NFC
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Motivation
- Anzahl von Geräten mit NFC-Technik wächst exponentiell[1]
- viele Anwendungsgebiete
- mobile und bargeldlose NFC Bezahldienste
- Zugangskontrollen und Schließsystem auf Basis der NFC Technik
- Ticketing mit NFC
- NFC Reiseanwendungen
- Loyaltyprogramme und Gutscheinsysteme
- Streaming oder Download von Medien via NFC
- Abruf von Informationen über NFC Tags
- Transportwesen, z.B. zur Verfolgung von Transporten und Sendungen
- Gesundheitssektor
- elektronische Verbrauchsgüter
Was ist NFC
- drahtlose Übertragungstechnik
- geringe Reichweite (max 20 cm)
- Frequenzband : 13,56 MHz (lizenfrei)
- Übertragungsrate: 106 kBit/s, 212kBit/s, 424 kBit/s
Begriffserklärung
- aktives NFC-Gerät : NFC-Gerät mit eigener Energieversorgung
- passives NFC-Gerät : NFC-Gerät ohne eigene Energiequelle
- Initiator : aktives NFC-Gerät, das eine Kommunikation mit anderen NFC-Geräten startet
- Target : NFC-Gerät, mit dem ein Initiator eine Kommunikation starten kann
passiver Kommunikationsmodus
Peer-to-Peer
- nur möglich zwischen aktiven NFC-Geräten
- Jedes NFC-Gerät wird standardmäßig als Target konfiguriert
- Target und Initiator benutzen dieselbe Übertragungsgeschwindigkeit
- Der Initiator legt die Übertragungsgeschwindigkeit fest
- Initiator erzeugt während der gesamten Kommunikation das hochfrequente Trägersignal
- Für die Datenübertragung von Initiator zum Target wird das Trägersignal mit Amplitude Shift Keying (ASK) moduliert
- Zur Übertragung der Antworten setzt das Target Lastmodulationsverfahren ein
- Target kann für die Bearbeitung von Anfragen entweder seine eigene Energiequelle benutzen oder Enegie aus dem Trägersignal entziehen
- Ablauf
- Initiator testet, ob externes Trägersignal vorhanden ( Collision Avoidance)
- Initiator schaltet sein eigenes hochfrequentes Trägersignal ein, wenn der Kanal frei ist
- Initiator leitet mit einer Sense Request (106 kBit/s) bzw. Polling Request (212 kBit/s und 424 kBits/s) die Initialisierungs- und Antikollisionsprozedur (Single Device Detection ,SSD) ein.
- Alle Targets übernehmen die Übertragungsgeschwindigkeit des Initiators und nehmen an der SSD teil
- Initiator wählt nach der SDD-Phase ein einzelnes Target zur Kommunikation aus
- Durch den Aktivierungsbefehl ( Attribut Request ) leitet der Initiator die Parameteraustauschprozedur und anschließend Datenaustauschprotokoll ein
Read/Write Modus
- ermöglicht die Kommunikation mit passiven RFID-Transpondern und NFC-Forum-Tags ( passiven RFID-Speicher-Transpondern)
- Während der Single Device Detection gibt das Target an, dass es ein RFID-Protokoll zu Einsatz kommen muss
- Initiator wechselt zum Read/Write-Modus
- passive RFID-Transponder können nur gelesen werden
- NFC-Forum-Tags können sowohl geschrieben als auch gelesen werden
- RFID-Protokoll wird zum Dateaustausch genutzt
Card-Emulation-Modus
- ermöglicht die Kommunikation mit einem RFID-Lesegerät
- NFC-Gerät verhält wie eine passive kontaktlose Smartcard
- RFID-Protokoll wird zum Dateaustausch genutzt
aktiver Kommunikationsmodus
- Dieser Modus wird ausgewählt, wenn der Inititor anstatt der Single Device Detection Prozedur direkt den Aktivierungsbefehl (Attribut Request ) sendet
- Sowohl der Initiator als auch das Target erzeugt jeweils sein eigenes hochfrequentes Signal
- Dasselbe ASK-basierte Modulationsverfahren wird von beiden benutzt
- Ablauf
- Initiator testet, ob externes Trägersignal vorhanden ( Collision Avoidance)
- Initiator schaltet sein eigenes hochfrequentes Trägersignal ein, wenn der Kanal frei ist
- Initiator sendet direkt den Aktivierungsbefehl ( Attribute Request)
- Jedes Target in Reichweite führt die Collision Avoidance durch, um Attribute Response senden zu dürfen
- Targets warte eine zufällige Zeit und sendet Attribute Response
- Targets, die ein Trägersignal eines anderen Target erkennt, bleiben stumm, d.h. nur das schnellste Target antwortet
- Wenn 2 oder mehrere Targets gleichzeitig senden, kommt es zu Kollision
- Der Initiator erkennt sie und beginnt die Aktivierungsprozedur von vorne.
- Nach der Aktivierungsprozedur wählt der Initiator ein einzelnes Target aus
- Anschließend findet der Datenaustausch statt