革新的な産業アプリケーションのための最先端のNFCソリューション

自動車、医療、健康とフィットネス、ウェアラブル、IoT、民生用電子機器、産業分野のアプリケーションでは、NFCの統合が続いています。ある推計によれば、NFC ICの出荷数は2018年までに10億個に達すると予想されています。

NFCには、新しい革新的な使用ケースで検討する価値のある独自の特性がいくつかあり、NFCが対応する多くのアプリケーションに優れた使いやすさと利便性をもたらします。現在、5億台を超えるNFC対応デバイスが存在し、さまざまなアプリケーションをサポートしています。また、新しいエンド デバイスやメーカーがこれに加わることで、インフラストラクチャは拡大を続け、より堅牢になっています。 

NFCとは何ですか?

NFCは、従来の高周波 (HF) 無線周波数識別 (RFID) 非接触型カード規格から開発された、短距離の双方向無線通信テクノロジーです。NFCは既存のRFID標準に追加の動作モードを追加します。13.56 MHzで動作し、数センチメートルの読み取り範囲を提供するため、アプリケーション専用の読み取りゾーンと固有のセキュリティが提供されます。ISO14443A/B、ISO15693は、NFCの主要なデータ通信プロトコルの一部です。NFCテクノロジの業界団体であるNFCフォーラムは、NFCデバイスの3つの動作モードを規定しています。

1. ピアツーピア: このモードは、必要に応じて両方のデバイスが通信を開始できる2つのデバイス間の通信モードを提供します。

2. リーダー/ライター: このモードでは、NFCデバイスはNFC/RFIDタグや非接触型スマートカードからデータを読み取ったり、データを書き込んだりすることができます。

3. カードエミュレーション: このモードでは、NFCデバイスはタグや非接触型スマートカードのように動作します。

サポートされる動作モードに応じて、NFC ICは大きく次のように分類されます。

1. タグはトランスポンダーとも呼ばれ、データを保存するデバイスです。タグは、アクティブに電源が供給されているかどうかに応じて、アクティブまたはパッシブになります。また、保存されたデータの更新方法（一度プログラムされるか、動的に更新されるか）に応じて、静的または動的に分類することもできます。デュアル インターフェイス ダイナミック タグを使用すると、ホスト コントローラ (SPIまたはI2C経由で接続) がタグ メモリ内のデータを更新し、NFCインターフェイス経由で読み取ることができます。

2. リーダー/ライター: NFCインターフェースを使用して無線経由でタグを読み取ったり、タグに書き込んだりするデバイス。リーダー/ライター デバイスはタグへのRF通信を開始し、タグがデータで変調する電磁場を生成します。

3. NFCデバイス: NFCフォーラムで規定されているリーダー/ライター、ピアツーピア、カード エミュレーションの3つの動作モードすべてをサポートするトランシーバーIC。

NFCは、多くの民生用電子機器、医療、健康、フィットネス、IoTアプリケーションに利便性と使いやすさをもたらします。したがって、NFCテクノロジの範囲は産業用アプリケーションに限定されませんが、この記事では、産業分野におけるこのテクノロジの使用例をいくつか特定することに重点を置いています。 

幅広い産業用途を実現

産業分野のアプリケーションは、ワイヤレス接続、低消費電力、パッシブ（バッテリーレス）操作機能、セキュリティといったNFCの主な特性から大きなメリットを得ることができます。ある業界の推定によると、この分野のNFC ICの出荷数は2018年までに2億個を超えると予想されています。

ノードとゲートウェイのペアリング: 接続されている産業環境では、Bluetooth®、Wi-Fi、802.15.4、Zigbeeなどを介して中央ゲートウェイを介して相互に接続されたデバイス (ノード) が多数存在します。NFCを使用すると、簡単なタップ操作でこれらのデバイスを安全かつ便利にペアリングできます。ノードに埋め込まれたNFCタグは、スマートフォンまたはゲートウェイのリーダーに構成設定を渡し、簡単にペアリングすることができます。システム内のノード数が増えると、NFCを使用することでノードのペアリングの複雑さが軽減されます。

サービス インターフェイス: NFCデバイスは、産業機器との間で双方向のデータをやり取りする導管として機能します。デュアル インターフェイス ダイナミック トランスポンダーは、NFC対応デバイス (スマートフォン、タブレットなど) からデータをワイヤレスで受信し、I2C/SPIまたは別のデジタル インターフェイスを介して組み込みホスト コントローラーに渡すことができます。この実装は、ファームウェアの更新、メンテナンス、診断データの取得に使用でき、配線や機器上の専用端末画面の必要性を排除してコストを削減します。

アクセス制御: 近接ベースの安全な接続を利用して、NFC/RFIDタグとリーダー/ライター デバイスをアクセス制御に使用できます。NFCリーダー デバイスを機器または施設の特定のエリアに埋め込むことで、RFIDカードまたはNFC対応の電話を使用してアクセスできる権限のある担当者のアクセスを制御および記録できます。

製品認証と資産追跡: NFCタグを機器に埋め込むことで、偽造を防止したり、資産を追跡したりできます。NFCタグに保存されたデータは、タグの一意の識別子 (UID) を使用して暗号化できます。

ワイヤレス センサー: NFCタグを使用すると、ワイヤレス センサー アプリケーションが可能になります。NFCインターフェイスは、データ転送だけでなく、リーダーのRFフィールドからエネルギーを取得してセンサーに電力を供給するためにも使用できます。そのようなアプリケーションの1つは、気密に密閉されたガラスでカプセル化されたセンサー ノードです。カプセル化により過酷な動作条件でも動作が可能になり、NFCによりワイヤレス接続とパッシブ (バッテリー不要) 動作が実現します。バッテリー駆動のノードの場合でも、バッテリー寿命を延ばすことが望ましいですが、NFCの低消費電力機能によりそれが可能になります。

リモート センサー ネットワーク: NFCをBluetooth® またはWi-Fiと組み合わせると、リモート センサー ネットワークを作成できます。このネットワークでは、NFCを使用してネットワーク内でノードを簡単にペアリング/プロビジョニングし、タップして接続することができます。また、NFCインターフェースを使用すると、スマートフォンなどのNFCリーダー デバイスを使用して個々のノードからデータにアクセスすることもできます。