NFC (Near Field Communication) ermöglicht die drahtlose Kommunikation zwischen zwei Geräten über sehr kurze Distanzen, in der Regel bis zu 10 Zentimeter. Die Technologie basiert auf der Funktechnik RFID (Radio-Frequency Identification) und nutzt elektromagnetische Induktion, um Daten zu übertragen. Hierbei wird das elektromagnetische Feld eines aktiven Geräts genutzt, um ein passives Gerät zu versorgen und eine Verbindung aufzubauen.
Kommunikationsmodi von NFC
NFC arbeitet in zwei Hauptmodi: passiv und aktiv.
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Passiver Modus:
Im passiven Modus erzeugt nur ein Gerät, üblicherweise das Lesegerät oder das NFC-fähige Mobilgerät, ein elektromagnetisches Feld. Das zweite Gerät, oft ein NFC-Tag, nutzt dieses Feld, um die benötigte Energie zu beziehen und Daten zu übertragen. Dieser Modus ist besonders energieeffizient und wird häufig in Anwendungen verwendet, bei denen batterielose Tags zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel bei Zutrittskarten oder Produktetiketten. In diesem Szenario fungiert der NFC-Tag als reiner Datenspeicher, der ausgelesen oder beschrieben werden kann, ohne selbst Energie zu verbrauchen.
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Aktiver Modus:
Im aktiven Modus erzeugen beide Geräte ein elektromagnetisches Feld, was eine bidirektionale Kommunikation ermöglicht. Beide Geräte wechseln sich dabei ab, Daten zu senden und zu empfangen. Dieser Modus wird genutzt, wenn zwei gleichwertige Geräte miteinander kommunizieren, zum Beispiel zwei Smartphones oder ein Smartphone und ein NFC-fähiges Kassenterminal. Im aktiven Modus können komplexere und größere Datenmengen übertragen werden, was diesen Modus für Anwendungen wie Peer-to-Peer-Datenaustausch oder mobile Zahlungen prädestiniert.
Datenübertragungsgeschwindigkeit und Reichweite
NFC arbeitet auf einer festgelegten Frequenz von 13,56 MHz und unterstützt drei standardisierte Übertragungsgeschwindigkeiten: 106 kbit/s, 212 kbit/s und 424 kbit/s. Diese Geschwindigkeiten reichen aus, um kleine Datenmengen schnell und effizient zu übertragen, was für typische NFC-Anwendungen wie Zahlungstransaktionen oder das Abrufen von Informationen von NFC-Tags ideal ist. Aufgrund der kurzen Reichweite von NFC (maximal 10 cm) ist die Technologie besonders sicher, da physischer Kontakt oder unmittelbare Nähe erforderlich ist, um eine Datenübertragung zu initiieren.
Induktive Kopplung
Das Herzstück der NFC-Technologie ist die induktive Kopplung. In einem NFC-fähigen Gerät befindet sich eine Spule, die ein magnetisches Feld erzeugt, sobald ein Wechselstrom durch sie fließt. Dieses Magnetfeld kann von einer anderen Spule, die sich im zweiten Gerät befindet, erfasst werden. Diese zweite Spule wandelt das Magnetfeld zurück in elektrische Energie um, die dann zur Datenübertragung genutzt wird. Bei passiven Tags ist dies besonders wichtig, da diese keine eigene Stromversorgung haben und vollständig auf das vom Lesegerät erzeugte Magnetfeld angewiesen sind.
NFC-Datenformate und Protokolle
Für die Kommunikation über NFC werden standardisierte Datenformate und Protokolle verwendet, um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Geräten zu gewährleisten. Eines der am häufigsten verwendeten Formate ist das NDEF (NFC Data Exchange Format), das es ermöglicht, verschiedene Datentypen, wie Text, URLs oder vCards, auf einem NFC-Tag zu speichern und auszutauschen. Die zugrunde liegenden Kommunikationsprotokolle, die von der NFC-Technologie genutzt werden, basieren auf bestehenden ISO/IEC-Standards, wie ISO/IEC 14443 und ISO/IEC 15693, die auch in der RFID-Technologie weit verbreitet sind.
Leistungsanforderungen und Energieverbrauch
Ein wesentlicher Vorteil von NFC ist der geringe Energieverbrauch. Im passiven Modus benötigt das lesende Gerät nur wenig Energie, um das Magnetfeld aufrechtzuerhalten, während das passive Gerät vollständig passiv bleibt, bis es aktiviert wird. Auch im aktiven Modus ist der Energieverbrauch vergleichsweise gering, was NFC zu einer idealen Technologie für mobile Geräte macht, die auf lange Akkulaufzeiten angewiesen sind.