AndroidスマートフォンにはNFCが何年も前から搭載されており、初期のHTCや後のSamsung、SONYなどがその普及を目指していましたが、AppleのiPhoneにNFCが搭載され、さらに後にSamsung PayやApple Pay 八達通が本当に使用されるようになりました。それでは、NFCとは一体何なのでしょうか？私たちの身分証明書に使われているRFIDとは何が違うのでしょうか？今日はその点を詳しく説明します。
NFC = 近距離通信の原理
近距離無線通信（Near-field communication、NFC）は、約4cm以内での通信をサポートするプロトコルで、2004年にフィリップスセミコンダクター（現在のNXPセミコンダクター）、Nokia、SONYの三者によって共同で策定されました。これは無線周波数識別（RFID）から進化したものです。
NFCが登場する前、実際には私たちが初代八達通で使用していたFeliCaも同じ技術を採用していました。当時、FeliCaはSONYによって開発されましたが、FeliCaには先天的な制約があったため、後に私たちの八達通カードはすべてNFCプロトコルに移行しました。現在使用している新バージョンの八達通もNFCプロトコルに基づいています（詳細は後述します）。
NFCの前身、RFID
無線周波数識別（Radio Frequency Identification、RFID）の原理は、センサーが無線波を発射し、感知範囲内のRFIDタグを触発し、電磁誘導によって電流を生成し、RFIDタグ上のチップを動作させてセンサーに電磁波で応答することです。RFIDはアクティブ型とパッシブ型に分かれます。パッシブ型のタグは自ら電池を持たず、必要な電流はセンサーの無線波の電磁誘導によって生成されるため、センサーからの信号を受信したときのみ受動的に応答します。一方、アクティブ型のタグは内蔵電池を持ち、センサーが読み取れる信号を能動的に送信でき、信号送信範囲も相対的に広くなります。
私たちの八達通カード、身分証明書、帰省カードなどで使用されるRFIDやNFCはすべてパッシブ型に属し、自ら外部と通信することはなく、外部の第三者のツールが電磁波を利用して触発される必要があります。そのため、カード自体が信号を発信しないため、カードが触発されることを望まない人は、アルミホイルや金属で電磁波を遮断することがあります。
NFCの原理
NFCも電磁誘導技術を使用して通信を行い、13.56MHzの通信周波数を利用しています。伝送速度は106 Kbit/秒、212 Kbit/秒、または424 Kbit/秒の3種類に分かれます。RFIDと同様に、NFCもアクティブ型とパッシブ型に分かれます。
ここで言う電磁波は、以前に説明した【詳解】何が2.4GHz？5GHz？速度の違いは？の2.4GHz / 5GHz
【詳解】何が5G？香港のネットワーク、規格、月額料金と境界問題 での5G信号と同じ大気波であり、同じ物質ですが、周波数などが異なります。
NFCの機能
一般的なスマートフォンのNFCは、3つの機能を実現できます：リーダーモード、P2Pモード、カードエミュレーションモードです。
リーダーモード（Reader/Writer Mode）
Reader/Writer Modeは、スマートフォンが電子タグに近接して接触することで、ウェブサイトを開いたり、スマートフォンの設定を変更したりする操作を起動できます。港鉄駅の広告ボードのNFCタグは、NFCを通じてユーザーがウェブサイトを迅速に開けるようにしています。また、数年前に流行したNFCタグも、タグを読み取ることでスマートフォンの操作を変更し、Wi-Fiを開いたり、ドゥ・ノット・ディスターブモードを開いたりすることができます。
P2Pモード
P2Pは、2つのNFCデバイス間でデータを転送できるモードです。Android 4.0から追加されたAndroid Beamは、NFCを通じてデータを転送します。しかし、NFCの転送速度が遅いため、Android 4.1ではNFCを使ってBluetoothを起動し、迅速にペアリングし、その後Bluetoothでデータを転送するように変更されました。ただし、使用効率が低いため、Android 10ではAndroid Beam機能が廃止されました。
カードエミュレーションモード（Card emulation mode）
カードエミュレーションモードは最も一般的な機能です。カードエミュレーションモードは、RFIDのICカード（交通カード）やクレジットカードを模倣することに相当します。スマートフォンの八達通、Google Pay、Samsung Pay、さらには中国本土のモバイル決済の入退室カードの模倣機能もこのモードを利用しています。カードエミュレーションモードは、スマートフォンにセキュリティ要素またはホストカードエミュレーションが必要です。
スマートフォンのNFCはどのように認証されるのか？
