Near Field Communication (NFC)

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Description détaillée

La technologie de communication à champ proche, ou NFC, est une technologie sans contact et de très courte distance (de l'ordre de 4 à 10cm).

L'objectif est de créer des échanges de données entre deux équipements ou plusieurs en même temps.

Depuis 2010, de nombreux projets ont vu le jour comme à Nice, désignée "Ville du Sans Contact" (services "Cityzi") : les transports et certains monuments ont été équipés de puces NFC ; plus de 1300 commerçants ont été dotés de terminaux acceptant les paiements sans contact, et des milliers de volontaires équipés de Smartphones NFC ont pu valider leur titre de transport, obtenir des informations sur le tourisme, la circulation, payer … D'autres villes ont profité du « grand emprunt pour les investissements d'avenir » pour réaliser des projets similaires. Tout cela pourrait permettre à cette technologie de devenir un standard de plus dans le monde des communications sans fil.

Le noyau dur des utilisations est la logistique (gestion des stocks et des flux), ou les moyens de paiement par carte bancaire sans fil. Mais des applications pour Smartphone se multiplient. L'objectif tend de plus en plus à rendre ces téléphones complètement interactifs ou équivalents à une carte bancaire, une carte de fidélité, ou, pour ce qui nous intéresse spécifiquement ici, une clé de voiture…

Des équipementiers comme TRW proposent des systèmes d'accès mains libres compatibles NFC. Mais en plus de l'accès au véhicule (déverrouillage ou antidémarrage) ces systèmes pourraient, par exemple, réaliser des échanges de données entre la navigation du véhicule et celle du Smartphone…

Le débit maximum actuel est de 848 kbit/s, soit beaucoup moins qu'en Bluetooth ou WiFi, mais l'utilisation de NFC doit plutôt être vue comme complémentaire que concurrente à ces autres technologies.

Complémentaire, car les distances courtes permettent de minimiser les risques d'intrusions pirates et rend ce système plus envisageable pour effectuer des paiements ou ouvrir son véhicule. Ou encore, parce qu'une puce NFC peut être lue de manière simultanée par plusieurs lecteurs à la fois, ce qui pour certaines applications peut avoir son importance, le tout sans créer de réseau comme cela doit être le cas pour le WiFi ou le Bluetooth.


Différences entre le NFC et le Bluetooth :

- Débit plus faible.
- Portée de quelques cm.
- Consommation d'énergie plus faible, sur les puces passives qui reçoivent leur alimentation lors de la communication et par rapport à un Bluetooth standard (le Bluetooth Low Energy est basse consommation!).
- Consommation plus importante, sur les puces actives qui délivrent de l'énergie pour alimenter les puces passives.
- Pas de chiffrement des données émises.
En revanche : intégration d'une couche de chiffrement dans les interfaces (donc avant l'émission). Cela revient en partie à l'authentification du porteur par liaison avec la carte SIM d'un téléphone.

- Possibilité d'émuler une carte de paiement sur un Smartphone
- Possibilité d'émuler une carte ou clé de véhicule sur un Smartphone ou autre support

Pour ces émulations, il doit y avoir une application spécifique pour gérer et crypter les données.

Un des avantages d'une communication très proche se retrouve lors des utilisations dans des zones saturées ou à forte densité de population. Dans ce cas, les chevauchements sont facilement évités car la faible portée permet de limiter qui reçoit quoi ! De plus, la communication NFC est réalisée sans manipulation par l'utilisateur (alors qu'en Bluetooth il doit autoriser, configurer, etc.), et automatiquement entre les équipements compatibles.

La plupart des applications permettront d'initier une communication en NFC puis Bluetooth et inversement afin de tirer parti des avantages des deux technologies.

En résumé, la connectivité sans fil va évoluer vers des réseaux qui seront probablement spécialisés selon les technologies employées.

Pour les applications automobiles, le système mis en œuvre par TRW d'un téléphone NFC ou d'une clé NFC capables de remplacer les systèmes standards actuels repose sur les caractéristiques suivantes :

- Installation d'un lecteur compatible dans le véhicule.
- Échanges de données et diagnostic interne de la clé.
- Échange de données pour la maintenance, le diagnostic, la personnalisation (échanges de cartes de navigation, de musiques, etc.), ou encore la connectivité du véhicule à internet.
- Appairage Bluetooth simplifié.

Cela peut notamment permettre de gérer des parcs de véhicules de location, d'échanges, de flottes…

Les opérateurs de téléphonie sont, eux, regroupés au sein de l'AFSCM (Association Française du Sans Contact Mobile) pour coordonner le lancement du NFC au niveau national.

A partir de 2016, les Mercedes classe E ou S, et les BMW série 7, disposent pour les premières d'une application pour réaliser l'ouverture et le démarrage à l'aide du smartphone via du NFC (clé numérique Mercedes), et pour les secondes, d'une mise en relation avec le multimédia du véhicule via du NFC (une des possibilités du ConnectedDrive de BMW).

