Was ist was bei Mobile-Payment?

"Der so häufig proklamierte Payment-War ist auch ein Wettrennen der Übertragungsstandards", kommentierte Anfang 2014 Mobilbranche.de eine Infografik von Pyrim Technology. Das im Netz der Netze mittlerweile nicht mehr auffindbare US-Beratungsunternehmen hat in dieser Grafik die Unterschiede von Bluetooth Low Energy (BLE) und Near Field Communication (NFC) aufgedröselt. Das fängt schon bei der Empfangsreichweite und dem Preis an. Der Radius der BLE Beacons reicht von 10 bis 30 m, der der NFC Tags liegt nur im Bereich von wenigen Zentimeter. Dafür sind die NFC- oder HF-RFID-Tags mit 0,10 bis 0,60 Dollar gegenüber 20 bis 35 Dollar das Stück bei Beacons wesentlich günstiger.

Doch es gibt noch mehr erklärungsbedürftige Technologien und Begriffe rund um das Thema "mobile Bezahlen". Damit der Leser nicht ständig scrollen muss, ist im folgenden Glossar die Reihenfolge der Begriffe nicht rein alphabetisch, sondern nach Kontext geordnet. Den Anfang macht hier Bluetooth wie in BLE, das nach Meinung vieler echter oder selbsternannter Experten NFC bald den Garaus machen soll. Aber ist das wirklich so? Das wird die Zukunft zeigen.

Glossar für Mobile-Payment

Bluetooth (auch BT abgekürzt) ist ein Funkstandard für die Datenübertragung zwischen Geräten auf kürzere Entfernung in einem Wireless Personal Area Network (WPAN). Dieser wurde in den 1990er Jahren als Industriestandard gemäß IEEE 802.15.1 entwickelt und liegt aktuell in der nicht abwärtskompatiblen Version 4.0 vor, die sich durch sehr niedrigen Stromverbrauch auszeichnet und deshalb auch Bluetooth Low Energy (BLE) genannt wird. Und das, obwohl BLE nur ein Teil von Bluetooth 4.0 ist. Als Zwischenschritt erschien 2013 Bluetooth 4.1. Die Ende 2014 vorgestellte Version 4.2 offeriert erweiterte Sicherheitsmerkmale, höhere Übertragungsgeschwindigkeiten und einen noch sparsameren BLE-Modus. Drei verschiedene Bluetooth-Klassen zeichnen sich durch unterschiedliche Leistungen und Reichweiten von 1 bis zu etwa 100 m aus. Für höhere Übertragungsraten über das weltweit verfügbare 2,45--GHz-ISM-Frequenzband plant die Bluetooth SIG, die Alternate MAC/PHY-Erweiterung um die IEEE-802.11-Spezifikationen gemäß WLAN.

Bluetooth-Namensgeber ist der dänische Wikingerkönig Harald Gormson Blåtand (Blauzahn, um 910 bis 987 n.Chr.), dem es als erster unter christlicher Fahne gelungen ist, sein Land zu vereinen und mit den benachbarten Norwegern zu versöhnen. Seine Initiale H (wie ein x mit einem senkrechten Strich in der Mitte) und B schmücken als zusammengeführte Runenzeichen auch das Bluetooth-Logo.

Bluetooth 2.0, 2.1 + EDR und 3.0 + HS sind im PC-Umfeld die am häufigsten anzutreffenden Versionen. Bluetooth 2.0 und Bluetooth 2.1 erreichen mit Enhanced Data Rate (EDR) Übertragungsraten von bis zu 2,1 Mbit/s (Megabit pro Sekunde). Das 2009 auf den Weg gebrachte Bluetooth 3.0 + HS (mit Highspeed-Kanal, kurz BHS genannt) bietet Transferraten von maximal 24 Mbit/s. Im Ultrabreitband sollten es ursprünglich sogar mal 480 Mbit/s sein, aber davon hat man sich bald wieder verabschiedet.

BLE ist das Kürzel für Bluetooth Low Energy oder Bluetooth Smart als Teil des aktuellen Bluetooth-Standards 4.0.

