NFC Technologie

NFC ist die Abkürzung für Near Field Communication. Die NFC-Technologie basiert auf RFID (Radio Frequency Identification) und nutzt elektromagnetische Funkwellen. NFC ist also auch eine Funktechnologie. NFC sendet auf der Frequenz von 13,56 MHz. Diese Frequenz wird auch von anderen RFID-Systemen genutzt, die im Hochfrequenzbereich (HF) arbeiten. NFC ist somit eine HF-Technologie. NFC nutzt diese Frequenz für die drahtlose Kommunikation über kurze Distanzen von typischerweise nur wenigen Zentimetern, um eine schnelle und sichere NFC Datenübertragung zu ermöglichen.

Das Herzstück jedes NFC-Systems ist der NFC-Chip. Dieser Chip ist entweder ein Transponder- oder Reader-Chip und beinhaltet den NFC-Controller, der für die Verarbeitung der NFC-Kommunikationsprotokolle zuständig ist. Er steuert die Datenübertragung und -empfang über die NFC-Antenne. In jedem NFC-Gerät sind Softwarekomponenten integriert, welche die Hardware steuern und und die korrekte Umsetzung der NFC-Protokolle ermöglichen.

Die NFC-Antenne ist direkt im oder an einem NFC-fähigen Gerät angebracht und ermöglicht das Senden und Empfangen von elektromagnetischen Funkwellen. Die Antenne ist auf die für die NFC-Kommunikation standardisierte Frequenz von 13,56 MHz abgestimmt.

Ein NFC-Tag ist einfacher aufgebaut, es besteht aus Antenne und NFC-Chip. Ohne eigene Stromversorgung wird der NFC-Tag durch das elektromagnetische Feld des NFC-Lesegeräts (in den meisten Fällen ein Smartphone) mit Energie versorgt, sobald sie sich in dessen Nähe befinden.

Die Kommunikation zwischen NFC-Geräten basiert auf einer bidirektionalen Kommunikation. Wenn sich zwei NFC-fähige Geräte oder ein NFC-Gerät und ein NFC-Tag einander nähern, aktiviert das Gerät mit eigener Stromversorgung (z. B. ein Smartphone) ein elektromagnetisches Feld. Dieses Feld induziert einen Strom im passiven Gerät (z. B. einem NFC-Tag), wodurch dieses mit Energie versorgt wird und beginnt, Daten zu senden. Die Datenübertragung erfolgt über das elektromagnetische Feld mittels Amplituden- oder Frequenzmodulation.
Die Informationen werden dann im NFC Erfassungsbereich vom aktiven Gerät empfangen und verarbeitet.

Entwickler verwenden Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs), um Zugriff auf die NFC-Funktionalität zu erhalten. Was ist eine NFC-Schnittselle? Diese Schnittstellen ermöglichen es Softwareentwicklern, NFC-bezogene Funktionen wie das Lesen von Tags, die Emulation einer Karte oder den drahtlosen Austausch von Daten zwischen zwei Geräten in ihren Anwendungen zu implementieren.

Bei der NFC-Kommunikation kommen je nach Applikation drei verschiedene Betriebsmodi zum Einsatz. Der Reader/Writer-Modus, der Peer-to-Peer-Modus (P2P) und der Card-Emulation-Modus. Der P2P Modus ermöglicht die Kommunikation zwischen zwei NFC-fähigen Geräten. Die beiden Geräte wechseln sich dabei ab und fungieren jeweils als Sender und Empfänger. Ein praktisches Beispiel ist der Austausch von Dateien oder Kontaktdaten zwischen zwei Smartphones.

Einer der wichtigsten Betriebsmodi ist der Card Emulation Mode. In diesem Modus verhält sich ein NFC-fähiges Gerät wie eine kontaktlose Chipkarte. Dies ist besonders nützlich für Anwendungen im Bereich des kontaktlosen Bezahlens und der Zugangskontrolle. Beispielsweise kann ein Smartphone als digitale Brieftasche oder elektronische Zutrittskarte fungieren, indem es an ein Lesegerät gehalten wird. Auf diese Weise können Nutzer sichere Transaktionen durchführen und Zugang zu gesicherten Bereichen erhalten, ohne physische Karten mit sich führen zu müssen.

