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Near Field Communication Technology (NFC)

von Alexander Kahl

Allgemein über NFC

Unter Near Field Technology (NFC) versteht man eine Kommunikationstechnologie, mit der man über kurze Strecken Daten über eine drahtlose NahfunkVerbindung versenden kann. Ermöglicht wird dies durch die Kombination von drahtloser Verbindungstechnologie sowie RadioFrequencyIdentification(kurz RFID, engl. für Identifizierung per Funk) RFID bezeichnet die nötige Infrastruktur, um Daten eines Frequenbereichs zu speichern und auszulesen; bei der NFC Technologie ist dies der global vorhandene niedrige Frequenzbereich um 13,56 Mhz. Die Daten werden dabei auf RFID tags (engl. für "Etikett") gespeichert und als elektromagnetische Wellen versendet. Diese können dann über Nahfeld Induktion wieder ausgelesen werden. Charakteristisch für die NFC Technologie ist eine sehr kurze Reichweite (Maximale Distanz zwischen Sender und Empfänger: 20 cm, empfohlene Distanz: 10 cm) sowie eine relativ niedrige Übertragungsrate (106 kbit/s, 212 kbit/s oder 424 kbit/s maximal). Als Konsequenz stellt NFC keine Konkurrenz zu BlueTooth sowie zu WLAN dar. Die genauen Spezifikationen sind bereits durch ISO 18092 und ECMA 340 festgelegt und normiert worden. Um die Kompatibilität zwischen Geräten und Diensten weiter zu erhöhen und die Technologie an sich weiterzuentwickeln, haben die Firmen Sony, Philips und Nokia 2004 ein gemeinsames Forum gegründet: das NFC-Forum.

Das NFC Protokoll

Ein Vorteil der ungeregelten Frequenz von 13,56 Mhz ist, dass keine Lizenzen notwendig sind und somit keine zusätzliche Kosten entstehen. Es gibt auch sonst international keine störenden Restriktionen, wenn man über die 20 cm Maximaldistanz nicht hinaus will. Da sowohl Sender als auch Empfänger die gleich Frequenz benutzen, wird hier die eine half-duplex Kommunikationsart angewendet. Bei der Kommunikation warten beide Geräte zunächst ab, ob es ein sendendes Gerät gibt. Nur falls dies nicht der Fall ist, kann selber gesendet werden. Dabei ist ein Gerät immer der Initiator, das andere das Target ("Ziel"). Während das Target nur Anfragen beantwortet, ist der Initiator verantwortlich für die Kontrolle des Datenflusses und bei passiver Kommunikationsmethode zusätzlich für den Aufbau des RadioFrequenz Felds. Im Gegensatz zur aktiven Kommunikationsmethode, wo beide Geräte ihr eigenes RF Feld aufbauen, benutzt das Target hier das selbe Feld, ist daher passiv. Zusätzlich gibt es noch eine dritte Kommunikationsmethode, die Transpondermethode. Hier wird das Target durch die Emission eines Kurzwellen Radio Signals aufgeladen, so dass das Target ohne Batterie bzw. eigenes Stromnetz auskommt. Die Übertragungsgeschwindigkeit wird durch die Software des Initiators festgelegt. Je nach Geschwindigkeit wird eine unterschiedliche Bit Kodierung sowie eine unterschiedliche Modulation benutzt, was das Target erkennt und passend antworten kann. Eine Kommunikation ist dann zu Ende, wenn ein Gerät die maximale Distanz überschreitet und die Verbindung nicht mehr aufrecht gehalten werden kann, oder auf Befehl des Senders.

Features und Anwendungen

Die geringe Reichweite ist eine Eigenschaft, die auch Vorteile mit sich bringt. So erscheint es aus menschlicher Sicht vernünftig, dass wenn man ein Gerät benutzen bzw. mit ihm interagieren will, dann muss man es berühren. Auch ist (fast) sichergestellt, dass keine ungewünschten Verbindungen aufgebaut werden. Dabei ist nicht gemeint, dass Schutz vor Hackversuchen oder sonstigen Verbindungen mit bösartigen Absichten besteht. Dagegen müssen wie gewohnt Abwehrmechanismen implementiert werden. Vielmehr soll hier die Rede sein von Verbindungen, die einfach aufgebaut werden, weil es möglich ist sie aufzubauen weil eben andere Geräte sich in Reichweite befinden. Dies kann zu Lasten der Ressourcen gehen und man hat einen klaren Überblick, ob kommuniziert wird oder nicht. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die NFC Technologie auch mit anderen Protokollen zu kombinieren. So kann es bei Protokollen wie BlueTooth oder WLan schwierig sein, ein gewünschtes Zielgerät unter vielen ausfindig zu machen und die passenden Verbindungsparameter einzustellen. Mit NFC können aber genau diese Daten schnell übermittelt werden, indem mit beiden kurzfristig kommuniziert wird. Die Möglichkeit der stromsparenden passiven Kommunikationsmethode sowie der Transpondermethode ermöglichen auch die Integration in Systeme, die nur Akkubetrieben sind. Abschließend ein Scenario mit einem Handy mit NFC Interface (vgl 5): Unterwegs sieht man ein Plakat über einen Film mit NFC Chip. Mit dem Handy kommuniziert man mit dem Plakat und lässt sich automatisch Informationen beispielsweise als Email zusenden. Dann fotografiert man das Plakat mit der Handy Kamera. ZuHause angekommen hält man sein Handy an den Fernseher, der dann über die NFC Schnittstelle das Bild darstellt, und zeigt das FilmPlakat auf diese Weise seinen Freunden. Man beschließt, ins Kino zu gehen und den Film anzuschauen. Also geht man zum Bus, hält sein Handy an ein NFC Lesegerät und bezahlt auf diese Art sein Busticket, gleiches gilt für die Eintritts Karten ins Kino. Zu diesem Scenario ist anzumerken, dass Teile davon bereits in in Pilot Projekten realisiert worden sind. Beispielsweise läuft im Auftrag von Phillips und Nokia in Hanau bei Frankfurt ein 6-monatiges Projekt noch bis Ende 2005, in dem ca 200 BusPassagiere ihre Tickets mit Nokia 3220 Mobiltelefonen kaufen können, deren Rückwände mit kontaktlosen NFC-Schnittstelle ausgestattet sind. Die Fahrgäste profitieren neben dem bequemen Erwerb der Tickets auch dadurch, dass automatisch das günstigste Ticket für sie ausgewählt wird.(vgl 6) Neben Nokia als erste Firma, die ein Handy mit NFC Chip gebaut hat, hat sich auch Samsung mit Phillips zusammen getan und entwickelt Handys mit dem NFC Chip . Desweiteren sind Motorola und MasterCard dabei, ein Mobiltelefon kombiniert mit einer Kreditkarte zu entwickeln (vgl 7). Wenn man aktuell ein Fazit ziehen möchte, dann scheint sich die NFC tatsächlich durchsetzen zu können und es wird wohl nicht mehr allzulange dauern, bis sie auch massentauglich wird.



Quellen:

  1. White Sheet über NFC
  2. Wikipedia über NFC
  3. uni-protokolle
  4. offizielles NFC Forum
  5. digital-lifestyles Bericht über NFC Handy
  6. Philips, Nokia und deutscher Rhein-Main Verkehrsverbund testen NFC Handy-Ticketing
  7. networks.silicon.com über Motorola und MasterCard