Bachelor Thesis

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NFC – Near Field Communication:
Smartphone support – Specific implementations and initiatives - NFC-Tags for simplification of Smartphone usage

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Bachelor Thesis

  1. 1. WIRTSCHAFTSUNIVERSITÄT WIEN Vienna University of Economics and Business Bachelorarbeit Hiermit versichere ich, dass 1. ich die vorliegende Bachelorarbeit selbständig und ohne Verwendung unerlaubter Hilfsmittel verfasst habe. Alle Inhalte, die direkt oder indirekt aus fremden Quellen entnommen sind, sind durch entsprechende Quellenangaben gekennzeichnet. 2. die vorliegende Arbeit bisher weder im In- noch im Ausland zur Beurteilung vorgelegt bzw. veröffentlicht worden ist. 3. diese Arbeit mit der beurteilten bzw. in elektronischer Form eingereichten Bachelorarbeit übereinstimmt. 4. (nur bei Gruppenarbeiten): die vorliegende Arbeit gemeinsam mit Vorname(n), Familienname(n) entstanden ist. Die Teilleistungen der einzelnen Personen sind kenntlich gemacht, ebenso wie jene Passagen, die gemeinsam erarbeitet wurden. Datum Unterschrift Deutscher Titel der Bachelorarbeit NFC – Near Field Communication: Smartphone Unterstützung - Konkrete Umsetzung und Initiativen – NFC-Tags als Bedienerleichterung für Smartphones Englischer Titel der Bachelorarbeit NFC – Near Field Communication: Smartphone support – Specific implementations and initiatives - NFC-Tags for simplification of Smartphone usage Verfasser/in Familienname, Vorname(n) Moripek, Martin Matrikelnummer 0950823 Studium Wirtschaftsinformatik Beurteiler/in Titel, Vorname(n), Familienname ao.Univ.Prof. Ing. Mag.Dr.phil Mag.Dr.rer.soc.oec. Roman Brandtweiner MSc.
  2. 2. Kurzfassung Near Field Communication (NFC) ist eine internationale Übertragungstechnologie zum kontaktlosen Austausch von Daten über kurze Distanzen. Die relativ junge Technologie bringt neue und aufregende Anwendungsgebiete für Mobilgerät-basierte Plattformen. Nutzer von NFC-fähigen Geräten können jetzt durch Halten ihres Gerätes an andere NFC- fähige Elemente beispielsweise Zahlungen tätigen, Zugang zu geschlossenen Räumen verschaffen, Informationen zu Produkten erhalten oder einfach nur Daten von Gerät zu Gerät übertragen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Verwendung von NFC-Tags zur Bedienerleichterung für Smartphones. Dabei werden Funktionen des Smartphones mithilfe von NFC-Tags ausgelöst. Dies erhöht nicht nur den Bedien-Komfort des Mobilgerätes, sondern der Smartphone-Nutzer kann zudem viel Zeit sparen, da die manuelle Ausführung der Funktionen überflüssig wird. Im ersten Abschnitt der vorliegenden Bachelorarbeit werden die Charakteristiken, die historische Entwicklung und die Vor- und Nachteile der Technologie Near Field Communication (NFC) beschrieben. Im Anschluss werden dem Leser die aktuell verfügbaren NFC-Smartphones und deren Plattformen vorgestellt. Der zweite Abschnitt veranschaulicht konkrete Umsetzungsbeispiele und Initiativen der NFC Technologie. Außerdem werden alle Länder aufgezählt in denen die kontaktlose Technologie bereits Anwendung findet und in welchem Entwicklungsstadium sie sich im jeweiligen Land gerade befindet (Stand September 2013). Abschließend wird das Resultat eines Fallbeispiels, das im Rahmen dieser Bachelorarbeit durchgeführt wurde, präsentiert. Es wurden dafür drei Personen, die ein NFC-fähiges Smartphone besitzen, mit NFC-Tags ausgestattet und durften über einen Zeitraum von vier Wochen verschiedene Funktionen zur Bedienerleichterung des Smartphones, mithilfe der NFC Technologie, testen. Daraufhin wurde ihre Erfahrung mittels einer qualitativen Befragung ermittelt. I
  3. 3. Inhaltsverzeichnis Kurzfassung.........................................................................................................................................I Abkürzungsverzeichnis................................................................................................................IV Abbildungsverzeichnis.................................................................................................................VI Tabellenverzeichnis .................................................................................................................... VII 1 Einleitung....................................................................................................................................1 2 Near Field Communication (NFC).......................................................................................2 2.1 Definition von NFC........................................................................................................................2 2.2 Entwicklung von NFC...................................................................................................................2 2.2.1 Historische Entwicklung von RFID.................................................................................................. 2 2.2.2 Historische Entwicklung der Chipkarte (=Smartcards).......................................................... 2 2.2.3 Historische Entwicklung von NFC.................................................................................................... 3 2.2.4 Österreichische Studie 2006 .............................................................................................................. 5 2.3 Funktionsweise von NFC ............................................................................................................6 2.3.1 Grundlagen................................................................................................................................................. 6 2.3.2 Betriebs-Modi.........................................................................................................................................11 2.3.3 Hardware-Architektur ........................................................................................................................14 2.3.4 NFC Tags ...................................................................................................................................................17 2.4 NFC-Smartphones ...................................................................................................................... 19 2.4.1 NFC-Smartphone-Plattformen.........................................................................................................20 2.5 Anwendungsgebiete.................................................................................................................. 28 2.5.1 Service Initiierung.................................................................................................................................28 2.5.2 Pairing von Geräten..............................................................................................................................29 2.5.3 Peer-to-Peer Datentransfer ..............................................................................................................29 2.5.4 NFC Secure Karte...................................................................................................................................30 2.6 Vorteile und Nachteile von NFC ............................................................................................ 31 2.6.1 Vorteile......................................................................................................................................................31 2.6.2 Nachteile...................................................................................................................................................32 3 Konkrete Umsetzung und Initiativen von NFC...........................................................33 3.1 Internationale Verbreitung von NFC ..................................................................................33 3.2 Konkrete Anwendungsbeispiele.......................................................................................... 35 3.2.1 Bezahldienste..........................................................................................................................................35 3.2.2 Transportwesen.....................................................................................................................................42 II
  4. 4. 3.2.3 Zugangskontrollen und Schließsysteme......................................................................................42 3.2.4 Advertising...............................................................................................................................................43 4 Fallbeispiel: Mehr Komfort mit NFC am Smartphone..............................................45 4.1 Einleitung...................................................................................................................................... 45 4.2 Vorbereitung ............................................................................................................................... 48 4.2.1 Beschaffen von Equipment................................................................................................................48 4.2.2 Konfiguration des Smartphones.....................................................................................................50 4.2.3 Erstellen von Fragen............................................................................................................................52 4.3 Ergebnis der Befragung........................................................................................................... 53 5 Ausblick und Fazit ................................................................................................................59 Literaturverzeichnis....................................................................................................................... V III
  5. 5. Abkürzungsverzeichnis AEE Application Execution Environment APP Application ASK Amplitude-Shift Keying FeliCa Felicity Card GSM Global System for Mobile Communications HDLC High Level Data Link Control IEC International Electrotechnical Commission I²C Inter-Integrated Circuit IP Internet Protocol ISO International Organization for Standardization JIS Japanese Industrial Standards LLCP Logical Link Control Protocol LTE Long Term Evolution NDEF NFC Data Exchange Format NFC Near Field Communication NFC-WI NFC Wired Interface P2P Peer-to-Peer PCD Proximity Coupling Device PICC Proximity Integrated Circuit Card PIN Personal Identification Number POS Point of Sale RF Radio Frequency RFID Radio Frequency Identification RIM Research in Motion SIM Subscriber Identity Module SMC Secure Memory Card SNEP Simple NDEF Exchange Protocol SPI Serial Peripheral Interface SWP Single Wire Protocol TAG Transponder TEE Trusted Execution Environment UI User-Interface IV
  6. 6. UICC Universal Integrated Circuit Card UMTS Universal Mobile Telecommunications System URL Uniform Resource Locator USB Universal Serial Bus WLAN Wireless Local Area Network WU Wien Wirtschaftsuniversität Wien V