Ein weiterer wichtiger Betriebsmodus von NFC ist der Lese-/Schreibmodus. In diesem Modus fungiert das NFC-fähige Gerät als Lesegerät, das Informationen von NFC-Tags oder -Smartcards lesen und auf diese schreiben kann. Dieser Modus wird häufig in industriellen Anwendungen verwendet, um Daten von Typenschildern oder Lageretiketten schnell und effizient zu erfassen. In der Logistik und im Einzelhandel ermöglicht der Lese-/Schreibmodus die schnelle Bestandsaufnahme und Verfolgung von Produkten. Im Marketing können interaktive Plakate und Informationskioske eingerichtet werden, bei denen der Nutzer sein Smartphone an einen NFC-Tag hält, um zusätzliche Informationen oder Sonderangebote zu erhalten.

Der Peer-to-Peer-Modus ist eine weitere Betriebsart, die eine direkte Kommunikation zwischen zwei NFC-fähigen Geräten ermöglicht. In diesem Modus können die Geräte Daten austauschen, indem sie einfach aneinander gehalten werden. Dies ist besonders nützlich für den schnellen Austausch von Kontaktinformationen, Fotos oder anderen Dateien zwischen Smartphones. Im industriellen Umfeld kann der Peer-to-Peer-Modus genutzt werden, um Maschinenkonfigurationen und Wartungsdaten zwischen Geräten und Systemen zu synchronisieren. Dieser Modus ermöglicht eine nahtlose und schnelle Kommunikation und Datenübertragung zwischen Geräten, ohne dass eine zentrale Infrastruktur erforderlich ist.

Im aktiven Modus erzeugen beide NFC-Geräte ein eigenes Radiofrequenz-Feld. Dadurch können beide Geräte Daten senden und empfangen. Sie kommunizieren abwechselnd, indem jedes Gerät seine Übertragung aktiviert und deaktiviert. Im passiven Modus erzeugt nur ein Gerät ein HF-Feld, während das andere Gerät darauf reagiert, indem es die Energie des elektrischen Feldes zur Kommunikation nutzt.

Wie bereits beschrieben, ist NFC eine Form der HF-RFID.. NFC beschreibt hierbei über die HF-RFID Normen hinaus erweiterte Kommunikationsprototokolle oder anwendungsspezifische Datenformate. Durch die Kombination mit UHF-RFID (siehe auch nächster Abschnitt) mit NFC, z.B. in logistischen Prozessen, können die erweiterten Möglichkeiten von NFC genutzt werden.

Bluetooth wird häufig eingesetzt, um das Pairing zu vereinfachen. Anstatt durch mehrere Schritte auf einem Bildschirm zu navigieren, können zwei NFC-fähige Geräte einfach aneinander gehalten werden, um eine Bluetooth-Verbindung herzustellen. Dies ist besonders nützlich für Kopfhörer, Lautsprecher, Fitness-Tracker und andere tragbare Geräte, die eine schnelle und einfache Kopplung erfordern.

NFC kann auch zur schnellen Übertragung von Wi-Fi-Einstellungen wie SSID und Passwort verwendet werden, so dass sich Geräte ohne manuelle Eingabe mit einem Wi-Fi-Netzwerk verbinden können. Dies ist praktisch für Smart-Home-Geräte, Drucker, Kameras und andere Geräte, die eine einfache und schnelle Wi-Fi-Verbindung benötigen.

Zigbee-Geräte können mit NFC schnell zu einem Zigbee-Netzwerk hinzugefügt werden. Dies ist besonders nützlich für Smart Home-Systeme, in denen Zigbee-Sensoren und -Aktoren durch einfache NFC-Interaktion in das Netzwerk integriert werden können.

