NFC - So geht Nahfeldkopplung

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Letzter Autor: Christian Brommer, , 10.910 Zeichen
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🎓 Wie funktioniert NFC?

NFC steht für Near Field Communication bzw. Nahfeldkopplung. Es ist eine auf der RFID-Technik basierende Übertragungstechnik wobei mittels Radiowellen Informationen übertragen werden. Die weltweit standardisierte Frequenz beträgt 13,56 MHz. / Definition

Synonym(e): Near Field Communication, Nahfeldkopplung, Nahfeldkommunikation


NFC Erklärung


Bei der NFC Technologie ist die Übertragung nach internationaler Standards festgelegt (ISO/IEC 14443, 18092, 21481) zum drahtlosen Austausch von Daten per elektromagnetischer Induktion, über kurze Distanzen (ca. 10 Zentimeter). Neben dem Kopplungsverfahren ist auch der Frequenzbereich festgelegt: 135 kHz; 13,56 MHz.

Inzwischen sind viele Smartphones (iPhone ab Version 6 und Android ab Version 4.0) und andere Geräte ab Werk mit der NFC Technologie ausgestattet.

Aktive und passive NFC-Transmitter

Ein Gerät ausgestattet mit NFC kann mit anderen NFC Geräten Kontakt aufnehmen um Daten kontaktlos (also per Funktechnik) auszutauschen. Bei den NFC-Geräten unterscheidet man zwischen aktiven und passiven NFC-Transmittern. Ein Smartphone oder Tablet ist z.B. ein aktiver Transmitter, während ein NFC Aufkleber, eine Kreditkarte oder ein technisches Gerät mit NFC Chip ein passiver ist. Der passive NFC-Transmitter beinhaltet einen kleinen Chip und eine Antenne (Spule) aber keine eigene Energiequelle. Der passive Transmitter wird durch Annäherung mit einem aktiven Transmitter wie z.B. einem Smartphone „zum Leben“ erweckt, speist diesen mit Energie und der Datenaustausch kann beginnen. Zur Datenübertragung per NFC wird das Smartphone oder Tablet an einen vorprogrammierten NFC-Tag gehalten, der bestimmte Funktionen im Gerät (oder Kreditkarte) aktiviert. So lassen sich per Funkverbindung viele nützliche Dinge erledigen, wie z.B. Bargeldlos bezahlen.

NFC ist nicht als Alternative, sondern als Ergänzung zu Bluetooth gedacht. Der bewährte Bluetooth-Standard hat eine größere Reichweite und höhere Datenübertragungsraten, NFC kann derzeit bis zu 424 kBit/s übertragen.

Einsatzgebiete

  • Wallet / Micropayment
  • Bluetooth-Kopfhörer
  • Bluetooth-Lautsprecher
  • Fahrkartenautomaten
  • Schlösser
  • Smart-Home-Devices
  • Kassenterminals
  • Smarte Eingabesysteme

Bargeldlose Bezahlsysteme

Mit NCF kann man bargeldlos und ohne Berührungen an einer Kasse bezahlen. Dazu wird das Smartphone oder die NFC-EC-Karte an das NFC-Lesegerät gehalten. Die Zahlungsinformationen werden dann verschlüsselt übermittelt. Namenhafte Banken wie beispielsweise die Sparkasse, unter dem Namen Girogo, verwenden die Technik zur Zahlung von Kleinstbeträgen. Beliebt ist die Nahfunktechnologie auch an Hochschulen für die Möglichkeit der Zahlung mit dem Studentenausweis durch NFC-Chips. Studenten können so ihren Ausweis zum Beispiel nutzen um kleine Beträge wie das Essen in der Cafeteria zu bezahlen.

Anwendungsmöglichkeiten in der Automatisierungstechnik      

Zeit- und Überwachungsrelais mit NFC Technologie.

Im Kontext der automatisierten Fertigung und der Industrie 4.0 schafft NFC als Technologie einen Mehrwert für Unternehmen. Durch den Einsatz von NFC wird jedes Objekt zum Informationsträger. Vereinfacht wird das nochmal dadurch, dass jedes mobile Endgerät als Lesegerät dienen kann.

  • Gerätedaten auslesen, wie Type, Version, Fertigungsjahr etc.
  • Geräteeinstellungen auslesen und/oder eingeben z.B. Parameter wie Drehzahl, Zeitverzögerung, Puls-Pause
  • Mehrere Gerätefunktionen in einem Gerät verwalten z.B. Zählfunktionen, Verzögerungsfunktionen, Taktfunktionen
  • Soll- und Istwerte ein- bzw. ausgeben z.B. Min-max. Grenzwerte für Spannungs-, Strom-, Frequenz
  • Zugangsberechtigungen per Passwort schützen (wahlweise auch ohne)

NFC ist in der INdustrie 4.0 ein wichtiger Baustein einer Smart Factory. NFC-Transponder enthalten Informationen für den Produktionsprozess. Sind diese auf zu verarbeitenden Materialien aufgebracht, können sie durch Auslesen einfach mitteilen was mit dem Material geschehen bzw. wie es weiterverarbeitet werden soll. Der Vorteil gegenüber einem Barcode, der diese Aufgabe ebenfalls erfüllen könnte, ist, dass die Informationen bei NFC in beide Richtungen fließen können. Die Daten in einem Barcode können nicht verändert werden. Diese beidseitige Kommunikation ist für Smart Factory nötig.

Digitales Typenschild für alle Branchen

Eingabesystem mit integrierter tap2.cloud Technologie und ein Smartphone
Bedieneinheiten mit NFC-Technologie verbinden Maschinen und Geräte mit dem Internet.
  • Geräte- und Maschinenspezifikationen wie Seriennummer und Produktdaten – auch nach DIN SPEC 91406 - können von Servicetechnikern ganz einfach über ein Smartphone ausgelesen werden Bedienungsanleitungen in verschiedenen Sprachversionen verknüpfen
  • Direkter Kontakt zum Reparaturservice durch Verknüpfung einer Servicehotline
  • Direkte Bestellung von passenden Ersatzteilen und Verbrauchsmaterialien über einen angebundenen Web Shop

Mobilgerät als Autoschlüssel

Die NFC-Funktionalität von Smartphones ermöglicht es bei einigen Herstellern der Automobilbranche (BMW; Hyundai, Mercedes) die Autotüre zu entriegeln sowie auch Einstellungen im Innenraum des Autos vorzunehmen, beispielsweise die Sitz- und Spiegelposition.

Gerätemanagement mit NFC

NFC-Tags können auch im Geräte- und Werkzeugmanagement, bspw. für das Handwerk oder in der Industrie, hilfreich eingesetzt werden. NFC-Sticker können auf ein Werkzeug aufgeklebt oder durch einen Metallring oder Bindestreifen befestigt werden. So kann beispielsweise bei einem Verleih, per Personentag, genau erfasst werden, wer das Werkzeug wann in Verwendung hatte. Anhand dieser Art der Geräteverwaltung haben Handwerksbetriebe die Möglichkeit, Standorte und Benutzer von Geräten und Werkzeugen zu registrieren. Außerdem können Handwerker ihren Geräte- und Werkzeugbedarf planen und die benötigten Betriebsmittel im Voraus reservieren. Genauso kann über die Tags die Dokumentenablage organisiert werden. Kompliziert zu bedienende Geräte oder Maschinen können mit einer Bedienungsanleitung versehen werden, diese kann dann durch das Einscannen des NFC-Chips per Schnellzugriff auf dem Handy abgerufen werden. Weitere Anwendungsfelder in diesem Bereich sind die Gerätewartung oder die Registrierung der Fahrzeit. Bei ersterem lässt sich per NFC der aktuelle Zustand des Gerätes abrufen. Für die Fahrzeit-Messung ist ein NFC-Chip im Auto angebracht. Es reicht, das Smartphone an den Chip zu halten und die Messung per App zu starten.

Weitere Anwendungen sind unter anderem die Übertragung von Bluetooth- oder WLAN-Authentifizierungsdaten zum Aufbau einer Kommunikation, sowie das Aufrufen von Weblinks, wenn im NFC-Chip eine URL im entsprechenden Format hinterlegt wurde. Weitere mögliche Anwendungen sind auch im Bereich Smart Home und Iot, Internet der Dinge, zu erwarten.

NFC nachrüsten

Unter NFC Retrofit wird das Nachrüsten von Anlagen und Betriebsmittel verstanden, die vorher nicht NFC fähig waren. Ältere Smartphones oder Low-Budget-Geräte sind teils nicht dem benötigten Chip ausgestattet und müssen gegebenenfalls per Retrofitting modernisiert werden. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Manuelles Aufkleben eines NFC-Tag
  • Verwenden einer SD-Karte, in die ein NFC-Chip integriert ist
  • Austausch der Rückseite des Geräts zu einer Rückseite mit bereits integriertem NFC-Chip

Wie wird NFC im Handy genutzt?

Bei Smartphones wird via NFC-Chip z. B. kontaktlos bezahlt, Daten können übertragen werden oder eine Verbindung zwischen zwei Geräten hergestellt werden (wie mit Bluetooth) z. B. mit Lautsprechern. So können beim Kauf eines neuen Handys die Daten des alten Handys kontaktlos umgezogen werden.

Alle Android-Smartphones und iPhones (XR, XS, 11, 12) der neueren Generation sind ganz ohne Installation einer App NFC-fähig. iOS-Geräte ab iPhone X und älter benötigen eine NFC-App wie z.B. „NFC Reader 21“.

Wie funktioniert NFC bezahlen

NFC ermöglicht eine kontaktlosen Bezahlmethode mit dem Smartphone, indem dieses per Funkwellen mit dem Zahlungsterminal eines Händlers kommuniziert. Dadurch kann ohne direkten Kontakt oder Eingabe einer PIN bezahlt werden. Die NFC-Fähigkeit eines Terminals lässt sich an einem Wellen-Symbol erkennen.

Um mit dem Handy zu bezahlen, müssen die Zahlungsinformationen in der Regel in einem mobilen Portemonnaie gespeichert werden. Dafür müssen die Kreditkarten-, Debitkarten- oder Bankkontoinformationen entweder durch tippen oder per Fotografie eingegeben werden. Alternativ kann auch die digitale Geldbörse mit einem anderen Zahlungssystem, wie beispielsweise PayPal, verknüpft werden. Beliebte Apps für mobiles Zahlen sind:

  • Apple Pay
  • Google Pay
  • Samsung Pay
  • Mobiles Bezahlen über den Sparkassenverband
  • Digitale Karten von der Volksbank

Android Beam kann verwendet werden um Daten zwischen Geräten zu teilen, mit der Voraussetzung, dass auf beiden Geräten Android 4.0 oder höher installiert ist und beide über einen NFC-Chip verfügen. Seit ein par Jahren verbaut Google Android Beam nicht mehr, sondern hat die Funktion mit der Alternative Fast Share ersetzt, diese funktioniert ähnlich wie Apples AirDrop.

Sollte NFC deaktiviert werden?

Wenn man es auf dem Handy nicht aktiv benutzt, sollte man es aus Sicherheitsgründen im Alltag deaktivieren. NFC kann nur auf Android Handys ausgeschaltet werden. Apple bietet diese Möglichkeit nicht.

Vorteile und Nachteile von NFC

NFC funktioniert nur aus einer sehr kurzen Distanz. Das hat den Vorteil, dass die Möglichkeit eines Missbrauchs einschränkt ist. Es ist mit 1,5 m großen Antennen (im Einsatz an Ein- und Ausgängen von Kaufhäusern) möglich, eine Strecke von ca. 1 m zu überbrücken.

Bei Verlust eines eingeschalteten Mobilgeräts besteht kein Schutz des Geldvorrats außer der zeitbezogenen Höchstgrenze für Abbuchungen. Der Geldbestand auf dem Mobiltelefon ist stand heute nicht an die SIM-PIN-Funktion gebunden und daher nicht geschützt oder wiederherstellbar. Das selbe gilt für mit einem Geldbetrag aufladbare Karten wie den Studentenausweise. Auch hier ist der Betrag bei Verlust der Karte verloren, sodass keine Sicherheit besteht.

Marktübersicht

Ein wichtiger Hersteller für Near Field Communication ist NXP

Weitere Informationen

Wikipedia Artikel zu Near Field Communication