NFC in der Praxis

Near Field Communication, kurz NFC, ist ein Kurzstreckenfunk auf der Frequenz 13,56 MHz. Die preiswerte Nahfeldkommunikation hat, je nach Chipsorte, sehr geringe Datenraten von 106, 212 oder 424 Kilobit pro Sekunde, einen kleinen Speicher und eine sehr geringe Reichweite von ein bis vier Zentimetern. Also müssen sich zwei NFC-Partner schon fast direkt berühren, damit sie Daten austauschen können. Einige NFC-Chipsorten können auch Daten verschlüsseln.

Bus-Ticket via Handy lösen
In London ist Mobile Payment laut VISA schon so verbreitet, dass in den U-Bahnen und Bussen (siehe Bild) kein oder kaum noch Bargeld angenommen wird. Bezahlt wird via Smartphone und NFC.

Kontaktloses Bezahlen mit MasterCard
Immer mehr Kreditkarten wie die von MasterCard und VISA kommen mit einem NFC-Funklogo und erlauben das kontaktlose Bezahlen an einem entsprechend ausgerüsteten Kartenterminal.

Vodafone Smartpass
SmartPass ist als Teil von Vodafone Wallet das Mobile Bezahlsystem des Mobilfunkanbieters, entwickelt in Kooperation mit VISA und Wirecard. Für Kunden, die kein NFC-fähiges Smartphone haben, wird die Lösung auch mit NFC-Sticker angeboten.

Kontaktlos bezahlen mit Vodafone Wallet
Mit Vodafone Wallet (alias Vodafone SmartPass), 2013 zunächst in Düsseldorf gestartet, wird das Smartphone zur digitalen Geldbörse. Die Übertragung erfolgt per Near Field Communication, kurz NFC.

Vodafone Wallet auf Samsung Galaxy S3
NFC wurde zunächst für das kontaktlose One-Touch-Bezahlen mit NFC-Handys und NFC-Kreditkarten konzipiert. Schon seit 2006 laufen viele regional begrenzte Pilotprojekte rund um den Globus. Das Foto stammt aus einer Messedemo vom Oktober 2012. Ende 2013 ist Vodafone Wallet alias SmartPass nun regional in Düsseldorf gestartet. 2014 soll es sich über ganz Deutschland verbreiten

NFC und andere Nahfunk-Technologien im Vergleich
NFC im Vergleich zu anderen Nahfunktechnologien

Top-Smartphones alle mit NFC
Im Gegensatz zu den Modellen Anfang 2014 waren 2015 alle Top-Smartphones mit NFC und LTE ausgestattet. Die von Telekom und Vodafone 2014 vorgestellte LTE-Advanced Kategorie 6 wird jedoch nicht von allen Geräten unterstützt.

NFC-BT-WLAN-Funk-Ausstattung von Top-Smartphones
Auswahl von Top-Smartphones Anfang 2014: Alle hatten Bluetooth (BT) Version 3.0 oder 4.0, alle hatten WLAN-11n, fast alle hatten NFC und knapp die Hälfte hatte Gigabit-WLAN-11ac unter der Haube.

Apple iPhone s6 mit NFC-Logo
Smartphones mit NFC haben auf der Rückseite oft ein kleines N für NFC. Apple hat sich lange verweigert, beim iPhone 6s dann aber doch NFC integriert und das Logo hinten angebracht.

Sony One-touch
Unter dem Motto One-touch vertreibt Sony eine Reihe von Lösungen, um über NFC verschiedene Geräte mit dem Smartphone zu koppeln. Die hier nennt sich One-touch listening. Für Fernseher der BRAVIA-Familie gibt es zum Beispiel auch One-touch Mirroring.

