• Pamela

NFC 輕點即可 (Tapping) - 智慧手機讀取NFC標籤性能對比

三種 NFC 應用類型 談到NFC,我會想到三種截然不同的應用類型和三種不同的體驗:

  1. 智慧卡: 最典型的例子就是飯店的鑰匙卡或者是地鐵票卡。根據我的經驗,NFC可以在這些應用中穩定可靠的運作,我常常在使用磁條卡的時候遇到問題,但NFC可以運作得很好,在這些應用中, 消費者會隨身攜帶著智慧卡,並配合專用的讀寫器來進行感應。

  2. 裝置-裝置: 兩台裝置共享訊息,這類型應用正在市場上逐漸興起,而且得到很好的反應­,例如, 將手機放置在汽車中央控制台上來控制汽車的訊息娛樂系統。

  3. 輕點即可: NFC的第三個承諾是讓使用者藉由智慧型手機輕點帶有NFC標籤的物品,以接收更多相關訊息。 很不幸的,這種應用讓使用者開始質疑 "輕點即可" 的技術似乎尚未成熟。

第三種應用類型 - 輕點即可Simply Tap - 將是本文的重點。 輕點即可的體驗 ­- 沒那麼簡單


"承諾: NFC就像揮舞魔法棒一樣 – 輕點即可"

這是一個熟悉的情境: NFC標籤內已錄制一特定網址,而且智慧型手機的NFC功能已打開,熱情的使用者冷靜地伸出手,用手機的頂端靠近標籤 – 此舉類似揮舞著魔法棒的巫師 – 但這次魔法並沒有發生。


"實況: 儘管不斷使用手機在NFC標籤附近移動感應 – 但什麼都沒發生"

接下來,緩緩地將手機後蓋放在標籤的頂部,仍然沒反應,再將手機側面移動到標籤頂部,從上到下、從下到上、角落到角落 - 揮舞著魔法棒,但還是沒反應,也許NFC精靈從標籤裡跑掉了,不,檢查設定,再試一次。 問問身邊的朋友: 「你有讀到NFC標籤資料嗎?」應該沒問題 - 但它沒有反應- 也沒有出現錯誤訊息 - 什麼都沒有。使用者從一開始的期待,積極的研究NFC功能,到最後變成失望。到底發生了什麼事?如何改善使用者體驗? 深入了解: 一般來講,手機的NFC功能和NFC標籤都可正常運作,但成功讀取NFC標籤體驗就是不符合使用者的期望。為了瞭解更多真相,我進一步研究了智慧型手機和NFC標籤,以下是我的發現。 智慧型手機NFC讀取的時間間隔 即使啟用了NFC功能,手機也不會持續的讀取 NFC標籤,它會在一特定週期內讀取附近是否有NFC標籤,有關手機讀取標籤的頻率,據我所知,這是沒有規範的, 手機讀取NFC標籤的時間間隔取決於很多因素,譬如,製造商的喜好、作業系統、電源設置、處理器的效能等等。我用Voyantic Protocol Analyzer,測試了兩款手機,我發現手機嘗試讀取 NFC標籤的時間間隔存在很大差異。

智慧型手機NFC讀取範圍 不同智慧型手機有不同的NFC讀取範圍,單從外觀是無法判別,但影響NFC讀取範圍因素如下:

  • 天線的位置

  • 天線尺寸和品質

  • 天線附近配件的影響

  • 發射功率大小

總之,手機感應NFC標籤的位置會因手機型號不同而有所差異。我找了兩款手機並使用原廠設定進行測試。 手機型號A: Android 手機型號B: Windows​


某些手機型號會在設置螢幕上或是啟動畫面上提醒使用者NFC天線的位置,但有些手機並未有任何提示,因此使用者必須自己通過不斷的測試找到最佳感應位置。 NFC標籤擺設位置 在第一個測試中,使用者可以清楚看到NFC標籤,而且手機可以直接觸碰到NFC標籤,但是實際應用情境並非總是如此。在第二個測試中,我使用 Voyantic Reference Material Set 來模擬"點擊玻璃窗 Tap the Window"的情境,將NFC Inlay置於名片下面,而名片和NFC Inlay都在一塊玻璃後面,結果使用者體驗完全改變了 - 讀取NFC Inlay變得很不順暢。

"NFC標籤擺設位置微小的變化,對手機讀取會產生很大的影響"

雖然手機和NFC Inlay之間距離只有幾毫米,玻璃會對Inlay造成頻偏 (detuning),再加上使用者無法看到Inlay詳細的位置,這些因素讓手機讀取NFC Inlay變得困難。有些NFC標籤在空中可以輕易的被手機讀取到,但無法在"點擊玻璃窗 Tap the Window"的情境下被輕易讀取,此外,NFC標籤和手機讀取位置也很重要。

NFC 標籤靈敏度和工作頻率

上述測試是使用直徑為 35 mm 圓形天線的 NFC Inlay,這種尺寸Inlay常用於零售業的價格標籤上。但是每個標籤的性能並不相同,上述NFC Inlay需要225mA/m磁場強度才能被啟動,當我使用Voyantic Tagformance Pro測試另外兩款價格標籤Inlay,他們所需的啟動場強分別是750mA/m和1500mA/m,在此需說明,NFC標籤的靈敏度和品質也會直接影響使用者體驗。


