O que é NFC e como funciona?

O que é o NFC

Comunicação por aproximação é um conjunto de normas para trocar dados entre dois aparelhos mantidos a poucos centímetros um do outro, usando um campo magnético que oscila a 13,56 MHz. O NFC Forum, o organismo do setor que mantém as especificações, define tanto a camada de rádio como o formato de dados que roda sobre ela.

O nome é preciso e vale a pena tomá-lo ao pé da letra. “Campo próximo” não é uma forma de marketing de dizer “curto alcance”: descreve a região perto de uma antena onde a componente magnética do campo domina e a energia pode ser transferida por indução em vez de irradiada como uma onda. Tudo o que é característico do NFC decorre de operar nessa região.

Duas coisas estão normalmente envolvidas. Uma é alimentada e é ela que fala, em geral um celular ou um leitor dedicado. A outra é uma tag, um cartão, ou um segundo aparelho alimentado.

Como um celular alimenta uma tag sem bateria

Uma tag NFC é um chip ligado a uma bobina plana de fio, em geral impressa como algumas voltas de alumínio ou de cobre sobre um filme de plástico. Não há bateria, não há capacitor guardando carga, e não há nada funcionando quando a tag está sobre uma mesa.

Quando um leitor é aproximado, a bobina dele é percorrida por uma corrente alternada a 13,56 MHz. Isso produz um campo magnético alternado. A bobina da tag fica dentro desse campo e uma tensão é induzida nela, exatamente como num transformador cujos dois enrolamentos estão separados por ar em vez de um núcleo de ferro. Retificada, essa tensão alimenta o chip.

A direção da resposta é a parte que quase todas as descrições pulam. A tag não gera um sinal. Ela muda quanta energia absorve do campo do leitor comutando uma resistência na sua bobina, e o leitor percebe isso como uma flutuação na corrente da sua própria antena. Essa técnica se chama modulação de carga, e é por isso que a tag pode responder consumindo quase nada.

As velocidades de dados definidas nessa camada são 106, 212 e 424 kbit/s. É o suficiente para um endereço, uma credencial de Wi-Fi ou uma troca de pagamento, e inútil para qualquer coisa parecida com um arquivo.

Por que o alcance é de apenas poucos centímetros

O acoplamento indutivo no campo próximo enfraquece extremamente rápido conforme as duas bobinas se separam. Dobrar a distância não reduz o acoplamento à metade, ele desaba. Passado um certo ponto a tag simplesmente nunca recebe energia suficiente para ligar o seu chip, e a falha é abrupta em vez de gradual: a tag responde ou não responde.

O tamanho da antena importa mais do que o celular. Uma tag do tamanho de um cartão de crédito tem uma bobina grande que intercepta muito mais do campo do que um adesivo de 25 mm, então ela é lida de uma distância sensivelmente maior com o mesmo celular. Se uma tag é lida mal, a primeira coisa a trocar é a tag, não o aparelho.

A segunda variável é onde a antena do celular fica de fato. Ela ocupa uma área específica nas costas do aparelho, e não fica no mesmo lugar em todos os fabricantes. Um celular encostado numa tag mas deslocado três centímetros falha com a mesma constância de um celular mantido a dez centímetros.

Os três modos de funcionamento

As normas definem três formas de dois aparelhos NFC se relacionarem. Só as duas primeiras são o que quase todos encontram.

O modo leitor e gravador é o que interessa a quem compra tags. A emulação de cartão é tratada pelo sistema operacional e pelo elemento seguro, e os aplicativos chegam a ela por uma interface no próprio aparelho que o Google documenta no Android sob o nome de emulação de cartão pelo host.

O ponto a ponto é o caso fora do padrão. Ele faz parte da norma, mas a transferência de celular para celular por NFC não é como nenhuma das duas plataformas móveis compartilha arquivos hoje.

O Android descontinuou o Android Beam no Android 10 e documenta que ele já não está em desenvolvimento ativo, permanecendo opcionalmente disponível para os fabricantes de aparelhos.

As normas por trás do NFC

O NFC fica sobre normas de cartões sem contato que o antecedem. A ISO/IEC 14443 define a interface de cartão de proximidade que a maioria das tags e dos cartões de pagamento usa, a ISO/IEC 18092 define a interface e o protocolo NFC em si, e a ISO/IEC 15693 cobre os cartões de vizinhança de alcance maior que o NFC Forum depois adotou como um dos seus tipos de tag.

Sobre essa camada de rádio o NFC Forum define duas coisas que importam no uso diário. A primeira é um conjunto de tipos de tag, cada um descrevendo o conjunto de comandos que um leitor conforme deve suportar. A segunda é o NDEF, o formato de troca de dados do NFC, um pequeno formato de contêiner que permite a qualquer aparelho conforme entender uma tag gravada por qualquer outro.

Os textos atuais das especificações são publicados pelo NFC Forum.

Em que o NFC é ruim

O metal é o principal. Uma tag colocada rente a uma superfície de metal tem o seu campo distorcido e a sua ressonância desajustada, e em geral para de funcionar por completo em vez de piorar aos poucos. As tags vendidas como adequadas para metal incluem uma camada de ferrita que separa a antena da superfície, e custam mais por isso. Um adesivo comum não vai funcionar na tampa de um notebook, na carcaça de uma máquina ou nas costas de um celular.

A distância é o segundo. Se o uso exige ler uma tag de mais longe do que a largura de uma mão, o NFC é a tecnologia errada e nenhum ajuste de antena vai mudar isso. O RFID UHF em torno de 900 MHz é lido a vários metros, que é precisamente por que os armazéns o usam e os celulares não conseguem falar com ele.

A capacidade é o terceiro. A memória de uma tag se mede em centenas de bytes nas referências comuns de consumo, o que acomoda confortavelmente um endereço e nada parecido com um documento ou uma imagem. A resposta de sempre é guardar um link e pôr o conteúdo num servidor.

Há também um modo de falha que pega as pessoas por um motivo diferente. Quase todas as tags podem ser bloqueadas permanentemente, e uma tag bloqueada não pode ser regravada por nenhum meio. É uma operação de mão única feita por software, sem nenhum vestígio físico, e é fácil de disparar por acidente quando um aplicativo de gravação a oferece como uma caixa de seleção ao lado do botão de gravar.