Nokia Lumia 920-NFC
Handy kurz Dranhalten - und die Verbindung baut sich von selber auf: So einfach kann man NFC-fähige Kopfhörer, aber auch Lautsprecher, Headsets, Navi-Systeme, Freisprechanlagen, Fitnessarmbänder, Laptops, Tablets, Drucker und Fernseher mit NFC-fähigen Smartphones verkoppeln

NFC-Tags
NFC dient neben dem kontaktlosen Bezahlen auch der bediener-freundlichen One-Touch-Kopplung von zwei Handys untereinander, aber auch von NFC-Handys mit NCF-Aufklebern, NFC-Anhängern, NFC-Lautsprechern und vielen weiteren NFC-fähigen Geräten

Das NFC-Prinzip
Der aktive NFC-Initiator, etwa ein Handy, generiert ein magnetisches Feld. Damit versorgt er das passive Ziel, etwa ein NFC-Tag, mit Energie. Damit kann das passive Ziel auch ohne eigene Stromversorgung dem aktiven Kommunikations-Initiator antworten. Das Verfahren funktioniert aber nur auf kurze Distanz bis maximal vier Zentimeter. Die Grafik stammt aus dem Buch von Vedat Coskun et.al: Professional NFC Application Development for Android, Wiley, 2013

NFC-Tags
Links klebt der NFC-Tag Topaz 512 von Androidbands mit einem Speichervolumen von 512 Bytes noch auf seiner Unterlage. Rechts offenbart er, nach dem Abziehen, sein Innenleben und die kreisförmigen NFC-Antennen an seiner Unterseite.

NFC-Tags
Passive NFC-Partner mit eingebauten NFC-Chips und NFC-Antennen, aber ohne eigene Stromversorgung, findet man in NFC-Aufklebern, NFC-Schlüsselanhängern, NFC-Armbändern oder in NFC-Kärtchen im Visitenkartenformat.

NFC im Vergleich
Das schmalbandige NFC dient oft nur der Einschaltung und Kopplung von schnelleren Bluetooth (BT)- oder WLAN-Verbindungen. Bei den angegebenen BT- und WLAN-Reichweiten wurde eine einheitliche Sendestärke von 100 Milliwatt und freie Sichtverbindung ohne dämpfende Hindernisse unterstellt.

Sony Xperia Z1 Compact
Smartphones mit NFC haben auf der Rückseite oft ein kleines N für NFC. Beim Sony-Handy Xperia Z1 Compact etwa sitzt das NFC-Logo im oberen Drittel zwischen dem SONY-Schriftzug und der 20-Megapixel-Kamera

NFC-Handys
Die meisten Tophandys hatten Anfang 2014 schon NFC unter der Haube: Zum Beispiel das Nokia Lumia 925 mit Windows Phone 8 oder die beiden Android-Top-Phones LG G2 und Sony Xperia Z1, ganz rechts. Dagegen hat Apples iPhone 5s, ganz links, noch kein NFC.

NFC-Tags
In unseren Tests haben alle NFC-Tags erst auf den letzten ein bis vier Zentimetern die Kommunikation mit den Handys aufgenommen und die selber programmierten Befehle auf den Handys ausgeführt. Hier ein NFC-Tag von Nokia mit dem NFC-fähigen Top-Smartphone LG G2. Wir konnten den NFC-Aufkleber auch beliebig oft überschreiben, sprich umprogrammieren.

NFC-Drucken
Auch im Nach-PC-Zeitalter wollen viele User wichtige Dokumente von Ihren mobilen Apps heraus drucken. Dazu müssen die Schnittstellen von den mobilen Geräten über die mobilen Netze bis hin zu stationären Druckern und Cloud-Druckern erst noch harmonisiert werden (Grafik: MOPRIA Alliance).

NFC-Drucker
Wie kann der normale Privat- oder Business-User ein spontanes Foto vom Samsung Galaxy S4 ohne langwierige Installation von Treibern auf zwei verschiedenen NFC-Druckern von Samsung und von Xerox ausdrucken? Zum Beispiel mittels NFC und dem MOPRIA-Standard.

