Welche verschiedenen Arten von NFC-Tags gibt es?

NFC-Tags Sie mögen von außen einfach aussehen, doch die darin verborgene Technologie ist nicht überall gleich. NFC arbeitet mit einer Frequenz von 13,56 MHz, und die meisten NFC-Tags sind passive Geräte ohne eigene Batterie. Wenn sich ein Smartphone oder ein NFC-Lesegerät nähert, liefert dessen elektromagnetisches Feld die Energie, die das Tag für die Kommunikation benötigt.

Wenn von “Arten von NFC-Tags” die Rede ist, können damit jedoch verschiedene Dinge gemeint sein. Der Begriff „NFC Forum Tag Type“ beschreibt die Kommunikationsarchitektur des Tags. Eine Bezeichnung wie „NTAG213“ identifiziert den darin enthaltenen spezifischen IC, während Begriffe wie NFC-Aufkleber, Karte oder Armband beschreiben die physische Form. Durch die Trennung dieser Kategorien lassen sich die Unterschiede zwischen NFC-Produkten viel leichter verstehen.

Welche verschiedenen Arten von NFC-Tags gibt es?

Das NFC-Forum definiert fünf Tag-Typen, Typ 1 bis Typ 5. Jeder Typ nutzt eine bestimmte NFC-Kommunikationstechnologie und legt fest, wie ein NFC-fähiges Gerät das Tag erkennt und Daten mit ihm austauscht.

Ein Begriff, der in diesen Spezifikationen häufig vorkommt, ist NDEF, die Abkürzung für „NFC Data Exchange Format“. NDEF bietet eine standardisierte Methode zum Speichern von Anwendungsdaten auf NFC-Tags. Ein Tag kann einen NDEF-Datensatz für eine Website-URL, Text oder einen anderen unterstützten Datentyp enthalten. 

Hier ist ein kurzer Vergleich der fünf Tag-Typen des NFC-Forums:

NFC-Tags vom Typ 1

NFC Typ 1 nutzt die NFC-A-Technologie und wurde für relativ einfache Lese-/Schreibanwendungen entwickelt. Topaz und Jewel sind die Namen, die am häufigsten mit dieser Kategorie in Verbindung gebracht werden. Wie die anderen Tag-Spezifikationen des NFC-Forums definiert auch Typ 1, wie ein Lesegerät das Tag erkennt und auf eine NDEF-Nachricht zugreift, anstatt ein bestimmtes physisches Tag-Produkt festzulegen.

Typ 1 ist heute vor allem noch aus historischen Gründen von Bedeutung. Das NFC-Forum führt die Tag-Spezifikation für Typ 1 zwar weiterhin auf, doch wurde die Unterstützung für Typ 1 ab der technischen Spezifikation, Version 2021, aus dem Digital Protocol und anderen Gerätespezifikationen entfernt. Daher sollte Typ 1 eher als veraltete NFC-Technologie betrachtet werden und nicht als normale Wahl für ein neues NFC-Projekt.

Damit bleibt Typ 2 der weitaus relevantere Ausgangspunkt für die einfachen NFC-Tags, die man üblicherweise mit Smartphones nutzt.

NFC-Tags vom Typ 2

NFC Typ 2 kommuniziert ebenfalls über NFC-A, hat sich jedoch zu einer weit verbreiteten Plattform für universell einsetzbare NFC-Tags entwickelt. Die Spezifikation „NFC Forum Typ 2“ legt fest, wie ein NFC-Gerät das Tag erkennt und dessen NDEF-Daten liest oder schreibt, während einzelne IC-Hersteller auf Basis dieses Rahmens unterschiedliche Speichergrößen und Funktionen entwickeln.

ICs vom Typ 2 sind häufig in NFC-Etiketten, Aufklebern, Karten und eingebetteten Produkt-Tags zu finden. Sie eignen sich gut für Anwendungen, bei denen der Tag Informationen speichern muss, die ein Smartphone oder ein Lesegerät durch einfaches Antippen abrufen kann, wie beispielsweise eine URL, Produktdaten, Kopplungsinformationen oder eine digitale Visitenkarte. NXP positioniert beispielsweise seine NTAG21x-Familie für Kundenbindung, Produktauthentifizierung, elektronische Regaletiketten, Bluetooth- oder WLAN-Kopplung sowie ähnliche Anwendungen im Massenmarkt.