Der größte Vorteil von NFC-fähigen Geräten liegt in der einfachen und benutzerfreundlichen Möglichkeit, Geräte zu vernetzen und Daten auszutauschen. Durch einfaches Berühren zweier NFC-fähiger Geräte können komplexe Verbindungsprozesse automatisiert und vereinfacht werden. Zudem sind NFC-Verbindungen aufgrund ihrer sehr kurzen Reichweite (wenige Zentimeter) relativ sicher, was das Risiko unerwünschter Abhörversuche minimiert.

Der Markt für NFC-Technologie wächst aufgrund der steigenden Nachfrage nach NFC-fähigen Geräten und Dienstleistungen in verschiedenen Branchen. Einem Bericht der Marktdatenplattform „World Metrics“ zufolge wird der globale Markt für NFC-Technologie bis 2027 auf über 34 Milliarden USD geschätzt werden. Gegenüber 2020 wäre dies eine Wachstumsrate von 17,2 Prozent.

Innerhalb des Marktes für NFC-Technologie hat das Smartphone-Segment mit 38 Prozent den größten Marktanteil. Im Jahr 2019 waren etwa fünf Prozent aller kontaktlosen Kartentransaktionen weltweit NFC-Transaktionen im Einzelhandel. Kontaktlose Bezahlmethoden mit NFC wurden von rund 18,2 Prozent der Menschen weltweit genutzt.

NFC, oder Near Field Communication, hat sich in vielen Bereichen als äußerst erfolgreiche Technologie etabliert. Im Bereich des kontaktlosen Bezahlens ist NFC besonders weit verbreitet. Diese Technologie ermöglicht es den Nutzern, Transaktionen schnell und sicher durchzuführen, indem sie ihre Smartphones oder NFC-fähigen Karten einfach an ein Lesegerät halten. Dies hat die Art und Weise revolutioniert, wie Menschen weltweit einkaufen und bezahlen, da es den Bezahlvorgang beschleunigt und die Notwendigkeit physischer Karten oder Bargeld reduziert.

Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet von NFC ist die Zugangskontrolle. In vielen modernen Bürogebäuden, Hotels und öffentlichen Einrichtungen wird NFC genutzt, um den Zutritt zu Räumen oder bestimmten Bereichen zu steuern. Nutzer können ihre NFC-fähigen Schlüsselanhänger, Karten oder Smartphones einfach an ein Lesegerät halten, um Türen zu öffnen. Dies bietet nicht nur eine höhere Sicherheit, sondern auch eine bequemere Möglichkeit, Zugang zu gewähren und zu verwalten.

Im Bereich der drahtlosen Kommunikation zwischen Geräten spielt NFC ebenfalls eine entscheidende Rolle. Die Technologie wird häufig verwendet, um das Pairing von Bluetooth-Geräten zu vereinfachen. Anstatt durch mehrere Schritte auf einem Bildschirm navigieren zu müssen, können Benutzer einfach zwei NFC-fähige Geräte aneinander halten, um eine Bluetooth-Verbindung herzustellen. Dies ist besonders praktisch bei der Verwendung von Kopfhörern, Lautsprechern und anderen tragbaren Geräten, die eine schnelle und einfache Kopplung erfordern.

NFC wird auch im Smart-Home-Bereich immer beliebter. Hier ermöglicht die Technologie die einfache Integration und Verwaltung von Geräten innerhalb eines Netzwerks. Beispielsweise können Zigbee- oder Zigbee-Geräte schnell zu einem Smart-Home-Netzwerk hinzugefügt werden, indem sie einfach an ein NFC-fähiges Hub oder Gateway gehalten werden. Dies vereinfacht den Installationsprozess und ermöglicht eine nahtlose Steuerung und Automatisierung des gesamten Haushalts.

Ein weiteres innovatives Einsatzgebiet von NFC ist in der Werbung und im Marketing zu finden. Durch das Scannen von NFC-Tags können Verbraucher zusätzliche Informationen über Produkte erhalten, Sonderangebote freischalten oder an interaktiven Werbekampagnen teilnehmen. Dies ermöglicht es Unternehmen, auf kreative Weise mit ihren Kunden zu interagieren, das Einkaufserlebnis zu verbessern oder auch technische Produktinformationen zu übermitteln.