セキュリティ要素（Secure Element, SE）は、安全な認証を提供するデバイスです。支払い時、POS端末はスマートフォン内のNFCチップとアンテナを介してセキュリティ要素と通信し、セキュリティ要素内の情報を読み取ります。セキュリティ要素にはメッセージを伝達する能力がないため、POS端末にデータを伝達する必要がある場合は、チップの信号を増幅するために電圧を上げ、アンテナを介して信号をPOS端末に送信します。
セキュリティ要素には、内蔵型、SIMカード、SDカードがあります。初期のスマートフォンの八達通は、八達通SIMカードを介して認証されていました。セキュリティ要素の欠点は、モバイル決済の制御権がスマートフォンメーカー、通信事業者、SDカードメーカーにあるため、第三者が決済ツールを提供するのが非常に難しいことです。
セキュリティ要素の不便さに対応するために、ホストカードエミュレーション（Host Card Emulation）が登場しました。Android 4.4ではHCEアーキテクチャが追加され、コード化技術を通じてセキュリティ要素をクラウドに置き、取引時にスマートフォンが仮想カード番号とキーのセットを発信し、確認、デコード、取引、コーディングなどの一連の操作を経て、感応取引を完了します。すべての操作がシステム要素を経由しないため、第三者アプリもNFCを利用して決済取引を行うことができます。
Suica？八達通？FeliCa
3年の長い待機の後、八達通はついにSamsungスマートフォンとiPhoneという2つの業界の巨頭に対応しましたが、なぜ八達通は近年になってようやくスマートフォンに登場し、しかも2つのブランドのみをサポートしているのでしょうか？すべての物はFeliCaに由来します。
FeliCaはSONYが1994年に開発した非接触ICカード技術で、同年に香港のCreative Star Ltd.のICカードプロジェクトに入札し、成功裏に落札しました。これが後の香港人にとってお馴染みの八達通となり、八達通はFeliCa技術を使用した世界初のツールとなりました。その後、FeliCaは正式にNFC Type-Fに対応しました。
SamsungはGalaxy S8でSmart Octopusをサポートしているのは、FeliCaのサポートを追加したからです。また、iPhoneも日本市場の発展に応じて、iPhone 7の日本版およびグローバル版のiPhone 8以降にFeliCaコンポーネントを追加したため、両ブランドは電子八達通を提供できるようになりました。
日本に頻繁に「帰省」する香港人はSuicaに馴染みがあるでしょう。Suicaは日本初のFeliCa技術を使用した製品です。Appleも日本市場に注目し、FeliCaのサポートを追加し、急いでApple PayにSuicaカードを追加しました。
Suicaがあれば八達通がある？八達通があればSuicaがある？
八達通とSuicaはどちらもFeliCaに基づいているので、Suicaカードを持つスマートフォンは八達通をサポートしているのでしょうか？答えはもちろん「いいえ」です。現在、八達通はスマートフォンの内蔵セキュリティ要素を使用しており、将来的に他のFeliCaスマートフォンで八達通を開通させるには、内蔵のセキュリティ要素が必要です。これは、スマートフォンメーカーがシステムレベルで八達通を追加する必要があることを意味します。各メーカーは日本版スマートフォンにFeliCaのサポートを追加するだけで、国際版や香港版ではFeliCaチップが削除されているため、現時点ではAndroid陣営が八達通を追加することは望めないようです。
では、逆に八達通を使用でき、FeliCaを内蔵したSamsungスマートフォンはSuicaカードをサポートしているのでしょうか？Google Payは2018年5月に日本地域でSuicaカードのサポートを追加すると発表しました。日本版スマートフォンのハードウェアがFeliCaをサポートしていれば追加できます。しかし、スマートフォンの大前提は「Osaifu-Keitai」をサポートしていることです。Osaifu-Keitaiは日本で「財布携帯」を意味し、NTTドコモがFeliCaに基づいて定めた標準であり、内蔵セキュリティ要素の標準です。したがって、iPhoneがSuicaカードを追加するには、地域を日本に変更する必要があるのは、このOsaifu-Keitai機能を起動する必要があるからです。本土のスマートフォン以外で、他の地域で販売されているスマートフォンはOsaifu-Keitaiが追加されていません。
日本のスマートフォンだけが「Osaifu-Keitai」をサポート
本土のAQUOSやSONYを除き、Samsung、Huawei、LG、Googleなどのスマートフォンメーカーが日本版を特別にリリースし、FeliCaとOsaifu-Keitaiの標準を追加しています。また、OPPOやHTCも日本市場に応じてReno AやHTC Jシリーズを特別にリリースし、小米も日本市場向けにローカライズ版スマートフォンを計画しています。
したがって、スマートフォンがFeliCaをサポートしていても、Osaifu-Keitaiが内蔵されていない場合、Google PayのSuicaカードを使用することはできません。