Gängige NFC-Chips vom Typ 2

Typ 2 umfasst eine Reihe kompatibler ICs. NTAG213, NTAG215 und NTAG216 gehören zu den am häufigsten verwendeten Beispielen, insbesondere bei NFC-Etiketten, Aufklebern, Karten und anderen Allzweck-Tags. Sie nutzen alle dasselbe Typ-2-Kommunikationsframework, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihres Anwenderspeichers und einiger Funktionen auf Chip-Ebene. 

Die drei Chips verfügen über mehrere Funktionen, die über die reine Datenspeicherung hinausgehen. Der NTAG21x bietet eine vom Hersteller programmierte 7-Byte-UID, eine ECC-basierte Echtheitssignatur, eine vor Ort programmierbare Lese-Nur-Sperre sowie einen konfigurierbaren 32-Bit-Passwortschutz. Das Passwort kann unbefugte Speicherzugriffe einschränken, sollte jedoch nicht mit einer verschlüsselten NFC-Kommunikation verwechselt werden. NXP gibt für diese Produktfamilie zudem 100.000 Schreibzyklen und eine Datenspeicherdauer von 10 Jahren an.

Der Hauptgrund für den Wechsel von NTAG213 zu NTAG215 oder NTAG216 ist daher in der Regel Kapazität, und nicht ein anderer NFC-Forum-Tag-Typ. Alle drei sind weiterhin Typ-2-Tags und kommunizieren mit einer Geschwindigkeit von 106 kbit/s.

NFC-Tags vom Typ 3

NFC Typ 3 nutzt die NFC-F-Technologie und entspricht dem japanischen Industriestandard JIS X 6319-4. Es steht in engem Zusammenhang mit Sony FeliCa, einer kontaktlosen Technologie, die vor allem in Japan und anderen asiatischen Märkten weit verbreitet ist und im öffentlichen Nahverkehr sowie in E-Geld-Systemen zum Einsatz kommt.

NFC-F unterstützt Übertragungsraten von 212 und 424 kbit/s, was sich für Anwendungen eignet, die schnelle Transaktionen erfordern. FeliCa wird auch für die Zugangskontrolle und Identifizierung verwendet, wobei Typ 3 bei universell einsetzbaren NFC-Aufklebern und -Etiketten weniger verbreitet ist als Typ 2.

NFC-Tags vom Typ 4

NFC Typ 4 nutzt ISO-DEP (ISO Data Exchange Protocol) über NFC-A oder NFC-B und ist mit der Normenreihe ISO/IEC 14443 kompatibel. Es unterstützt die bei kontaktlosen Smartcards verwendete befehlsbasierte Kommunikation und ermöglicht einen komplexeren Datenaustausch als die einfacheren Tag-Architekturen.

MIFARE DESFire ist eine der bekanntesten IC-Familien für Typ-4-Anwendungen. DESFire-Chips nutzen die Kommunikation gemäß ISO/IEC 14443-4, und Produkte wie MIFARE DESFire EV3 sind mit dem NFC-Forum-Typ-4-Tag kompatibel. Sie finden breite Anwendung im öffentlichen Nahverkehr, in der Zutrittskontrolle, bei Campus-Karten und anderen Ausweissystemen, bei denen die Karte geschützte Daten oder mehrere Anwendungen verwalten muss.

MIFARE DESFire EV3 unterstützt AES-128-Verschlüsselung, gegenseitige Authentifizierung, verschlüsselte Kommunikation und Zugriffsrechte auf Anwendungsebene. Außerdem kann es mit 106, 212, 424 oder 848 kbit/s kommunizieren. Diese Funktionen stammen vom DESFire EV3-IC selbst; andere Typ-4-ICs können unterschiedliche Speicher-, Sicherheits- und Leistungsspezifikationen aufweisen.

NFC-Tags vom Typ 5

NFC Typ 5 nutzt die NFC-V-Technologie und basiert auf ISO/IEC 15693, dem Standard für Nahbereichs-RFID-Systeme. Tags vom Typ 5 unterstützen die NFC-Kommunikation mit kompatiblen Smartphones und sind gleichzeitig mit ISO/IEC 15693-HF-RFID-Lesegeräten kompatibel, wodurch sie sich besonders für Anwendungen eignen, die mobilen Zugriff mit Identifikation über größere Entfernungen kombinieren.