Bluetooth Low Energy (BLE), auch Bluetooth Smart (Logo der Technologie) oder Bluetooth LE genannt, ist gegenüber den Vorgängerversionen eigentlich nicht abwärtskompatibel, und wenn doch, dann als "Bluetooth Smart Ready" nur mit einer zweiten Funkeinheit. Ursprünglich 2006 von Nokia unter dem Namen Wibree vorgestellt und im Juni 2007 unter dem Namen Bluetooth Ultra Low Power angekündigt, haben neben Nokia auch Epson, Broadcom, die spätere Qualcomm-Tochter CSR und Nordic wichtige Entwicklungsarbeit an BLE geleistet.

Anders als bei Bluetooth 2.1 liegt die maximale Übertragungsrate nicht bei 2,1 Mbit/s, sondern nur bei 1 Mbit/s, netto sogar nur bei 500 Kbit/s. Dafür verbraucht BLE mit 10 mA bis 20 mA (Milliampere) weit weniger Strom als Bluetooth 2.1 oder 3.0, was es auch für sehr kleine Geräte wie Fitness-Armbänder oder Smart Watches interessant macht.

Gesendet wird wie bei Bluetooth 2.1 im 2,45-GHz-Band. Die Reichweite liegt in der Regel bei 10 m, manche Hersteller geben für ihre Bluetooth-Transmitter, -Sender oder -Beacons aber auch einen Radius von bis zu 30 m, 50 m oder gar über 100 m an. Die Topologie hat sich von Pico- oder Scatter-Netzen entfernt und ist sternförmig geworden, was Vorteile wie eine hohe Ausfallsicherheit, hohe Übertragungsraten und die Eignung für Multicast- oder Broadcast-Anwendungen bietet.

Bluetooth Smart ist eine andere Bezeichnung für Bluetooth Low Energy (BLE) und auch Namensträger der beiden Logos. Geräte, die das Logo "Bluetooth Smart" tragen, können sich nur mit BLE-fähigen anderen Geräten verbinden, denn das zugrundeliegende Bluetooth 4.0 ist zu den Vorgängerversionen nicht abwärtskompatibel. Das Logo "Bluetooth Smart Ready" steht dagegen für BLE-fähige Geräte, die sich über eine zweite Funkeinheit abwärtskompatibel auch mit klassischen Bluetooth-Geräten verbinden können.

BLE oder Bluetooth Low Energy Beacons sind batteriebetriebene Transmitter, die über Bluetooth Low Energy 4.0 ständig Signale aussenden, die von kompatiblen BLE-Geräten empfangen werden können. Beacon ist das englische Wort für "Leuchtfeuer" und hat sich wegen des Bekanntheitsgrades von Apples iBeacons (siehe unten) sehr schnell eingebürgert. Dabei kennt das deutsche Wikipedia den Begriff Beacon in der Form noch gar nicht, sondern lediglich als "ständig versandte Datenpakete im Wireless Local Area Network" (WLAN-Netz). Wenn man WLAN durch Bluetooth ersetzt, kommt das der Aufgabe der BLE Beacons schon sehr nahe.

Ein Nachteil der BLE Beacons ist der vergleichsweise hohe Preis von meist über 20 Euro gegenüber 0,10 bis 0,60 Dollar für batterielose NFC-Tags. Ein Beacon des Technologie-Startup-Unternehmens Estimote besteht aus einem ARM-Cortex-M0-Prozessor mit 32 Bit und 256 KB Flash-Speicher, Accelerometer, Temperatur-Sensor und 2,4 GHz Bluetooth Low Energy. Die Bauweise der Beacons ist eigentlich beliebig, aber vielleicht aufgrund der iBeacons von Apple kommen diese wie die von Estimote oft in Form farbiger großer Kieselsteine.

iBeacon ist ein von Apple mit iOS 7 im Jahr 2013 eingeführter proprietärer Standard für die Navigation in geschlossenen Räumen und basiert auf Bluetooth Low Energy (BLE). Unterstützt werden iBeacons ab iOS 7 und ab Android 4.3. Mit drei Beacons lässt sich durch Trilateration die Position des Empfängers in einem zweidimensionalen Raum ausmachen. Für die Bestimmung in einem dreidimensionalen Raum sind mindestens vier Beacons erforderlich.

