NFC (Near Field Communication)

Der praktische Nutzen des Nahbereichs-Funks


Schon im Jahr 2004 hat man mit den Arbeiten an dem Nahbereichsfunk NFC (Near Field Communication) begonnen. Bis 2008 sollte es jedoch dauern, bis erste Smartphones die neue Technik auch praktisch unterstützten. Während anfangs nur recht spezielle Anwendungsfälle abgedeckt wurden, ist dieses Feature, dank Google Pay und Apple Pay, nun in der breiten Masse angekommen. Die Bequemlichkeit, dass Portemonnaie beim Einkauf daheim zu lassen, weiß bei immer mehr Verbrauchern zu überzeugen. Doch auch abseits davon gibt es interessante Anwendungszwecke.

NFC


1. Was ist NFC?

Vereinfacht gesagt, handelt es sich um eine sogenannte Nahfeld-Funktechnik. Darüber lassen sich entliche sinnvolle Anwendungen realisieren. Wie z.B. kontaktloses, sicheres behahlen. Aber auch für Automatisierungen oder als Digitaler Ausweis taugt die NFC-Technik, wie wir noch zeigen werden.

2. Verbreitung des Nahfunkstandards

2006 veröffentlichte Nokia mit dem 6131 das erste Handy, welches NFC unterstützte und legte damit den Grundstein für die ersten praktischen Anwendungen. Im gleichen Jahr startete der Rhein-Main-Verkehrsverbund (RMV) ein Pilotprojekt mit Vodafone und Nokia im hessischen Hanau bei Frankfurt. Hierbei konnten Bustickets kontaktlos gekauft und gelöst werden, was sich nach einem zehnmonatigen Feldversuch praktisch bewährte und in den Regelbetrieb überführt wurde. Vodafone ließ im darauffolgenden Jahr seine Erfahrungen in ein Projekt mit der Deutschen Bahn einfließen, wodurch Touch&Travel entstanden ist, welches bis zum 30. November 2016 in Betrieb war.

Mit dem Aufkommen des ersten Smartphones von Apple (iPhone) und der Möglichkeit, einfach nahezu unbegrenzt Apps zu beziehen, explodierten die Möglichkeiten von NFC. Im Januar 2009 wurde die Liste von Peer-to-Peer-Standards um viele Möglichkeiten erweitert. Hierzu zählten unter anderem die Übertragung von Kontaktdaten, URLs oder Bluetooth-Verbindungen. 2011 sah sich dann auch Google genötigt, die Möglichkeiten der breiten Masse zu erklären. Auf ihrer Entwicklerkonferenz “Google I/O“ wurde veranschaulicht, wie man per NFC ein Spiel startet oder Videos und Apps teilt. Spätestens mit der Einführung von Google Pay im Jahre 2015, welches damals noch auf Android Pay hörte, gab es auch für die Allgemeinheit Anwendungszwecke, die jeder nutzen wollte. In 2018 erreichte die Möglichkeit des kontaktlosen Bezahlvorgangs dann auch den deutschen Markt.


3. Praktische Anwendungsfälle

In den letzten Jahren konnte sich der Nahbereichsfunk bei vielen Insellösungen durchsetzen. Alte Stechuhren wurden durch Zeiterfassungssysteme ersetzt die mit dem Smartphone funktionieren und in der Mensa der Universität wird das Mittagessen kontaktlos bezahlt. Im Europäischen Raum war die Firma Glase mit dem gleichnamigen Produkt ein Vorreiter bei dem Versuch, das Smartphone als Kreditkarte zu verwenden. Heute ist kontaktloses Zahlen allgegenwertig. Aber auch bei der Frage der Identitätsverifizierung kann NFC helfen...

NFC Anwendungen

3.1 mobiles Bezahlen

Nachdem Google und Apple mit ihren Paymentsystemen in den Markt eingestiegen sind, musste sich Glase aber am 11. Dezember 2018 vom Markt zurückziehen. Zu groß ist die Benutzerbasis der Giganten aus Mountain View und Cupertino. Dabei gelang es Google, als erstes in Deutschland zu starten. Problem beider Anbieter war, dass hiesige Banken an einer Kooperation nicht interessiert waren. So konnten nur wenige Benutzer einzelner Geldinstitute ihre Kreditkarte bei Google Pay hinterlegen. Der Suchmaschinenriese umging dieses Problem durch eine Partnerschaft mit PayPal. Hierbei wird die PayPal-Adresse im Zahlungssystem hinterlegt und eine virtuelle Mastercard geschaffen. Alle Kassenterminals, die kontaktlose Kreditkartenzahlung akzeptieren, waren damit auf einen Schlag auch Google Pay tauglich. Dieser Schritt ebnete den Weg für den Massenmarkt, denn das bequeme Bezahlen mit dem mobilen Begleiter stand nun vielen offen. Erst recht im Zuge der Coronakrise gewann der Zahlungsweg auch in Deutschland an Fahrt.



per NFC kontaktlos bezahlen

3.2 Gadget-Steuerung

Abseits des Massenmarktes haben findige Tüftler jahrelang daran gearbeitet, die Technik auch für andere Szenarien urban zu machen. Daraus hervorgekommen sind viele Lösungen, welche das tägliche Leben vereinfachen.

