RFID-Systeme unterscheiden sich in ihren Bauformen und Größen.61 Sie existieren in unzähligen Varianten, von fast ebenso vielen verschiedenen Herstellern. Damit man den Überblick über RFID-Systeme behalten kann, ist es nötig, Unterscheidungsmerkmale zu finden.62 Dazu gibt es die Möglichkeit, eine prinzipielle Funktionsweise der Radiofrequenztechnologie hervorzuheben. Der Reader sendet einen Strom von elektrischen Sendeimpulsen über ein Kabel zu seiner Antenne.
Verlassen diese Sendeimpulse den Draht der Antenne, werden sie in bestimmter Frequenz oder Wellenlänge durch die Luft weitergetragen. Der Reader funktioniert somit im Prinzip wie ein Funkgerät und empfängt digitale Signale auf einer analogen Radiowelle. Die Signale bestehen aus Nummern. Die Antenne des RFID-Transponders empfängt ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, das vom Reader erzeugt wird, sobald sie in die Nähe des elektromagnetischen Feldes kommt. Dann entsteht in der Antennenspule ein Strom, der den Mikrochip im RFID-Transponder aktiviert. Bei passiven RFID-Transpondern wird zuerst ein Kondensator für die dauerhafte Stromversorgung des Chips aufgeladen, bei aktiven Transpondern erledigt das die eingebaute Batterie. Durch die Aktivierung nimmt der Mikrochip Befehle entgegen, die der Reader in sein magnetisches Feld moduliert. Daraufhin sendet der Tag eine Antwort in das vom Reader ausgesendete Feld in Form einer Seriennummer oder andere vom Reader geforderte Daten. Der Reader ist im Normalfall über ein lokales Netzwerk mit einer lokalen Datenbank verbunden, wodurch die übertragenen Daten dargestellt und bewertet werden können.63
Im Folgenden werden die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen erläutert.
61 vgl. Jäger [RFID als Marketingstrategie 2007], S. 23
62 vgl. Finkenzeller [RFID Handbuch 2006], S. 11
63 vgl. Finkenzeller [RFID Handbuch 2006] S. 31ff. und Jäger [RFID als Marketingstrategie 2007], S. 23f.
2.8.1 Aktive und Passive Transponder
Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal von RFID-Systemen ist die Art der Energieversorgung des Transponders, nämlich der aktive und passive Transponder.64
Aktive Transponder sind mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet, z.B. in Form einer Batterie oder Solarzelle. Das hat den Vorteil, dass sich die gespeicherten Daten über eine größere Distanz erfassen lassen.65 Eine große Herausforderung bei aktiven Tags ist es, möglichst kleine Energiespeicher zu entwickeln, damit sie in die Bauform des Transponders problemlos integriert werden können. Diese Systeme sind besonders gut für die Mauterfassung auf Autobahnen geeignet, da die geforderte Reichweite in der Regel höher ist als bei passiven Systemen.66 Passive Transponder sind vor allem billiger67 und verfügen über keine eigene Energieversorgung. Die ganze Energie, die zum Betrieb des Transponders benötigt wird, wird durch die Antenne des Transponders dem magnetischen oder elektromagnetischen Feld des Lesegerätes entnommen.68 Außerdem sind die passiven Tags kleiner und leichter als aktive Transponder. Sie eignen sich z.B.
besonders gut für den Einsatz zur Optimierung der Logistik im Handel und in der Konsumgüterindustrie.69 Die nächste Darstellung zeigt den Unterschied zwischen aktiven und passiven Transpondern.
Tabelle 5: Unterschied aktiver passiver Transponder70
64 vgl. Finkenzeller [RFID Handbuch 2006], S. 23
65 vgl. Weinstein [RFID – Technical Overview 2005], S. 27
66 vgl. Jäger [RFID als Marketingstrategie 2007], S. 24
67 vgl. Jäger [RFID als Marketingstrategie 2007], S. 24
68 vgl. Finkenzeller [RFID Handbuch 2006], S. 23
69 vgl. o.V. [Basiswissen RFID o.J.], S. 3, URL: http://www.info-rfid.de/downloads/basiswissen.pdf, 28.05.2008
70 Quelle: o.V. [Basiswissen RFID o.J.], S. 3, URL: http://www.info-rfid.de/downloads/basiswissen.pdf, 28.05.2008
An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass es auch sogenannte semi-aktive Tags gibt.