Mit dieser "Abstandskomponente", wie Digitalstrom-Chef Martin Vesper sie nannte, ist es möglich, dass je nach Entfernung oder Signalstärke (Immediate oder unmittelbar davor bis 50 cm, Near oder nah bis 2 m und Far oder fern bis 30 m) unterschiedliche Befehle ausgelöst werden können.

Im Zusammenhang mit Smart Home wird das gern am Beispiel der hue-Leuchten von Philips und der Wireless-HiFi-Anlagen von Sonos gezeigt. Betritt man einen Raum, geht zunächst das Licht an, geht man weiter hinein, schaltet sich auch die Musikanlage an. Die iBeacons sehen aus wie große farbige Kiesel. Sie selbst können nur Signale versenden und keine empfangen und auch keine Push-Nachrichten versenden, Nutzerdaten sammeln oder speichern. Das ist wichtig für die nötige Akzeptanz der Beacons. Diese können lediglich Informationen zur eigenen Identität übermitteln. Gemeint sind die Werte für den Universal Unique Identifier (UUID), Major und Minor. Letztere dienen dazu, einzelne oder mehrere beziehungsweise alle iBeacons im Raum oder einem Ladengeschäft gleichzeitig anzusprechen.

HCE, siehe Host Card Emulation.

Host Card Emulation (HCE) ist laut Wikipedia "eine Technologie zur Virtualisierung von Chipkarten in NFC-basierten mobilen Bezahlsystemen". Wie Juniper Research Ende 2014 prognostizierte, werden Apple Pay und HCE die weltweite Zahl der NFC-Payment-Nutzer bis 2019 von 101 Millionen auf über 516 Millionen deutlich erhöhen (siehe NFC).

Micropayment oder Mikrozahlung bezeichnet ein auf kleinere oder gar Kleinstbeträge gedeckeltes Bezahlverfahren. In der Regel handelt es sich um Pre-Paid-Systeme wie eGeld oder virtuelle Konten, bei denen zunächst ein Guthaben geschaffen werden muss.

Mobile-Payment oder mPayment ist ein mobiles Bezahlsystem mit einem Mobiltelefon oder Tablet-PC als Zugangsgerät. Im Zusammenhang mit Smartphones spricht man auch von Handypayment. Meist liegen die Beträge im Bereich des Micropayment (siehe oben) bis etwa 5,00 Euro.

In Deutschland sieht das Vertragsrecht für die Mobilfunkanbieter vor, dass diese eine Premium-SMS nur für mobilfunknahe Dienste wie Klingeltöne, Bilder und Logos verwendet werden dürfen. Daher war Mobile-Payment hierzulande lange Zeit auf solche mobilfunknahen Dienste begrenzt. Die Abrechnung über die Betreiber für Mobile-Payment stellte sich aber bald als hinderlich heraus.

Mit der wachsenden Verbreitung von Smartphones und des mobilen Internets kamen neue Bezahlmöglichkeiten und die Abrechnung über sogenannte Dritte auf, ebenso durch das Kopieren NFC-fähiger Kreditkarten auf das Mobiltelefon. Grundlage einer Reihe von mobilen Bezahlsystemen sind die den Barcodes ähnlichen QR-Codes (siehe unten).

Zum Video: Was ist was bei Mobile-Payment?

Von NFC bis Wallet

Near Field Communication (wörtlich übersetzt Nahfeldkommunikation, kurz NFC) ist ein auf RFID-Technik basierender Übertragungsstandard für den kontaktlosen Datenaustausch im Abstand von wenigen Zentimetern mit einer Datenübertragungsrate von bis zu 424 Kbit/s. Apple hat sich der Technologie lange Zeit verwehrt, diese dann aber im iPhone 6 für das eigene mobile Bezahlsystem Apple Pay übernommen, ein Schritt, der laut Juniper Research die Zahl der NFC-Nutzer bis 2019 auf über eine halbe Milliarde in etwa verfünffachen soll.