NXP ICODE und STMicroelectronics ST25TV sind bekannte IC-Familien vom Typ 5. Sie kommen in Bereichen wie der Bestandsverfolgung, der Lagerverwaltung, der Produktidentifikation und in Lieferkettenanwendungen zum Einsatz. Tags vom Typ 5 unterstützen NDEF, sodass dasselbe Tag auch Informationen an ein NFC-fähiges Mobiltelefon übermitteln kann.

Mit einem speziellen HF-RFID-Lesegerät und einer geeigneten Antenne können ISO/IEC 15693-Tags über wesentlich größere Entfernungen betrieben werden als mit einem Smartphone. NXP gibt für ICODE in Verbindung mit HF-Lesegeräten mit großer Reichweite Betriebsentfernungen von bis zu 1,5 Metern an, abhängig von der Antennengeometrie, während die mobile NFC-Kommunikation auf wenige Zentimeter beschränkt bleibt. Systeme vom Typ 5 unterstützen zudem die Antikollisionsfunktion, wodurch ein Lesegerät mehrere Tags innerhalb seines Erfassungsbereichs identifizieren kann.

Die Sicherheit ist wiederum chipspezifisch. ICODE SLIX2 bietet beispielsweise eine 8-Byte-UID, eine Schreibsperre auf Blockebene, einen passwortgeschützten 32-Bit-Lese- und Schreibzugriff sowie eine 32-Byte-Originalitätssignatur. NXP gibt eine Lebensdauer von 100.000 Schreibzyklen und eine Datenerhaltbarkeit von 50 Jahren an. Andere ICs vom Typ 5 bieten andere Schutzmechanismen. 

Gängige NFC-Tag-Typen nach physikalischem Format

NFC-Tags werden häufig auch nach ihrem baulichen Aufbau gruppiert. Ein und derselbe NFC-IC kann in sehr unterschiedliche Produkte eingebaut werden, je nachdem, wo das Tag eingesetzt wird, wie es befestigt wird und welchen Schutz es benötigt.

NFC-Inlays

Ein NFC-Inlay ist das funktionale Herzstück vieler fertiger NFC-Tags. Es vereint den IC und die Antenne auf einem dünnen Trägermaterial und kann später zu einem Etikett verarbeitet oder in ein anderes Produkt eingebettet werden.

Ein „Dry-Inlay“ enthält den Chip, die Antenne und das Substrat. Ein „Wet-Inlay“ verfügt zusätzlich über eine Klebeschicht, wodurch es sich leichter in Etiketten einlaminieren oder während der Fertigung anbringen lässt.

NFC-Aufkleber und -Etiketten

NFC-Aufkleber Und Etiketten Ein NFC-Inlay wird in eine dünne Klebefolie eingelegt. Diese finden breite Anwendung auf Verpackungen, Werbematerialien, Produktetiketten und anderen Oberflächen, bei denen ein flaches Tag von Vorteil ist.

Der darin enthaltene IC kann je nach Anwendungsfall variieren. Ein einfaches URL-Etikett kann einen Chip vom Typ 2 wie beispielsweise den NTAG213 verwenden, während ein anderes Etikett einen anderen IC nutzen kann, wenn mehr Speicherplatz oder andere Funktionen erforderlich sind.

NFC-Karten

Bei NFC-Karten sind der Chip und die Antenne in einem starren oder halbstarren Kartenkörper untergebracht. Zu den gängigen Anwendungsbereichen zählen digitale Visitenkarten, Mitgliedskarten, Ausweise und Zugangsberechtigungen.

Das Kartenformat allein bestimmt nicht die darin enthaltene NFC-Technologie. Je nach den Anforderungen des Systems können verschiedene Karten Typ-2-, Typ-4- oder andere kompatible kontaktlose ICs verwenden.

NFC-Schlüsselanhänger

Bei NFC-Schlüsselanhängern ist der Chip in einem kompakten Gehäuse untergebracht, das an einem Schlüsselring befestigt werden kann. Durch diese geschlossene Bauweise sind Chip und Antenne besser geschützt als bei einem dünnen Etikett aus Papier oder Kunststoff.

Sie werden häufig zur Identifizierung, zur Zugangskontrolle und für andere Anwendungen eingesetzt, bei denen der Tag mitgeführt und wiederholt an ein Lesegerät gehalten werden muss.