Au même moment, des start up Françaises développent des solutions d'autopartage qui utilisent ce type de technologie. On peut citer Livop qui utilise le bluetooth pour accès au véhicule via une application smartphone et un post équipement du véhicule, mais surtout Koolicar qui base son système sur une application NFC et une carte dédiée qui permettra d'accéder au véhicule pour en récupérer les clés (qui sont elles-mêmes stockés dans un boîtier contenu dans la boîte à gants).

source: Koolicar

Débuté en 2013 et dans plus de 40 villes depuis 2016, ce système est basé sur:

• un boitier Koolbox relié au réseau du véhicule
  • vérifie l'identité des conducteurs
  • localise le véhicule
  • calcul le nombre de kilomètres de la location
  • fait office d'alarme anti-vol, anti-démarrage, tracking GPS
• un lecteur de badge à l'intérieur du pare-brise
• un support de clé aimanté dans la boîte à gants.

Ce système est installé en seconde monte par un technicien.


Quelques compléments techniques:


Il faut imaginer que le NFC est une émission de données qui se fait à la distance maximale d'une longueur d'onde entre les deux antennes (émettrice-réceptrice).

Pour rappel, la longueur d'onde d'un signal électromagnétique est :

Où, c = célérité ou vitesse de la lumière, et v = fréquence du signal ou T = période du signal.

Cette distance dépend donc du milieu et de la fréquence du signal émis. La norme spécifie l'utilisation de la bande de 13,56MHz, soit une longueur d'onde d'environ 22cm.

Mais comme la puissance de la puce est donnée par l'émetteur, la distance doit être courte pour que cela fonctionne d'une manière optimum.

On peut assimiler cela au fonctionnement des puces des transpondeurs antidémarrage des clés qui prennent leur puissance lors de la mise du contact par une porteuse générée par le dispositif de contrôle.

Les débits théoriques dont de 106, 212, 424 ou 848 kbit/s (portés sur une fréquence de 13,56 MHz).

Tag RFID en polymère conçu pour la société Polyic.© Polyic

Le NFC repose sur les standards RFID (communication par radiofréquence), qui font notamment appel aux normes ISO/CEI 14443 et ISO/IEC 18000-3. Ils ont été définis dans le cadre d'un consortium (le NFC Forum) fondé en 2006 par Nokia, Philips et Sony, et comptant aujourd'hui plus de 150 membres.

ISO/CEI 14443 : définit les cartes d'identification qui vont stocker les informations.

ISO/IEC 18000-3 : définit la communication RFID entre les équipements NFC qui doivent être à environ 4 cm l'un de l'autre. D'un côté il y a la puce ou TAG (contient l'info et peut être de type A ou B) et de l'autre, l'appareil qui va interroger. Le plus souvent la TAG est passive et recevra l'alimentation par la porteuse.

Exemple de communication :

1. Deux équipements proches.
2. Création d'un champ magnétique couplé.
3. Alimentation de la TAG.
4. L'appareil émet une interrogation vers la TAG : définition du type de TAG.
5. Réponse du type : A ou B.
6. L'émetteur va faire sa première commande en respectant les spécificités du type correspondant.
7. La TAG reçoit et vérifie sa validité : si celle-ci n'est pas une demande conforme, rien ne se passera. Sinon, la réponse sera fournie. Si la demande est sensible ("carte de paiement" ou "clé de véhicule"), la communication sera réalisée de manière cryptée et transitant sur un canal sécurisé virtuel établi entre les deux équipements.

Quelques caractéristiques :

Les TAG sont "half duplex", c'est-à-dire qu'elles ne peuvent pas émettre et recevoir en même temps. Tandis que les émetteurs (ou appareils principaux) sont "full duplex", c'est-à-dire qu'ils peuvent émettre et recevoir en même temps.

Équipement TRW :

Caractéristiques du téléphone :

• Fréquence NFC : 13,56 MHz.
• Débit maximum de 424 kbit/s.
• Mode faible consommation possible (passif).
• Module de gestion de sécurité inclus au téléphone ou avec la carte SIM.
• Activation du service par l'interface sans contact ou par GSM/UMTS.

Pour le lecteur embarqué :

• Transmission courte jusqu'à 5 cm.
• Compatible avec les standards ISO 14443 de communication sans contact.
• Peut utiliser une antenne intégrée ou externe (disposée jusqu'à 4m du lecteur en utilisant un câble coaxial).
• Interface CAN ou LIN disponible pour relier le lecteur au reste du véhicule

Schéma de principe:

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Méthodes et pratiques

Les techniciens peuvent:

• Réaliser des mises à jour des données lors d'une évolution des fonctions
• Réaliser des diagnostic-Remplacement suite à un dysfonctionnement
• Réaliser l'apprentissage après le remplacement ou dépose/repose.
• Réaliser la pose de l'équipement en seconde monte (autopartage)

Les non techniciens peuvent:

• Contrôler l'état du support du module récepteur dans la poignée de porte ou dans la console centrale.
• Réaliser le suivi administratif via les plateformes de gestion d'utilisateur du constructeur

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Impact sur les compétences en atelier

Les techniciens doivent être en mesure de:

• Tester des systèmes multimédia et de gestion des ouvrants
• Tester des IHM, smartphones, antennes
• Réaliser les étapes de calibration et de test
• Utiliser les équipements de mesure (outil de diagnostic, multimètre)
• Effectuer la pose "seconde monte" en exploitant les documentations équipementier et constructeur et les outils de mesure
• Être en mesure de réaliser des diagnostics du système

Les non techniciens doivent être en mesure de:

• Réaliser les étapes de suivi administratif via les plateformes de gestion dédiée du constructeur
• Déposer et reposer les éléments

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Exemple d’outillage approprié

Outil de diagnostic