Die Reichweite von nur etwa 10 cm ist durchaus gewollt, damit die Kontaktaufnahme laut Wikipedia "als Zustimmung zu einer Transaktion gewertet werden kann". Die Normung ist noch nicht abgeschlossen und unterliegt noch verschiedenen ISO/IEC Normen wie ISO 13157, - 16353, - 22536 etc. Die Übertragung kann sowohl verbindungslos mit passiven HF-RFID-Tags erfolgen als auch verbindungsbehaftet zwischen zwei gleichwertigen aktiven Transmittern beziehungsweise Transpondern. Während die verbindungslose Variante nicht als absolut sicher gegen Angriffe von außen gilt, soll die verbindungsbehaftete relativ sicher bei Bezahlvorgängen sein.

Die Reichweite von nur etwa 10 cm ist durchaus gewollt, damit die Kontaktaufnahme laut Wikipedia "als Zustimmung zu einer Transaktion gewertet werden kann". Die Normung ist noch nicht abgeschlossen und unterliegt noch verschiedenen ISO/IEC Normen wie ISO 13157, - 16353, - 22536 etc. Die Übertragung kann sowohl verbindungslos mit passiven HF-RFID-Tags erfolgen als auch verbindungsbehaftet zwischen zwei gleichwertigen aktiven Transmittern beziehungsweise Transpondern. Während die verbindungslose Variante nicht als absolut sicher gegen Angriffe von außen gilt, soll die verbindungsbehaftete relativ sicher bei Bezahlvorgängen sein.

NFC steht kurz für Near Field Communication (siehe oben).

QR-Code (Quick-Response-Code, Code mit schneller Antwort) ist ein von der japanischen Firma Denso Wave 1994 für Toyotas Logistik entwickelter zweidimensionaler Code zur Auszeichnung und elektronischen Erfassung von Waren oder Informationen über Bildern im Museum etwa. Die quadratische Matrix aus schwarzen und weißen Punkten stellt die kodierten Daten binär dar. Es gibt mit L, M, Q und H bezeichnete vier verschiedene Fehlerkorrektur-Ebenen.

Ein QR-Code mit 177 x 177 Elementen kann maximal aus 23.648 Bit oder 2.953 Byte bestehen, womit er laut Denso Wave bis zu 7.089 Dezimalziffern, 4.296 alphanumerische Zeichen oder 1.817 chinesische oder japanische Kaniji-Zeichen aufnehmen kann. Ein Micro-QR-Code mit 17 x 17 oder 11 x 11 Elementen kann bis zu 35 Zeichen enthalten. Da die eigentlichen Informationen hinter den binären nicht erkennbar sind, besteht die Gefahr des "Atagging", wobei man sich leicht Schadsoftware aufs Smartphone herunterladen kann.

Secure-QR-Code und iQR-Code mit bis zu 422 x 422 Elementen sind Weiterentwicklungen der QR-Codes, die unter anderem auch mehr Sicherheit und eine höhere Fehlertoleranz bieten sollen. Anwendungsbereiche von QR-Codes sind unter anderem Fahrplan- und Wareninformationen (im Supermarkt) sowie Mobile-Payment-Dienste wie das bei Edeka Südwest 2013 eingeführte GO4Q der Firma IT-Werke.

RFID steht für Radio-Frequency Identification, Funkfrequenz-Identifizierung oder Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen und gehört zu den sogenannten Auto-ID-Systemen. Die Entwicklung geht zurück auf die bereits im Zweiten Weltkrieg von der britischen Luftwaffe erprobte Freund-Feind-Erkennung mittels der seit 1935 eingesetzten Radartechnik. Moderne RFID-Systeme bestehen aus einem mitunter winzig kleinen aktiven, passiven oder semiaktiven sogenannten RFID-Datenträger (Transponder, Transmitter, Tag oder Funketikett genannt) sowie einem RFID-Lesegerät oder RFID-Empfänger.

