RFID

Radio Frequency Identification [ˈɹeɪdɪəʊ ˈfɹiːkwənsi aɪˌdɛntɪfɪˈkeɪʃn̩] (RFID) ermöglicht eine automatische Identifikation (Funkerkennung) und Lokalisierung von Objekten.

Ein RFID-System umfasst

• Transponder (auch RFID-Etikett, Smart Tag, Smart Label, Schnüffelchip, RFID-Chip, RFID-Tag oder Funketikett genannt),
• Lesegeräte mit zugehöriger Antenne (auch Reader genannt) und
• Integration mit Servern, Diensten und sonstigen Systemen wie z. B. Kassensystemen oder Warenwirtschaftssystemen (vgl. Middleware).

Transponder an oder in Objekten speichern Daten, die berührungslos und ohne Sichtkontakt gelesen werden können - je nach Ausführung (passiv/aktiv), benutztem Frequenzband, Sendeleistung und Umwelteinflüssen auf Entfernungen zwischen wenigen Zentimetern und mehr als einem Kilometer.

Die Datenübertragung zwischen Transponder und Lesegerät findet mittels elektromagnetischer Wellen statt. Bei niedrigen Frequenzen geschieht dies induktiv über ein Nahfeld, bei höheren über ein elektromagnetisches Fernfeld.

Entwicklungsgeschichte

Die ersten RFID-Anwendungen wurden Ende des Zweiten Weltkrieges eingesetzt. Dort diente ein Sekundärradar zur Freund-Feind-Erkennung. In den Flugzeugen und Panzern waren Transponder und Leseeinheiten angebracht, um zu erkennen, ob die zu beschießende Stellung oder die anfliegenden Flugzeuge anzugreifen waren oder nicht. Bis heute werden Nachfolgesysteme in den Armeen eingesetzt.

Ende der 1960er Jahre wurde die "Siemens Car Identification", kurz SICARID, entwickelt. Damit war es möglich, zunächst Eisenbahnwagen und später Autoteile in der Lackiererei eindeutig zu identifizieren. Eingesetzt wurde es bis in die 1980er Jahre. Die Identifikationsträger waren Hohlraumresonatoren, die durch das Eindrehen von Schrauben einen Datenraum von 12bit abdecken konnten. Abgefragt wurden sie durch eine lineare Frequenzrampe. Die Hohlraumresonatoren können als erste vollpassive und elektromagnetisch abfragbare Transponder betrachtet werden. Der erste passive Backscatter-Transponder wurde erst 1975 in einem IEEE-Aufsatz vorgestellt.

In den 1970ern wurden die ersten kommerziellen Vorläufer der RFID-Technik auf den Markt gebracht. Es handelte sich dabei um elektronische Warensicherungssysteme (engl. Electronic Article Surveillance, EAS) mit 1 Bit Speicherkapazität. Durch Prüfung der Markierung (vorhanden/fehlt) sollte Diebstahl reduziert werden. Die Systeme basierten auf Mikrowellentechnik oder Induktion.

Das Jahr 1979 brachte zahlreiche neue Entwicklungen, und Einsatzmöglichkeiten für die RFID-Technik. Ein Schwerpunkt lag dabei auf Anwendungen für die Landwirtschaft, wie beispielsweise Tierkennzeichnung.

Gefördert wurde die Technologie in den 1980ern besonders durch die Entscheidung mehrerer amerikanischer Bundesstaaten sowie Norwegens, RFID-Transponder im Straßenverkehr für Mautsysteme einzusetzen.

In den 1990ern kam RFID-Technik in den USA verbreitet für Mautsysteme zum Einsatz. Es folgten Systeme für Zutrittskontrollen, bargeldloses Zahlen, Skipässe, Tankkarten, elektronischen Wegfahrsperren etc.

1999 wurde mit Gründung des Auto-ID Centers am MIT die Entwicklung eines globalen Standards zur Warenidentifikation eingeläutet. Mit Abschluss der Arbeiten zum Electronic Product Code (EPC) wurde das Auto-ID Center 2003 geschlossen. Gleichzeitig wurden die Ergebnisse an die von Uniform Code Council (UCC) und EAN International (heute GS1 US und GS1) neu gegründete EPCglobal Inc. übergeben.

Im Juli 2006 kündigte Hewlett-Packard an, mit dem Memory Spot eine RFID-ähnliche Technologie geschaffen zu haben. Der zwei bis vier Quadratmillimeter große Chip kann eine Übertragungsrate von bis zu 10MBit/s. erreichen und sendet auf dem Bluetooth-Frequenzspektrum. Der Chip wird vermutlich Ende des Jahrzehnts die Marktreife erreicht haben, zehn bis 50 US-Cent Kosten und soll laut HP nicht in Konkurrenz zu RFID treten. Das Anwendungsgebot umfasst laut HP beispielsweise die Patientendokumentation im Gesundheitswesen.

Technik

Die RFID-Transponder unterscheiden sich teilweise stark voneinander. Der Aufbau eines RFID-Transponders 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 eine Von-Neumann-Architektur.

RFID-Transponder können über einen mehrfach beschreibbaren Speicher verfügen, in dem während der Lebensdauer Informationen abgelegt werden können.

Nach Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen wie z. B. Funkfrequenz, Übertragungsrate, Lebensdauer, Kosten pro Einheit, Speicherplatz, Lesereichweite und Funktionsumfang.

Prinzipiell funktioniert die RFID-Kommunikation so: Der Reader erzeugt ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, welches die Antenne des RFID-Transponders empfängt. In der Antennenspule entsteht, sobald sie in die Nähe des elektromagnetischen Feldes kommt, Induktionsstrom. Dieser aktiviert den Mikrochip im RFID-Tag. Durch den induzierten Strom wird bei passiven Tags zudem ein Kondensator aufgeladen, welcher für dauerhafte Stromversorgung des Chips sorgt. Dies übernimmt bei aktiven Tags eine eingebaute Batterie.

Ist der Mikrochip einmal aktiviert, so empfängt er Befehle, die der Reader in sein magnetisches Feld moduliert. Indem der Tag eine Antwort in das vom Reader ausgesendete Feld moduliert, sendet er seine Seriennummer oder andere vom Reader abgefragte Daten.

Dabei sendet der Tag selbst kein Feld aus, sondern verändert nur das elektromagnetische Feld des Readers. Hier unterscheiden sich die HF-Tags auf 13,56 MHz von den UHF-Tags auf 865 - 869 MHz (Europäische Frequenzen):

HF-Tags verwenden Lastmodulation, das heißt sie verbrauchen durch kurzschließen die Energie des magnetischen Wechselfeldes. Dies kann der Reader detektieren. Durch die Bindung an das magnetische Wechselfeld funktioniert diese Technik ausschließlich im Nahfeld. Die Antennen eines Nahfeldtags bilden daher eine Spule ab.

UHF Tags hingegen verwenden das elektromagnetische Fernfeld zum Übermitteln der Antwort, das Verfahren nennt man Backscattering. Hier wird die elektromagnetische Welle entweder absorbiert oder mit möglichst großem Rückstahlquerschnitt reflektiert. Bei den Antennen handelt es sich meist um Dipole, der Chip sitzt in der Mitte des RFID-Tags.

Da Wasser diese Strahlung sehr stark absorbiert und Metall diese Strahlung sehr stark reflektiert, erschweren diese Materialien den Lesevorgang.

Die UHF-Technik ist aufgrund ihrer Funktionsweise schwerer zu beherrschen als die HF-Technik. Damit ein Tag sowohl horizontal als auch vertikal gelesen werden kann, verwendet man häufig zirkulare Polarisation, diese dämpft zwar das Signal-Rausch-Verhältnis um 3 dB, dafür ist jedoch beim Bekleben der Ware irrelevant, in welcher Orientierung das Tag aufgeklebt wurde.

Weiterhin 'verstimmen' bestimmte Untergrundmaterialien die Resonanzfrequenz des Tags, daher ist vorgesehen, Tags auf die Materialien abzustimmen. Drucker, die heute in der Lage sind, RFID-Etiketten zu bedrucken und gleichzeitig zu beschreiben könnten später einmal abhängig von der Ware Perforierungen in die Antennen schneiden, so dass die Antennen optimal auf die zu beklebenden Materialien abgestimmt sind.

Da die Energieversorgung des Mikrochips bei beiden Verfahren durchgehend gedeckt werden muss (ein handelsüblicher UHF-Tag mit Phillips Chip nach EPC 1.19 Standard benötigt für den Chip etwa 0,35 Mikroampere an Strom), muss der Reader ein dauerhaftes Feld erzeugen. Dieses nennt man im UHF-Bereich „Continuous Wave“ (Dauerstrich). Aufgrund der Tatsache, dass die Feldstärke quadratisch mit der Entfernung abnimmt und diese Entfernung in beide Richtungen - vom Reader zum Tag und zurück - zurückgelegt werden muss, muss diese Continuous Wave recht leistungsstark sein. Üblicherweise verwendet man hier zwischen 0,5 und 2 Watt EIRP.

Zum Auslesen der Tags stehen im UHF-Bereich 10 freie Kanäle mit einer Leistung von 2 Watt zur Verfügung, oberhalb ein Kanal und unterhalb 3 Kanäle, welche lediglich mit geringerer Leistung betrieben werden können. Alle Kanäle erstrecken sich über eine Breite von 200 kHz. Die Tag-Antwort erfolgt durch Aufmodulieren des Antwortsignals mit 200 kHz auf die CW, dadurch entsteht ein Seitenband 200 kHz oberhalb und unterhalb dieser CW, es liegt also genau in einem Nachbarkanal.

Um in einer Umgebung möglichst viele RFID Reader gleichzeitig nutzen zu können, versucht man, möglichst das gesamte Spektrum der Kanäle auszunutzen. Eine häufig genutzte Variante ist es, den Reader die Kanäle 1, 4, 7 und 10 zuzuteilen. Für die Seitenbänder stünden dann Kanal 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9 und 11 zur Verfügung, wobei Kanal 0 und 11 lediglich mit geringerer Leistung betrieben werden dürfen, was allerdings kein Problem darstellt, da hier lediglich die Tag-Antwort übertragen wird, und keine CW.

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.

Die Vielzahl von unterschiedlichen Geräten und Etiketten ist nur zu sehr geringem Teil vollständig kompatibel. Regional unterscheiden sich die verwendeten Frequenzen und bevorzugten Standards.

Zudem kann es zu Problemen kommen, wenn der RFID-Transponder direkt am Produkt sitzt und dieses eine "hohe" Dichte hat. Um dies zu umgehen, werden in der Logistik u.a. so genannte Flap- oder Flag-Tags eingesetzt, welche im rechten Winkel vom Produkt abstehen und so einen großen Abstand zum Produkt haben.

Baugröße & Bauformen

RFID-Chip mit Antenne

13,56 MHz Transponder

Transponder bestehen aus:

• Mikrochip
• Antenne
• Träger oder Gehäuse
• Energiequelle (bei aktiven Transpondern, siehe unten)

Maßgeblich für die Baugröße sind die Antenne und das Gehäuse. Die Form und Größe der Antenne ist abhängig von der Frequenz bzw. Wellenlänge. Je nach geforderter Anwendung werden Transponder in unterschiedlichen Bauformen, Größen und Schutzklassen angeboten.

Das Bild oben zeigt einen RFID-Chip in einer Scheckkarte. Vom Chip links unten führen zwei feine Drähte (grüne Pfeile) zu einer Spule. Sie besteht aus vielen Drahtwicklungen und füllt fast die gesamte Größe der Karte aus.

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 Geldscheinen oder Papier einsetzen lassen. Die Reichweite von passiven Transpondern ist neben der Frequenz auch Maßgeblich von der Spulengröße (Inlaygröße) abhängig. Die Reichweite sinkt sowohl bei UHF als auch bei HF mit kleineren Antennen rapide ab.

Transponder werden seit Beginn des Einsatzes vorwiegend als LF 125kHz passive produziert und eingesetzt. ISOCARD, CLAMSHELL Card Bauformen aus dem LF 125 kHz Bereich sind die weltweit am häufigsten verwendeten Bauformen im Bereich Zutrittskontrolle und Zeiterfassung. Im Bereich E-PURSE (elektronische Geldbörse und Ticketing) findet die 13,56 MHz Mifare bzw. I-Code Technologie(Philips) Anwendung und wird weltweit in vielen Städten (Seoul, Moskau, London, Warschau etc.) in U-Bahnen, Bussen und als Universitäts- und Studentenausweis genutzt. Transponder in Form von Etiketten, die beispielsweise die Mediensicherung und Verbuchung in Bibliotheken erleichtern, werden erst seit dem Jahr 2000 in großen Stückzahlen hergestellt. Genauso existieren auch Bauformen, die im Autoschlüssel eingebaut sind (Wegfahrsperre), bzw. als Implantate, Pansenboli oder Ohrmarken zur Identifikation von Tieren dienen. Weiterhin gibt es die Möglichkeit zur Integration in Nägel oder PU Disk TAGs zur Palettenidentifikation, in Chipcoins (Abrechnungssysteme z. B. in öffentlichen Bädern) oder in Chipkarten (Zutrittskontrolle).

Energieversorgung

Das deutlichste Unterscheidungs-Merkmal stellt die Art der Energieversorgung der RFID-Transponder dar. Kleine batterielose RFID-Transponder 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 RFID-Transpondern wird z. B. für Produktauthentifizierung bzw. -auszeichnung, Zahlungssysteme und Dokumentenverfolgung eingesetzt, da die Kosten pro Einheit hier ausschlaggebend sind. RFID-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 zu identifizierenden oder zu verfolgenden Objekte eine lange Lebensdauer haben, z. B. bei wieder verwendbaren Behältern in der Containerlogistik oder bei Lastkraftwagen im Zusammenhang mit der Mauterfassung.

Zum Betrieb, insbesondere zur Signalmodulierung, muss der RFID-Mikrochip mit Energie versorgt werden. Hierbei werden zwei Arten von RFID-Transpondern unterschieden:

1. Passive RFID-Transponder beziehen ihre Energie zur Versorgung des Mikrochips aus den empfangenen Funkwellen, oft als "Continuous Wave" bezeichnet. Mit der Antenne als Spule wird durch Induktion ein Kondensator aufgeladen, welcher den Tag mit Energie versorgt. Die Continuous Wave muss aufgrund der geringen Kapazität des Kondensators durchgehend vom Lesegerät gesendet werden, während der Tag sich im Lesebereich befindet. Die Reichweite beträgt hier einige wenige Millimeter bis zu einigen Zentimetern.
2. Aktive RFID-Transponder sind batteriebetrieben, d.h. sie beziehen die Energie zur Versorgung des Mikrochips aus einer eingebauten Batterie. Normalerweise befinden sie sich im Ruhezustand bzw. senden keine Informationen aus, um die Lebensdauer der Energiequelle zu erhöhen. Nur wenn ein spezielles Aktivierungssignal empfangen wird, aktiviert sich der Sender. Nicht genutzt werden kann die Energie der Batterie für das Erzeugen des modulierten Rücksignals, dennoch erreicht man durch höheren Rückstrahlkoeffizienten beim Backscatteringverfahren aufgrund des geringeren Energieverbrauches an Feldenergie eine deutlich höhere Reichweite, die bis etwa 100 Meter betragen kann.

Frequenzbereiche

Für den Einsatz werden drei Frequenzbänder vorgeschlagen:

• Niedrige Frequenzen (LF, 30–500 kHz). Diese Systeme weisen eine geringe Reichweite auf, arbeiten in der am häufigsten verwendeten 64 bit Read Only Technologie einwandfrei und schnell genug für viele Anwendungen. Bei größeren Datenmengen ergeben sich längere Übertragungszeiten. LF-Transponder sind günstig in der Anschaffung, kommen mit hoher (Luft-)Feuchtigkeit und Metall zurecht und werden in vielfältigen Bauformen angeboten. Diese Eigenschaften begünstigen den Einsatz in rauen Industrieumgebungen, sie werden jedoch auch z. B. für Zugangskontrollen, Wegfahrsperren und Lagerverwaltung (häufig 125 kHz) verwendet. LF-Versionen eignen sich auch für den Einsatzfall in explosionsgefährdeten Bereichen. Hier können ATEX zertifizierte Versionen eingesetzt werden.
• Hohe Frequenzen (HF, 3–30 MHz). Kurze bis mittlere Reichweite, mittlere Übertragungsgeschwindigkeit, mittlere bis günstige Preisklasse. In diesen Frequenzbereich arbeiten die sog. Smart Tags (meist 13,56 MHz).
• Sehr hohe Frequenzen (UHF, 850–950 MHz, 2,4–2,5 GHz, 5,8 GHz). Hohe Reichweite (3–6 Meter für passive Transponder; 30 Meter und mehr für aktive Transponder) und hohe Lesegeschwindigkeit. Niedrige Preise für passive Transponder, tendenziell hohe Preise für aktive Transponder. Einsatz z. B. im Bereich der automatisierten Mautsysteme und Güterwagen-Erkennung und zur Kontrolle von Versand- und Handelseinheiten. Typische Frequenzen sind 433 MHz, 868 MHz (Europa), 915 MHz (USA), 950 MHz (Japan), 2,45 GHz = µW (Microwave) und 5,8 GHz.

Verschlüsselung

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

Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen

Betriebsarten

• full duplex system (FDX)
• half-duplex system (HDX)
• sequential system (SEQ)

Speicherkapazität

• 1-bit-Transponder
• wenige Bytes bis zu mehren KBytes

Beschreibbarkeit

1. Datensatz des Transponders wird zum Zeitpunkt der Chipherstellung angebracht (lfd. Nummer)
2. beschreibbare Transponder:
   • EEPROM (electrically erasable programmable readonly memory) - induktiv gekoppelte RFID
   • FRAM (ferromagnetic random access memory)
   • SRAM (static random access memory) - braucht unterbrechungsfreie Stromversorgung

Energieversorgung

1. passive Transponder - Energieversorgung wird dem (elektrischen/magnetischen)Feld entnommen
2. semi-passive (bekannt als aktive) Transponder, (Stütz-)Batterie
3. short range radio device ( SRD), bezeichnet als RFID - eigentlich jedoch Telemetriesender bestehend aus aktiven Sender (TX) und hochwertigen Empfäger (RX)

Betriebsfrequenz

Sendefrequenz des Lesegerätes:

• low frequency (LF) - 30 kHZ ... 300kHz
• high frequency (HF) / radio frequency (RF) - 3MHz ... 30 MHz
• ultra high frequency (UHF) - 300 MHz ... 3GHz
  
• Mikrowelle - >3GHz

Reichweite

• close-coupling - 0 ... 1 cm
• remote-coupling - 0 ... 1 m
• long-range-coupling - > 1m

Datenübertragung

• Reflexion / gerichtete bzw. ungerichtete Backscatter (Frequenz der reflektierten Welle entspricht der Sendefrequenz des Lesegerätes - Frequenzverhältnis 1:1)
• Lastmodulation (Feld des Lesegerätes wird durch den Transponder beeinflusste - Frequenzverhältnis 1:1)
• subharmonische Welle (Frequenzverhältnis 1:n)
• Erzeugung von Oberwellen (n-fache) im Transponder

Kopplungsmethoden

• elektrische Felder (kapazitive Kopplung)
• magnetische Felder (induktive Kopplung)
• elektromagnetische Felder

Einsatz

Der RFID-Markt wird derzeit von den Vorgaben großer Einzelhandelsketten wie Metro, Rewe, Tesco und Wal-Mart, sowie des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums vorangetrieben, um unternehmensübergreifende und interne Prozessketten zu optimieren. Im Einsatz ist er bereits in allen seit dem 1. November 2005 ausgestellten deutschen Reisepässen. Potenziell ist der Einsatz der RFID-Technik nahezu unbegrenzt denkbar, sodass die folgende Aufzählung nur einige, derzeit (2006) wichtige Gebiete umfassen kann.

Nachfolgend weitere, zukunftsweisende Beispiele für den Einsatz von RFID:

Fahrzeugidentifikation

Die e-Plate-Nummernschilder identifizieren sich automatisch an Lesegeräten. Dadurch sind Zugangskontrollen, Innenstadtmautsysteme und auch Section-Control-Geschwindigkeitsmessungen möglich. Bei entsprechend dichtem Sensorennetz lassen sich auch Wegeprofile erstellen. In einem Großversuch hat das britische Verkehrsministerium im April/Mai 2006 ca. 50.000 Nummernschilder mit RFID-Funkchips ausstatten lassen. Ziel ist die Informationssammlung über die Fälschungsrate sowie die Gültigkeit von Zulassung und Versicherungsschutz. Bei erfolgreicher Erprobung ist eine flächendeckende Einführung geplant. Die Erfassung erfolgt im Abstand von weniger als 10 Metern. Eine Geschwindigkeitsmessung mit Hilfe dieser Technik ist durch die britische Rechtsprechung derzeit nur stark eingeschränkt möglich.

Banknoten

Bereits im Jahr 2003 wurde bekannt, dass die Europäische Zentralbank mit dem japanischen Konzern Hitachi über eine Integration von RFID-Tags in Euro-Banknoten verhandle. Auf dem sogenannten "μ-Chip" wird dabei eine 38stellige Nummer gespeichert, mit der die Echtheit der jeweiligen Banknote eindeutig nachgewiesen werden kann. Vorstellbar wäre aber auch eine Markierung der Geldscheine sowie die lückenlose Dokumentation des Noten-Umlaufs. Aufgrund der mit der Implementierung verbundenen Kosten, sowie datenschutzrechtlicher Probleme ist diese Neuerung bislang nicht absehbar.

Patientenidentifikation

Im November 2004 genehmigte die US-amerikanische Gesundheitsbehörde (FDA) den Einsatz des "VeriChip" am Menschen. Der Transponder der US-amerikanischen Firma Applied Digital Solutions wird unter der Haut eingepflanzt. Geworben wird mit einfacher Verfügbarkeit lebenswichtiger Informationen im Notfall. Siemens Business Services arbeitet dagegen mit Patientenarmbändern und koppelt diese Daten über den PDA des Arztes mit dem Patienteninformationssystem im Krankenhaus.

Echtheitsnachweis für Medikamente

Die US-Arzneimittelbehörde FDA empfiehlt den Einsatz von RFID-Technik im Kampf gegen gefälschte Medikamente.

Bekleidungsindustrie

In der Bekleidungsindustrie ist der Einsatz von RFID aufgrund der Verwendung von Hängeversandformen von besonderem Interesse. Als weltweit erstes Unternehmen hat Lemmi Fashion (Kindermode) die komplette Logistikkette auf RFID umgerüstet und eine weitreichende Integration mit der Warenwirtschaft (Microsoft Business Solutions) umgesetzt. Lemmi setzt hier Einwegtransponder mit 13,56 MHz ein (Philips ICode). Levis hat vor kurzem ebenfalls begonnen ihre Jeans mit RFID-Etiketten auszustatten.

Tieridentifikation

Seit den 1970er Jahren kommen RFID-Transponder auch bei Tieren zum Einsatz. Neben der Kennzeichnung von Nutztieren mit Halsbändern, Ohrmarken und Boli werden Implantate insbesondere bei Haustieren (EU-Heimtierausweis, ISO 11784 und 11785) verwendet.

Automobile Wegfahrsperre

Als Bestandteil des Fahrzeug-Schlüssels bilden Transponder das Rückgrat der elektronischen Wegfahrsperren. Der Transponder wird dabei im eingesteckten Zustand über eine Zündschloss-Lesespule ausgelesen und stellt mit seinem abgespeicherten Code das eigentliche Schlüssel-Element des Fahrzeug-Schlüssels dar. Für diesen Zweck werden üblicherweise Crypto-Transponder eingesetzt.

Kontaktlose Chipkarten

In Asien weit verbreitet, aber auch in London eingesetzt (Oyster-card) sind berührungslose, wiederaufladbare Fahrkarten. Weltweiter Marktführer für das sog. Ticketing ist Philips mit seinem Mifare-System. In den USA und in Europa werden Systeme zur Zutrittskontrolle und Zeiterfassung bereits häufig mit RFID-Technik realisiert. Hier werden weltweit meist Mifare oder HiD bzw. iClass5 und in Europa hauptsächlich Legic, Mifare und teilweise unterschiedliche 125 kHz-Verfahren (Hitag, Miro etc.) eingesetzt. Manche Kreditkarten-Anbieter setzten RFID-Chips bereits als Nachfolger von Magnetstreifen bzw. Kontakt-Chips ein. Bei der FIFA Fußball-Weltmeisterschaft 2006 in Deutschland kam die RFID Technik in den Eintrittskarten zum Einsatz. Ziel ist es, den Ticketschwarzhandel durch Bindung der Karte an den Käufer zu reduzieren. Beim VfL Wolfsburg kommt diese Technologie bereits bei Bundesliga-Spielen zum Einsatz.

Waren- und Bestandsmanagement

In Bibliotheken jeder Größe und Typs wird RFID zur Medienverbuchung und Sicherung verwendet. Prominente Installationen sind die Münchner Stadtbibliothek, die Wiener Hauptbücherei, die Stadtbücherei Stuttgart und die Hauptbibliothek der Technischen Universität Graz und der Universität Karlsruhe. Die RFID-Lesegeräte sind in der Lage, spezielle RFID-Transponder stapelweise und berührungslos zu lesen. Dieses Leistungsmerkmal bezeichnet man mit Pulklesung. Das bedeutet bei der Entleihe und Rückgabe, dass die Bücher, Zeitschriften und audiovisuellen Medien nicht einzeln aufgelegt und gescannt werden müssen. Der Bibliotheksbenutzer kann auf diese Weise an RFID-Selbstverbuchungsterminals alle Medien selbständig ausleihen. Auch die Medienrückgabe kann automatisiert werden: Eigens entwickelte RFID-Rückgabeautomaten ermöglichen eine Rückgabe außerhalb der Öffnungszeiten. An den Türen und Aufgängen befinden sich Lesegeräte, die wie Sicherheitsschranken in den Kaufhäusern aussehen. Sie kontrollieren die korrekte Entleihe. Mit speziellen RFID-Lesegeräten wird die Inventarisierung des Bestandes und das Auffinden vermisster Medien spürbar einfacher und schneller.

Positionsidentifikation

Im industriellen Einsatz sind fahrerlose Transportsysteme (AGV), bei der die Position mit Hilfe von im Boden eingebauten Transpondern bestimmt wird.

Zeiterfassung

Transponder dienen am Schuh eines Läufers oder Rahmen eines Rennrades als digitale Startnummer in Sportwettkämpfen (Produktbeispiel: Champion Chip).

Müllentsorgung

In den deutschen Städten Bremen und Dresden werden Mülltonnen mit RFID-Transpondern versehen. Bei der Leerung erfassen die Abfuhrfahrzeuge das Gewicht jeder einzelnen Tonne. Über RFID ist die Zuordnung jeder Tonne zu einem konkreten Haushalt möglich, die Bürger erhalten eine Abrechnung, die auf dem tatsächlich geleerten Gewicht (und nicht, wie sonst üblich, auf einer Volumenpauschale) basiert. - In Großbritannien wurden mehrere hunderttausend Mülltonnen ohne Wissen der Bürger mit RFID-Transpondern versehen. Hintergrund soll die Absicht der britischen Kommunen sein, das Recyclingverhalten der Bürger zu erfassen.

Verbreitung und Kosten

Kumuliert wurden in den Jahren von 1944 bis 2005 insgesamt 2,397 Milliarden RFID-Chips verkauft. Die genaue Verbreitung nach Anwendung sieht wie folgt aus:

Für RFID-Tags werden sehr unterschiedliche Preise in die Öffentlichkeit getragen. Stückpreise sind abhängig von Kriterien wie z. B. Speicher- und Rechenkapazität, Standard, Entwicklungskosten, Lizenzgebühren und Abnahmemenge. Hinzu kommen weitere Kosten, beispielsweise für RFID-Lesegeräte und Integration.

Vorlage:Highlight1 | Branche	Vorlage:Highlight1 | Kum. Anz. (in Mio.)
Transport/Automotive	1000
Finanzen/Sicherheit	670
Handel/Konsumgüter	230
Freizeit	100
Wäschereien	75
Bibliotheken	70
Fertigung	50
Tiere/Landwirtschaft	45
Gesundheitswesen	40
Flugverkehr	25
Logistik/Post	10
Militär	2
Sonstige	80
Vorlage:Highlight3 | Total	Vorlage:Highlight3 align="right" | 2397

Im Jahr 2005 wurden weltweit 600 Millionen RFID-Tags verkauft. Für das Jahr 2006 erwartet man einen weltweiten Absatz von 1,3 Milliarden RFID-Tags. U.a. wegen der zunehmenden Vereinheitlichung von RFID-Lösungen sowie dem gewachsenen Austausch der Interessenten untereinander, mussten Marktforscher ihre Prognose für das Marktwachstum im Jahr 2007 um 15% senken. So wird erwartet, dass im Jahr 2007 mit rund 3,7 Milliarden US-Dollar für RFID-Services und -Lösungen weniger Umsatz gemacht wird als erwartet.

Bedenken und Kritik

Logo der StopRFID-Kampagne

• Die Gefahr der RFID-Technik liegt zum Beispiel im Verlust der informationellen Selbstbestimmung,
  d. h. die einzelne Person hat durch die "versteckten" Sender keinen Einfluss mehr darauf, welche Informationen preisgegeben werden. Deshalb ist der bevorstehende massenhafte Einsatz von RFID-Transpondern unter Datenschutz-Gesichtspunkten problematisch. Um dem zu entgehen, schlagen manche Kritiker die Zerstörung der RFID-Transponder nach dem Kauf vor. Dies könnte (ähnlich wie bei der Deaktivierung der Diebstahlsicherung) an der Kasse geschehen. Für Geldscheine soll sich die kurzzeitige Bestrahlung mit den Mikrowellen eines Mikrowellenherdes eignen. Allerdings besteht dabei Brandgefahr, so dass dieses Verfahren für den Hausgebrauch nicht zu empfehlen ist. Ein Nachweis, dass ein Transponder wirklich zerstört bzw. sein Speicher wirklich gelöscht wurde, ist für den Verbraucher in der Regel nicht möglich.

• Weiterhin ist die Integration zusätzlicher, nicht dokumentierter Speicherzellen oder Transponder denkbar. Für den Verbraucher wird ein RFID-Transponder so zur Black Box, weshalb manche eine lückenlose Überwachung des gesamten Produktionsprozesses fordern.

• 2003 hatte der Metro-Konzern einen Teil seiner Kundenkarten mit RFID-Transpondern ausgestattet und wies darauf nur im "Kleingedruckten" des Antragsformulares hin. Der Konzern wurde daraufhin mit der Negativ-Auszeichnung Big Brother Award bedacht. Metro setzt seine RFID-Versuche in seinem Future Store zwar fort, tauschte die betreffenden Kundenkarten jedoch um. Dies bewerten Datenschutz-Aktivisten als Folge ihrer Proteste.

• Sobald mit RFID-Transpondern gekennzeichnete Waren Metallfolien oder Flüssigkeiten enthalten oder aus Metall bestehen, kann ein Transponder u.U. nicht mehr gelesen werden. Wenn mehrere solcher Waren auf einer Palette oder in einem Einkaufswagen liegen, wird die Problematik deutlich. Das gewünschte "Bulk Scanning" ist daher Anwendungsbedingt zu untersuchen. Für Metallcontainer gibt es Lösungen (in Form von Fähnchen). Flüssigkeiten sind nur bei UHF ein Problem, HF funktioniert mit wenigen Einschnitten

• Zurzeit (2005) wird die Anwendung des Transponders als "die Lösung aller logistischen Probleme" hochstilisiert. Vergessen wird dabei, dass es lediglich ein "Etikett" (wenn auch mit besonderen Eigenschaften) ist. Entscheidend ist der Aufbau einer effizienten Logistik unter Anwendung von firmenübergreifenden, möglichst normierten Datenstrukturen (z.B. ANS MH10). Mit welchem Datenträger die automatische Identifikation gelöst wird, ist der letzte Schritt, der von Umweltbedingungen (z.B. starke Verschmutzungen oder hohe Funkstörpegel) sowie Kosten und unter dem Langfristaspekt von der Ökobilanz abhängig ist.

• Ungelöst ist derzeit noch das Problem der Entsorgung der Transponder als Elektronikschrott beim Masseneinsatz wie z. B. bei Supermarktartikeln. Unter anderem wird deshalb an neuen Materialien (z. B. auf Polymerbasis) geforscht, aber auch zur weiteren Senkung der Herstellungskosten sowie der Erschließung neuer Einsatzgebiete (z. B. in Geldscheinen und Kleidung eingearbeitete Transponder) .

Potenzielle Angriffs- bzw. Schutzszenarien

• Man kann versuchen zu verhindern, dass die RFID-Transponder ihre Energie erhalten. Hier kann man beispielsweise die Batterie herausnehmen, oder die RFID-Transponder in einen Faradayschen Käfig stecken. Wenn RFID nicht über elektrische Felder ankoppeln, sondern induktiv, erfordert die Abschirmung Gehäuse aus magnetisierbaren Materialien wie Eisen oder MU-Metall.
• Man kann einfach die Antenne beschädigen. Bei größeren RFID-Transpondern kann man im Röntgenbild die Spiralen der Antenne deutlich erkennen. Durchtrennt man sie an einer Stelle, funktioniert der RFID-Transponder nicht mehr.
• Ein elektromagnetischer Impuls auf Transponder und Antenne zerstört diese ebenfalls und macht sie unbrauchbar. Als Beispiel dafür wurde auf dem Chaos Communication Congress 2005 der RFID-Zapper vorgestellt. Hierbei handelt es sich um ein Gerät, welches RFID-Transponder mittels eines elektromagnetischen Impulses deaktiviert.
• Durch Aussendung eines Störsignals - bevorzugt auf der Frequenz, auf der auch der RFID-Transponder sendet - können die recht schwachen Signale des RFID-Transponders nicht mehr empfangen werden.
• Mit einem sehr empfindlichen Empfänger kann man das Signal des RFID-Transponders prinzipiell auch noch aus größerer Entfernung empfangen. Dies ermöglicht neue Formen der Industriespionage, da bei jedem Lesevorgang der Inhalt des RFID-Transponders mitgelesen werden kann. Somit können beispielsweise alle Verkaufsdaten abgehört werden. Allerdings müsste die Leseantenne, um einen HF-Transponder in 10 m Entfernung mit Energie zu versorgen, ein magnetisches Feld generieren, wie es in der Umgebung leistungsstarker Radioantennen vorkommt.
• Wird ein einfacher Speicherchip zur Authentifizierung benutzt, so kann man das Signal einmal aufzeichnen, und zu einem späteren Zeitpunkt wiedergeben. Für den Leser erscheint es dann, als ob sich der richtige RFID-Transponder im Feld befände. Moderne RFID-Tags mit Protokollen wie z. B. der UHF Class 1 Gen 2 von der EPC Global Inc. haben jedoch gegen solche Replay-Attacken simple Verschlüsselungen eingebaut.
• Auf der IEEE Conference of Pervasive Computing 2006 (Percom) in Pisa stellten Wissenschaftler um Andrew S. Tanenbaum eine Methode vor, wie mit Hilfe von manipulierten RFID-Chips die Back-end-Datenbanken von RFID-Systemen kompromittiert werden können. Sie bezeichnen ihre Arbeit selbst als weltweit ersten RFID-Virus seiner Art. . Diese Darstellung wird allerdings mittlerweile von verschiedenen Stellen als zu theoretisch konstruiert angesehen.

Siehe auch

• Auto-ID
• Big Brother Award
• Data-Mining (= Datenschürfung)
• Datenschutz
• Elektronischer Reisepass
• Elektronischer Produktcode (EPC)
• Internationale Artikel Nummer (EAN)
• Frequenzband
• Pervasive Computing
• Polymerelektronik
• Ubiquitous Computing
• Near Field Communication
• Chipkarte
• RFID-Zapper

Literatur

• Robert Schoblick: RFID. ISBN 3772359205
• Klaus Finkenzeller: RFID-Handbuch. ISBN 3446220712
• Christian Kern: Anwendung von RFID-Systemen. ISBN 3-540-27725-0
• RFID/EPC-Kompendium von GS1 Germany.

Weblinks

RFID

• Freies 13.56MHz RFID Lese/Schreibgerät-Design unter Open Source Lizenz; www.OpenPCD.org
• Einführung ins Thema RFID; www.rfid-journal.de
• Kontaktlose Chipkarten; Publikation von Klaus Finkenzeller
• Risiken und Chancen von RFID-Systemen, Studie des IZT, der Empa und des BSI zu technischen Grundlagen, Informationssicherheit, Anwendungen und Bedrohungspotenzialen (PDF)
• Informationen zu RFID und Auto-ID; www.rfid-informationen.de
• Detaillierte Informationen zur Entwicklungsgeschichte von RFID(PDF, 288 KB)
• Einführung in RFID; EDA-Zentrum der FH-Aalen (PDF, 239 KB)
• Kurzfilm über RFID und Rückverfolgbarkeit in der Praxis (AVI, 12 Min.)
• RFDump - Ein Tool zum kopieren und auslesen von RFID-Chips
• Schulungsunterlagen (PDF); ifm electronic gmbh
• Stadionwelt: Ticketing + Payment in Fußballstadien mit RFID-Karten
• Vortrag (in Englisch) von Harald Welte und Milosch Meriac auf dem 22c3 in Berlin (MP4)
• Rechtliche Dimensionen der Radiofrequenz-Identifikation (PDF)

Datenschutz

• FoeBuD e.V.
• Bauanleitung eines RFID-Detektors; Heise-Online
• RFID-Positionspapier von Verbraucherschutz- und Bürgerrechtsorganisationen (Stand: 20. November 2003)
• Masterarbeit über die potentiellen Auswirkungen von RFID auf den Alltag von Privatpersonen
• wired.com - Hackers Clone E-Passports (englisch)