Perché l'NFC usa 13,56 MHz e non un'altra frequenza?
L'NFC lavora a 13,56 MHz perché quella frequenza è un compromesso. È abbastanza bassa perché un avvicinamento avvenga ben dentro il campo vicino, dove l'energia passa per induzione invece di essere irradiata. Ed è abbastanza alta perché basti una bobina di poche spire stampate e perché siano possibili velocità di centinaia di kilobit al secondo.
Una frequenza che nessuno deve licenziare
13,56 MHz cade in una banda riservata a livello internazionale a usi industriali, scientifici e medici. Gli apparecchi possono emettere lì senza licenza individuale, ed è per questo che lo stesso tag funziona a Tokyo e a Lisbona e un adesivo può costare pochi centesimi. La nota 5.150 del Regolamento delle radiocomunicazioni UIT attribuisce da 13 553 a 13 567 kHz alle applicazioni industriali, scientifiche e mediche, con 13 560 kHz come frequenza centrale. Il NFC Forum appoggia le sue specifiche su quella banda.
Le schede a chip contactless la usavano già prima che l'NFC esistesse. Quella scelta significava ereditare un decennio di lettori già installati invece di ripartire da zero.
Cosa significano 13,56 MHz in metri
Un'onda radio a 13,56 MHz ha una lunghezza d'onda di circa 22 metri. Quella cifra spiega dell'NFC più di qualsiasi altro dato preso da solo.
La zona prossima a un'antenna in cui domina la componente magnetica del campo e l'energia può essere trasferita per induzione invece di essere irradiata arriva all'incirca fino alla lunghezza d'onda divisa per due pi greco. A 13,56 MHz sono circa 3,5 metri. Un telefono avvicinato a un tag non è dunque appena dentro il campo vicino, ma cento volte più addentro del suo limite.
È in questo che consiste tutto il trucco. Il lettore non emette verso il tag. Le due bobine sono accoppiate, come gli avvolgimenti di un trasformatore separati dall'aria.
Perché non più in basso
La RFID a bassa frequenza, intorno a 125 kHz, è ancora in uso nell'identificazione degli animali e nelle vecchie credenziali di accesso. Attraversa l'acqua e tollera il metallo parecchio meglio di 13,56 MHz, il che è un vantaggio reale.
Il prezzo è la larghezza di banda. Una portante a 125 kHz non può trasportare centinaia di kilobit al secondo, quindi un tag a bassa frequenza emette un identificatore e poco altro. Anche le antenne crescono: con una lunghezza d'onda maggiore servono molte più spire di filo per accoppiare la stessa energia, ed è per questo che i tag a 125 kHz sono dischetti spessi piuttosto che etichette sottili come la carta.
Perché non più in alto
La RFID UHF lavora intorno a 900 MHz e legge a diversi metri. Lì la lunghezza d'onda si aggira sui 33 centimetri, quindi a distanza di lettura si è in campo lontano: il lettore irradia davvero, e il tag restituisce parte di quella radiazione.
L'accoppiamento in campo lontano compra portata e perde tutto il resto. La lettura diventa possibile senza intenzione, che è esattamente ciò che non si vuole su una carta di pagamento. L'hardware di lettura è più grande e più caro, e nessun telefono se lo porta dietro. GS1 pubblica le norme che segue la maggior parte delle installazioni UHF.
Tra le due, 13,56 MHz porta una portata corta e intenzionale, un'antenna che può essere stampata come poche spire piatte su un foglio di plastica, e larghezza di banda sufficiente a trasmettere un indirizzo o a risolvere un'operazione di pagamento.
Cosa comporta quando compri un tag
Tutto ciò che viene venduto come tag NFC lavora a 13,56 MHz. Se un fornitore propone un tag da 125 kHz o da 900 MHz, nessun telefono lo leggerà, qualunque cosa prometta la descrizione. È questa la conseguenza della frequenza più utile a chi compra.
Spiega anche perché tag della stessa frequenza con antenne di dimensioni diverse si comportano in modo così diverso. La frequenza fissa la fisica, l'antenna fissa l'accoppiamento, e l'accoppiamento fissa la distanza che ottieni davvero.
Domande frequenti
13,56 MHz è la stessa frequenza delle carte bancarie contactless?
Sì. Le carte di pagamento contactless lavorano a 13,56 MHz, ed è per questo che un telefono può leggere parti di una di esse. Detto questo, leggere una carta e poterle addebitare un importo sono due cose completamente diverse: l'operazione di pagamento richiede materiale crittografico che un'applicazione comune non arriva mai a vedere.
Un tag NFC può lavorare su un'altra frequenza?
No, e restare un tag NFC. La frequenza è fissata dalla specifica. Un tag da 125 kHz o da 900 MHz è un tag RFID, e nessun telefono porta hardware per quelle bande, quindi nessuna applicazione può leggerlo.
La frequenza spiega perché l'NFC fallisce sul metallo?
In parte. Una superficie conduttrice vicina all'antenna deforma il campo magnetico e sposta il tag lontano dalla frequenza su cui è accordato. Le frequenze più basse lo tollerano meglio, che è una delle ragioni per cui alcuni sistemi industriali usano ancora 125 kHz.
Perché 13,56 MHz si chiama alta frequenza, se il Wi-Fi sta molto più in alto?
Il nome viene dalla suddivisione dello spettro radioelettrico, non dal confronto quotidiano. La banda di alta frequenza va da 3 a 30 MHz. Il Wi-Fi e il Bluetooth stanno in ultra alta frequenza e oltre, molto lontano da lì.