Vieles davon interagiert dabei auch mit dem smarten Zuhause (Smart Home). Basis dafür sind oftmals NFC-Tags. Dies sind zum Beispiel kleine Aufkleber, die nur wenige Cent kosten und sich mit einfachen Befehlen programmieren lassen. Die Nutzungsszenarien dafür sind fast grenzenlos. Hält man sein Smartphone an einen dieser Tags, der am Nachtisch befestigt wurde, so stellt sich zum Beispiel das Smartphone auf stumm, setzt den Wecker auf 8 Uhr morgens und trennt die WiFi-Verbindung um Strom zu sparen. Wer ein per App steuerbares Türschloss hat, der bringt im Hausflur einen solchen "Tag" an und lässt so beim Betreten des Gebäudes bereits die Software zum Entriegeln der Tür starten. Auch das automatische Aktivieren der Bluetooth-Verbindung am Handy zur Verbindung mit dem Autoradio lässt sich so mühelos realisieren. Gänzlich neue Anwendungsfälle werden in Zukunft sicherlich noch hinzukommen.



3.3 Identitätsverifizierung: die Online-Ausweisfunktion

Mit Smartphones die NFC unterstützen, können Sie bequem auch eine Online-Ausweisfunktion nutzen. Ganz ohne Zusatzgeräte! Das sind mittlerweile fast alle Geräte am Mark. Wer es ganz genau wissen möchte, findet eine offizielle Geräte-Datenbank unter www.ausweisapp.bund.de/mobile-geraete


Zur Nutzung muss zunächst der Ausweis schon für diese Funktion freigeschaltet sein. Des weiteren muss NFC am Smartphone aktiviert werden (siehe weiter unten). Dann wird noch die "AusweisApp2". Mehr im folgenden Video. Mit wenigen Handgriffen kann so eine Identitätsverifizierung durchgeführt werden, zum Beispiel beim Bestellen einer neuen Prepaid-Karte.



4. NFC im Smartphone aktivieren

NFC anschalten ist genauso einfach wie WLAN oder mobile Daten am Handy aktivieren. Hier am Beispiel eines Andoid-Smartphones. Suchen Sie dort das NFC-Symbol (wie ein weisses N auf schwarzem Grund). Nur draufklicken und fertig!

NFC am Smartphone aktivieren


5. Die Entstehung von NFC

Im Jahr 1998 begannen die Arbeiten an Bluetooth und somit einer Funktechnik, die nur eine begrenzte Reichweite haben sollte. Im Jahr 2004 jedoch erkannten Nokia, Sony und NXP Semiconductors, dass Bluetooth gewisse Anwendungsfälle nicht abdecken kann. Sie gründeten das NFC-Forum (Near Field Communication) mit dem Ziel, einen Standard zu erarbeiten, der auf Reichweiten von unter 10 Zentimetern ausgelegt ist. Während Bluetooth-Verbindungen auch über mehrere Meter hinweg mit unterschiedlichen Geräten gleichzeitig kommunizieren kann, soll NFC ein einzelnes Gerät identifizieren können und damit quasi eine digitale Unterschrift leisten.

Da die Spezifikation keine Vorgaben dazu machte welche Inhalte übertragen werden können, gab es schnell ein breites Spektrum an Ideen für Anwendungszwecke. Die digitale Visitenkarte war dabei eine eher einfache Idee. Für Aufsehen sorgte der Vorschlag, kontaktloses Bezahlen zu ermöglichen. Dies ließ viele Unternehmen aufhorchen, die sich fortan dem NFC-Forum anschlossen. Unter Ihnen Branchengrößen wie Microsoft, Mastercard, Samsung, Postbank oder Vodafone und Telefónica.

6. Technische Grundlagen von Near Field Communication

Als technischen Vorläufer von NFC kann man Smartcards sehen. Diese finden zum Beispiel in Form von Keycards Anwendung bei Zugangssystemen. Nachteil ist dabei, dass nur eine aktiv-passiv Verbindung möglich ist. Dabei wird die passive Karte an ein Lesegerät gehalten und öffnete z.B. eine Tür. Vorteil des Systems, dass oftmals in Form einer Scheckkarte zum Einsatz kommt, ist, dass die Smartcard keine Stromversorgung benötigt.

Bei NFC wollte man diese Vorteile eine aktiv-aktiv Kommunikation erweitern. Hieraus ergibt sich, dass der heute in Smartphones eingesetzte Nahbereichsfunk in weiten Teilen zu der älteren Technik kompatibel ist. Beide funken bei 13,56 MHz und kommen auf Datenübertragungsraten von bis zu 424 Kbit/s. Ebenfalls beiden gemein: Die maximale Distanz einer Übertragung wurde auf 10 Zentimeter limitiert. Ein Mitlauschen der Verbindung soll damit praktisch ausgeschlossen werden. Eine neue Funktion stellt hingegen die Verschlüsselung dar. Während passiv-aktive Verbindungen im Klartext senden und empfangen, können aktiv-aktiv Verbindungen bei NFC auch kryptografisch verschlüsselt werden. Für kritische Anwendungsbereiche wie dem kontaktlosen Bezahlen ist dies unabdingbar.

Weiterführendes

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