NFC-Armbänder

NFC-Armbänder vereinen Chip und Antenne in einem tragbaren Gerät. Sie finden breite Anwendung bei Veranstaltungen, zur Besucheridentifizierung, für bargeldloses Bezahlen und in Zugangssystemen.

Die Ausführung kann sehr unterschiedlich sein. Silikonarmbänder eignen sich für den wiederholten Gebrauch, während Einweg-Veranstaltungsarmbänder aus leichteren Materialien bestehen können, die für eine kürzere Nutzungsdauer ausgelegt sind.

NFC-Anti-Metall-Tags

Die NFC-Leistung ändert sich, wenn ein herkömmlicher Tag direkt auf Metall platziert wird, da das Metall das Antennenfeld des Tags stört. Metallbeständige NFC-Tags verfügen über eine Abschirmungs- oder Isolierschicht, die es der Antenne ermöglicht, auch auf metallischen Oberflächen einwandfrei zu funktionieren.

Sie eignen sich für Geräte, Werkzeuge, Maschinen und andere Metallgegenstände, bei denen ein herkömmliches NFC-Etikett möglicherweise nur eine schlechte oder unzuverlässige Leistung erbringt.

Zu den weiteren physischen Formaten zählen Epoxid-Etiketten, Textil-Etiketten und eingebettete NFC-Komponenten. Diese folgen dem gleichen Grundprinzip: Der Chip und die Antenne werden in einer Form untergebracht, die der Umgebung und dem Verwendungszweck entspricht.

Hat der NFC-Tag-Typ Einfluss auf die Kompatibilität zwischen Smartphone und Lesegerät?

Die Kompatibilität von Smartphones und Lesegeräten hängt von der vom Gerät unterstützten NFC-Technologie und dem Protokoll ab. NFC-A, NFC-B, NFC-F, ISO-DEP und NFC-V werden auf Hardware- und Softwareebene unterschiedlich behandelt.

Für das iPhone unterstützt das Core-NFC-Framework von Apple das Auslesen von im NDEF-Format gespeicherten NFC-Forum-Tags der Typen 1 bis 5. Das Auslesen von NFC-Tags über Apps wurde mit dem iPhone 7 eingeführt, und Apple hat „Core NFC“ in iOS 13 erweitert, um das Schreiben von NDEF-Daten sowie den nativen Zugriff auf ISO 7816-, MIFARE-, ISO 15693- und FeliCa-Tags auf unterstützten iPhones zu ermöglichen.

Apple hat mit der iPhone-Generation XS, XS Max und XR außerdem das Auslesen von NFC-Tags im Hintergrund eingeführt. Auf iPhones, die diese Funktion unterstützen, kann ein NDEF-Tag erkannt werden, ohne dass zuvor eine NFC-Leser-App geöffnet werden muss. Das Scannen im Hintergrund erfolgt weiterhin nur im Lesezugriff und setzt NDEF-formatierte Inhalte voraus.

Der native Tag-Zugriff bietet Apps mehr Kontrolle als das standardmäßige Auslesen von NDEF-Daten. Core NFC stellt Schnittstellen für die Technologien ISO 15693, FeliCa, ISO 7816 und MIFARE bereit, sodass eine App bei Bedarf über die jeweiligen nativen Protokolle mit den unterstützten Tags kommunizieren kann.

Android unterstützt zudem mehrere NFC-Technologien direkt, darunter NFC-A, NFC-B, NFC-F, NFC-V und ISO-DEP. Die Unterstützung einiger proprietärer Technologien kann von der NFC-Hardware des Smartphones abhängen; so definiert Android beispielsweise die Unterstützung von MIFARE Classic als optional.

Spezialisierte NFC- und HF-RFID-Lesegeräte weisen noch größere Unterschiede auf. Ein Lesegerät kann ISO/IEC 15693-Tags vom Typ 5, ISO/IEC 14443-Technologien oder mehrere Protokolle in einem Gerät unterstützen. Bei Projekten, die einen bestimmten IC oder einen nativen Befehlssatz verwenden, sollte daher die Kompatibilität mit genau dem Smartphone oder Lesegerät geprüft werden, das auf das Tag zugreifen soll.

Häufig gestellte Fragen

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