NFC-Drucker
Karl Dueland, Vice President bei Xerox, legte das NFC-fähige Samsung Galaxy S4 auf den NFC-fähigen MOPRIA-Drucker von Xerox. Ein paar Sekunden später kam das Handy-Foto als Laserfarbdruck aus den Walzen.

NFC-Drucker
Nur wer sich an den proprietären MOPRIA-Standard hält, darf auch das MOPRIA-Logo für extrem einfaches, mobiles Drucken auf seinen Drucker kleben. Im Bild einer der MOPRIA-Sprecher, Karl Dueland, Vice President bei der Xerox Corp. im Staat New York an einem MOPRIA-Drucker von Xerox.

NFC-Drucker
Auch Samsung hat schon Business-Drucker mit NFC und MOPRIA für User-freundliches Drucken direkt aus mobilen Geräten und mobilen Betriebssystemen. Im Bild Brent Richtsmeier, einer der MOPRIA-Sprecher und Senior Director of Software Development im Samsung-Forschungszentrum Kalifornien

Nokia Lumia 920-NFC
Durch einfaches Tappen, also kurzes Draufhalten, wurde das gelbe NFC-Smartphone Nokia Lumia 920 mit dem roten NFC-Kopfhörer von Monster gekoppelt. Danach wurde die Musik nicht via NFC, sondern via Bluetooth vom Handy zum Kopfhörer gefunkt. Das Handy kann nach erfolgter BT-Kopplung auch in der Akten-, Sakko- oder Hosentasche liegen bleiben.

NFC-Lautsprecher
Alle drei mobilen Akku-Lautsprecher Rapoo, JBL-Nokia und Bose sowie alle vier Smartphones Apple 5s, Nokia 925, LG G2 und Sony Z1 beherrschen Bluetooth. Nur Apple links vorne und Bose rechts hinten hatten im Test noch kein NFC. Bei denen muss der User die Bluetooth-Audio-Kopplung noch selber vornehmen.

Nokia Lumia 925-NFC
Das Nokia Lumia 925 hat sich im Test dank NFC supereinfach via Bluetooth mit dem mobilen Lautsprecher Rapoo A500 verbunden. Danach konnten wir Katy Perrys Dark Horse auf dem externen Speaker hören.

Nokia Lumia 925-NFC
Im Gegensatz zum Rapoo-Lautsprecher hat der Nokia-JBL-Speaker nach erfolgreicher NFC- und BT-Kopplung auch gleich noch eine eigene JBL-PlayUp-Kachel auf die Startseite des Windows Phone 8 Handys gelegt. Hier zeigt sie die restliche Akkulaufzeit des JBL mit 9 Stunden an.

Nokia Lumia 925-NFC
Genau wie der Rapoo-Lautsprecher hat auch der Nokia-JBL-Speaker nach erfolgter NFC- und BT-Kopplung die Musik aus dem Nokia Lumia 925 Handy abgespielt.

Sony-Android-NFC-App
Diese beiden Screenshots der Sony-App "NFC-Schnellverbindung" entstanden auf einem Android-Smartphone LG G2. Auf dem Sony Xperia Z1 sah die App fast identisch aus. Auf beiden Handys funktionierte sie bestens.

Sony-Android-NFC-App
Solange die Musik vom NFC-Handy an den NFC-Lautsprecher übertragen wird, darf man die Bluetooth-Verbindung in den Android-Einstellungen nicht unterbrechen, denn die Musik wird nach erfolgreicher NFC-Kopplung ja nicht via NFC, sondern via BT drahtlos gestreamt.

Sony SBH80
Hier koppeln wir gerade das Sony Xperia Z1 Compact mit dem Sony SBH80 Stereo Bluetooth Headset. Die BT-Kopplung der Beiden wurde durch einfaches Dranhalten von hinten per NFC ausgelöst. Der User muss nur noch die BT-Verbindung im Display vorne mit Ja bestätigen.