當標籤啟動的場強增加時,對標籤的影響就是讀取距離變短。只要找到最佳讀取位置並將手機碰觸到NFC標籤,上述兩款A/B手機是可以讀取到性能較差的標籤。但是只要讀取位置有偏移,就可能造成讀取困難,在"點擊玻璃窗 Tap the Window"的情境,A款手機幾乎無法感應到NFC標籤。 通常,NFC標籤的性能和品質在生產過程中並沒有真正經過測試,此外標籤的適用性也沒有進行適當的評估。一般NFC標籤廠會使用網路分析儀進行天線或是標籤的頻率測試,這種被動式測試(網路分析儀在測試時並未送指令啟動NFC標籤)方式無法完全檢測出NFC標籤的性能和品質。當NFC晶片連接到天線時或是標籤貼附在商品上時,NFC標籤的頻率是會改變的,


"被動式測試並不能量測出標籤所需的啟動場強,而標籤啟動場強正是關鍵,只有主動式測試才能量測出完整標籤性能訊息"


下圖顯示了一個 NFC標籤在4 種情境下測試的結果: 被動式測試(1)標籤在空中進行測試、(2)標籤貼附在玻璃上進行測試,主動式測試(3)標籤在空中進行測試、(4)標籤貼附在玻璃上進行測試。

智慧型手機功能 我使用兩款作業系統的手機進行測試,一款是Android系統,另一款是Windows系統,當NFC功能打開時,這兩款手機在不須要額外安裝APP下就會定時讀取NFC標籤,有支援NFC功能的手機清單可在此處找到。 iPhone 和 iOS 系統手機並未進行測試,因為 iPhone 手機必需安裝另外APP才能讀取 NFC標籤,即將推出的iOS 13應該會有所改變。 如何改進 NFC 系統 使用者可以做什麼? 使用者能做的其實不多,唯一能做的就是"了解你的手機",譬如,手機讀取標籤所需的時間和哪裡是最佳讀取位置,要找到這兩個解答最好的方法就是拿一個正常的標籤進行測試,只要用手機頂部碰觸標籤幾秒並嘗試不同位置和角度即可。實際上,手機供應商應負起改善使用者體驗的責任。 系統整合商可以做什麼? 系統整合商可以控制系統的幾個項目,譬如,使用哪款標籤、如何固定標籤、如何呈現標籤等等。

  1. 引導使用者了解目前技術所能達到的水準,不可誇大功能,以免辜負使用者的期望。也許用另一個短語如"點擊下載 tap to download"來取代"點擊我 tap me",這樣或許會讓使用者願意多花一些時間等待和嘗試。

  2. NFC標籤印製時,“點擊我 tap me”的文字應準確標示在 NFC Inlay的位置,不正確或是不精準的定位會降低讀取率,導致使用者體驗不佳。

  3. 選擇正確的標籤是NFC應用系統運作順暢的基礎,每一個應用場景不可能都一樣,有時候手機可以直接碰觸NFC標籤進行感應,但有時候手機必須距離NFC標籤幾公分來讀取標籤。此外,當標籤貼附在不同物品上時,其工作頻率也會受到影響。因此,慎選標籤非常重要,否則系統可能無法順利運作。

智慧型手機製造商可以做些什麼? 智慧型手機製造商控制NFC系統和使用者之間的介面,如果介面設計良好、運行可靠且使用符合預期,那麼NFC系統就能順利運行。

  1. NFC讀取功能應在智慧型手機上直接啟用,無需安裝另外APP。

  2. NFC讀取標籤的時間間隔應該要短,讓使用者體驗更加流暢。

  3. 手機天線的位置和性能應該要允許使用者在不同應用場景下都能順利讀取NFC標籤,例如,標籤貼在桌子上或是貼在牆上。

  4. 提供手機NFC讀寫器在不同距離下所能產生的場強 (magnetic field strength),這個訊息對系統整合商和標籤供應商很重要。

NFC標籤製造商可以做些什麼? NFC標籤是NFC系統中的第二項技術產品,製造出性能良好的NFC標籤是標籤製造商的責任。

  1. 標籤製造商應確保標籤有足夠的靈敏度、產品的品質需和實際應用系統相互匹配,並達到使用者期望,手機和標籤之間材料對NFC標籤性能的影響要納入考量。

  2. 當印製標籤時,應正確放置"點擊我 tap me"或其他說明文字,以引導使用者正確點擊NFC標籤。

NFC論壇應該做些什麼? NFC論壇是制定和維護 NFC標準和宣導NFC技術應用的重要平台,在我看來,NFC論壇還可以協助產業做以下事情:

  1. NFC論壇除了制定一些專業術語,譬如定義標籤的啟動場強來規範NFC標籤的性能,NFC論壇還可以標準化(或至少推薦)用戶體驗準則。一般NFC標籤都需要固定能量(啟動場強)才能運作,一旦NFC標籤擺放情境不一樣,使用者的體驗將會有很大的差別,例如,NFC標籤放在紙板上和放在玻璃後面,其性能(讀距)就會改變。因此,NFC論壇可以針對不同的應用情境制定最小標籤啟動場強,以確保用戶在不同情境下得到相同或類似的體驗。

  2. NFC論壇應規範系統整合商和標籤製造商明確標示出NFC標籤Inlay的位置以及手機天線位置,就我得到的訊息,NFC論壇成員正在討論這個議題,我已聽到一些很棒的想法。

我熱切地期待著NFC應用有光明未來,如您有任何NFC/RFID標籤量測問題,歡迎連繫我們:


Source: NFC Tapping - Smartphone Performance Comparison

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