Passive RFID-Tags, wie sie als HF-RFID-Tags (nach ISO 14443 oder ISO 15693) bei NFC meist zum Einsatz kommen, beziehen ihre Energieversorgung aus den Funksignalen des Empfangsgerätes durch Induktionsstrom. Ein bei NFC gewünschter Nebeneffekt ist die geringe Reichweite, ein anderer die hohe Latenzzeit. Aktive RFID-Transponder dagegen bieten nicht nur schnellere Latenzzeiten, sondern auch Reichweiten von bis zu mehreren Kilometer.

RFID-Tags arbeiten je nach Typ und Anwendung in verschiedenen Frequenzbereichen. Besonders kostengünstig sind LF-Transponder für Kfz-Zugangskontrollsysteme mit 50 bis 500 kHz. HF-RFID-Tags mit 10 bis 15 Mhz, mittleren Reichweiten und Übertragungsgeschwindigkeiten eignen sich als Smart-Label-Technologie besonders für die Warenkennzeichnung im Einzelhandel.

In der Logistik kommen vielfach UHF-Tags im 865- bis 950-MHz-Bandbereich (in Europa bis 870 MHz) mit relativ hohen Reichweiten und Lesegeschwindigkeiten zum Einsatz. SHF- oder SUHF-Tags mit 2,4 GHz, 5 GHz oder gar 5,8 GHz sind in Europa noch kaum erprobt. Eingesetzt werden sie in den USA hauptsächlich für Mautsysteme.

Tag, Tääg ausgesprochen, ist das englische Wort für Etikett. Im Zusammenhang mit NFC und RFID spricht man hier auch von Funketikett. Bluetooth-Sender werden wiederum als Beacons ("Leuchtfeuer") bezeichnet (siehe auch iBeacon).

Transmitter ist ein Minisender oder eine Sendeanlage. Bei einem Beacon oder bei NFC kann man gleichermaßen auch von Transmitter sprechen, bei Beacon aber nicht von Transponder (siehe unten).

Transponder ist ein Kofferwort aus Transmitter und Responder (Sender und Empfänger) und bezeichnet ein Funk-Kommunikationsgerät, das in der Lage ist, eingehende Signale aufzunehmen und automatisch zu beantworten oder weiterzuleiten. Im Zusammenhang mit RFID oder NFC spricht man oft von Transpondern oder Tags (siehe oben). Häufigster Vertreter der passiven Transponder sind RFID-Chips wie etwa Tasso für die Haustierregistrierung. Alternativ zu Magnetstreifenkarten gibt es auch passive Kartentransponder für die Zugangskontrolle etwa. Aktive Transponder erfordern eine Stromquelle und werden unter anderem für die Identifizierung von Flugzeugen eingesetzt sowie bei Satelliten- und Radarsystemen.

Universal Unique Identifier (UUID) ist ein Identifizierungsstandard in der Softwareentwicklung und in der Regel ein 128-bit-Wert. Dieser besteht aus einer hexadezimal geschriebenen 16-Byte-Zahl, die in fünf Gruppen unterteilt ist und sich liest wie xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx mit acht Zahlen und Buchstaben vorne, dreimal vier in der Mitte und 12 Zahlen und Buchstaben hinten. UUID ist neben Major und Minor ein Wert, mit denen sich ein Beacon oder iBeacon als eindeutig und nicht verwechselbar zu erkennen gibt.

Wallet ist das englische Wort für Geldbeutel oder Brieftasche, steht im Internet- und Mobile-Zeitalter aber auch für bestimmte Formen des Online-Zahlungsverkehrs oder von mPayment-Lösungen verschiedener Anbieter. Apple hat das Mitte 2012 ursprünglich als Passbook angekündigte System mit App für Gutscheine, Bordkarten und so weiter mit iOS 9 in Apple Wallet umbenannt. Sogenannte Wallets gibt es auch von BASE, der Deutschen Telekom beziehungsweise T-Mobile (MyWallet) und Lebensmittelriesen wie Aldi und Lidl. (hi)