Sony Core & SmartBand - Sony Xperia Z1 Compact
Das zur CES 2014 erstmals gezeigte Fitness-Tracking-Gespann Sony Core & SmartBand rechts im Bild hat auch schon NFC verbaut. Es lässt sich daher sehr bequem per One-Touch mit NFC-Handys wie den beiden Sony Xperia Z1 Compact links im Bild verkoppeln. Beim weißen Handy sieht man das NFC-Symbol über dem Sony-Schriftzug.

Sony KD-65X9005A - Sony 4K-TV
Hier hatten wir im Januar 2014 einen 65-Zoll-4K-Ultra-HD-Fernseher Sony Bravia mit einem weißen Sony Xperia Z1 durch kurzes Dranhalten an dessen Fernbedienung verkoppelt. Der Inhalt des NFC-Handys wurde sodann auf das TV-Gerät gespiegelt.

Sony KD-65X9005A - Sony 4K-TV
Wie spiegelt man den Inhalt eines Handys ruckzuck auf einen NFC-Fernseher? Einfach das NFC-Smartphone auf der Couch kurz an die NFC-TV-Fernbedienung Dranhalten. Die restliche Handy-TV-Kopplung läuft dann von selber ab. So einfach kann man auch NFC-fähige Drucker, Lautsprecher, Headsets, etc. mit NFC-fähigen Smartphones verkoppeln.

Mit NFC via Handy bezahlen

Just wegen dieser Eigenschaften hat man das sichere Bezahlen mittels NFC-Handy oder NFC-Plastikkarte, neudeutsch Mobile Wallet, zunächst als Hauptanwendung für NFC gesehen. Der Charme von NFC liegt, neben sehr geringen Kosten, in der einfachen Bedienbarkeit für den User: Er muss nur kurz das NFC-Handy oder die NFC-Karte an die NFC-Kasse halten und schon ist der Zahlungsvorgang fertig, auf neudeutsch: Tap & Pay, oder One-Touch-Pay.

Es gibt rund um den Globus schon seit 2006 etliche interessante NFC-Projekte. Der flächendeckende Take-Off einer derart neuen Bezahl-Infrastruktur dauert allerdings Monate und Jahre. Hinter dem trivialen NFC-Bezahlen verbirgt sich nämlich ein komplexer Kreislauf, bei dem Banken, Kreditkarten-Institute, Handy-Hersteller, Mobilfunk-Provider, Secure-SIM-Karten-Hersteller, App-Entwickler, sowie möglichst viele NFC-Akzeptanz-Stellen in möglichst vielen Kaufhäusern, Restaurants, Cafés, Taxen, Tankstellen, Buslinien und Bahnbetrieben zusammenspielen müssen. Außerdem ist es erfolgskritisch, dass auch der Handy-User das neue NFC-Verfahren akzeptieren und eventuelle Sicherheitsbedenken überwinden. Das braucht seine Zeit.

Peripherie-Geräte mit NFC koppeln

Derweil haben sich viel simplere Anwendungen für NFC ergeben: Etwa Tap & Print, sprich Dranhalten & Drucken, direkt vom Handy auf den NFC-Drucker. Oder Tap & Play, sprich Dranhalten & Musik abspielen, direkt vom Handy auf den NFC-Lautsprecher. Oder Tap & Send: Dranhalten & Fotos von einem NFC-Handy zu einem anderen NFC-Handy senden.