  7. 7. Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: NFC-Mobilteleone ...............................................................................................4 Abbildung 2: NFC/RFID Eigenschaften....................................................................................6 Abbildung 3: NFC im Vergleich zu anderen Drahtlostechnologien..........................................7 Abbildung 4: Datenübertragung zwischen NFC-Schnittstellen.................................................8 Abbildung 5: Active Mode.........................................................................................................9 Abbildung 6: Passive Mode .....................................................................................................10 Abbildung 7: NFC Betriebs-Modi............................................................................................11 Abbildung 8: NFC Protokolle ..................................................................................................13 Abbildung 9: NFC Hardware Architektur................................................................................14 Abbildung 10: NFC-Tag Bauarten...........................................................................................18 Abbildung 11: NFC TagInfo (von NXP für Android) .............................................................21 Abbildung 12: NFC TagWriter (von NXP für Android)..........................................................21 Abbildung 13: NFC Task Launcher (Android)........................................................................22 Abbildung 14: NFC mit Bada ..................................................................................................23 Abbildung 15: NFC Tag Writer (Windows Phone 8) ..............................................................24 Abbildung 16: NFCShortcuts (BlackBerry).............................................................................25 Abbildung 17: NFC mit BlackBerry 7.1..................................................................................26 Abbildung 18: NFC Tag Writer (Symbian^3 Belle)................................................................26 Abbildung 19: NFC Tag Writer (MeeGo)................................................................................27 Abbildung 20: Service Initiierung mit NFC.............................................................................29 Abbildung 21: NFC-Smartphone als Secure Karte..................................................................30 Abbildung 22: MasterCard PayPass Devices...........................................................................36 Abbildung 23: Bezahlen mit Google Wallet............................................................................38 Abbildung 24: NFC-Check-In Clarion Hotel...........................................................................42 Abbildung 25: NFC Advertising: McDonald`s Happy Table ..................................................43 Abbildung 26: NFC-Poster von Universal Music....................................................................44 Abbildung 27: NFC-Smartphone: Samsung Galaxy S4...........................................................48 Abbildung 28: NFC-Tags für das Fallbeispiel .........................................................................49 Abbildung 29: Fallbeispiel: NFC Task Launcher Konfiguration 1/3 ......................................50 Abbildung 30: Fallbeispiel: NFC Task Launcher Konfiguration 2/3 ......................................51 Abbildung 31: Fallbeispiel: NFC Task Launcher Konfiguration 3/3 ......................................51 VI
  8. 8. Tabellenverzeichnis Tabelle 1: NFC-Tag Typen ......................................................................................................18 Tabelle 2: NFC-Smartphones...................................................................................................19 Tabelle 3: Länder mit NFC-Implementierung .........................................................................34 Tabelle 4: Google Wallet NFC-Geräte.....................................................................................39 VII
  9. 9. 1 Einleitung Seit den 90er Jahren ist die Nutzung von Mobiltelefonen erheblich gestiegen. Heute besitzt mehr als 80% der Weltbevölkerung, das sind mehr als 5 Milliarden Menschen, ein Mobiltelefon, wobei 1,08 Milliarden allein Smartphones sind. Ganze 89% der Anwender benutzen ihr Smart-Phone täglich über den gesamten Tag [1]. Daraus ergeben sich täglich unzählige Stunden, die der Nutzer mit dem Bedienen des Mobiltelefons verbringt. Laut einer Studie von Dr. James Roberts schauen Anwender durchschnittlich 150 Mal am Tag auf das Telefon und können es nicht für 6 Minuten aus den Augen lassen [2]. Telefonieren, E-Mails lesen/beantworten, Social-Media-Anwendungen verwenden, Web- browsen, Navigieren, Textnachrichten schreiben, Musik hören u.v.m. gehören zu den Standard-Anwendungen. Abgesehen von diesen Anwendungsbeispielen, die dem Smartphone-Anwender einen gewissen Nutzen beziehungsweise Unterhaltung bieten, gibt es zahlreiche Routine-Vorgänge, die durchgeführt werden müssen, um die gewünschten Aktionen auslösen zu können. Zu denen gehören der Verbindungsaufbau zu WLAN- Netzwerke, GSM/UMTS/LTE-Netzwerke, Freisprech-Anlagen, Lautsprecher, Bluetooth- Netzwerke, um beispielsweise Daten zu anderen Geräten zu übertragen; Starten von App`s vor einer Suchanfrage oder Navigation; Stummschalten des Gerätes vor einem Meeting, oder Schlafengehen; Durchführen von Mobile-Banking-Zahlvorgängen; De-/Aktivieren von verschiedenen Funktionen, um zum Beispiel Batterie zu sparen, u.v.m. Diese Routine- Vorgänge sind nicht nur überflüssig für die eigentliche Aktion, sondern kosten auch wertvolle Zeit und wirken sich negativ auf den Komfort der Anwender aus. Mit der Einführung von NFC auf Smartphones im Jahre 2010 wurde für dieses Effizienzproblem eine Lösung geschaffen. Routine-Prozesse können somit vereinfacht bzw. komplett automatisiert werden, sodass der Anwender schneller, bequemer und vor allem zeitsparender arbeiten kann. NFC bietet zahlreiche unentdeckte Möglichkeiten, ist einfach zu konfigurieren und erleichtert dem modernen Nutzer das Leben in vielen Situationen. 1
  10. 10. 2 Near Field Communication (NFC) 2.1 Definition von NFC Near Field Communication (NFC), auf Deutsch auch Nahfeldkommunikation genannt, ist eine Drahtlostechnik auf Induktionsbasis zum Austausch von Nachrichten über kurze Distanzen von bis zu 10cm. Sie ist international genormt und kann die maximale Datenübertragungsrate von 424 kBit/s erreichen [3]. Eingesetzt wird die Technologie seit einigen Jahren in den Bereichen Zugangskontrolle, bargeldloses Bezahlen und dient als innovatives Feature in Smartphones. 2.2 Entwicklung von NFC NFC wurde im Jahre 2002 von den Unternehmen NXP Semiconductors und Sony auf Basis von zwei jahrzehntelang erprobten und sich bewährten Technologien (RFID & Chipkarte) entwickelt. Da NFC sehr stark auf diese Technologien aufbaut, wird zunächst kurz auf deren Entwicklung eingegangen. Anschließend wird mit der Entwicklung von NFC fortgefahren. 2.2.1 Historische Entwicklung von RFID Der Ursprung der Entwicklung von RFID liegt im zweiten Weltkrieg. Sie wurde für die automatische Freund-Feind-Erkennung eingesetzt, und wird bis heute noch erfolgreich angewendet. Dabei war es wichtig die Person rechtzeitig und vor allem kontaktlos zu erkennen. Im Jahre 1970 kamen die ersten einfachen kommerziellen RFID-Lösungen auf den Markt. Ein Beispiel dafür ist das elektronische Warensicherungssystem. In den 80er Jahren erweiterte sich das Programm durch die Tieridentifikation und das Mautsystem. 1990 folgten das E-Zutrittskontrollsystem, das E-Ticketing und diverse andere Systeme. Dank des enormen technologischen Fortschritts ließen sich Transponder stark verkleinern und ihre Preise sanken kontinuierlich bis um das Zehnfache [3]. 2.2.2 Historische Entwicklung der Chipkarte (=Smartcards) 1950 gab Diners Club, die in den USA lokalisiert sind, als erstes Unternehmen, die Plastikkarte für den überregionalen Zahlungsverkehr aus. Mit der Gründung der 2
  11. 11. Kreditkartenunternehmen Visa und MasterCard verbreitete sich das bargeldlose Bezahlmedium sehr rasch. Auf diesen Karten waren zunächst weder ein Chip noch eine elektronische Kennung integriert. Lediglich eine Aufprägung verbesserte die Fälschungssicherheit. Kurz daraufhin entwickelte man Magnetstreifen, die Daten speichern konnten und statt einer Unterschrift-Anforderung eine PIN-Abfrage ermöglichten. Jedoch waren Magnetstreifen nicht sicher vor Lese- und Löschvorgängen. Weshalb sich das Abspeichern des PINs auf dem Magnetstreifen für die Offline-Abfrage nicht als sinnvolle Option zeigte. Als Alternative bat sich die Möglichkeit die Daten online abzufragen, die jedoch mit hohen Kosten verbunden war. Schließlich führte die Suche nach einer besseren Lösung zur Entwicklung des Chips. 1970 gelang es Wissenschaftlern, Rechnerlogik und Datenspeicher auf einem einzigen Siliziumplättchen mit wenigen Quadratmillimetern Fläche zu integrieren. Der Einsatz von Chipkarten für Telefonie wurde zum ersten Mal im Jahre 1984 realisiert und stieg bereits 1986 auf mehrere Millionen. Im Jahre 1995 führte Österreich QUICK ein und war das erste Land mit einem weltweit flächendeckenden und elektronischen Geldbörsensystem. Die Kompatibilität zwischen den Kreditkartenorganisationen zu gewähren, war eines der wichtigsten Herausforderungen für die zukünftige Verbreitung von Chipkarten [3]. 2.2.3 Historische Entwicklung von NFC Die führenden Kontaktlos-Chip-Hersteller NXP Semiconductors und Sony entwickelten im Jahre 2002 auf Basis von RFID und Chipkarten die Technologie Near Field Communication (NFC). Nach dem Zusammenkommen mit Nokia im Jahre 2004, gründeten die drei Unternehmen das NFC Forum, das bereits 2010 mehr als 150 Mitglieder zählte. Das NFC- Forum hat das Ziel eine weltweit einheitliche Standardisierung für die NFC-Technologie zu ermöglichen. Die ersten NFC-Anwendungen zeigen wie sehr Nokia, eines der Gründungsmitglieder, die Entwicklung in Richtung Mobiltelefone gelenkt hat. In fast allen Beispielen emuliert das Mobiltelefon eine kontaktlose Chipkarte oder wird als Lesegerät für kontaktlose Chipkarten verwendet. Anfang 2005 wurde das erste kommerziell verfügbare NFC-Mobiltelefon, Nokia 3220 (Abbildung 1), von Nokia hergestellt und zum Verkauf freigegeben. Die Gehäuseschale des Telefons war mit einem integrierten NFC-Modul, der „NFC Shell“, ausgestattet [4] [5]. Somit war das Secure Element, das dem Smartcard-Mikrochip entspricht, zur Emulation kontaktloser Chipkarten direkt in das Telefon integriert. Im selben Jahr brachte Samsung das 3
  12. 12. Handy-Modell D500E (Abbildung 1) auf den Markt, das die gleichen Eigenschaften wie das Nokia-Handy besaß [6]. Des Weiteren wurde Samsungs „D55E“ beim Feldversuch 2005 in Caen, Frankreich eingesetzt. 200 Teilnehmer konnten sechs Monate lang mit dem NFC-Telefon Tickets für Parkplätze kaufen, an den Kassen im Einzelhandel bezahlen und touristische Dienstleistungen abrufen. Das Konsortium für die Umsetzung des Feldversuchs bildeten die Firmen France Telecom, Samsung, Groupe LaSer, NXP und Vinci Park. Im Jahre 2005 fand ein weiterer Feldversuch in der Stadt Hanau bei Frankfurt statt, der vom Rhein-Main-Verkehrsverbund (RMV) gestartet wurde. Mit dem NFC-Telefon konnten Fahrscheine für den öffentlichen Personennahverkehr gekauft werden. Wichtig dabei war es die Kompatibilität der Anwendung zum bestehenden Chipkartensystem zu gewährleisten. Die Test-Phase dauerte zehn Monate und wurde von den Partnern Vodafone, Nokia, NXP und der RMV realisiert. Im Jahre 2006 stellte Sagem (Abbildung 1) das erste NFC-Mobiltelefon „my700X“ vor, das eine SIM-Karte als Secure Element unterstützte. Die Kommunikation mit der SIM-Karte erfolgte mithilfe des Single Wire Protocols. Im November desselben Jahres wurde die Entwicklung in Österreich ebenfalls mit einem NFC-Feldversuch vorangetrieben. Der Versuch fand an der Fachhochschule Oberösterreich in Hagenberg statt und wurde von NFC Research Lab Hagenberg, NXP, der Mobilkom Austria und der A1 Bank veranlasst (siehe Kapitel 2.2.4). Abbildung 1: NFC-Mobilteleone a Nokia 3220 mit „NFC Shell“, b Samsung D500E, c Sagem my700X. Quelle [7] [8] [9] Im Jahre 2007, nach der erfolgreichen Realisierung des Feldversuchs in Hagenberg, startete Österreich, als erstes Land, das große kommerzielle NFC-Roll-Out. Es wurden Bahnhöfe, 4
  13. 13. Getränkeautomaten und U-Bahnstationen mit mehr als 1000 NFC-Tags ausgestattet. Beteiligt waren die Mobilkom Austria, die Wiener Linien, die österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) und das NFC Research Lab der Fachhochschule in Hagenberg. Dies ermöglichte den Benutzern mit dem NFC-Mobiltelefon Nokia 613, das in jedem A1- Shop erworben werden konnte, Fahrscheine, U-Bahntickets und Snacks von Automaten zu kaufen. Im Dezember 2010 veröffentlichte Samsung Electronics das erste NFC-Smartphone: Samsung Nexus S (siehe auch Kapitel 0) [3] [10]. Im Jahre 2011 wurden die Smart-Tags von Sony entwickelt. Sie ermöglichen mithilfe von Smartphones, Daten und Befehle auf die Tags zu speichern und diese durch Berührung auszuführen [11]. Seit dem NFC auf Smartphones unterstützt wird, verbreitet sich die Technologie rasant. Sie wird in zahlreichen Ländern auf der Welt weiterentwickelt und in der Praxis innovativ umgesetzt (mehr dazu in Kapitel 3). 2.2.4 Österreichische Studie 2006 Der erste NFC-Feldversuch in Österreich startete im November 2006 an der Fachhochschule Oberösterreich in Hagenberg bei Linz. In einem gemeinsamen Projekt erprobten Mobilkom Austria, die FH OÖ Campus Hagenberg, NXP Semiconductors Austria und Voestalpine Informationstechnologie über ein Jahr lang die neue kontaktlose Übertragungstechnologie NFC in der Praxis. Insgesamt nahmen 100 Testpersonen teil, die per NFC Zutritt zu Hörsälen, Laboren und der FH-Garage hatten und in den Kantinen und bei Automaten per NFC-Handy zahlen konnten. Als Zahlungsmittel wurde eine Prepaid-Börse über das Mobilfunknetz verwendet oder alternativ an einem stationären Auflade-Terminal gegen Bargeld aufgeladen. Die Buchungen über das Mobiltelefon wurden bei der nächsten Monatsabrechnung automatisch vom Mobilfunkbetreiber in Rechnung gestellt. Die Angestellten der Fachhochschule konnten Bonuspunkte für die Vergütung von Mittagessen mit dem NFC-Telefon sammeln. Diese Anwendung war zur bestehenden Lösung mit Chipkarten, die als Studentenausweis dienten, kompatibel. Des Weiteren wurden zwei Informationsterminals aufgestellt, an denen die Teilnehmer aktuelle Nachrichten, Mittagsmenüs und Stundenpläne auf ihr NFC-Telefon übertragen konnten. Die Informationen waren offline und über ein von der Fachhochschule entwickeltem 5
  14. 14. Programm am Mobiltelefon abrufbar. Eine weitere wichtige Anwendung gewährte den Zutritt zu Gebäuden, Laboren sowie Seminar- und Vorlesungsräumen. Die Besonderheiten am NFC-Feldversuch in Hagenberg waren die vielen unterschiedlichen Anwendungen, die im NFC-Telefon integriert wurden. Damit wurde unter Beweis gestellt, dass NFC in einem größeren Feldversuch multiapplikationsfähig ist. Im Jahre 2007 wurde der Feldversuch um touristische Anwendungen erweitert. Es wurden intelligente Plakate an Sehenswürdigkeiten, wie dem Schloss, dem Softwarepark und anderen Orten befestigt, mit denen Benutzer von NFC-Telefonen Texte und Bilder auf das Mobiltelefon laden konnten. Das Nutzungsverhalten der Teilnehmer wurde untersucht und in einer Studie veröffentlicht. Die Ergebnisse zeigten, dass vor allem die Zutritts- und Bezahllösungen für die Konsumenten sehr attraktiv waren. Die Technologie wurde überwiegend als leicht bedienbar und modern empfunden [12]. 2.3 Funktionsweise von NFC 2.3.1 Grundlagen Die Anwendung der Technologie Near Field Communication (NFC) gibt dem Benutzer den Eindruck eine gewöhnliche drahtlose Datenschnittstelle zwischen elektronischen Geräten, so wie auch Infrarot oder das Bluetooth, zu verwenden. Jedoch bietet NFC darüber hinaus zusätzliche Eigenschaften, die ein RFID-System charakterisiert. Festgelegt ist, dass die Datenübertragung von NFC auf der Technologie von RFID basiert. NFC arbeitet immer auf einer standardisierten und unlizenzierten Frequenz von 13,56 MHz, die weltweit verfügbar ist. Im Gegensatz dazu wird RFID in einem großen Bereich von Frequenzen, die von 120kHz bis 10GHz reichen, eingesetzt (siehe Abbildung 2). Abbildung 2: NFC/RFID Eigenschaften Quelle [13] 6
  15. 15. Grundsätzlich gibt es drei Kernpunkte, die NFC von RFID unterscheiden (siehe Abbildung 2): 1. NFC ermöglicht eine Zwei-Wege-Kommunikation und kann somit für komplexere Interaktionen, wie die Card-Emulation oder Peer-to-Peer (P2P) sharing, verwendet werden (mehr dazu in Kapitel 0). 2. Die Reichweite bei der Datenübertragung mittels NFC ist auf circa 10 cm oder weniger beschränkt. 3. Mittels NFC besteht nicht die Möglichkeit mehrere NFC-Tags zur gleichen Zeit einzuscannen. Abbildung 3 zeigt in welchem Kommunikationsabstand und in welcher Geschwindigkeit NFC im Vergleich zu anderen Drahtlostechnologien arbeitet. Abbildung 3: NFC im Vergleich zu anderen Drahtlostechnologien Quelle [16] Das physikalische Prinzip der Datenübertragung zwischen zwei NFC-Schnittstellen funktioniert mithilfe der elektromagnetischen Induktion. Jede NFC-Schnittstelle verfügt über einen Sender und einen Empfänger. Dabei kommunizieren Sender und Empfänger in der gleichen Frequenz (13,56MHz) und verwenden für die Übertragung eine großflächige Spule oder Leiterschleife, die als Antenne fungiert. Auf diese Antenne wird wechselweise zugegriffen (siehe Abbildung 4). Die Datenübertragungsraten von 106 kbit/s, 212 kbit/s und 424 kbit/s werden derzeit unterstützt und höhere Raten werden in der Zukunft erwartet. 7
  16. 16. Abbildung 4: Datenübertragung zwischen NFC-Schnittstellen Quelle [14] Die einzelnen NFC-Schnittstellen müssen vor jeder Kommunikation die Funktion Initiator oder Target einnehmen. Der Initiator ist das NFC-Gerät, das die Kommunikation startet, während das Target auf die Anfrage antwortet. Die NFC-Datenübertragung unterscheidet zwischen zwei verschiedenen Verfahren, dem aktive Mode und dem passive Mode [15]. 2.3.1.1 Active Mode In diesem Modus generieren beide NFC-Geräte, Initiator und Target, aktiv ihr eigenes elektromagnetisches Feld für die Kommunikation. Dies bedeutet, dass auch beide Teilnehmer eine eigene Energiequelle für die Datenübertragung benötigen. Bevor jedoch mit der Kommunikation begonnen werden kann, muss der Initiator kontrollieren, ob bereits ein anderes elektromagnetisches Feld in der Umgebung vorhanden ist. Trifft dies nicht zu, wird vom Initiator ein eigenes erstellt. Automatisch wird der gewünschte Kommunikationspartner, der sich in unmittelbarer Nähe befindet, als Target (=Empfangsgerät) aktiviert und die Informationsübermittlung gestartet. Falls das Target-Gerät Daten sendet, wird der Übertragungsprozess invertiert und das Target-Gerät wird zum Initiator. Dadurch, dass immer nur ein Gerät zur selben Zeit senden kann, erfolgt die Übertragung im Wechselbetrieb. Dieser Vorgang erzeugt im NFC-Gerät ein Schwingkreis, das die Energie in der Spule und dem eingebauten Kondensator abwechselnd umlagert. Die perfekte Abstimmung der Elemente aufeinander ist dabei äußerst wichtig. Für die Datenübertragung selbst wird das Amplitudenmodulationsverfahren (ASK) verwendet. [14] 8
  17. 17. Abbildung 5: Active Mode Quelle [17] 2.3.1.2 Passive Mode Ein besonderes Merkmal des passiven Modus ist, dass das elektromagnetische Feld nur vom Initiator erzeugt wird. Die Daten werden ähnlich wie im Active Mode mit dem Amplitudenmodulationsverfahren (ASK) moduliert. Dabei wird nach dem Senden des Datensatzes die Verbindung nicht unterbrochen, sondern ohne Modulation weitergeführt. Dies ermöglicht dem Target ohne eigene Energieversorgung mithilfe der Lastmodulation (=load modulation) dem Initiator zu antworten. Die Lastmodulation ist nur dann möglich, wenn die Eigenresonanzfrequenz des Tags und die Sendefrequenz des Lesegerätes gleich sind. Das Target verändert dabei das elektromagnetische Feld des Initiators, indem es dem Feld Energie entzieht. Für diesen Prozess werden Lastwiderstände im Tag (=passives Gerät) ein- beziehungsweise ausgeschaltet und somit die Rückwirkung zum Lesegerät verändern. Die Steuerung der Lastwiderstände wird durch Daten am Tag aktiviert. Das Lesegerät registriert die Veränderung im Signal und kann auf dieser Weise die Daten erfassen [17]. 9
  18. 18. Abbildung 6: Passive Mode Quelle [17] In der Regel können Geräte mit NFC-Unterstützung zwischen dem Aktive Mode und dem Passive Mode wechseln. Standardmäßig befindet sich jedes NFC-Gerät im passiven Modus. Dies hat den Vorteil, dass Geräte mit Akku-Betrieb nicht dauerhaft sendebereit sein müssen und resultierend Energie sparen können. Außerdem kann, wie schon in Kapitel 2.3.1.2 erläutert wurde, ein NFC-Gerät im Passive Mode ebenfalls auf Signale antworten. Dieser Anwendungsfall kann beispielsweise in Zutritts-Systemen und Bezahl-Transaktionen stattfinden. Hierbei werden NFC-fähige Mobiltelefone ähnlich wie eine NFC-Chipkarte, die offline arbeitet, verwendet. Das Mobiltelefon kann ausgeschaltet bleiben und wird trotzdem vom Lesegerät erkannt und gelesen. Daher ist es ohne Bedenken möglich, auch bei leerem Akku, Zugang zu bekommen oder an der Kassa NFC-Payment zu verwenden. Erfordert die Anwendung jedoch den Active Mode, kann das NFC-Gerät sofort den Status wechseln und als Initiator agieren. Ausgenommen von den NFC-Geräten, die ihren Status beliebig von aktiv auf passiv oder umgekehrt wechseln können, gibt es auch NFC-Geräte die dauerhaft passiv sind. Diese sind zum Beispiel NFC-Bankomatkarten, NFC-Tags usw. Sie fungieren ausschließlich als Target und haben keine eigene Energieversorgung. 10
  19. 19. 2.3.2 Betriebs-Modi Die NFC Technologie stattet jedes Mobilgerät mit der Option aus, zwischen den folgenden standardisierten Betriebsarten zu wechseln (siehe Abbildung 7): • Card Emulation Modus • Peer-to-Peer-Modus • Reader/Writer-Modus Dank dieser Vielseitigkeit können NFC-Geräte in verschiedensten Anwendungsfällen eingesetzt werden (mehr dazu in Kapitel 3). Die Grundlage der drei Kommunikationsarten sind die Datensicherungs- und Bitübertragungsschichten von ISO/IEC 18092, ISO/IEC 14443 und JIS X 6319-4 (FeliCa), die auch allgemein als Proximity-Systeme bezeichnet werden [3]. Es handelt sich hierbei um Systeme mit einer Reichweite bis zu zehn Zentimetern.1 Abbildung 7: NFC Betriebs-Modi Quelle [16] 1 In Proximity-Systemen bezeichnet man die aktive Komponente als Proximity Coupling Device (PCD) und den passive Transponder als Proximity Integrated Circuit Card (PICC) [3]. 11
  20. 20. 2.3.2.1 Card-Emulation-Modus In diesem Modus schaltet sich das NFC-Gerät in den passiven Modus und agiert wie eine kontaktlose Smartcard. Das bedeutet, dass das NFC-Gerät selber kein RF-Feld aufbaut, sondern als Target fungiert. Für die Kommunikation verwendet es die Lastmodulation (siehe Kapitel 2.3.1.2). Der größte Vorteil liegt darin, dass das NFC-Gerät im Card-Emulation-Modus keine eigene Stromversorgung braucht. Dessen NFC-Chipsatz wird über das induktiv gekoppelte Lesegerät versorgt. Verwendet man ein Mobiltelefon, das Kreditkartendaten oder Ticketinformationen in dessen emulierten Smartcard gespeichert hat, kann man diese auch aus dem ausgeschalteten Mobiltelefon oder bei leerem Akku auslesen. Diese Möglichkeit steigert die Verfügbarkeit und Flexibilität des NFC-Gerätes. Außerdem ist die Kommunikation mit RFID-Lesegeräten möglich. Somit können NFC- Geräte problemlos mit bestehenden Smartcard-Infrastrukturen kommunizieren. Der Card- Emulation-Modus kann beim kontaktlosen Bezahlen an der Kassa, bei Zugangskontrollen und beim Ticketing Anwendung finden. 2.3.2.2 Reader/Writer-Modus In dem Reader/Writer-Modus arbeitet das NFC-Gerät wie ein RFID-Reader. Es versorgt das NFC-Zielgerät mit Strom und ermöglicht das Auslesen der Daten, die auf dem Chip des passiven Gerätes gespeichert worden sind. Daher fungiert der Reader/Writer als aktive Komponente der kontaktlosen Kommunikation. Ein besonderes Merkmal ist, dass ebenfalls RFID-Tags ausgelesen werden können. Solche Tags sind zum Beispiel in sogenannten Smart-Poster eingebaut und erlauben den Anwendern durch eine Berührung des Posters mit dem Lesegerät, das in den meisten Fällen dem Mobiltelefon entspricht, Informationen über den Inhalt des Posters zu holen. Diese Daten können gespeichert werden oder weitere Aktionen, wie beispielsweise das Einleiten eines Bestellprozesses, auslösen [3] [18]. 12
  21. 21. 2.3.2.3 Peer-to-Peer-Modus Im Peer-to-Peer-Modus (P2P) kommunizieren zwei gleichberechtigte NFC-Geräte miteinander. Für den Datenaustausch werden die Standards ISO/IEC 18092, ISO/IEC 14443-2,3,4 und JIS X6319-4 verwendet. Die Geräte können im P2P Active Mode oder im P2P Passiv Mode operieren. Im P2PActive-Active Mode generieren beide Geräte ein elektromagnetisches Feld, um Daten zu senden. Somit agiert jede von ihnen abwechselnd als Reader(Initiator) und Smartcard (Target). Dieser Modus ist komplexer, zeitaufwändiger und verbraucht die Batterie von beiden Geräten. Andererseits ermöglicht er neue Funktionen und eine interaktive Kommunikation. Im P2PActive-Passive Mode ist ein Gerät der Initiator und verhält sich wie ein Reader, wobei der andere das Target ist und sich als eine simulierte Smartcard ausgibt. Für die Energieversorgung verwendet das Target das Trägersignal des Initiators. Man kann diesen Modus wie eine Kombination aus den Reader/Writer- und Card-Emulation-Modus betrachten. Der Unterschied liegt an der Kommunikationsgeschwindigkeit und dem Anwendungsgebiet. Der P2P-Modus ist vergleichsweise langsamer, da zusätzliche Protokolle, angewendet werden müssen. Hierbei kommen wichtige Protokolle wie das Logical Link Control Protocol (LLCP) und das Simple NDEF Exchange Protocol (SNEP) zum Einsatz (siehe Abbildung 8). Typische Anwendungsgebiete für den P2P-Modus ist der einfache und kontaktlose Austausch von elektronischen Visitenkarten, Musik und anderen Daten zwischen Mobiltelefonen oder die Kopplung von Geräten [3] [18]. Abbildung 8: NFC Protokolle Quelle [18] 13
  22. 22. 2.3.3 Hardware-Architektur Die NFC Technologie baut auf die folgenden vier Hauptkomponenten auf: • Host/Basisbandcontroller • NFC-Controller • Secure Element • NFC-Antenne Abbildung 9: NFC Hardware Architektur Quelle [19] 2.3.3.1 Host/Basisbandcontroller Der Host/Basiscontroller wird auch als Application Execution Environment (AEE) bezeichnet. Er beinhaltet alle Komponenten und Anwendungen des Mobilgerätes, die den Betrieb des mobilen Betriebssystems ermöglichen. Diese sind zum Beispiel die Kommunikationsschnittstellen WLAN, Bluetooth, GSM, UMTS; die Steuerung des Bildschirmes oder der Tastatur. Die Ausführungsumgebung dieses Controllers basiert auf einer Softwareebene und ist daher vor Angriffen auf Anwendungen mit sensiblen Daten nicht sicher [3] [19]. 2.3.3.2 NFC-Controller Der NFC-Controller stellt die Verbindung zwischen der Antenne, dem Host-Controller und dem Secure Element her. Zwischen dem Host-Controller und dem NFC-Controller finden verschiedene Schnittstellen, wie das Serial Peripheral Interface (SPI), das Inter-Integrated 14
  23. 23. Circuit (I²C) und das Universal Serial Bus (USB) Verwendung. Für die Kommunikation mit dem Secure Element werden typische Smartcard-Schnittstellen, wie das NFC Wired Interface oder das Single Wire Protocol (SWP), verwendet. Im Grunde fungiert der Controller zwischen der analogen Luft-Schnittstelle und den anderen digitalen Schnittstellen als Modulator und Demodulator. In einigen NFC-Anwendungsfällen müssen der NFC-Controller und das Secure Element trotz ausgeschaltetem Gerät bzw. leerer Batterie funktionieren. Dieses ist zum Beispiel der Card Emulation Mode in dem das Mobiltelefon als Zahlungsmittel verwendet wird. Für solche Fälle muss die Schnittstelle zwischen NFC-Controller und Secure Element die Möglichkeit haben das Secure Element über den NFC-Controller mit Energie zu versorgen. Dabei empfängt der NFC Controller die Energie über die Luft-Schnittstelle. Des Weiteren besteht die Möglichkeit den NFC-Controller mit mehreren Secure Elementen zu koppeln [3] [19]. 2.3.3.3 Secure Element Die meisten Mobilgeräte bieten keine sichere Option, sensible Daten direkt auf dem Gerät zu speichern. Wobei für den Großteil der Applikationen, wie zum Beispiel den Authentifikations- oder Bezahlungsprozess, solch eine sichere Ausführungsumgebung (Trusted Execution Environment - TEE) benötigt wird. Die sensiblen Daten sollten vor unbefugtem Eingriff und Manipulation geschützt sein. Dazu müssen die Daten verschlüsselt und auf einem sicheren Chip abgespeichert werden. Üblicherweise werden diese Anforderungen von einer Smartcard unterstützt. Um solch ein Secure Element ordnungsgemäß im NFC-System einzubinden, bestehen mehrere Möglichkeiten, die jeweils ihre Vor- und Nachteile haben: • Software ohne spezielle Hardware Dies ist die flexibelste und unabhängigste Variante der drei, jedoch muss sie im Application Execution Environment (AEE) ausgeführt werden und ist somit ohne Hardware-Element nicht sicher gegen Angriffe. • Fest im Mobiltelefon integrierte Hardware Die vertrauenswürdigste Lösung ist das fest integrierte Hardware-Element (Secure Element) im Mobilgerät. Mit dem festen Einbau ist es Teil des Hosts. Die Kommunikation mit dem Secure Element und dem NFC-Controller funktioniert wie 15
  24. 24. eine Smartcard oder das NFC Wired Interface (NFC-WI)2 . Der größte Nachteil dieser Variante ist die fehlende Flexibilität beim Wechsel des Mobilgerätes. Bei jedem Gerätewechsel müsste der Mobilfunkbetreiber die sensiblen Daten auf dem Gerät löschen und auf das neue Gerät übertragen. Dies ist mit erheblichem Aufwand verbunden. • Austauschbare Hardware Diese Variante stellt in den Meisten Fällen die beste Option zwischen Sicherheit und Flexibilität dar. Als Secure Element wird dabei eine austauschbare Hardware wie zum Beispiel eine Secure Memory Card (SMC) oder eine Universal Integrated Circuit Card (UICC) verwendet. Die SMC vereint die Funktionen eines Smartcards und einer üblichen Speicherkarte. Die UICC ist gleichzusetzen mit einer Subscriber Identity Module (SIM)-Karte, das von Mobiltelefonen verwenden wird. Aktuelle SIM-Karten verfügen nur über einen freien Connector von 8 verfügbaren Connectoren auf dem Chip. Daher wurde extra für diese Zwecke das Single Wire Protocol (SWP)3 von dem European Telecommunication Standards Institute (ETSI) eingeführt. Im Gegensatz zur Speicherkarte ist der Eigentümer der SIM-Karte der Mobilfunkbetreiber. Somit muss der Mobilfunkbetreiber mit dem Secure Service Betreiber kooperieren. Ein Nachteil dieser Technologie ist der mögliche Kostenzuschlag für die aufwendigere Hardware-Schnittstelle, die für die austauschbare Hardware zur Verfügung stehen muss [3] [14]. 2 NFC Wired Interface (NFC-WI) ist ein zwei Draht Schnittstelle für den Datenaustausch zwischen dem NFC- Controller und dem Secure Element. NFC-WI ist in ECMA-373: Near Field Communication Wired Interface (NFC-WI) standardisiert. 3 Das Single Wire Protocol (SWP) ist in ETSI TS 102 613: UICC – Contactless Front-end (CLF) Interface; Part 1: Physical and data link layer characteristics standardisiert. SWP ist eine Ein-Draht-Schnittstelle über die, Daten für die Kommunikation und Energie übertragen werden. Eine Master-Slave-Schnittstelle ist die Basis der Kommunikation. Der Master ist immer der NFC-Controller und das Secure Element übernimmt die Rolle des Slaves. Dadurch dass keine direkte Verbindung zwischen Host und dem Secure Element besteht, wird die gesamte Kommunikation über den NFC-Controller abgewickelt. Dabei wird die Datenübertragung vom High Level Data Link Control (HDLC) Protocol verwaltet. Da das Secure Element die Energie vom NFC-Controller bezieht, ist es eine optimale Lösung für NFC Anwendungen, die auch ohne Energie des Hosts arbeiten sollen [3] [14] [20]. 16
  25. 25. 2.3.4 NFC Tags Eine der Kern-Funktionen der NFC Technologie ist die kontaktlose Kommunikation mit passiven NFC-Tags. Sie haben die Fähigkeit Applikationen zu starten, Funktionen auszurufen, Daten zu speichern und abzufragen und vieles mehr. NFC-Tags werden zurzeit von verschiedensten Firmen auf der ganzen Welt produziert und weiterentwickelt. Millionen Tags sind bereits im Umlauf und die Tendenz ist steigend. Das bedeutet, dass Menschen sehr bald mehrmals am Tag in verschiedensten Situationen mit NFC-Tags konfrontiert sein werden. Diesbezüglich ist es sehr wichtig, dass Produzenten bei der Entwicklung von NFC-Tags darauf achten, damit die Standards gleich gehalten werden, damit die Kommunikation mit anderen NFC-Geräten reibungslos funktioniert [21]. 2.3.4.1 Grundlagen von NFC-Tags NFC-Tags sind passive Geräte, die mit aktiven NFC-Geräten kommunizieren können. Üblicherweise werden sie für die folgenden Anwendungen verwendet: • URLs abspeichern und abrufen • Visitenkartendaten abspeichern und abrufen • Weitere Informationen zu Poster und Werbung abrufen • Makro-Funktionen für Smartphones abspeichern und abrufen (zum Beispiel: WLAN ausschalten, GPS einschalten, SMS senden) • Social-Media-Aktionen ausführen (zum Beispiel: „Liken“ in Facebook, Standortdaten posten) Im Jahre 2006 wurde vom NFC Forum im Hinblick auf die Kommunikation zwischen NFC-Reader/Writer und NFC-Tag die erste standardisierte Technologie Architektur veröffentlicht. Diese beinhalteten das NFC Data Exchange Format (NDEF) und drei weitere Definitionen (Record Type Definition). Damit wurden die Verwendung von Smart- Postern und das Lesen von Text- und Internetquelle ermöglicht [21]. 2.3.4.2 Typen von NFC-Tags Es wurden vier NFC-Tag Typen(Typ 1, 2, 3, 4) vom NFC-Forum definiert. Sie unterscheiden sich unter anderem in der Größe, im Format und in der Geschwindigkeit. Tag-Typen 1, 2 und 4 basieren auf dem Standard: ISO 14443, der ebenfalls für Smartcards Verwendung findet. Tag-Typ 3 basiert auf dem japanischen Industrie Standard (JIS) X 6319-4, der auch als FeliCa bekannt ist. 17
  26. 26. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die verschiedenen NFC-Tag Typen: Typ 1 Typ2 Typ 3 Typ 4 Speicherkapazität 96 Bytes 48 Byte bis 144 Byte 1 KB bis 9 KB 4 KB bis 32 KB Lese- /Schreibgeschwindigkeit 106 kbit/s 106 kbit/s 212kbit/s - 424 kbit/s bis 424 kbit/s Lese-/Schreibzugriff Lesen/Schreiben oder nur Lesen Lesen/Schreiben oder nur Lesen Lesen/Schreiben oder nur Lesen Lesen/Schreiben oder nur Lesen Tag-Bezeichnungen Broadcom Topaz NXP Mifare Ultralight NXP Mifare Ultralight C NXP NTAG 203 Sony FeliCa NXP DESFire NXP SmartMX- JCOP Norm ISO 14443A ISO 14443A JIS X 6319-4 ISO 14443, ISO 7816-4 Tabelle 1: NFC-Tag Typen Quelle [3] [22] Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass Tag Typen 1&2 sich von den Tag Typen 3&4 stärker unterscheiden als untereinander. Dies spiegelt sich sowohl in der Geschwindigkeit als auch in der Speicherkapazität. Alle Typen sind sowohl lesbar als auch beschreibbar oder wahlweise nur lesbar. Jedoch muss bei Typ 3&4 die Wiederbeschreibbarkeit oder die „nur Lesbarkeit“ (Read Only) schon beim Hersteller konfiguriert werden. Dies macht Sinn, wenn man die Daten auf dem NFC-Tag vor Manipulation schützen will. Während Tag Typ 3 kaum eine Anwendung in Amerika und Europa findet, wird Tag Typ 4 für zahlreiche Anwendungen, wie kontaktloses Bezahlen oder Ticketing, verwendet. Ein Beispiel für Ticketing mit Tag Typ 3 ist die Barclaycard4 und das NFC-unterstützte Londoner Transport System. NFC-Tags gibt es in verschiedenen Bauarten. Einige Beispiele sind in Tabelle 1 dargestellt [27]. 4 Barclaycard ist ein Kreditkarteherausgeber mit einer Zweigniederlassung des britischen Bankhauses Barclays Bank PLC. Sie war im Jahre 1966 die erste Kreditkarte im Vereinigten Königreich, die eingeführt wurde. Heute hat Barclaycard international mehrere Millionen Kunden [25] [26]. Abbildung 10: NFC-Tag Bauarten Quelle [23] 18
  27. 27. 2.4 NFC-Smartphones Seit der Einführung des weltweit ersten NFC-Smartphones Samsung Nexus S im Jahre 2010/11, kamen mittlerweile über 90 verschiedene NFC-Smartphones von mehr als 15 unterschiedlichen Herstellern auf den Markt. Viele der Geräte haben die NFC-Technologie fix eingebaut, andere verfügen über eine optionale Aufrüstmöglichkeit (siehe Tabelle 2) [24]. Smartphone Platform Smartphone Platform Acer Liquid Express E320 Acer Liquid Glow E330 Alcatel One Touch 996 Asus Padfone 2 Asus Padfone Infinity BlackBerry Bold 9790 BlackBerry Bold 9900/9930 BlackBerry Curve BlackBerry Q10/ Z10 Casio G'zOne Commander 4G LTE Google / Samsung Galaxy Nexus HTC Amaze 4G HTC Desire C HTC EVO 4G LTE HTC Incredible S HTC J Butterfly HTC One SV/ X/X+/XL/VX HTC Windows Phone 8X Huawei Ascend W1 Huawei Sonic Huawei Ascend G300 Intel AZ210 LG Optimus 3D Max LG Optimus G/G Pro/4X HD LG Optimus L5/L7/L9/LTE LG Optimus Vu/Vu 2 Android Android Android Android Android BlackBerry OS BlackBerry OS BlackBerry OS BlackBerry 10 Android Android Android Android Android Android Android Android Windows Phone Windows Phone Android Android Android Android Android Android Android Prada 3.0 Motorola Photon Q Motorola Razr 1/D1/HD/M Google Nexus 4/S Nokia 603/700/701/808/C7 Nokia Lumia 610/620/720/810/820/822 Nokia Lumia 920/ 925/928 Nokia N9 OPPO Find 5 Samsung Ativ S Samsung Galaxy Ace 2 Samsung Galaxy Mini 2/Fame Samsung Galaxy Nexus Samsung Galaxy Note/Note 2 Samsung Galaxy Rugby Pro Samsung Galaxy S Advance Samsung Galaxy S Blaze 4G Samsung Galaxy S 2 / 3 / 3Mini / 4 Samsung Galaxy S Relay 4G Samsung S5230 Samsung Wave 578/Y Sony Xperia Ion Sony Xperia Acro S Sony Xperia L/S/Sola/SP/P/T/V/Z/ZL Turkcell T11 Vodafone Vodafone Smart III NFC Android Android Android Android Symbian Windows Phone Windows Phone MeeGo Android Windows Phone Android Android Android Android Android Android Android Android Android Bada Bada Android Android Android Android Android Tabelle 2: NFC-Smartphones Die Tabelle stellt den Stand Mitte 2013 dar. Quelle [24] Aktuell wird die NFC Technologie von Smartphone-Plattformen Android, Blackberry, Windows Phone, Symbian, MeeGo und Bada unterstützt. Wie aber in Tabelle 2 ersichtlich ist, haben sich die Plattformen Android und Windows Phone am stärksten durchgesetzt und werden dementsprechend am häufigsten verwendet. Ebenso findet die größte Entwicklung auf Android-Smartphones statt. Genauere Informationen zu den einzelnen Plattformen werden in Kapitel 2.4.1 behandelt. 19
  28. 28. 2.4.1 NFC-Smartphone-Plattformen 2.4.1.1 NFC mit Android Auf Android-Smartphones wird die NFC Technologie seit der Einführung der Android Version 2.3 Gingerbread unterstützt. Das Samsung Nexus S, welches 2010 erschien, war das erste Android-Smartphone, das NFC unter Gingerbread ermöglichte. Es konnte als erstes Smartphone die NFC Technologie hardwareseitig und softwareseitig unterstützen. Die Einführung von NFC auf diesem Smartphone war nicht zufällig. Samsung arbeitete schon seit längerem mit Google zusammen, um die Anwendung Google Wallet das erste Mal auf dem Samsung Nexus S zu realisieren (mehr zu Google Wallet in Kapitel 0.). 2011 wurde mit der neuen Android Version 4.0 Ice Cream Sandwich das nächste große NFC- Update veröffentlicht: Android Beam. Mit diesem Feature entwickelte Samsung eine Möglichkeit, Daten, wie Musik, Kontakte, Notizen oder Internetseiten, mit nur einer kurzen Berührung zwischen zwei NFC-Android-Smartphones auszutauschen. Mit Android Beam ist sogar das Übertragen von Geldbeträgen möglich [22]. NFC Apps für Android Im Android-Play Store gibt es bereits hunderte NFC-Apps. Sie reichen vom normalen Ein- und Auslesen der NFC-Tags bis hin zu geschickten Funktionen für spezielle Anwendungsbeispiele. Die Preise der Apps variieren von EUR 0,- bis 3,- (Quelle: GooglePlay, Stand: 2013). Um zu veranschaulichen, wie die verschiedenen User-Interfaces (UI) solcher Apps aufgebaut sind, werden in der folgenden Aufzählung einige der bekanntesten Android- NFC-Apps aufgelistet: • NFC TagInfo (by NXP) Mit diesem simplen NFC-App ist es möglich NFC-Tags auszulesen, und verschiedenste Informationen über den Inhalt des Tags zu erhalten. Dabei werden auch sehr spezifische Informationen, wie die NDEF Nachricht oder der Speicherinhalt, geliefert (siehe Abbildung 11). 20
  29. 29. Abbildung 11: NFC TagInfo (von NXP für Android) Auf dem ersten Screenshot ist ersichtlich, dass es sich um einen Typ2-Tag (NTAG203) vom Hersteller NXP Semiconductors handelt. Der zweite Screenshot zeigt unter anderem Informationen über den belegten Speicher und die maximale Speichergröße. • NFC TagWriter (von NXP) Dieses App ermöglicht dem Benutzer Tags mit Daten zu beschreiben, die Daten auszulesen, zu löschen, permanent zu speichern oder auch von einem Tag zu einem anderen zu kopieren (siehe Abbildung 12). Abbildung 12: NFC TagWriter (von NXP für Android) 21
  30. 30. • NFC Task Launcher Eines der meist verwendeten NFC-Apps ist der NFC Tast Launcher (in Deutsch: NFC Aufgaben Launcher). Es ist übersichtlich und sehr benutzerfreundlich. Detaillierte und technische Informationen werden in diesem App ausgeblendet, somit kann sich der Benutzer auf die wesentliche Aufgabenerstellung konzentrieren. Dies beinhaltet, wie auf Abbildung 13 zu sehen ist, zahlreiche NFC-automatisierte Prozesse. Beispiele dafür sind zum Beispiel das Ein- und Ausschalten von WLAN, Wi-Fi, GPS, Bluetooth, Töne, usw. Das Besondere an diesem App ist die Switch- Funktion. Sie ermöglicht ein NFC-Tag mit zwei verschiedenen Aufgaben zu belegen. So kann bei erneutem Kontakt mit dem gleichen Tag beispielsweise ein Umkehrprozess in die Wege geleitet werden. Das bedeutet, dass der Anwender keine zwei Tags für die Aktivierung oder Deaktivierung der einzelnen Funktionen am Smartphone benötigt. Ein Anwendungsfall ist zum Beispiel, wenn ein Nutzer nach Hause kommt und sein NFC-Tag berührt, stellt das Smartphone automatisch auf den Modus „Zuhause“ und aktiviert dabei WLAN. Verlässt der Smartphone-Nutzer das Haus, berührt er wieder das Gleiche NFC-Tag und der Modus „Unterwegs“ wird aktiviert und die WLAN Funktion wird ausgeschaltet. Abbildung 13: NFC Task Launcher (Android) 22
  31. 31. 2.4.1.2 NFC mit Bada Im Februar 2011 wurde NFC das erste Mal auf Bada5 mit der Einführung des Smartphones Samsung Wave 578 und Bada 2.0 realisiert. Von der Bedienung und dem User-Interface (UI) ähnelt Bada dem Android Betriebssystem. Es ist jedoch im Vergleich etwas einfacher gestaltet und bietet nicht dasselbe Spektrum an Funktionen. Bemerkbar macht sich das unter Anderem an den wenigen Apps die für Bada zur Verfügung stehen. Grundsätzlich lässt sich wie auf Android Systemen mit Bada kontaktlos Bezahlen; Ticketing Dienste verwenden; NFC-Tags lesen, beschreiben etc. (siehe Abbildung 14: NFC mit BadaAbbildung 14). Abbildung 14: NFC mit Bada Quelle [28] Da die Verkaufsquoten und die Effizienz in der Produktion von Bada sanken, wurde im Februar 2013 entschieden die Weiterentwicklung von Bada einzustellen. Somit wurde die geplante Version 3.0 nicht mehr entwickelt und die Entwickler konzentrierten sich gänzlich auf Android Systeme [29]. 2.4.1.3 NFC mit Windows Phone Das erste Windows Phone Betriebssystem mit NFC Funktion wurde auf dem Nokia Lumia 610 realisiert. Das Smartphone wurde im April 2012 veröffentlicht und baut auf dem Microsoft Windows Phone 7 Betriebssystem auf. Da Version 7 von vorneherein nicht mit 5 Bada ist ein von Samsung Electronics entwickeltes Betriebssystem für Smartphones. Das erste Smartphone mit Bada Betriebssystem war das Samsung Wave S8500, das im April 2010 erschien. Bada basiert auf Linux [28]. 23
  32. 32. einer NFC Unterstützung ausgestattet ist, wurde von Nokia ein spezielles Software-Stack entwickelt, das NFC Funktionalitäten ermöglicht [30]. Das Nokia Lumia 610 wurde für das kontaktlose Bezahlen von den Kreditkarten Unternehmen Visa und MasterCard mit ihren NFC-Technologien PayPass (MasterCard) und payWave (Visa) zertifiziert. Mit dieser Zertifizierung können Lumia 610 Benutzer kontaktlos bezahlen und NFC-Ticketing Dienste in Anspruch nehmen [31]. Nur 6 Monate später wurde das Betriebssystem Windows Phone 8 mit einer integrierten NFC Unterstützung veröffentlicht. Mit diesem neuen Betriebssystem wurden neue Funktionen, wie der Datenaustausch zwischen NFC Geräten oder das Auslesen/Beschreiben von eigenen NFC-Tags, aktiviert. Die neue Funktion, die den einfachen Datenaustausch zwischen Windows Geräten ermöglicht, wird von Microsoft als „Tap and Send“ bezeichnet. Ähnlich wie Androids „Beam“, lassen sich mit „Tap and Send“ Fotos, Videos, Musik, Dokumente, Spiele oder Webseiten einfach und schnell durch kurzes Berühren der NFC-fähigen Geräte verschicken. Dabei muss gesagt werden, dass der Austausch von Fotos, Videos, Musik, Spiele und Dokumente ausschließlich zwischen Windows Geräten möglich ist. Lediglich das Senden und Empfangen von Kontaktdaten oder Webseiten zu anderen NFC-Geräten ist möglich [32]. Das Angebot an NFC Apps für das Betriebssystem Windows Phone 8 ist sehr breit. Die Apps können vom Windows App-Store gratis oder gegen einen geringen Betrag heruntergeladen werden. Der Funktionsumfang der Apps ist mit dem der Android-NFC- Apps vergleichbar. Es lassen sich Tags lesen, mit verschiedenen Funktionen Daten oder Makros beschreiben. Als Beispiel ist in Abbildung 15 das NFC Tag Writer App dargestellt. Abbildung 15: NFC Tag Writer (Windows Phone 8) Quelle [32] 24
  33. 33. 2.4.1.4 NFC mit Blackberry Das Unternehmen Blackberry, auch unter seinem ehemaligen Firmennamen RIM 6 (Research in Motion) bekannt, führte die NFC Unterstützung auf dem Blackberry 7.0 Betriebssystem im Jahre 2011 ein. Die Modelle Bold 9900 und 9930 waren die ersten Blackberry Smartphones, die mit der NFC-Technologie ausgestattet wurden [33]. Genauso wie mit anderen NFC-fähigen Betriebssystemen, die in den vorigen Kapiteln erläutert wurden, kann der Nutzer mit BlackBerry, NFC-Apps von BlackBerry World, dem BlackBerry eigenen App-Store, herunterladen. Da BlackBerry die NFC-Schnittstellen freigegeben hat und Drittanbieter erlaubt Apps zu entwickeln, steigt der NFC-App Zuwachs im BlackBerry App World rasant an. Das bekannteste und älteste BlackBerry NFC-App ist das NFCShortcuts. Aktuell kostet das App EUR 2.69,- im BlackBerry World (Stand August 2013) und gibt dem Benutzer die Möglichkeit, NFC-Tags nach eigenen Wünschen einzurichten. Die Funkionen sind vergleichbar mit denen vom NFC Tast Launcher, das für das Android Betriebssystem entwickelt wurde (siehe Kapitel 2.4.1.1) [36]. Abbildung 16: NFCShortcuts (BlackBerry) Quelle [35] 6 RIM (Research in Motion) wurde im Jahre 1984 von Mike Lazaridis gegründet. Das Unternehmen ist einer der führenden Smartphone-Pioniere. Im Jahre 2013 wurde RIM zu BlackBerry umbenannt [34]. 25
  34. 34. Im Jänner 2012 wurde die neue BlackBerry Version 7.1 veröffentlicht, die das Betriebssystem unter Anderem mit der Funktion BlackBerry Tag erweiterte. Es wurden betriebssystemintern verschiedene NFC-P2P-Funktionen hinzugefügt: • Freunde zu BBM (BlackBerry Messenger) einladen • Kontaktdaten austauschen • Dokumente austauschen • Webseiten austauschen • Bluetooth Pairing aufbauen • Multimediadaten transferieren 2.4.1.5 NFC mit Symbian Mit der Einführung des Symbian^3 Anna Updates in 2011 hat Nokia das erste Mal Symbian Mobiltelefone NFC-tauglich gemacht. Zur dieser Zeit gab es nur ein einziges hardwaremäßig mit NFC ausgestattetes Nokia Gerät basierend auf Symbian^3 Anna, das Verwendungen am neuen NFC-Feature machen konnte, das Nokia C7 [37]. Am Ende desselben Jahres stellte Nokia den Nachfolger von „Symbian Anna“ vor, der den Namen „Symbian Belle“ trägt. Mit Symbian Belle ausgestattete Smartphones, unter anderem das Nokia 603, wurden mit eingebauter NFC Technologie ausgeliefert. So konnte auch Nokia mit der Konkurrenz ziehen und ermöglichte den Austausch von Daten mittels der P2P-NFC-Technologie. Im darauffolgenden Jahr folgten ein paar weitere Symbian Belle Smartphones, die sich aber im Vergleich zur Konkurrenz, nicht besonders gutverkaufen ließen. Anfang 2013 gab Nokia bekannt, die Entwicklung von Symbian Smartphones zu stoppen und künftig auf das Betriebssystem Windows Phone zu setzen [38]. Abbildung 17: NFC mit BlackBerry 7.1 Quelle [36] Abbildung 18: NFC Tag Writer (Symbian^3 Belle) Quelle [39] 26
  35. 35. 2.4.1.6 NFC mit MeeGo Das erste und wahrscheinlich auch letzte MeeGo "Harmattan" Smartphone mit NFC- Unterstützung wurde von Nokia im Jahre 2011 entwickelt. Das Smartphone trägt den Namen Nokia N9 und wurde zeitgleich mit Nokia C7 veröffentlicht [37]. Da das Modell N9 ebenfalls von Nokia entwickelt wurde, hat es die besondere Funktion mit Symbian^3 Belle Smartphones, abgesehen von Kontaktdaten und URLs, auch Multimediadaten auszutauschen, das normalerweise bei anderen Herstellern plattformübergreifend noch nicht funktioniert. In Abbildung 19 wird die NFC Tag Writer Applikation dargestellt, die speziell für das MeeGo Betriebssystem entwickelt wurde. Abbildung 19: NFC Tag Writer (MeeGo) Quelle [40] 27
  36. 36. 2.5 Anwendungsgebiete Die NFC-Technologie bietet Unmengen an Anwendungsbeispielen, die auf drei Betriebsmodi, die in Kapitel 2.3.2 veranschaulicht wurden, basieren. Grundsätzlich kann man die verschiedenen Anwendungsbeispiele in vier große Anwendungsgebiete unterteilen. 1. Service Initiierung 2. Pairing von Geräten 3. Peer-to-Peer Datentransfer 4. NFC Secure Karte Was den Datentransfer angeht, wird die NFC Technologie zurzeit öfter als ein Input Mechanismus zum Starten von anderen Kommunikationstechnologien, wie Bluetooth oder WLAN, verwendet und weniger als eine eigene Funkschnittstelle für die Übertragung von großen Daten, obwohl NFC für weitaus höhere Datenrate fähig wäre. Die Ursache dafür liegt in der kurzen Kommunikationsdistanz, die für einen lang andauernden Übertragungsprozess nicht komfortabel ist [43]. Konkrete Beispiele zur Umsetzung von NFC werden in Kapitel 3 beschrieben. 2.5.1 Service Initiierung In diesem Anwendungsgebiet leitet das NFC-Gerät im Reader/Writer-Modus als aktives Lesegerät einen Service ein. Ein gutes praktisches Beispiel hierfür ist das Auslesen von Smart Movie Poster. Der Benutzer kann beim Vorbeigehen an einem Poster mit seinem NFC-Gerät drauf „tappen“(=kurzes Dranhalten) und ruft dabei einen Service auf, das ihm in wenigen Sekunden Informationen zum Poster liefert. Es gibt zahlreiche solcher Szenarien, die nach dem ähnlichen Prinzip funktionieren, einige davon sind folgend aufgelistet: • Das Erhalten von Informationen zu einem Produkt, wenn beispielsweise der NFC-Tag im Produkt integriert ist. Somit könnte eine Person z.B. ein Fahrrad, das sie auf der Straße sieht antappen, um zu erfahren, wo das Fahrrad gekauft werden kann, bzw. die Person wird auf die Internetseite weitergeleitet, auf der sie nähere Informationen dazu bekommt. • Fahrplanauskunft in Transportwesen: Ein Benutzer könnte an bestimmten Stellen in oder außerhalb einer Station sein Smartphone drauf tappen und erhält sofort Auskunft, wann der nächste Zug kommt. 28
  37. 37. • Lokalisierungsdienste: Durch kurzes Tappen am Eingang der WU Wien könnte z.B. ein Besucher einen Lageplan der Wirtschaftsuniversität erhalten. In den letzten zwei Jahren hat sich der Trend, eigene NFC-Tags zu kaufen und nach persönlichen Wünschen einzurichten, stark zugenommen. Anwender können jetzt auch kleine Daten auf den Tag spielen und Makro-Funktionen am Smartphone ausführen. Auch diese Anwendung hat den Reader/Writer-Modus als Grundlage (siehe auch Kapitel 2.3.4, 2.4 und 4) [43] [3]. Abbildung 20: Service Initiierung mit NFC Quelle [41] [42] 2.5.2 Pairing von Geräten Das Pairing arbeitet mit dem Read-Modus und ermöglicht ein simples und benutzerfreundliches Koppeln zweier NFC-Geräte. Angenommen ein Smartphone Benutzer kauft ein Zubehör für sein Handy und möchte es via Bluetooth verbinden. Üblicherweise müsste er Bluetooth auf dem Mobiltelefon aktivieren, verschiedene Knöpfe auf dem Bluetooth Gerät drücken, die Verbindung bestätigen und ein Passwort eingeben, um das Zubehör betriebsbereit zu bekommen. Mithilfe von NFC-Pairing braucht der Anwender nichts anderes zu machen als das Smartphone und das Zubehör zu „tappen“ und die Kopplung zu bestätigen. Pairing kann mit Kameras, Wireless-Router, Auto-Radios, Multimedia-Anlagen, Drucker und vielem mehr verwendet werden [43]. 2.5.3 Peer-to-Peer Datentransfer Die Peer-to-Peer Funktion wurde entwickelt, um den Datenaustausch zwischen zwei NFC- Geräten zu ermöglichen. Dabei wird NFC in den meisten Fällen nur als Auslöser des eigentlichen Datentransfers mit einer anderen Drahtlostechnologie verwendet. 29
  38. 38. Dabei kommen Technologien, wie WLAN oder Bluetooth, zum Einsatz, die aktuell besser mit höheren Datenraten und -blöcken zurechtkommen. Um den Austauschprozess einzuleiten, wird eine Datei ausgewählt und es werden beide NFC- Geräte getappt. Das Empfangsgerät fragt nach einer Bestätigung, ob die Daten empfangen werden sollen. Drückt der Empfänger auf „OK“ wird der Austauschprozess gestartet. Lediglich der Austausch von kleinen Datenblöcken, wie Kontaktdaten, URLs oder Location- Daten werden ausschließlich mit NFC übertragen. Die Übertragung wird nur dann ausschließlich mit NFC durchgeführt, wenn kleine Datenblöcke, wie Kontaktdaten, URLs oder Ortungsdaten, übertragen werden [3] [43]. 2.5.4 NFC Secure Karte In diesem Anwendungsgebiet wird das NFC-Gerät im Card Emulation Modus betrieben und fungiert als kontaktlose Smartcard. Mit dieser Eigenschaft kann das NFC-Gerät zum Beispiel als Zugangsberechtigungs-Karte, Treue-Kunden-Karte oder auch Bankomat-Karte verwendet werden. Für diese Transaktionen wird das gerätinterne Secure Element aktiviert, um einen sicheren Identifikationsprozess zu garantieren. Eine weitere Besonderheit in diesem Modus ist die Möglichkeit das NFC-Gerät ohne einer eigenen Energieversorgung betreiben zu können. So kann das Smartphone im ausgeschalteten Zustand, ähnlich wie eine Kreditkarte, zum Bezahlen verwendet werden, indem das Gerät auf das NFC-Lesegerät an der Kassa gelegt wird. Die NFC-Secure Karte kann außerdem zur Personenidentifizierung (Pass, Studentenausweis, Führerschein), in Vergnügungsparks, Transportwesen oder Sportveranstaltungen für Zugangskontrollen und zum Bezahlen verwendet werden. Es gibt natürlich viele weitere Beispiele in denen die NFC Secure Karte Anwendung finden kann. Einige konkrete Beispiele werden in Kapitel 3 beschrieben [43]. Abbildung 21: NFC-Smartphone als Secure Karte Quelle [44] 30
  39. 39. 2.6 Vorteile und Nachteile von NFC 2.6.1 Vorteile Die NFC Technologie wurde hauptsächlich mit der Absicht entwickelt, den Bezahl-Prozess schneller und einfacher zu gestalten. Die Entwickler wussten, egal in welcher Branche oder Anwendung NFC verwendet wird, es kann Vorteile für Verkäufer und Konsumenten bringen. Aus der Sicht des Verkäufers birgt die neue Technologie vor Allem ein hohes Gewinnpotential. Dies motivierte Top-Unternehmen aus der ganzen Welt die Entwicklung und Verbreitung von NFC zu unterstützen. Laut der Kreditkartenwirtschaft soll der Bezahl- Prozess mit NFC nur halb so lang wie mit Bargeld dauern und herkömmliche Girokarten werden sogar um 20 Prozent übertroffen. Für die Verkäufer bedeutet diese Errungenschaft Zeitgewinn, mehr und zufriedenere Kunden, die jeden Tag den Kassaschalter passieren, was in weiterer Folge gleichzusetzen ist mit mehr Umsatz pro Stunde, die der Verkäufer erwirtschaften kann. Zudem muss der Verkäufer für Bezahlungen, die mit NFC-Karte getätigt werden, weniger Gebühren an die Banken entrichten als mit Girokarte [45]. Darüber hinaus reduziert der elektronische Zahlungsverkehr die aufwendigen Bargeldtransporte zur Bank. Ein weiterer positiver Punkt ist die Interoperabilität von NFC mit bestehenden Technologien. Somit müssen Verkäufer ihre bestehenden Kassensysteme nicht ändern, sondern lediglich aufrüsten. Der Einsatz dieser innovativen Technologie, steigert außerdem das positive Image der Firma. Die Vorteile für den Konsumenten reichen vom schnellen und einfachen Bezahlen bis hin zur Bedienerleichterung am Smartphone. Bezahlt der Konsument am POS (Point of Sale) mittels NFC-Smartphone, ist nicht einmal das Tragen einer unnötig schweren Geldbörse notwendig. Das NFC-Gerät kann sämtliche Kreditkarten, Treue-Kunden-Karten, Ausweise und Bargeld ersetzen und kann zudem auch ohne Batterie oder im ausgeschalteten Zustand verwendet werden. Sogar Schlüssel lassen sich vom NFC-Smartphone ablösen. Damit ist NFC auch für Zugangskontrollen geeignet. Des Weiteren kann der Smartphone Benutzer den Umgang mit dem Mobilgerät mittels NFC (NFC-Tags, -Pairing, -Apps) wesentlich erleichtern. So lässt sich das Smartphone einfacher und effizienter verwenden (siehe auch Kapitel 2.4). 31
  40. 40. 2.6.2 Nachteile Wie die meisten neuen Technologien hat auch Near-Field-Communication Schwächen, die einen großen Durchbruch dieser Technologie erschweren. Einer der bedenklichsten Faktoren sind noch teilweise bestehende Sicherheitsrisiken bei Kunden, da nur durch kurzen Kontakt mit dem NFC Chip Geld vom Konto abgebucht werden kann. Aktuell ist zwar bei den meisten Kreditkarten Unternehmen das abbuchbare Tageslimit auf EUR 25,- beschränkt, dennoch stellt es eine Gefahr für Missbrauch dar. Eine PIN-Abfrage vor der Abbuchung wird zwar schon bei höheren Geldbeträgen verwendet und käme auch bei kleinen Beträgen diesem Problem entgegen, würde aber bedeutende Vorteile der NFC Technologie zu Nichte machen. Insgesamt kann gesagt werden, dass die Zahlung mit NFC per Smartphone eine sicherere Alternative zu vergleichbarer Technologie in Chips, wie zum Beispiel einer NFC-Kreditkarte, darstellt, da bei der Verbindung mit dem Kassenterminal eine Bestätigung des Smartphone- Nutzers innerhalb des Apps erfordert werden kann. Ein weiterer Nachteil von NFC ist die derzeitig geringe Verbreitung von NFC-Terminals und –Smartphones. Stehen nicht ausreichend Geräte zur Verfügung, wird die neue Technologie als unpraktisch bzw. unvorteilhaft empfunden. Darüber hinaus hat der Durchschnitts-Verkäufer nicht unbedingt das Bedürfnis auf NFC aufzurüsten, wenn die „alte“ Technologie noch gut funktioniert. NFC ist eine Kooperationstechnologie und erfordert Kompromissfähigkeit sowie ein Denken miteinander und nicht gegeneinander. Bemerkbar macht sich das Problem außerdem bei Unternehmen, die untereinander im Wettbewerb stehen. Sie können keine Kooperationsformen finden und verlangsamen dadurch die Entwicklung von NFC [47]. Nichtsdestotrotz ist die positive Entwicklung und Verbreitung von NFC durchaus realistisch. Laut neuesten Untersuchungen ist zu erwarten, dass im Jahre 2016 mehr als 85% der PoS (Point of Sale) Terminale kontaktloses Zahlen unterstützen werden [45] [46]. 32
  41. 41. 3 Konkrete Umsetzung und Initiativen von NFC 3.1 Internationale Verbreitung von NFC Die Technologie Near Field Communication wird inzwischen in zahlreichen Ländern rund um den Globus eingesetzt. Die weltweit zehn größten NFC Implementierungen finden ihre Anwendung in Bezahldienste und Transportwesen (Ticketing). Momentan gehört Asien mit den Ländern Singapur, China, Süd Korea und Japan zu den Spitzenländern der NFC- Entwicklung [48]. Aber auch die USA, Teile von Europa und Australien weisen beachtliche Nutzerquoten auf. In Tabelle 3 sind alle Länder aufgelistet, in denen aktuell NFC-Trials, -Pilots, -Tests durchgeführt bzw. –Services angeboten werden (Stand September 2013) [49]. Land Erste Implementierung Land Erste Implementierung Argentina NFC-Lohnverrechn. Wein - Oktober 2012 Libya NFC-Payment Trial – Februar 2011 Australia NFC Payment - Februar 2009 Lithuania NFC-Payment Trial – Juli 2011 Austria Mobilkom Austria - Dezember 2008 Luxemburg NFC-Payment Orange – November 2011 Azerbaijan NFC-Payment – April 2012 Malaysia NFC-Payment Trial Visa – April 2009 Belarus NFC-Payment – Mai 2013 Moldova NFC-Payment Orange – November 2011 Belgium NFC-Sticker – April 2009 Netherlands NFC-Payment – März 2011 Brazil NFC-Payment Trial Visa – September 2009 New Zealand NFC-Smart Sticker – November 2008 Bulgaria NFC-Payment Pilot – Oktober 2009 Norway NFC-Smart Sticker – Juni 2011 Cambodia NFC-Payment – Juli 2012 Oman NFC-Smart Poster – Mai 2012 Canada NFC-Payment Trial – April 2009 Pakistan NFC Projekt – April 2009 Chile NFC-Payment Trial – August 2013 Peru NFC Projekt – Mai 2010 China NFC-Payment – Jänner 2009 Philippines NFC-Payment Trial – November 2008 Costa Rica NFC-Payment Trial – März 2013 Poland NFC-Payment Test – Juni 2010 Croatia NFC-Tag-Taxi-Ruf – Jänner 2012 Portugal NFC-Transport/Ticketing Pilot – Juni 2010 Czech Republic NFC-Payment Trial – Februar 2009 Qatar NFC-Payment Projekt – Juni 2012 Denmark NFC-Check In – Jänner 2011 Romania NFC-Payment Trial – Dezember 2008 Egypt NFC-Zugangskontrolle – August 2012 Russia NFC-Transport/Ticketing Pilot – Juni 2011 Estonia NFC-Payment Pilot – August 2012 Serbia NFC-Payment Pilot – April 2012 Finland NFC Trials – Oktober 2008 Singapore NFC-Payment Trial – April 2009 France NFC-Boarding in Nice – April 2009 Slovakia NFC-Payment – Juli 2011 Georgia NFC-Payment Trial – August 2012 Slovenia NFC-Payment Trial – Februar 2010 Germany NFC-Ticketing - Oktober 2009 South Africa NFC-Payment Pilot – Dezember 2011 Hong Kong NFC-Check In – Juni 2011 Spain NFC-Payment Pilot – März 2009 Hungary NFC-Payment Trial – April 2011 Sri Lanka NFC-Payment Projekt – November 2010 Iceland NFC-Payment Trial Visa – Oktober 2011 Sweden NFC-Smart Sticker Trial – Oktober 2009 India NFC-Payment Trial Citi – Juli 2009 Switzerland NFC-Payment Trial – Mai 2009 Indonesia NFC Smart Poster – Juni 2013 Taiwan NFC-Pairing Trial – Oktober 2010 Iran NFC-Payment/Ticketing– Jänner 2012 Tanzania NFC-Payment Launch – Mai 2011 33
  42. 42. Ireland NFC-Sticker Marketing – Juli 2009 Thailand NFC-Payment Launch – Jänner 2009 Israel NFC-Payment Trial – Juni 2011 Tonga NFC-Payment Launch – Mai 2012 Italy NFC Ski Ticketing Trial – November 2008 Turkey NFC-Payment Pilot – Dezember 2008 Japan NFC-Payment/LoyaltyCard – Februar 2009 Ukraine NFC-Payment Pilot – Juni 2013 Jordan NFC-Payment Test – Dezember 2011 United Arab E. NFC-Payment Trial – Mai 2009 Kenya NFC-Payment Trial – Februar 2011 United Kingdom NFC-Service - Februar 2008 Korea NFC-Payment – März 2010 USA NFC-Smart Tags – November 2008 Kuwait NFC-Payment Trial – Oktober 2009 Vietnam NFC Projekt – Juli 2012 Latvia NFC-Sticker Marketing – Juli 2011 Tabelle 3: Länder mit NFC-Implementierung Die Tabelle stellt den Stand Mitte 2013 dar. Quelle [49] Laut NFC World, eine Webseite, die sich mit der internationalen NFC Entwicklung und - Ausweitung befasst und stets die aktuellsten News postet, sind zur Zeit 73 Länder weltweit mit der Implementierung von NFC beschäftigt [49]. Neun dieser Länder, die in Tabelle 3 grün markiert sind, starteten die ersten Trials und Pilots bereits im Jahre 2008, gefolgt von den Ländern, die gelb markiert sind. Der größte NFC Fortschritt kann zurzeit in Singapur beobachten werden. Das Land verfügt mittlerweile über 20.000 POS-Terminals, die für die kontaktlose Bezahlung in Taxis, Supermärkten und Fast-Food-Ketten eingesetzt werden. Seit letztem August 2012 haben schon mehr als 15.000 Nutzer auf die neue NFC-SIM-Karte gewechselt. In China kündigte im Juni 2013 der weltweit größte Mobilfunkanbieter China Mobile und die Kreditkartenorganisation China UnionPay die Einführung der NFC Bezahldienste in 14 chinesischen Städten an. Acht Banken haben bereits die Partnerschaft unterzeichnet. Ende 2012 fand in Süd Korea die bis jetzt größte Markteinführung von NFC Mobiltelefonen statt. Die Betreiber KT, SK Telecom und LGU+ haben zusammengezählt mehr als 10 Millionen NFC-Smartphones verkauft. Alle Smartphones unterstützen das Single Wire Protocol (SIM-Standard) und werden von ca. 80.000 Nutzern aktiv für Ticketing im Bus, im Taxi oder im Zug verwendet. Des Weiteren hat SK Telecom rund 20.000 Bus Stationen mit NFC-Smart-Tags ausgestattet. In Japan verzeichnet Japanese Airlines mit der NFC Implementierung großen Erfolg und beweist, wie wertvoll die Technologie sein kann, wenn sie geschickt eingesetzt wird. Dank NFC kann das Boarding eines 450 Personen Flugzeuges in nur 15 Minuten abgeschlossen werden, wo hingegen das Boarding eines 150 Personen Flugzeuges ohne NFC 40 Minuten in Anspruch nimmt. 34
  43. 43. Laut Lars Kurkinen, der seit mehreren Jahren als Telekommunikations-Analyst bei Berg Insight tätig ist, gibt es weltweit außerhalb von Asien nur drei Mobile Wallet Services, die einen effektiv adressierbaren Markt von über 100.000 Menschen besitzen. Diese drei Services sind Google Wallet und Isis in den USA bzw. Turkcell Wallet in der Türkei. Gemessen an der Anzahl der potenziellen Kunden, die sich ab sofort für den Wallet Service anmelden könnten, stellen sie die größten Marktpotentiale dar. Zugleich würden sie eine sofortige Verwendung des NFC-Services ermöglichen, ohne dass die Nutzer ein neues Smartphone kaufen, die Bank wechseln oder in eine andere Stadt ziehen müssten. (Näheres zu Google Wallet, Isis und Turkcell Wallet werden in Kapitel 3.2.1 beschrieben) [48]. Interessanterweise hat die steigende Popularität von NFC sogar den kleinen pazifischen Inselstaat Tonga dazu bewegt, die Kontaktlos-Technologie einzuführen. Tonga hat eine Fläche von 747km² und eine Einwohneranzahl von nur 104.000 (2010). Die erste Implementierung wurde vom lokalen Mobilfunkbetreiber Digicel mit dem Service-Namen „Beep and Go“ realisiert. 3.2 Konkrete Anwendungsbeispiele 3.2.1 Bezahldienste 3.2.1.1 MasterCard PayPass PayPass ist ein NFC Service von MasterCard, das eine kontaktlose Alternative zu etablierten MasterCard Produkten wie Debit-, Kredit- und Prepaidkarten darstellt. Das erste Trial des Services wurde im Jahre 2003 in Orlando, Florida durchgeführt. Neun Monate lang hat MasterCard die kontaktlose Technologie in Kooperation mit JPMorgan Chase, Citibank und MBNA getestet. Mehr als 16.000 Kreditkartenbesitzer und 60 Verkäufer haben an dem Trial teilgenommen. Zusätzlich hat MasterCard in den Staaten Dallas und Texas die Zusammenarbeit mit Nokia und AT&T Wireless gestartet, um PayPass im Mobilfunksektor einzuführen. Die offizielle Markteinführung wurde im Jahre 2005 begonnen [50]. Mit MasterCard PayPass können KundenInnen über spezielle kontaktlose Chipkarten an entsprechenden Terminals Zahlungen durchführen. Für die Durchführung des Zahlungsvorganges muss die kontaktlose Chipkarte in den Sende- bzw. Empfangsbereich des Terminals gebracht werden. Eine zusätzliche Autorisierung durch PIN oder 35
  44. 44. Unterschrift ist für kleine Beträge, bis EUR 25,-, nicht notwendig. Bei der Abbuchung von höheren Geldbeträgen, wird zusätzlich eine Unterschrift oder PIN-Eingabe verlangt. Im Bezug auf das NFC-Gerät, unterscheidet MasterCard explizit zwischen PayPass Card und PayPass Device, wobei letztere beispielsweise in Form von Schlüsselanhängern mit integriertem Chip und Antenne beziehungsweise eines Mobiletelefons realisiert werden können (siehe Abbildung 22). Die Transaktionsabwicklung über die Backend-Systeme bleibt trotz veränderter Kundenschnittstelle grundsätzlich gleich. Lediglich eine Zusatzinformation, die mit den Autorisierungsdaten mitübertragen wird, verrät ob die Karte kontaktlos („tapped“) oder per Magnetstreifen („swiped“) ausgelesen wurde. Anschließend werden diese Daten vom Acquirer7 an den Issuer8 weitergeleitet, der dann die Transaktionsautorisierung vornimmt. Abbildung 22: MasterCard PayPass Devices Quelle [52] 3.2.1.2 Visa PayWave Visa PayWave wurde im September 2007 als Pendant von Visa zu MasterCard PayPass vorgestellt. PayWave bietet die gleichen Funktionen wie MasterCards Paypass und baut auf der gleichen Technologie auf. Visa nennt die für die Zahlung eingesetzte Anwendung VSDC (Visa Smart Debit and Credit), die auf einer Dual-Interface-EMV-Chipkarte eingesetzt wird. 7 Acquirer sind Vertragspartnern, die bereit sind, Zahlungen mittels Kreditkarte zu akzeptieren[51]. 8 Der Issuer (= Kartenausgeber) ist die Stelle, die einer Person eine Debit- oder Kreditkarte ausgibt. Issuer können Banken oder Kreditkartenorganisationen sein [51]. 36
  45. 45. Der Standard ISO 14443 garantiert dabei die kontaktlose Kommunikation zwischen POS- Terminal und NFC-Gerät. So wie Mastercard PayPass ist auch Visa PayWave für Transaktionen bis zu EUR 25,- ohne PIN-Eingabe verwendbar. Bei angelaufener Gesamtsumme von EUR 150,- oder bei Transaktionen mit größeren Beträgen über EUR 25,- wird der Karteninhaber aufgefordert seinen PIN-Code einzugeben beziehungsweise die Zahlung durch Unterschrift am Leistungsbeleg zu bestätigen. Des Weiteren besteht die Option einen Gesamttransaktionsbetrag vom Kartenausgeber konfigurieren zu lassen. Visa bestätigt, dass der Ausbau der Händlerakzeptanz in Österreich mittlerweile voll angelaufen ist. Bis Ende 2013 sollen bis zu 20.000 Terminals mit Kontaktlostechnologie ausgestattet sein. [53]. Sowie MasterCard bietet auch Visa verschiedene Arten von NFC-Geräte an. Die Geräte, die nicht die Form einer Karte haben, heißen Visa Paywave Devices. Sie werden meistens in Form von Armbändern, Schlüsselanhängern oder Mobiltelefonen produziert. 3.2.1.3 Google Wallet Google Wallet ist ein mobiles Bezahlsystem, das im September 2011 von Google in Kooperation mit den Unternehmen First Data Corporation als Betreiber der Backend-Systeme, MasterCard als Kreditkartenunternehmen, Citibank als Kreditkarten-Issuer und Sprint als involvierten Mobilfunkbetreiber entwickelt wurde. Das Google Wallet App erlaubt dem Nutzer Bankomatkarten, Kreditkarten, Treuekundenkarten und Gutscheinkarten auf dem Smartphone zu speichern und Zahlungsprozesse von dort aus abzuwickeln. Die Verwendung ist sowohl für Online Transaktionen als auch für In-Store-Payments am POS per NFC möglich [55]. Zum Bezahlen oder Einlösen eines Gutscheines im Geschäft muss der Nutzer das Google Wallet App starten, die gewünschte virtuelle Karte auswählen, den PIN-Code eingeben und das Smartphone auf das NFC-Terminal legen. Innerhalb von Sekunden wird die Transaktion abgeschlossen. Für die Gewährung der Sicherheit werden die Daten bei Google Wallet in einem Secure Element, das sich im fixeingebauten Smartphone befindet, gespeichert. Das Secure Element ist kryptographisch verschlüsselt und kann nur von der First Data Corporation, die die Betreiber der Backend-Systeme sind, gelesen werden. 37
  46. 46. Das Bezahlen mit den virtuellen Karten, die sich im Google Wallet App befinden, ist nur an entsprechend ausgerüsteten MasterCard PayPass Terminals möglich [54]. Abbildung 23: Bezahlen mit Google Wallet Quelle [55] Die Verwendung von Google Wallet ermöglicht dem Nutzer folgende Vorteile: • Einfache Verwaltung aller Karten • Zeitersparnis beim Bezahlen am POS durch NFC • Das Tragen von Geld und Karten wird überflüssig • Sicherheit durch PIN-Code zum Starten des Apps. Somit sind Geld und Karten sogar besser geschützt als in der Geldbörse Nachteile: • Funktioniert zurzeit nur in den USA • Funktioniert nur auf Android-Smartphones • Aktuell werden nur zwei verschiedene Karten, die für Zahlvorgänge an POS verwendet werden, unterstützt 1. Citibank-MasterCard-Kreditkarte 2. Google Wallet virtuelle Prepaid-Karte. Das Google Wallet Konto kann von anderen Karten aufgeladen werden. • Noch geringe Anzahl von NFC-Smartphones mit integriertem Secure-Element [55] 38
  47. 47. Google Wallet funktioniert zurzeit auf folgenden Geräten: NFC-Gerät Mobilfunkbetreiber Motorola Moto X Sprint and US Cellular HTC One SV (Android 4.1 or newer) Boost Mobile HTC One® Sprint HTC EVO 4G LTE Sprint LG Viper 4G LTE Sprint and Zact Mobile LG Optimus Elite Sprint, Virgin Mobile and Zact Mobile LG Nexus 4 GSM/HSPA+ Google Play Samsung Galaxy Note® II Sprint and US Cellular Samsung Galaxy S4 Sprint, US Cellular, and Google Play Samsung Nexus S 4G Sprint Samsung Galaxy Nexus Sprint Samsung Galaxy Nexus GSM/HSPA+ Sprint Samsung Galaxy Victory 4G LTE Sprint and Virgin Mobile Samsung Galaxy SIII Sprint, MetroPCS, US Cellular, Virgin Mobile and Boost Mobile Samsung Galaxy Axiom US Cellular ASUS Nexus 7 (2012) (Tablet) Google Play Samsung Nexus 10 (Tablet) Google Play Tabelle 4: Google Wallet NFC-Geräte Quelle [54] 3.2.1.4 ISIS ISIS baut auf der gleichen Technologie wie Google Wallet (siehe Kapitel 3.2.1.3). Das Unternehmen wurde im Jahre 2010 von den US- amerikanischen Mobilfunkbetreiber AT&T, T-Mobile und Verizon gegründet und für die Entwicklung freigegeben [56]. Das Ziel von ISIS ist, wie bei Google Wallet, die Entwicklung einer mobilen Bezahl- Lösung, die es ermöglicht, verschiedene Kredit- Debit- und Prepaidkarten in einer Smartphone Applikation zu virtualisieren und mit diesen kontaktlos zu bezahlen. Mit ISIS versuchen drei der größten amerikanischen Mobilfunkbetreiber im Mobile Payment- Bereich Fuß zu fassen, um dadurch ein neues Geschäftsfeld zu lukrieren. Ein entscheidender Vorteil von ISIS im Vergleich zu Google Wallet ist die bessere Kooperation mit Mobilfunkbetreiber und anderen namhaften Herstellern. Während sich Google nur auf Verizon beschränkt, unterstützt ISIS die Betreiber AT&T, Verizon und T- Mobile. Darüber hinaus werden von ISIS mehr Karten-Brands als Google Wallet unterstützt. So wird ISIS offiziellen Angaben zufolge mit Visa, MasterCard, American 39
  48. 48. Express und Discover funktionieren. In puncto Smartphone Unterstützung hat ISIS ebenfalls einen Vorsprung. Die Zusage der Mobiltelefon Hersteller HTC, LG, Motorola Mobility, RIM, Samsung Mobile und Sony Ericsson ist bereits gesichert. Im Gegensatz zu Google Wallet sollen bei ISIS die sensiblen Daten nicht auf dem Secure Element, die im Smartphone eingebaut ist, sondern auf einer NFC-fähigen SIM-Karte gespeichert werden. Diese Art der Implementierung macht die Kompatibilität mit den verschiedenen Smartphones einfacher. Dank des erfolgreich abgeschlossenen Trials von ISIS im Sommer 2012 in den Städten Austin, und Salt Lake City, wird eine nationale Einführung in der gesamten USA erwartet [57]. 3.2.1.5 Turkcell Wallet Sowie Google Wallet und ISIS hat auch der türkische Mobilfunkbetreiber Turkcell mit Turkcell Cüzdan (=Turkcell Wallet) eine mobile Geldbörse entwickelt. Turkcell Cüzdan wurde nach einem fast einjährigen, erfolgreichen Trial, Ende 2010 in der Türkei eingeführt. Um auch Kunden ohne NFC-fähiges Mobiltelefon zugewinnen und zufrieden zu stellen, hat Turkcell eine ganz besondere Lösung entwickelt. Mittels zwei verschiedener Add-ons, die N-Flex SIM+Antenna Lösung der Firma Gemalto und das Produkt Copni NFC SIM+antenna des Unternehmens On Track Innovations, ermöglicht Turkcell eine NFC- Unterstützung für vorhandene Nicht-NFC-Mobiltelefone. Dabei wird, ähnlich wie bei ISIS, eine SIM-Karte als Secure Element verwendet. Die Kommunikation zwischen SIM-Karte und den NFC-Komponenten des Mobiltelefons basiert auf dem Single Wire Protokoll [58]. Turkcell Wallet arbeitet in Kooperation mit MasterCard und funktioniert daher auf allen MasterCard PayPass Terminals. Analog zu Google Wallet und ISIS muss für Transaktionen bis 35TL (Stand 2013) kein PIN-Code eingegeben werden [59]. 40
  49. 49. 3.2.1.6 Weitere Bezahldienste Im folgenden Abschnitt werden einige weitere Bezahldienste aus der ganzen Welt aufgezählt und beschrieben. Die kurze Beschreibung beinhaltet das Ursprungsland und das Entwicklungsjahr der Technologie, bisherige Kooperationspartner und die Art der NFC- Bezahl-Anwendung [49]: • Touch2Pay Neuseeland - Mai 2012 - Kooperation: Mobilfunkbetreiber 2degree, Unternehmen Snapper • MTS Money NFC Russland - Mai 2012 - Kooperation: Mobilfunkbetreiber MTS, MasterCard und die russische MTS Bank • PayByPhone (Bezahlen von Park-Tickets) Ottawa, Kanada & San Francisco, USA - 2011 – NFC Handy Parken • Girogo Deutschland - 2012 - Prepaid NFC Bezahlsystem • PagSeguro P2P NFC-Payment Brasilien - 2012 – entwickelt von: INdT (Instituto Nokia de Tecnologia) - P2P- Bezahlsystem für Smartphones • Quick Tap Großbritannien - 2011 - Kooperation: Mobilfunkbetreiber Orange und der Kreditkartenherausgeber Barclaycard - Prepaid NFC Bezahlsystem • BOKU Accounts San Francisco, USA - 2012 - Kooperation: das Unternehmen BOKU und Mobilfunkbetreiber - Prepaid NFC Bezahlsystem • PayPal 2011 - P2P NFC-Payment • T-Money Südkorea - 2002 - Kooperation: südkoreanischen Mobilfunkbetreiber SK Telecom113, LG Telecom114 und KT - NFC-Payment 41
  50. 50. 3.2.2 Transportwesen 3.2.2.1 NFC-Transit Payment in Kroatien Der kroatische Mobilfunkbetreiber Vipnet hat im September 2010 seinen bestehenden Service mPrijevoz mit der NFC Technologie erweitert. MPrijevoz erlaubt nun Pendlern der kroatischen Stadt Osijek, ihr monatliches Fahrticket im Smartphone zu speichern und es an NFC-Lesegeräten in Bussen oder Straßenbahnen kontaktlos zu validieren. Des Weiteren können Kunden in Zagreb für das Fahrrad-Verleihen bei Nextbike per NFC bezahlen. Für den Service in Osijek werden die Smartphones Samsung Galaxy S3, Galaxy S3 Mini, Galaxy Young, Galaxy S4, Galaxy S4 Mini und LG Optimus L5 NFC unterstützt. Neue Fahrkarten können im MPrijevoz Android app gekauft werden. Das App ist mit dem Vipnet Kundenkonto verbunden und bucht bei Kauf eines neuen Tickets den Betrag von der nächsten Handyrechnung ab [63]. 3.2.3 Zugangskontrollen und Schließsysteme 3.2.3.1 NFC Check-In im Clarion Hotel Das weltweit erste Pilot-Projekt, das mittels NFC Mobiltelefone Hotel Zimmer aufsperren kann, wurde im November 2010 im Clarion Hotel in Stockholm eingeführt. Zugriffskontrollsystem-Gigant Assa Abloy, Choice Hotels Scandinavia, Mobilfunkbetreiber TeliaSonera, Hoteltür-Spezialist VingCard Elsafe und TSM Solutions Betreiber Venyon haben sich zusammengeschlossen, um das NFC-Check-In-System zu entwickeln. Für die Testphase werden ausgewählten Hotelgästen NFC-fähige Mobiltelefone der Marke Samsung übergeben. Sie sollen die Buchung nach der gewöhnlichen Methode abschließen und erhalten dabei ihre Buchungsbestätigung auf das Mobiltelefon. Vor der Ankunft im Hotel sollen dann die Gäste automatisch eine Willkommensnachricht und eine Check-In-Erinnerung auf ihr Mobiltelefon erhalten. Die Erinnerung weist ausdrücklich darauf hin, dass der Gast den Check-In-Prozess mit dem NFC-Mobiltelefon abschließen soll. Einmal eingecheckt, bekommt der Gast einen elektronischen Schlüssel auf Abbildung 24: NFC-Check-In Clarion Hotel Quelle [62] 42
  51. 51. sein NFC-Mobiltelefon und kann damit, ohne zum Check-In-Schalter zu gehen, sein gebuchtes Zimmer aufsperren. Am Ende des Aufenthaltes kann der Kunde mit einem einfachen „tappen“ an einem Smart- Tag, das beispielsweise in der Lobby des Hotels platziert ist, auschecken. Auch das Auschecken mittels Mobile Key Applikation soll möglich sein. „Schlüssel werden mobil“ ist das Motto von Daniel Berg, Vize Präsident und General Manager von Assa Abloy Mobile Keys [62]. 3.2.4 Advertising 3.2.4.1 McDonald`s NFC Happy Table Im Juli 2013 startete McDonald`s in Singapur eine neue Advertising Kampagne mit dem Namen Happy Table gestartet, die vorhandene Esstische in interaktive Rennstrecken verwandelt. Happy Table, das in Partnerschaft mit dem internationalen Marketingunternehmen DBB entwickelt wurde, läuft noch in der Pilotphase und wird aktuell in einer McDonald`s-Filiale getestet. Die Einführung in ganz Asien ist bereits geplant. Das interaktive Rennen funktioniert ganz simpel. Der Restaurantkunde lädt sich das McParty Run App vom Google Play-Store herunter, aktiviert die NFC-Funktion am Handy, startet das Spiel und kann mit dem Platzieren des Smartphones auf dem Esstisch das Rennen starten (siehe Abbildung 25). Dabei fungieren mehrere NFC-Sticker, die unter dem Tisch platziert sind, als Teile einer Rennstrecke, die das Smartphone als fahrendes Rennauto registrieren. Die Zielgruppe dieser Kampagne sind vor allem Kinder. Sie sollen das McDonald`s Restaurant mit mehr Spaß in Verbindung setzten [60]. Abbildung 25: NFC Advertising: McDonald`s Happy Table Quelle [60] 43
  52. 52. 3.2.4.2 : NFC Poster von Universal Music In März 2013 führte Universal Music in Partnerschaft mit dem Marketingunternehmen Insert und Mobilfunkbetreiber Orange die erste NFC-Poster-Kampagne von Paris ein. Auf der ersten Ausführung des Smart-Posters wurde die französische Sängerin Zazie promotet. Diese neue Art der Werbung ermöglicht Smartphone-Nutzer durch kurzes „tappen“ auf das NFC-Poster weitere Informationen über das Album zu erhalten. Des Weiteren können Musikliebhaber das Album probehören und sofort kaufen. Mit mehr als 100.000 Advertising-Panelen und ca.15 Millionen Fußgängern pro Tag, ist Insert die ideale Plattform für NFC Kampagnen in Frankreich [61]. Abbildung 26: NFC-Poster von Universal Music Quelle [61] 44
  53. 53. 4 Fallbeispiel: Mehr Komfort mit NFC am Smartphone 4.1 Einleitung Die Verwendung der NFC Technologie ist für den Smartphone-Nutzer mit einer Vielzahl von potenziellen Vorteilen verbunden. Dabei geht es nicht nur um die externe NFC Verwendung, wie zum Beispiel das NFC-Ticketing an Terminals in der Bahnstation oder das NFC-Payment am POS-Terminal, sondern auch um die interne Anwendung am Smartphone. Demnach benutzt der Smartphone-Nutzer die NFC Technologie, um die Bedienung seines eigenen Smartphones zu vereinfachen. Er aktiviert dabei interne Funktionen, wie WLAN, GPS, Alarm-, Lautlos-Funktion u.v.m. mithilfe von NFC-Tags, die er selber konfigurieren und nach eigenen Wünschen überall platzieren kann. Der Vielfalt an Möglichkeiten sind keine Grenzen gesetzt. Um diese Funktionen verständlicher zu machen, werden folgend einige der realisierbaren Szenarien aufgezählt. In allen Beispielen ist anzunehmen, dass der Nutzer ein NFC- Smartphone mit installiertem NFC-App und einige NFC-Tags besitzt. • NFC-Tag im Auto Im Innenraum des Autos wird ein NFC-Sticker auf die KFZ-Handy-Halterung, das sich im Auto befindet, geklebt. Wenn der Nutzer sein Smartphone in die KFZ- Halterung platziert, baut der NFC-Sticker Kontakt mit dem Smartphone auf und folgende Funktionen werden aktiviert (dabei muss die NFC Funktion des Smartphones aktiviert sein): o Bluetooth einschalten und mit der Bluetooth-Freisprecheinrichtung verbinden. o WLAN-ausschalten (wird im Auto nicht benötigt). o Mobiledaten einschalten o Helligkeit auf Maximum stellen. o Radio-App vom Smartphone starten. o Navigationssystem starten. Durch erneutem Kontakt mit dem gleichen NFC-Sticker können diese Funktionen rückgängig gemacht werden. 45
  54. 54. Durch dieses sinnvolle Anwendungsbeispiel wird die Bedienung des Smartphones für den Nutzer wesentlich erleichtert. Außerdem spart er dabei viel Zeit. • NFC-Tag am Nachtkästchen Der Smartphone-Nutzer klebt ein NFC-Sticker auf sein Nachtkästchen, das neben dem Bett steht. Wenn die Optik des Stickers einen stört, kann er eventuell auch unter die Abstellfläche des Kästchens angebracht werden, beziehungsweise ein durchsichtiger Sticker kann gekauft werden, der möglicherweise nicht so auffällt. Geht die Person Schlafen, steckt sie das Smartphone an das Ladegerät und legt es auf das Nachtkästchen neben dem Bett. Das Smartphone kommt mit dem NFC-Sticker in Kontakt und aktiviert folgende Funktionen: o Telefon auf „Lautlos“ setzen. o Wecker auf 9 Uhr stellen o Gutenacht-Musik-App starten, das der Person hilft schneller und besser einzuschlafen. Natürlich kann der Sticker auch auf andere Möbelstücke angebracht werden, die in der Nähe des Bettes sind und eine Abstellfläche für das Smartphone haben. • NFC-Tag als Schlüsselanhänger Ein NFC-Tag in der Form eines Schlüsselanhängers wird am Schlüsselbund platziert. Bei jedem Verlassen und Betreten der Wohnung bringt die Person das Smartphone mit dem NFC-Schlüsselanhänger in Kontakt. Es bestehen zwei Modi: „Zu Hause“ und „Unterwegs“. Sobald die Person das Mobilgerät in Verbindung mit dem Tag bringt, wird zuerst der Modus „Unterwegs“ aktiviert. Bei jedem weiteren Kontakt wechselt der Modus von „Unterwegs“ zu „Zu Hause“ und umgekehrt. Der „Zu Hause“ Modus: o Aktiviert WLAN o Deaktiviert Mobile Daten o Deaktiviert GPS o Setzt das Telefon in den „Laut (Rufton)“ Modus o Senkt die Helligkeit Der „Unterwegs“ Modus: o deaktiviert WLAN 46
  55. 55. o Aktiviert Mobile Daten o Aktiviert GPS o Setzt das Telefon in den „Lautlos“ Modus o Erhöht die Helligkeit Diese Funktion ermöglicht dem Smartphone-Nutzer das Sparen von Batterie und das Anpassen des Smartphones an die jeweilige Location. Für dieses Fallbeispiel wurden drei Personen ausgewählt, die verschiedene NFC-Funktionen über einen Zeitraum von 4 Wochen testen sollen. Die Personen konnten die NFC-Tags nach ihren eigenen Bedürfnissen konfigurieren und einsetzen. Ihnen wurde lediglich erklärt, welches App sie benötigen, um die NFC-Tags einzurichten und wie sie sie konfigurieren können. Dazu wurden ihnen jeweils 2 NFC-Tags gegeben (1x NFC-Sticker und 1x NFC- Schlüsselanhänger). Nähere Informationen zum Equipment, das verwendet wurde, sind in Kapitel 4.2.1 genauer beschreiben. Die Test-Personen wurden rein zufällig ausgewählt. Dabei spielten bei der Selektion der Beruf, das Geschlecht oder das Alter keine Rolle. Es wurde lediglich darauf geachtet, dass die Testpersonen ein NFC-fähiges Smartphone besitzen und gegebenenfalls keine NFC- Spezialisten sind. Kurze Informationen zu den Testpersonen: 1. Person A Die Testperson ist männlich, 29 Jahre alt und arbeitet als Controller in einem qualifizierten Unternehmen. Vor dem Beruf hat die Person BWL studiert und nebenbei in verschieden Unternehmen gearbeitet. Die Testperson besitzt das NFC-Smartphone Samsung Galaxy S4. Das technische Know-how der Person ist mit „durchschnittlich“ einzustufen. 2. Person B Die Testperson ist männlich, 26 Jahre alt und studiert Wirtschaftsrecht an der WU Wien. Die Testperson besitzt das NFC-Smartphone Samsung Galaxy S4. Das technische Know-how der Person ist mit „gering - durchschnittlich“ einzustufen. 3. Person C Die Testperson ist männlich, 24 Jahre alt und studiert Wirtschaftsinformatik an der WU Wien. Die Testperson besitzt das NFC-Smartphone Samsung Galaxy S4. Das technische Know-how der Person ist mit „gut - sehr gut“ einzustufen. 47
  56. 56. Nach der vierwöchigen Testphase wurden den Testpersonen verschiedene Fragen bezüglich Umgang und Zufriedenheit mit der NFC-Technologie am Smartphone gestellt. Das Resultat dieses Fallbeispiels soll zeigen, ob Smartphone-Nutzer die neuen NFC Funktionen am Smartphone in Verbindung mit NFC-Tags als nützlich, komfortabel und sinnvoll einstufen, oder als unbrauchbar beziehungsweise unausgereift klassifizieren. 4.2 Vorbereitung 4.2.1 Beschaffen von Equipment Für die Durchführung des Fallbeispiels sind 3 Komponenten notwendig. 1. NFC-Smartphone 2. NFC-Tags 3. NFC-App für die Konfiguration der NFC-Tags 4.2.1.1 NFC-Smartphone Alle drei Testpersonen haben zur Realisierung des Fallbeispiels das NFC-Smartphone Samsung Galaxy S4 verwendet. Das Samsung Galaxy S4 ist ein NFC-fähiges Smartphone der neuesten Generation. Es wurde im März 2013 veröffentlicht und basiert auf dem Betriebssystem Android 4.2.2 „Jelly Bean“. Derzeit kostet dieses Smartphone EUR 486,- (Stand September 2013). Abbildung 27: NFC-Smartphone: Samsung Galaxy S4 48
  57. 57. 4.2.1.2 NFC-Tags Die 2. Komponente, die als Trigger für das Aufrufen der Funktionen dient, sind die NFC- Tags. Diese Tags kann man aktuell in einigen Elektrogeschäften oder Online kaufen. Es gibt sie in allen möglichen Farben und Variationen und meist von unterschiedlichen Herstellern. Beim Bestellen ist jedoch Vorsicht geboten. Nicht jeder NFC-Tag ist mit jedem Smartphone kompatibel, da verschiedene Typen von Tags existieren. Für dieses Fallbeispiel wurden die NFC-Tags von dem Hersteller NFC-Solutions, der im Online-Handel Amazon.de vertreten ist, gekauft. Die NFC-Tags sind vom Typ NXP NTAG 203 (NTAG203) und haben eine Speicherkapazität von 168 Byte (144 Byte nutzbar). Der Preis für 5 Sticker beträgt ca. EUR 9,-. Beim Kauf von mehr als 15 Stück beträgt der Preis eines NFC-Tags etwa EUR 1,- (Stand September 2013). Abbildung 28: NFC-Tags für das Fallbeispiel 4.2.1.3 NFC-App für die Konfiguration der NFC-Tags Neben einem NFC-Smartphone und einigen NFC-Tags, benötigt der Nutzer noch die NFC- Applikation, um die gewünschten Funktionen einzurichten und auf die NFC-Tags zu überspielen. Für dieses Fallbeispiel eignet sich das App NFC Task Launcher (siehe auch Kapitel 2.4.1.1) besonders gut, welches auch von den Testpersonen verwendet wurde. Mit dem App lassen sich Unmengen an Funktionen einrichten. Zudem wird die Bedienung von Smartphone-Nutzern als angenehm empfunden. Dieses App kann der Nutzer gratis im Google Play herunterladen (Stand September 2013). 49

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