[사물인터넷설계] NFC (Near Field Communication)

NFC (Near Field Communication)

RF : 무선 통신에 사용되는 주파수

주어진 주파수의 신호를 안테나로 보내면 무선 방송이나 통신에 적합한 전자기장이 생성됨.

아두이노에서 사용할 수 있는 무선 통신 기술 : 와이파이, 블루투스, 지그비, NFC, RFID 모두 RF를 사용.

RFID : RF의 대표적 응용 분야. radio frequency identification.

데이터 정보가 기록된 IC칩과 RF신호를 이용하여 정보를 인식하고 관리함.

여러 개의 정보를 동시에 판독하거나 수정 및 갱신이 가능하여 바코드 기술의 여러 문제점을 해결.

RFID 태그는 정보가 기록되어 있는 IC칩과 칩에 저장된 정보를 판독기로 전송할 수 있는 안테나로 이루어져있음.

*전원에 따른 분류*

-수동형 : 판독기의 전원으로만 동작. 인식 거리가 짧고 판독기에서 전력을 많이 소비. 하지만, 태그가 작고 간단함.

-반수동형 : 태그에 건전지가 내장되어 있어서 칩의 정보를 읽기 위해 내장 전원을 사용하고, 통신엔 판독기의 전원을 사용.

판독기로부터 신호를 받을 때까지 작동하지 않음 -> 전력소비가 적어 오랜시간 사용 가능

-능동형 : 태그의 정보를 읽고 정보 송신을 위해 태그의 전원을 사용. -> 수십 미터의 원거리 통신에 사용.

*주파수에 따른 분류*

-LFID : low frequency ID. 120~140kHz

-HFID : high frequence ID. 13.56MHz

-UHFID : ultra high frequency ID. 969!956MHz.

HFID 수동형이 가장 많이 사용되며, 60cm 이내의 짧은 거리에서 태그의 정보를 읽고 쓸 수 있어 물품 관리, 교통카드, 출입/보안 카드 등에 흔히 사용. NFC와 같은 주파수를 사용하여 NFC와 호환이 가능하다.

NFC : near field communication. 근거리 무선 통신.

1999년 특허가 등록되어 2002년에 소니와 NXP가 기존 RFID 기술을 확장하여 만든 개방형 RFID.

13.56MHz(HFID) 주파수 대역을 사용. 가ᄁᆞ운 거리에서 태그의 정보를 단말기 사이에 전송하는 비접촉식 통신 기능.

RFID와의 차이점으로, NFC의 특징은 짧은 통신 거리임! -> 사용자가 직접 터치하는 의도적인 행동이 필요

-> 행동 기반의 맞춤형 서비스와 연계하기 좋음. 보안성도 높음. 페어링 과정이 필요 없음. 일기과 쓰기 모두 가능.

NFC,RFID모두 2개의 장치에서 하나는 판독기(reader/writer)로, 다른 하나는 태그(tag)로 동작한다. -> 반이중 방식

태그가 수동형이면 자체 전원을 포함하지 않아 판독기가 태그 검출을 위해 만드는 전자기장을 전력으로 변환하여 데이터를 전송. 판독기는 능동 장치로 태그가 수동인 경우 전자기장을 형성해 태그가 동작할 수 있도록 한다.

*전원에 따른 분류*

-능동 모드 : 통신에 참여하는 두 장치 모두 전원을 가지고 있는 경우. 번갈아 신호를 전송하여 통신이 이루어짐.

-수동 모드 : 통신을 시작하는 시동기기는 신호를 생성하고, 목적기기(target)는 시동기기가 생성하는 전자기장을 이용하여 정보를 전송함.

*스마트폰의 NFC 동작 모드*

-읽기/쓰기 모드 : 스마트폰이 판독기로 태그에 데이터를 읽거나 쓸 수 있음. 스마트폰의 전원 반드시 ON!

-P2P 모드 : 다른 NFC 기기와 데이터를 교환. 기기, 스마트폰 둘 다 전원 반드시 ON!

-카드 에뮬레이션 모드 : 스마트폰이 태그로 동작하며 다른 판독기가 스마트폰으로부터 데이터를 읽음. 스마트폰 전원 상태 관련이 없음.

RFID는 태그와 판독기에 역할이 고정되어 있는 반면, NFC는 양방향 통신이 가능하여 하나의 NFC기기가 태그와 판독기의 역할을 모두 할 수 있다.

NFC 쉴드 : 13.56MHz의 주파수를 사용하는 RFID와 NFC를 지원하는 PN532칩을 사용하여 만들어진 쉴드 사용.

모든 통신 모드를 지원한다. 디폴트로 I2C 통신을 사용한다. D2를 인터럽트 핀으로 사용. 전용 라이브러리 필요.