Diese verfügen über eine eigene Energieversorgung, nutzen sie aber nicht zur Datenübertragung. Im Wirkungsbereich des Lesegerätes ist eine Stützbatterie eingebaut, die hier aufgeladen wird, um dann die Leistung für begrenzte Zeit zur Übertragung der im Transponder gespeicherten Daten zur Verfügung zu stellen.
Dieser semi-aktive Transponder ist somit nicht in der Lage ein eigenes Hochfrequenzsignal zu erzeugen.71
2.8.2 Reichweiten und Frequenz
Es werden drei Arten von Reichweiten unterschieden:72
Close-coupling, Remote-coupling und Long-range.
Als Close-coupling-Systeme werden RFID-Systeme mit sehr kleinen Reichweiten bezeichnet, ca. 1 cm. Zum Betrieb müssen die Transponder entweder in ein Lesegerät eingesteckt werden oder auf einer dafür vorgesehenen Oberfläche positioniert werden. Close-coupling-Systeme werden vor allem dort eingesetzt, wo große Sicherheitsanforderungen nötig sind, die jedoch nur geringe Reichweiten erfordern, wie zum Beispiel elektronische Türschließanlagen oder kontaktlose Chipkartensysteme mit Zahlungsfunktion. Auf dem Markt spielen diese Systeme allerdings eine immer geringere Rolle.
Romote-Coupling-Systeme bezeichnen RFID-Systeme mit Schreib- und Lesereichweiten bis zu etwa 1 m. Man bezeichnet sie auch als induktive Funkanlagen, die heute ca. 90% der verkauften RFID-Systeme ausmachen. Diese Systeme werden eingesetzt in kontaktlosen Chipkarten und zur Tieridentifikation.
„Besonders bekannt sind diese Systeme aus dem Diebstahlschutz in Warenhäusern:
Die RFID-Schranken stehen meist am Ausgang und reagieren auf passive
71 vgl. Finkenzeller [RFID Handbuch 2006], S. 24
72 vgl. Finkenzeller [RFID Handbuch 2006], S. 22f.
Transponder, die an den Waren angebracht sind. Wenn diese beim Bezahlen nicht richtig deaktiviert wurden, ertönt ein Alarmsignal beim Passieren der Schranken.“73
Systeme haben Reichweiten mit deutlich über 1 m. Alle Long-range-Systeme funktionieren über elektromagnetische Wellen im UHF- (Ultrahochfrequenz) und Mikrowellenbereich. Meistens werden diese Systeme nach ihrem physikalischen Funktionsprinzip als System bezeichnet. Mit passiven Transpondern können heute Reichweiten von 3 m erzielt werden. Aktive Backscatter-Transponder hingegen erzielen sogar Reichweiten von 15 m und mehr.
Die folgende Abbildung zeigt die bevorzugte Frequenz und Energieversorgung von Transpondern.
Abbildung 10: bevorzugte Frequenz und Energieversorgung von Transpondern74
RFID-Systeme müssen weltweit kompatibel sein, deswegen benötigen Unternehmen einheitliche Standards. So hat sich im Warenmanagement in den vergangenen Jahren ein Schwerpunkt im Ultrahochfrequenzbereich gebildet, was die Vorteile der schnellen Datenübertragung und der hohen Reichweite hat. Dieser Frequenzbereich ist außerdem praxistauglich, was Ergebnisse aus Pilotversuchen belegen. Andere Branchen hingegen setzen auf Hochfrequenzen (HF), vor allem dort, wo Transponder aus kurzer Distanz gelesen werden. Zum Beispiel verwendet die Pharmaindustrie HF-Transponder, um Arzneimittel zu kennzeichnen.75
73 Jäger [RFID als Marketingstrategie 2007], S. 26
74 Quelle: Lange [Perspektiven für die Nutzung von RFID 2004], S. 22 (leicht modifiziert)
75 vgl. o.V. [Basiswissen RFID o.J.], S. 4, URL: http://www.info-rfid.de/downloads/basiswissen.pdf, 28.05.2008
2.8.3 Reichweiten und Frequenz in der Anwendung
Angewendet werden die Systeme ganz unterschiedlich, was nachstehende Abbildung verdeutlicht.
Tabelle 6: RFID-Frequenzen und Anwendungen76