Zum Inhalt springen

RFID

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Dies ist eine alte Version dieser Seite, zuletzt bearbeitet am 8. Juni 2004 um 21:25 Uhr durch Supaari (Diskussion | Beiträge) (→Weblinks: PDF Dokument: Hintergrundinformationen der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) zu RFID). Sie kann sich erheblich von der aktuellen Version unterscheiden.

Radio Frequency Identification (RFID, engl. für Identifizierung per Funk) ist eine Methode, um kontaktlos Daten lesen und speichern zu können. Die Entwicklungsgeschichte dieser Technologie ist recht verzweigt und reicht weit zurück (siehe auch [1]).

Der Begriff RFID bezeichnet dabei die komplette Infrastruktur, die es möglich macht, Informationen drahtlos aus dem RFID Tag (auch RFID Transponder genannt) auszulesen. Dies umfasst den RFID Tag, die Sende-/Empfangseinheit, mit welcher der RFID Tag angesprochen wird sowie die Integration mit Servern, Diensten und sonstigen Systemen wie z. B. Kassensystemen oder Warenwirtschaftsystemen.

Die Daten werden auf so genannten RFID tags (engl. für "Etikette") - oft auch Transponder - gespeichert. Die gespeicherten Daten werden über elektromagnetische Wellen gelesen. Bei niedrigen Frequenzen geschieht dies induktiv (Nahfeld, bei höheren über Funk (Fernfeld). Die Entfernung, über die ein tag ausgelesen werden kann, schwankt aufgrund der Ausführung (aktiv/passiv), benutztem Frequenzband, Sendestärke und Umwelteinflüssen zwischen wenigen Zentimetern und max. 30 Metern.

Es gibt daneben auch chiplose RFID-Tags, welche reflektiv arbeiten. In diesen gibt es keinen gespeicherten zeitauflösenden Code, sondern ein über die Fläche verteiltes Frequenz- und Phasenbild, welches ortsauflösend als Code interpretiert wird.

Baugröße

Ist der Chip auch sehr klein, so wird die Baugröße maßgeblich durch die Antenne (ist abhängig von der Frequenz bzw. Wellenlänge) und das Gehäuse (besonders seine Schutzklasse) bestimmt. Dadurch werden Montageorte und die möglichen Anwendungen stark beschränkt.

RFID Transponder können, je nach Einsatzgebiet, durchaus die Größe von Büchern besitzen (z.B. in der Containerlogistik). Jedoch ist es mit heutiger Technik auch möglich, sehr kleine RFID Transponder herzustellen die sich in Geldscheine oder Papier einsetzen lassen.

Entwicklung

In den 1960ern wurden die ersten kommerziellen Vorläufer der RFID-Technologie auf den Mark gebracht. Es handelte sich dabei um elektronische Warensicherungssysteme (engl. Electronic Article Surveillance, EAS), um Diebstähle zu unterbinden. Es war nur möglich, 1 Bit an Informationen zu übertragen. Es konnte also nur das Vorhandensein oder das Fehlen der Markierung geprüft werden. Die Systeme basierten auf Mikrowellentechnik oder Induktion.

Die 1970er brachten zahlreiche neue Entwicklungen, die den Einsatz von RFID-Technologie in verschiedenen Bereichen ermöglichen sollten. Die Arbeit konzentrierte sich dabei auf die Möglichkeit, Tiere zu kennzeichnen, Einsatz in der Automatisierung sowie Fahrzeuge im Verkehr automatisch zu identifizieren. Gefördert wurde die Technologie in den 1980ern besonders durch die Entscheidung mehrerer amerikanischer Bundesstaaten sowie Norwegens, RFID im Straßenverkehr für Mautsysteme einzusetzen.

In den 1990ern setzte sich die RFID-Technik für Mautsysteme weiter in den USA durch. Es wurden neue Einsatzgebiete für RFID erschlossen, indem man Systeme für Zugangskontrollen, barggeldlosem Zahlen, Skipässe, Tankkarten etc. entwickelte. Die 2000er brachten einen starken Preisverfall der RFID-Technik durch Massenproduktion mit sich, der den Einsatz von RFID tags auch in Verbrauchsgegenständen ermöglichte. Die Technologie hatte sich so schnell entwickelt, dass es versäumt worden war, Industriestandards zu definieren. Zurzeit (2003) sind verschiedene Normierungen der RFID-Technik im Gespräch (siehe unten).

Technologie

Der Aufbau eines RFID tags sieht prinzipiell eine Antenne, einen analogen Schaltkreis zum Empfangen und Senden (Transponder), sowie einen digitalen Schaltkreis und einen permanenten Speicher vor. Der digitale Schaltkreis ist bei komplexeren Modellen ein Von-Neumann-Rechner.

Die RFID Tags unterscheiden sich in anderen Gebieten teilweise recht stark. So verfügen einige RFID Transponder über beschreibbaren Speicher, in dem während der Lebensdauer Informationen abgelegt werden können.

Ein RFID Tag kann in Form und Größe variieren, je nach Modell und Ausführung von wenigen Millimetern bis einigen Zentimetern. Das Aussehen kann von rund und massiv, bis flach und flexibel beliebig angepasst werden.

Je nach Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen wie z.B. Funkfrequenz, Übertragungs-Geschwindigkeit, Lebensdauer, Kosten pro Einheit, Speicherplatz und Funktionsumfang. Für Spezialanwendungen können auch Kryptographiemodule oder externe Sensoren wie z. B. GPS in den RFID Transponder integriert sein. Auch die RFID Sende-Empfangseinheiten unterscheiden sich in Funktionsumfang und Aussehen. So ist es möglich, sie direkt in Regale oder Personenschleusen (z.B. bei der Grenzabfertigung) zu integrieren. Aktive RFID Tags haben sogar teilweise die Möglichkeit, direkt mit orbitalen Satelliten zu kommunizieren. Die Vielzahl von unterschiedlichen Geräten und Etiketten ist nur zu sehr geringem Teil vollständig kompatibel. Regional unterscheiden sich die verwendeten Frequenzen und bevorzugten Standards.

Probleme mit der Verständigung kann es indes auch bei Produkten mit hohem Wasseranteil (Joghurt, Mineralwasser etc.) und beim Vorhanden sein von Metallteilen (Einkaufswagen, Autoteile etc.) geben. Diese können die ohnehin schwachen Abstrahlungen von passiven RFID Transpondern.

Energieversorgung

Das deutlichste Unterscheidungs-Merkmal stellt die Art der Energieversorgung der RFID Transponder dar. Kleine batterielose Funkchips besitzen keine eigene Energieversorgung und müssen ihre Versorgungsspannung durch Induktion aus den Funksignalen der Basisstationen gewinnen. Dies reduziert zwar die Kosten und das Gewicht der Chips, gleichzeitig verringert es aber auch die Reichweite. Diese Art von Transpondern wird z.B. für Produktauthentifizierung bzw. -auszeichnung, Zahlungssysteme und Dokumentenverfolgung eingesetzt, da die Kosten pro Einheit hier ausschlaggebend sind. Transponder mit eigener Energieversorgung erzielen eine erheblich höhere Reichweite und besitzen einen größeren Funktionsumfang, verursachen aber auch erheblich höhere Kosten pro Einheit. Deswegen werden sie dort eingesetzt, wo die Transponder eine lange Lebensdauer haben, z.B. bei Containerlogistik oder bei der Mauterfassung.

RFID tags gibt es prinzipiell in zwei Ausführungen:

Aktive RFID tags
Aktive tags sind batteriebetrieben und können typischerweise sowohl gelesen, als auch beschrieben werden. Aktive tags befinden sich normalerweise im Ruhezustand, d.h. sie senden keine Informationen aus. Nur wenn ein spezielles Aktivierungssignal empfangen wird, aktiviert sich der Sender. Der interne Speicher kann, je nach Modell, bis zu 1 Million Bytes aufnehmen. Aktive RFID tags sind im Vergleich zu passiven tags meist größer, besitzen eine höhere Sendereichweite , haben eine geringere Lebensdauer und sind signifikant teurer.
Passive RFID tags
Passive tags beziehen ihre Energie zur Übertragung der Informationen aus den empfangenen Funkwellen. Die gespeicherten Daten können nur gelesen werden, außerdem ist die Menge der speicherbaren Daten wesentlich geringer als bei aktiven Tags. Dieser Speicher wird üblicherweise benutzt, um eine eindeutige Identifikationsnummer (GUID) zu hinterlegen. Passive RFID tags sind im Vergleich zu aktiven tags kleiner und leichter, haben eine geringe Reichweite, eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer und brauchen eine stärkere Leseeinheit; sind dafür aber günstiger in der Produktion.

Für den Einsatz werden drei Frequenzbänder vorgeschlagen:

  • Niedrige Frequenzen (30 - 500 KHz). Diese Systeme besitzen eine geringe Reichweite, lange Übertragungszeiten, sind aber günstig in der Anschaffung und eignen sich dadurch z.B. für Zugangskontrollen, Wegfahrsperren und Lagerverwaltung (häufig 125 kHz = LF).
  • Mittlere Frequenzen (10 - 15 MHz) besitzen eine kurze bis mittlere Reichweite, mittlere Übertragungsgeschwindigkeit, mittlere bis günstige Preisklasse. In diesen Frequenzbereich arbeiten die sog. Smart Label (meist 13,56 MHz = HF).
  • Hohe Frequenzen (850 - 950 MHz, 2,4 - 2,5 GHz) besitzen eine hohe Reichweite (max. 30 Meter), schnelle Lesegeschwindigkeit, Preise steigen aber rapide bei höherer Leistung der Systeme. Einsatz z.B. im Bereich der automatisierten Mautsysteme und Güterwagenidentifikation. Typische Frequenzen sind 433 MHz, 868 MHz = UHF, 915 MHz, 2,45 GHz = µW (Microwave) und 5,8 GHz.

Verschlüsselung

Die meisten RFID tags senden ihre Informationen in Klartext, einige Modelle verfügen aber auch über die Möglichkeit, ihre Daten verschlüsselt zu übertragen.

Kosten

Der Preis von (passiven) RFID tags bewegt sich, laut einem ZDNet-Artikel, bei einer Auflage von 1 bis 10 Milliarden zwischen 5 und 10 Cent pro Stück.

Deshalb haben Hersteller das Konzept des Chip-Sharing entwickelt, d.h die Beteiligten einer Supply-Chain nutzen einen Transponder gemeinsam, profitieren davon und teilen sich die Kosten. Alle diese technischen Tricks sollen die Popularität von RF-ID steigern. Leider werden auch die Anforderungen z.B. Schlüsselverwaltung höher und die Kosten steigen.

Einsatz

Der Einsatz Automatischer Identifikationssysteme, kurz Auto-ID wird immer durch das Kosten/Nutzen Verhältnis bestimmt. So ist der Einsatz eines Tag von 5 Eurocent an einem Joghurtbecher schlicht unwirtschaftlich. Auch ist der Austausch aller Einkaufswagen (Drahtgitter=>Faradayscher Käfig) bei den geringen Margen im Handel eher unwirtschaftlich.

Dennoch: In der Öffentlickkeit wird das Aufkommen von RFID-Tags im Einzelhandel stark propagiert. Einige Hersteller haben, trotz meist noch fehlender Anwendungsmöglichkeiten, bereits begonnen, RFID tags in ihre Produkte zu integrieren. Der Rasierklingen-Hersteller Gillette hat eine Option auf 500 Millionen RFID-Tags des Unternehmens Alien Technology im November 2002 erworben. Die Einzelhandelskette Wal-Mart kündigte an, RFID-Tags in der Versorgung ihrer Supermärkte einzusetzen. Eine Standardisierungsinitiative von UCC und EAN International hat Anfang 2004 den Electronic Product Code (EPC) entwickelt, der weltweit eindeutig Waren identifizieren soll. Die EZB hat vorgeschlagen, RFID tags auf Geldscheinen anzubringen, um damit gefälschte Banknoten einfacher erkennen zu können.

Eine andere Anwendung ist die Tierkennzeichnung. Statt sichtbarer Markierungen, wie Brandzeichen oder Tätowierungen, werden Tiere mit Tags ausgestattet. Anstatt wie bisher mit Hundemarke, werden ab 2004 alle Hunde in Wien mit Hilfe von RFID tags gekennzeichnet. Damit können dann Besitzer von verloren gegangenen oder ausgesetzten Tieren ermittelt werden.

Für Leihbüchereien werden RFID-Tags ebenfalls interessant. In der neuen Wiener Hauptbücherei dienen RFID tags der Bestandskontrolle. Einige RFID-Reader sind im Prinzip in der Lage, spezielle tags stapelweise und berührungslos lesen zu können. Dieses Leistungsmerkmal bezeichnet man mit Pulklesung. Das bedeutet etwa bei der Entleihe und Rückgabe, dass die Bücher nicht einzeln aufgelegt und gescannt werden müssen. An den Türen und Aufgängen befinden sich Gates, die wie Sicherheitsschranken in den Kaufhäusern aussehen. Sie kontrollieren die korrekte Entleihe.

Bedenken und Kritik

Unter Datenschutz-Gesichtspunkten ist der bevorstehende massenhafte Einsatz von RFID tags nicht unproblematisch. Die Gefahr der RFID-Technik liegt zum Beispiel im Verlust der informationellen Selbstbestimmung - die einzelne Person hat durch die "versteckten" Sender keinen Einfluss mehr darauf, welche Informationen preisgegeben werden.

Für im Supermarkt gekaufte Waren (also dem Ersatz von EAN-Strichcodes durch RFID tags) ist eine anvisierte Lösung, die RFID tags nach dem Kauf zu zerstören (das kann z.B. automatisch an der Kasse geschehen, ähnlich wie bei der Deaktivierung der Diebstahlsicherung). Hierzu dienen Tags mit integrierter, vom Leser aktivierbarer Selbstzerstörungsfunktion.

Der Big Brother Award 2003 ging unter anderem an den Metro-Konzern, weil er in seinem Futurestore [2] RFID einsetzt. Der Metro-Konzern hat aber März 2004 auf Grund der heftigen Diskussionen seine mit RFID ausgestatteten Kundenkarten wieder eingezogen und arbeitet wieder mit Barcodes.

Siehe auch

Data-Mining - Gläserner Mensch

Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=RFID&oldid=1482562“