Allerdings liegen die meisten Druck-, Musik- und Foto-Dateien heutzutage im ein- bis zweistelligen Megabyte-Bereich, und zwar pro Datei, nicht für die ganze Kollektion. Wie soll man das per NFC mit seinen 106, 212 oder 424 Kilobyte pro Sekunde (Kbps) in zumutbarer Kürze übertragen? Der Trick: Bei daten-intensiven Anwendungen initiiert NFC nur die Einschaltung und Kopplung von vielfach schnelleren Funkdiensten wie Bluetooth oder WLAN, die dann den weiteren Job übernehmen, ähnlich wie der Anlasser am Ottomotor. Dabei reicht es, wenn nur eines von zwei NFC-Teilen,nämlich der aktive Kommunikations-Initiator, etwa ein Handy, eine eigene Stromversorgung mitbringt. Das passive Kommunikations-Ziel muss nicht unbedingt eine eigene Stromquelle haben - es kann auch vom aktiven Initiator durch magnetische Induktion mit Energie bestrahlt werden.

NFC-Tags, Aufkleber, Armbänder, Kärtchen

So ein passiver NFC-Partner mit eingebautem NFC-Chip und NFC-Antenne, aber ohne eigene Stromversorgung, kann sich in NFC-Tags, NFC-Aufklebern, NFC-Schlüsselanhängern, NFC-Armbändern oder NFC-Kärtchen im Visitenkartenformat verbergen. All diese passiven Teile können mit einem aktiven NFC-Handy kommunizieren, so lange sie vom Handy kurzfristig mit Energie aus Induktion versorgt werden.

Die extrem einfache Konstruktion und die günstigen Preise von unter einem Euro (abhängig vom Speicherplatz) erschließen den passiven NFC-Tags schier endlose Einsatz-Phantasien in Büros, Fabriken, Lägern, Handelsregalen, Krankenhäusern, Smart Homes und Smart Cities, die mit der ursprünglichen NFC-Vision vom drahtlosen Bezahlen nicht mehr viel zu tun haben.

Ein NFC-Handy kann aber nicht nur den aktiven, sondern auch den passiven NFC-Partner spielen. Deshalb können auch zwei NFC-Handys durch einfaches Aneinanderhalten Daten austauschen, etwa digitale Visitenkarten, geografische Ziele oder Links zu Webseiten.

NFC versus Bluetooth versus WLAN

NFC ist für den User viel einfacher zu koppeln als Bluetooth oder WLAN: Bei NFC muss er nämlich nur Dranhalten. Bei Bluetooth muss er ein BT-Pairing zwischen zwei BT-Geräten durchführen und bei WLAN muss er in der Regel den Funknetznamen SSID kennen und ein kompliziertes WLAN-Passwort eintippen, bevor er die gewünschte Funkverbindung bekommt. NFC kann sogar das BT-Pairing und den WLAN-Login für den User verwalten und zwar durch einfaches und einmaliges Dranhalten. Die drei Nahfunktechniken NFC, BT und WLAN ergänzen sich somit eher, als dass sie miteinander konkurrieren.

NFC-Pioniere Philips, Sony, Nokia

Seit 2002 gelten NXP Semiconductors (vormals Philips) und Sony als die Väter der NFC-Technik. 2004 kam Nokia als erster NFC-Handy-Hersteller hinzu. Die drei gründeten das NFC Forum. Danach wurden NFC-Chips auch in hochwertige Smartphones wie Google Nexus und Samsung Galaxy verbaut. Damit kam die nötige Masse in den Markt. Heute sind Mobiltelefone diejenigen NFC-Geräte mit der höchsten Verbreitung. Daneben findet man NFC in Tablets, Notebooks und Peripheriegeräten, sowie in passiven NFC-Tags mit winzigem Datenspeicher für die freie Programmierung von Aktionen. NFC ist sehr preiswert und bietet ein gewaltiges Einsatzpotential für die Vereinfachung von Identifizierungs- und Kopplungs-Vorgängen mit kleinen Datenmengen.

