Akkuverbrauch von NFC

Moderne Smartphones werden mit immer mehr Funktionen ausgestattet, jedoch werden in der Akku-Entwicklung nicht mit derselben Geschwindigkeit Fortschritte gemacht. Dadurch müssen viele Nutzer ihr Smartphone recht häufig laden. Aus diesem Grund kursieren jede Menge Tipps im Internet, wie sich der Akkuverbrauch am besten reduzieren lässt. Manchmal wird auch dazu geraten, die NFC-Funktion zu deaktivieren. Die NFC-Funktion des Smartphones kann jedoch bedenkenlos eingeschaltet bleiben, da sie sich durch mehrere intelligente Mechanismen kaum auf den Stromverbrauch auswirkt.

Auf welche Weise wird der Stromverbrauch von NFC gesenkt?

Anschauliche Erklärung

Der NFC-Chipsatz im Smartphone scannt regelmäßig seine Umgebung, um NFC-Tags in der Nähe zu identifizieren. Dazu muss der NFC-Chip natürlich aktiv sein, weshalb viele von einem hohen Akkuverbrauch ausgehen. Tatsächlich befindet sich der NFC-Chip jedoch in einer Art Schlafmodus und prüft nur ca. 10 Mal pro Sekunde seine Umgebung auf NFC-Tags oder andere NFC-fähige Geräte. Diese Häufigkeit reicht vollkommen aus, um mögliche NFC-Verbindungspartner schnell genug zu erkennen und spart jede Menge Strom. Hinzu kommt, dass für das Scannen der Umgebung bei weitem nicht so viel Energie benötigt wird wie für einen tatsächlichen Verbindungsaufbau. Da die Datenübertragung per NFC sehr schnell abläuft, muss ein NFC-Chip täglich nur für sehr kurze Zeiträume genug Energie für einen Verbindungsaufbau bereitstellen. Selbst dabei ist die NFC-Technologie deutlich sparsamer als andere Technologien wie Bluetooth oder RFID.

Grundsätzlich versuchen auch Bluetooth- und RFID-Chipsätze mit derlei Mechanismen Energie zu sparen. Es gibt jedoch entscheidende Unterschiede zwischen NFC und anderen Technologien zur Datenübertragung. So haben Bluetooth und RFID beispielsweise eine deutlich höhere Reichweite als NFC (mehrere Meter vs. 10 cm). Dadurch verbrauchen die beiden Technologien schon beim bloßen Scannen der Umgebung wesentlich mehr Strom.

Technische Erklärung

Der Dokumentation eines typischen NFC-ICs (NXP MFRC522) kann z.B. auf Seite 3 entnommen werden, dass ein NFC-Chip im aktiven Zustand (also beim Auslesen oder Beschreiben eines Tags) typischerweise ~40mA verbraucht. Dies macht allerdings nur einen Bruchteil der Nutzungszeit aus, da selbst größere Tags wie der NTAG 216 in unter einer Sekunde gelesen oder beschrieben sind. Interessanter sind daher die Werte für die Erkennung von Kommunikationspartnern in der Nähe, die zwischen 3 und 5mA liegen und im Energiesparmodus sogar nur bei 5mikroA.

Im Vergleich dazu liegen typische Bluetooth-Chips bei ~30mA und die neueren Bluetooth Low Energy-Chips bei ~15mA. Wenn man daher den maximalen Standby-Verbrauch von NFC-Chips (5mA), Bluetooth-Chips (30 mA) und BLE-Chips (15mA) vergleicht, verbraucht NFC 6 Mal bzw. 3 Mal weniger Energie. Wird der niedrigere Durchschnittsverbrauch von 3mA angelegt, erhöht sich der Faktor entsprechend auf 10 Mal bzw. 5 Mal weniger Stromverbrauch.

Über diesen Direktvergleich hinaus findet eine vermehrte Integration der NFC-Funktion in kombinierte Chipsätze statt. So kombiniert z.B. der Toshiba TC35670 NFC und Bluetooth in einem Chip. Dadurch werden weitere Einsparungen ermöglicht, weil nur noch eine kombinierte Einheit mit Strom versorgt werden muss. Auch Broadcom, als beliebter Chipsatz-Hersteller für Smartphones, treibt die Integration von NFC in den Hauptchip für Modems voran.

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