Die NFC-Technik im Detail

Initiator, Target, aktive und passive Sender, Induktion – dieser Abschnitt erklärt die Arbeitsweise von NFC.

Man unterscheidet bei der Near Field Communication zwischen aktiven und passiven Sendern. NFC-Chips, die über eine Stromversorgung verfügen, bezeichnet man als aktive Sender. Die Chips, die in Smartphones, Tablet-PCs oder Lesegeräten verbaut sind, sind aktive Sender.

Passive Sender verfügen hingegen über keine eigene Stromversorgung. Diese Sender sind beispielsweise in Bankkarten oder Aufkleber integriert. Die Stromversorgung dieser passiven NFC-Sender übernehmen aktive NFC-Sender. Wie das genau funktioniert, lesen Sie im Abschnitt „Woher kommt der Strom?“.

Die NFC-Technik unterstützt den Verbindungsaufbau zwischen zwei Geräten. Dabei übernimmt ein Gerät die Rolle des Initiators, der für den gesamten Verbindungsaufbau zuständig ist. Das zweite Gerät, das Target, wartet, bis es vom Initiator die Information erhält, dass es Daten senden und empfangen kann.

Während aktive NFC-Sender in der Lage sind, NFC-Verbindungen zu initiieren, können passive Sender keine Verbindungen aufbauen. Sie sind immer auf einen aktiven Sender angewiesen.

Man unterscheidet bei NFC zwischen zwei Verbindungsarten. Im passiven Modus erzeugt ein aktiver Sender, der Initiator, ein elektromagnetisches Feld. Das zweite Gerät, das Target, das über keine eigene Stromversorgung verfügt, bezieht seine Energie über dieses Magnetfeld. Damit kann das erste Gerät im zweiten Gerät Daten auslesen.

Im aktiven Modus verfügen beide Geräte über eine Stromversorgung. Das ist notwendig, wenn wechselseitig Daten ausgetauscht werden, etwa zwischen zwei Smartphones.

Im sogenannten Card Emulation Mode simuliert ein Gerät mit eigener Stromversorgung ein passives Gerät ohne Stromversorgung. Damit verhält sich zum Beispiel ein Smartphone wie ein NFC-Sender ohne Stromversorgung. Das ist etwa beim mobilen Bezahlen der Fall, wenn Sie Ihr Smartphone an ein NFC-Lesegerät halten.

NFC eignet sich nur zum Übertragen kleiner Datenmengen. Die Übertragungsgeschwindigkeit liegt je nach NFC-Chip bei 106 bis 424 KBit/s.

Damit dauert selbst mit der höchsten Geschwindigkeit von 424 KBit/s das Übertragen von 500 KByte Text knapp 10 Sekunden. Für das Übertragen von Kontaktdaten ist das Tempo aber völlig ausreichend.

Beide NFC-Geräte einigen sich beim Verbindungsaufbau auf eine Geschwindigkeit. Die Übertragung selbst läuft im Halbduplex-Modus. Das bedeutet: Es kann immer nur ein Gerät Daten senden oder empfangen.

Ein paralleles Senden und Empfangen ist technisch bedingt nicht möglich. In einem solchen Vollduplex-Modus würden sich die Magnetfelder, die ein NFC-Chip zum Datenaustausch nutzt, gegenseitig stören.

NFC-Chips, die über keine eigene Stromversorgung verfügen, auch NFC-Tags genannt, beziehen den notwendigen Strom von rund 1 Watt per Induktion von einem aktiven NFC-Sender.

Diese kontaktlose Übertragung von Strom kennen Sie vielleicht von Ihrer elektrischen Zahnbürste.

In der aktiven NFC-Komponente erzeugt dazu eine Spule ein Magnetfeld. Diese Spule bezeichnet man als Primärspule. Das Magnetfeld erzeugt in einer zweiten Spule, die sich in der passiven NFC-Komponente befindet, eine elektrische Spannung.

Auf diese Weise lassen sich auch NFC-Komponenten ohne eigene Stromversorgung wie Bankkarten oder Aufkleber auslesen.

Alle derzeit verfügbaren NFC-Chips unterstützen einen Schreibschutz. Er schützt ein NFC-Tag vor versehentlichem Überschreiben.

Man unterscheidet zwei Schreibschutzmechanismen. Der eine markiert auf dem NFC-Tag gespeicherte Daten als schreibgeschützt. Die Daten lassen sich dann nur nach einer Rückfrage überschreiben.

Der andere Schreibschutz setzt das gesamte NFC-Tag unwiderruflich auf schreibgeschützt.

Beide Schreibschutzvarianten aktivieren Sie mit der Android-App NFC Tag Writer. Wie Sie die App nutzen, lesen Sie im Abschnitt „Daten auf NFC-Tags ablegen“.