¿Qué es la modulación de carga, y por qué una etiqueta nunca emite?
Una etiqueta pasiva no tiene emisor. Para responder conmuta una resistencia sobre su propia bobina, lo que cambia cuánta energía toma del campo. El lector lo detecta como una pequeña fluctuación de la corriente que consume su propia antena. Ese procedimiento se llama modulación de carga, y es lo que permite a una etiqueta responder sin gastar casi nada.
El problema que resuelve la modulación de carga
Una etiqueta que obtiene microvatios de un campo prestado no puede sostener un emisor. Generar una señal de radio cuesta órdenes de magnitud más energía de la que la etiqueta tiene disponible. Aun así debe responder, y la respuesta tiene que alcanzar a un lector situado a unos centímetros.
La solución consiste en dejar de pensar la etiqueta como un emisor.
Cómo oye el lector una respuesta que nadie ha emitido
Lector y etiqueta están acoplados magnéticamente. Ese acoplamiento actúa en los dos sentidos: la energía que entra en la etiqueta es energía que el lector debe entregar, y el lector puede medir cuánta está entregando en cada momento.
Así que la etiqueta conmuta una resistencia sobre su antena, dentro y fuera, al ritmo de los bits que quiere transmitir. Cada vez que la resistencia entra, la etiqueta absorbe más energía, y el lector ve subir ligeramente la corriente de su propia bobina. Cada vez que sale, la corriente vuelve a bajar. El lector lee el mensaje en su propio circuito.
Nada cruza el hueco salvo el propio campo del lector, modulado por una carga situada al otro extremo. La etiqueta se parece más a un interruptor que a un transmisor de radio.
Por qué la respuesta viaja sobre una subportadora
La fluctuación que el lector debe detectar es minúscula comparada con el campo que él mismo genera. Buscarla directamente equivaldría a distinguir una onda diminuta sobre una señal mil veces mayor.
En su lugar, la etiqueta conmuta su carga a un ritmo fijo, muy por debajo de la frecuencia de la portadora, y codifica sus datos sobre ese ritmo. El lector puede entonces filtrar exactamente ese ritmo y descartar todo lo demás, lo que hace emerger la respuesta de un entorno muy ruidoso.
Cuando la respuesta es demasiado débil
La modulación de carga tiene una asimetría que causa problemas reales. Alimentar la etiqueta y oírla son dos umbrales distintos, y no coinciden.
Una etiqueta puede recibir energía suficiente para arrancar y aun así producir un cambio de carga demasiado débil para el lector. Visto desde fuera se parece exactamente a una etiqueta fuera de alcance, pero la causa es otra, y el remedio también. Agrandar la antena de la etiqueta ayuda contra los dos casos. Mover el teléfono un milímetro a menudo ayuda solo contra uno.
Por eso también una etiqueta sobre una superficie con pérdidas se comporta a veces de forma extraña: la superficie absorbe parte del campo, y lo que ella absorbe es, desde el punto de vista del lector, indistinguible de lo que absorbe la etiqueta.
Por qué esto cuenta en la práctica
De ahí se derivan tres cosas, y explican buena parte de lo que si no queda como un misterio.
Una etiqueta no puede iniciar nada por su cuenta. No tiene forma de alcanzar a un lector que no la esté alimentando ya. Por eso una etiqueta nunca puede avisarte, ni despertar tu teléfono desde el otro lado de la mesa, ni ser rastreada mientras está en un cajón.
Dos etiquetas en el mismo campo modulan a la vez la corriente del mismo lector, y el lector debe separarlas por protocolo, no por física. Para eso está la anticolisión, y por eso los teléfonos tratan por regla general una etiqueta cada vez.
Y una etiqueta apoyada sobre otra deja muy a menudo las dos inservibles. Cada una absorbe campo que la otra necesita, y el cambio de carga de una enturbia el de la otra. Apilar etiquetas no es una manera de sacar dos acciones de un solo acercamiento.
Preguntas frecuentes
¿Emite la etiqueta alguna señal de radio?
No. Solo cambia cuánto absorbe del campo del lector. Todo lo que el lector detecta lo detecta en el circuito de su propia antena. Por eso un escáner que no alimente él mismo la etiqueta no puede captarla.
¿Por qué un teléfono no puede leer dos etiquetas a la vez?
Las dos etiquetas modulan el mismo campo al mismo tiempo, así que sus respuestas se superponen. Las normas prevén un procedimiento de anticolisión para aislar una de ellas, pero el software del teléfono suele quedarse con una sola etiqueta e ignorar el resto, en vez de ofrecer a elegir.
¿Se puede escuchar la modulación de carga desde lejos?
Escuchar el intercambio es bastante más difícil que leer una etiqueta, porque lo interesante es una pequeña fluctuación sobre un campo que de por sí alcanza muy poco. Con equipo especializado y a muy corta distancia no es imposible, pero en la vida diaria no es un riesgo práctico.
¿El pago sin contacto funciona igual?
La capa física es la misma. Una tarjeta responde a un terminal por modulación de carga, igual que una etiqueta responde a un teléfono. Todo lo que hay por encima difiere: la operación de pago hace correr un protocolo criptográfico sobre ese mismo mecanismo eléctrico.