NFC in Smartphones, Tablets, Laptops

Per Anfang 2014 waren schon fast alle wichtigen Top-Smartphones ab Werk mit NFC ausgestattet, mit Ausnahme der kompletten iPhone-Palette von Apple. Nicht selten sitzt die NFC-Antenne an der Rückwand-Innenseite von Smartphones und Tablets. Bei Laptops befindet sich die NFC-Antenne oft rechts vom Touchpad unter der rechten Handballenauflage. Legt man das NFC-Handy nun auf den NFC-Bereich des Tablets oder Laptops, dann werden in der Regel nur ganz kleine Befehle übertragen, die weitere Aktionen oder Kopplungs-Vorgänge samt Datenübertragungen auslösen.

NFC-Handys mit NFC-Tags steuern

Wie bereits dargestellt, muss der passivere NFC-Kommunikations-Partner, etwa ein NFC-Tag, nicht so intelligent sein wie das NFC-aktive-Handy und auch keine eigene Stromversorgung aufweisen. Deshalb kann man NFC-Chips und NFC-Antennen auch sehr preiswert in einem Aufkleber, in einer Plastikkarte oder in einem Schlüsselanhänger verbauen. NFC-Tags oder -Aufkleber gibt es für Endkunden im Internet-Versand schon unter einem Euro pro Stück. Sie werden durch Induktion vom Handy her mit Strom versorgt, aber nur so lange, wie sich das Handy ganz nah am Tag befindet. Auf solche Tags kann der Handy-User binnen weniger Minuten auch selber eigene URLs, Navi-Adressen, NFC-Visitenkarten, Befehle und ganze Aktions-Folgen programmieren. So kann ein NFC-Tag einem Handy beim kurzen Dranhalten etwa folgende Befehle geben:

• Sende eine SMS oder eine Email mit einem fertigen Standardtext an einen vordefinierten Empfänger.

• Schalte die Lautstärke herunter und stelle den Handy-Wecker auf sieben Uhr.

• Schalte Dein WLAN ein und verbinde Dich mit meinem Firmennetz.

• Schalte Dein Bluetooth ein und verbinde Dich mit meinem Headset.

• Besuche Webseite XYZ beim Dranhalten an den NFC-Aufkleber.

• Rufe meinen Chef, meinen Partner, meine Oma, meinen Opa, meinen Enkel an.

• Öffne meinen Account bei XING, LinkedIn, Google+ oder Facebook.

• Öffne eine ganz bestimmte App und mache dieses oder jenes.

• Arbeite eine Kombination aus den obigen Befehlen ab.

Je nach Bedarf kann man sich je einen NFC-Aufkleber an den Monitor im Büro und im Homeoffice kleben. Oder das Büro, das Auto und die halbe Wohnung mit Tags tapezieren, um das Gedächtnis zu entlasten oder den Alltag zu automatisieren. Oder NFC-Tags hinter Wandbilder kleben, damit das Handy die auf dem Foto gezeigte Person anwählt.

AnyTAG NFC Launcher
Die App läuft im Hintergrund und wartet, bis ein NFC-Tag gescannt wird.

AnyTAG NFC Launcher
Zwei Beispiele für eingetragene Tags.

AnyTAG NFC Launcher
Die Task-Liste für gespeicherte NFC-Karten.

AnyTAG NFC Launcher
Ein Bruchteil der möglichen Optionen für Aufgaben.

Im Prinzip können alle NFC-Handys aller Hersteller solche selber programmierten NFC-Tags lesen. Deshalb lassen sich auch NFC-Tags für Kunden, Gäste und Besucher programmieren. Ein beliebtes Szenario ist etwa, dass Firmen und Privatleute einen NFC-Tag basteln, der dem Besucher ruckzuck einen WLAN-Login auf das Handy zaubert, ohne ein schwieriges Passwort eintippen zu müssen.

Beim Programmieren helfen Hunderte von NFC-Apps aus den App-Stores, die meisten sind kostenlos und einfach zu bedienen. Im Google Play Store fanden wir Anfang 2014 circa 250 und im Windows Phone Store circa 50 NFC-Apps. (mb)