Auch im Gesundheitswesen findet NFC Anwendung. Patienten können mithilfe von NFC-fähigen Armbändern oder Karten ihre Identität schnell und sicher bestätigen, wodurch der Check-in-Prozess in Krankenhäusern und Kliniken beschleunigt wird. Zudem kann NFC genutzt werden, um medizinische Geräte zu koppeln und Daten sicher zu übertragen, was die Effizienz und Genauigkeit in der Patientenversorgung erhöht.

Ein typisches Anwendungsgebiet ist die periodische Betriebsmittelprüfung. In der Industrie müssen Maschinen und Werkzeuge regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren und den Sicherheitsstandards entsprechen. Mit NFC können Wartungstechniker Prüfungen effizienter durchführen, indem sie einfach ein NFC-fähiges Gerät an die Maschine halten, um sofort Zugriff auf Prüfprotokolle, Wartungshistorien und relevante Daten zu erhalten. Dies ermöglicht eine schnellere und genauere Durchführung von Betriebsmittelprüfungen, reduziert Ausfallzeiten und verbessert die Dokumentation der Wartungsarbeiten. Die Betriebsmittelprüfung kommt z.B. auch bei Wasserzählern oder Brandschutzsystemen zum Einsatz.

Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die Parametrisierung von Verkaufsautomaten. Verkaufsautomaten müssen regelmäßig gewartet und neu konfiguriert werden, um den sich ändernden Kundenanforderungen gerecht zu werden. Mit NFC können Techniker die Parametrisierung von Verkaufsautomaten vereinfachen, indem sie einfach ein NFC-fähiges Gerät an den Automaten halten, um Einstellungen wie Preisanpassungen, Produktbestände und Werbeaktionen schnell und präzise zu ändern. Dies spart Zeit und reduziert die Fehleranfälligkeit im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Eingabemethoden.

Das Lesen von Typenschildern ist ein weiteres typisches NFC-Anwendungsszenario in der Industrie. Typenschilder enthalten wichtige Informationen über Maschinen und Komponenten, wie Seriennummern, Herstellungsdaten und technische Spezifikationen. Mit NFC können diese Informationen schnell und einfach ausgelesen werden, indem ein NFC-fähiges Gerät an das Typenschild gehalten wird. Dies ist besonders nützlich in Umgebungen, in denen eine schnelle Identifikation und Erfassung von Maschinendaten erforderlich ist, wie beispielsweise bei der Instandhaltung und Reparatur von Anlagen. Durch die Automatisierung des Lesevorgangs wird die Effizienz erhöht und die Genauigkeit der erfassten Daten verbessert.

Technologien wie NFC (Near Field Communication) spielen heute eine entscheidende Rolle bei der Digitalisierung von Unternehmen. Das Internet der Dinge Internet of Things (IoT) in Verbindung mit NFC spielt dabei eine wichtige Rolle. NFC bietet eine einfache, sichere und effiziente Methode zur Datenübertragung, die sich besonders für IoT-Anwendungen eignet. Dadurch können Unternehmen ihre Geschäftsprozesse digitalisieren und optimieren, indem sie Geräte und Gegenstände intelligent miteinander vernetzen.

NFC-Sicherheit ist ein weiterer wichtiger Aspekt, den NFC in IoT-Implementierungen bietet. Da NFC eine sehr kurze Reichweite hat und physische Nähe zum Lesegerät erfordert, wird das Risiko des Abhörens oder unbefugten Zugriffs verringert. Darüber hinaus bieten viele NFC-Anbieter fortschrittliche Verschlüsselungstechniken an, die sicherstellen, dass die übertragenen Daten geschützt sind.

