي:

ISO/IEC (International Standardization Organization / International Electrotechnical Commission), ETSI (European Telecommunications Standards Institute), ECMA (European Association for Standardizing Information and Communication systems)..?

تعتمد تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب على معايير البطاقات الذكيّة العديمة التماسات، والعاملة على التردد 13.56 MHz بجوار هوائي القارئ، هذه المعايير هي ISO 14443 نوع A ونوع B والمعيار FeliCa (Felicity Card). ويعرِّف المعيار ISO/IEC 18092، إضافةً إلى المعيارين ECMA 340 و ETSI TS 102 190؛ أنماط الاتصال بخصوص واجهة التخاطب والبروتوكول، حيث يجري اختصار ذلك بالرمز NFC interface and protocol NFCIP-1. تحدِّد هذه المعايير القدرات الأساسية للتقنيّة. وإضافة إلى ذلك توصِّف نمطي الاتصالات بالحقل القريب الفعّال وغير الفعّال والشروط المطلوبة لمنع التضارب collision في أثناء التهيئة.

يجب أن تحقِّق أجهزة الاتصالات بالحقل القريب أيضاً المعيار NFCIP-2 المعرَّف وفق ISO21481? و ECMA 352?? و? ETSI TS 102 312. يسمح المعيار NFCIP-2 باختيار أحد أنماط العمل التالية:

الشكل (6) المكونات المختلفة لبنية الاتصالات بالحقل القريب	الشكل (5) توافق تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب والمعايير الدولية للتشغيل البيني والبطاقات الذكية

- نقل المعطيات (NFCIP-1).

- جهاز الربط من قرب Proximity Coupling Device (PCD) المعرَّف بالمعيار ISO 14443.

- جهاز الربط بالمجاورة Vicinity Coupling Device (VCD) المعرَّف بالمعيار ISO 15693.

يجب أن تقدِّم أجهزة الاتصالات بالحقل القريب هذه الوظائف الثلاث لكي تكون متوافقة مع المعايير الدوليّة الرئيسيّة للتشغيل البيني interoperability مع البطاقات الذكيّة. ومن ثمّ فإنّ الجمع بين تقنيّات الترابط والبطاقات الذكيّة العديمة التماسات؛ يجعل تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب متوافقة مع تقنيّة RFID المثبتة حالياً. يعني ذلك أنّها متوافقة مع ملايين البطاقات الذكيّة العديمة التماسات والماسحات الضوئية المتوفرة عالميّاً، ويوضِّح الشكل(5) مدى توافق تقنيّة الاتصالات بالحقل القريب والمعايير الدوليّة الرئيسية للتشغيل المشترك والبطاقات الذكية.

ويوصِّف الرسم الإيضاحي في الشكل (6) المكوِّنات المختلفة لبنية الاتصالات بالحقل القريب.

التصنيف : هندسة الاتصالات

النوع : هندسة الاتصالات

المجلد: المجلد الأول

رقم الصفحة ضمن المجلد : 81

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية