Was ist eigentlich RFID?

[16.06.2006]

Dabei ist RFID eigentlich ein alter Hut: Fast jeder ist selbst mit der Technik in Berührung gekommen! Beim Tierarzt und im Zoo werden Tieren zur Identifikation RFID-Chips implantiert, Autoschlüssel nutzen die Technik im Rahmen der Wegfahrsperre, berührungslose Zugangskontroll- und Zeiterfassungssysteme beruhen auf RFID und auch im Nahverkehr kommt (wie bei der Oyster-Card in London) immer häufiger RFID zum Einsatz.

Neu ist nur, dass die RFID-Technik, deren kommerzielle Wurzel in die 1970er Jahre zurück reicht, mittlerweile preiswert und in großen Stückzahlen herstellbar ist und Standards entwickelt wurden, die die Datenübertragung stärker als früher vereinheitlichen.

Die Technik
Doch zurück zu den Grundlagen. RFID steht für Radio Frequency Identification. Es handelt sich um eine Methode, mit der Daten berührungslos und ohne Sichtkontakt gelesen und gespeichert werden können. Ein RFID-System steht daher zumindest aus einem Reader, der eine Sende-Empfangs-Einheit umfasst, und einem Transponder, der die auszulesenden Daten enthält. Die Datenübertragung zwischen Transponder und Lese-Empfangs-Einheit findet dabei berührungslos und „im Vorbeigehen“ mittels elektromagnetischer Wellen statt.

Der Transponder besteht im Wesentlichen aus einer Antenne, einem Schaltkreis zum Senden und Empfangen sowie einem nicht-flüchtigen Speicher. Eine eigene Stromversorgung braucht der Transponder nicht („passiver Transponder“) – vielmehr bezieht er die benötigte Energie aus dem elektromagnetischen Feld, das der Reader abstrahlt. Aktive Transponder mit eigener Stromquelle sind zwar auch im Einsatz um beispielsweise höhere Reichweiten oder Sonderfunktionen zu realisieren, sie sind aber wesentlich teurer in Produktion und Wartung.

Gerät nun ein Transponder in das elektromagnetische Feld eines aktiven Readers, so wird er aktiviert und empfängt die vom Reader ausgesandten Befehle. Je nach Befehl sendet er nun beispielsweise seine Seriennummer oder andere gespeicherte Daten – oder ändert diese auf Anforderung. Die Datenübertragung erfolgt, indem der Transponder das vom Reader ausgesendete Feld moduliert.

Die Vorteile
Passive Transponder sind kostengünstig in der Herstellung und praktisch wartungsfrei, zumal sie keine eigene Stromversorgung benötigen. Die eigentliche Elektronik lässt sich auf wenige Quadratmillimeter schrumpfen, nur die Antennenspule nimmt mehr Platz in Anspruch. Prinzipiell gilt: Je größer die Antennenspule, umso größer die Reichweite. Sie bewegt sich bei passiven Transpondern im Bereich von Zentimetern bis wenigen Metern. (Mit aktiven Transpondern sind Reichweiten bis zu hundert Meter und mehr möglich.)

Durch die einfache Technik sind Transponder in unterschiedlichsten Bauformen möglich. Bei der Tieridentifikation handelt es sich um eine kleine Kapsel, die unter die Haut des Tiers gespritzt wird. Viele Zugangskontrollsysteme sind in der klassischen Chipkarten-Bauform realisiert. Und für Logistik-Anwendungen werden RFID-Tags mittlerweile auch auf Rollen als Aufkleb-Etiketten produziert. Bei der Fußball-WM 2006 in Deutschland wurden erstmals in großem Rahmen alle („Papier“-)Tickets mit RFID-Chips versehen.

In der Anwendung ist vor allem das berührungslose Auslesen von Vorteil. Dabei können moderne Reader häufig Pulklesungen vornehmen – das bedeutet, dass ein ganzer Stapel von mit RFID-Tags versehenen Objekten auf einmal bearbeitet wird.

Die Reader sind ebenfalls in unterschiedlichen Ausprägungen realisierbar. Je nach Einsatzgebiet kann es sich um einen Handleser oder um stationäre Installationen handeln. Der Reader sorgt auch für die weitere Verarbeitung der empfangenen Daten, die er dazu zumeist an andere EDV-Systeme weiterreicht.

Einsatzbeispiel: biometrischer Pass
Die neuen Reisepässe enthalten einen RFID-Chip, der die biometrischen Daten des Besitzers enthält. Dies erlaubt den Behörden, die enthaltenen Daten in Sekundenschnelle auszulesen und z.B. mit Fahndungsdaten etc. abzugleichen. In diesem Fall sind die Daten allerdings nicht im Klartext gespeichert, sondern werden kryptografisch verschlüsselt.

Einsatzbeispiel: Supermarkt der Zukunft
Ein häufig anzutreffendes Zukunftsszenario ist der Supermarkt, in dem alle Produkte mit RFID-Tags versehen sind. Beim Kassiervorgang wird dann der Einkaufswagen einfach durch eine Reader-Schleuse und schon sind alle Produkte erfasst. Auf dem Weg dahin bestehen allerdings noch Probleme: Bislang sind die Kosten für einen solchen Masseneinsatz von RFID-Tags noch zu hoch, die Tags müssten automatisch zerstört werden, damit die Waren im nächsten Laden nicht noch einmal erfasst werden und es bedarf einer weitgehenden Standardisierung, da die Tags für ein solches Szenario sinnvollerweise schon beim Hersteller angebracht werden und die gesamte Logistikkette unterstützen, statt erst vom Händler einzeln angebracht zu werden.

Das Supermarkt-Szenario macht auch zwei weitere Aspekte des RFID-Einsatzes deutlich:

• Zum einen bestehen Datenschutz-Bedenken bei den Verbrauchern, wenn diese in großem Maßstab mit der RFID-Technik in Berührung kommen und nicht wissen, welche Informationen dort gespeichert und von wem ausgelesen und weiterverarbeitet werden können.
• Zum anderen wird sich die Ausbreitung der Technik zunächst in vorgelagerten Logistikprozessen etablieren: Im Lager werden nicht einzelne Produkte, sondern Warenpaletten mit RFID-Tags versehen. Durch geschickte Anordnung der Reader als Durchfahrtschleusen lassen sich so Lagerbestände effizienter überwachen, heutige Barcode-Systeme, die anfällig gegen Verschmutzung sind und Sichtkontakt erfordern, können ersetzt werden.

Ausblick
Der RFID-Einsatz wird in den kommenden Jahren vor allem die Logistikketten – vom Hersteller bis zum Endverbraucher – nachhaltig beeinflussen. Allerdings bedarf es dazu neben der vereinheitlichten Technik auch entsprechend angepasste IT-Lösungen im Hintergrund. Zudem muss auch die Infrastruktur (Positionierung von Readern, …) auf die jeweilige Anwendung angepasst werden. So erwarten die Marktforscher von Gartner in den kommenden Jahren enorme Zuwachsraten bei Investitionen in die RFID-Technologie und prognostizieren bis 2010 ein Volumen von über drei Mrd. Dollar.

Ungelöst sind heute noch Fragen wie die Entsorgung von RFID-Tags, wenn diese sich an bzw. in jedem Produkt befinden – schließlich enthalten die Transponder elektronische Bauteile und Kupfer, die getrennt entsorgt werden müssen. Auch die dauerhafte Deaktivierung von Transpondern ist ein wichtiger Bereich, wenn Endverbraucher mit diesen in Berührung kommen.

Für Unternehmen ist heute jedoch weniger der durchgängige RFID-Einsatz bis zum Endkunden (mit allen Verbraucherbedenken) akut, sondern der Einsatz in der Optimierung der Lagerhaltung und der Logistikketten.

Weiterführende Informationen
Wikipedia: Radio Frequency Identification
RFID Leitfaden für den Mittelstand (PDF)
Informationsforum RFID