Einige Unternehmen haben begonnen, NFC aktiv in ihre Digitalisierungsstrategien zu integrieren, unterstützt von einer wachsenden Zahl von NFC-Anbietern, die spezialisierte Lösungen und Dienstleistungen entwickeln. Diese Anbieter spielen eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, Unternehmen den Übergang zu intelligenteren und stärker vernetzten Arbeitsumgebungen zu ermöglichen. Durch die Bereitstellung robuster und benutzerfreundlicher NFC-basierter Systeme tragen sie dazu bei, das Potenzial des Internets der Dinge voll auszuschöpfen, was zu höherer Effizienz, verbessertem Kundenerlebnis und letztendlich zu stärkerem Unternehmenswachstum führt.

Auch in Systeme auf Basis von NFC-Schnittstellen lassen sich problemlos Sensoren integrieren. Das Einbinden von NFC-Sensor-Tags, die Daten speichern, Umgebungsinformationen erfassen und beides drahtlos übertragen können, hat viele Vorteile in der Anwendung. Bequemes Auslesen per Smartphone, drahtlose Echtzeitmessung verschiedenster Messgrößen und die eindeutige Identifikation durch weltweit einzigartige Nummerierung, sind dabei die großen Vorteile der kleinen Tags.

Es gibt viele Parameter, die durch Sensoren mit NFC-Schnittstelle aufgenommen werden können. Die Produkte von Microsensys bieten beispielsweise ein breites Spektrum an Messgrößen, die per NFC ausgelesen werden können, unter anderem Temperatur, Feuchte und Druck.

• Temperatursensoren
  NFC-Tags mit integrierten Temperatursensoren können zum Beispiel zur Überwachung der Lagertemperatur in Stationen der Lieferkette eingesetzt werden, insbesondere bei verderblichen und temperatursensitiven Produkten wie Lebensmitteln oder Pharmazeutika.
• Feuchtigkeitssensoren
  Diese Sensoren können in NFC-Tags integriert werden, um die Umgebungsfeuchte zu überwachen, was zur Digitalisierung in Landwirtschaft und Verkehr beitragen kann.
• Drucksensoren
  Insbesondere in der Industrie finden Drucksensoren Anwendung. Hier ist die NFC-Schnittstelle besonders praktisch, um den Zustand von Verpackungen, die Belastung von Materialien oder Momentandrücke an Anlagen zu überwachen (Condition Monitoring).

Beim mobilen Bezahlen wird NFC eine immer wichtigere Rolle spielen. Das liegt zum einen an der Akzeptanz der Verbraucher, zum anderen an der wachsenden Zahl kontaktloser Zahlungen und digitaler Geldbörsen wie Apple Pay, Google Wallet und Samsung Pay.

Ein weiterer Trend sind verbesserte Sicherheitsfunktionen, die das Smartphone für Authentifizierungen wie Zwei-Faktor-Authentifizierungssysteme und Zugangskontrollen interessant machen. Dafür sprechen die fortschreitende Verschlüsselung und die sichere Datenübertragung.

In Zukunft wird NFC auch eine wichtige Rolle bei der Kommunikation zwischen vernetzten Geräten im IoT-Ökosystem spielen. Dazu gehört die einfache Kopplung und Konfiguration von Smart-Home-Geräten.

Künftige NFC-Standards könnten höhere Datenübertragungsraten und eine größere Reichweite ermöglichen, was die Zahl der Anwendungen erweitern würde. Die Kombination von NFC mit UHF-RFID, 5G und Edge-Computing-Technologien wird Echtzeitinteraktionen ermöglichen. NFC lässt sich auch in AR-Anwendungen integriert werden, um physische und digitale Welten zu verbinden und interaktive Erlebnisse zu schaffen.

Durch die Möglichkeit der Energieübertragung eignet sich NFC auch zum intelligenten Energieaustausch zwischen Geräten, diese Technologie wird NFC-Charging genannt. NFC-Etiketten können zur Echtzeit-Verfolgung und -Verwaltung von Lieferketten eingesetzt werden, um die Effizienz und Transparenz zu erhöhen. NFC-Sensoren ließen sich darüber hinaus zur Überwachung der Temperatur und anderer Umweltbedingungen in Kühlketten nutzen.