RFID

Im praktischen Sprachgebrauch werden im Zusammenhang mit dieser Technologie auch Begriffe wie Transponder, Electronic Tagging oder Smartlabel verwendet. Die ursprüngliche Bezeichnung Transponder kommt aus dem Bereich der Satellitentechnik und bezeichnet eine kommunikationstechnische Einrichtung, welche Signale einer Sendestation empfängt und an einen oder eine Reihe von Empfängern weitergibt. Mit der Verwendung dieses Begriffs wird auf die Grundfunktion der RFID-Etiketten angespielt. Von einer Basisstation mit Energie versorgt, geben diese eine eindeutige Kennnummer als Antwort zurück. Der Begriff des Electronic Tagging kann frei mit elektronisches Etikett übersetzt werden und spielt einerseits auf die Mikroelektronik als Basistechnologie für den Transponder, andererseits auf die Etikettierfunktion an.

Ein elektronisches Etikett wird an Objekten angebracht und verknüpft Gut oder Material auf diese Weise mit zugehörigen Informationen. Als Smartlabel hingegen bezeichnet man Transponder spezieller Aufbauart.

RFID-System: Das Gesamtsystem setzt sich aus Transpondern, der drahtlosen Schnittstelle, einer Basisstation und einer DV-Einheit zusammen, die über ein, in der Regel drahtgebundenes Inhouse-Netzwerk mit der Basisstation verbunden ist.

Im Idealfall werden sämtliche Bausteine des Etiketts mit Ausnahme der Antenne, d.h. Radio Frequency-Modul, Logik und Speichereinheit, in Form eines integrierten Schaltkreises oder „Mikrochips“ realisiert. Optional kann zusätzlich Sensorik für Umgebungsparameter wie Temperatur oder Druck integriert sein. Die Basisstation verfügt ebenfalls über Antenne und RF-Modul, eine Steuereinheit organisiert die Kommunikation zwischen drahtgebundenem Netzwerk bzw. Datenverarbeitungseinheit und elektronischem Etikett. Über die drahtlose Schnittstelle können Informationen bidirektional und bei vergleichsweise niedrigen Übertragungsfrequenzen auch Energie zum Betrieb des Tags übertragen werden. Gerät das Etikett in den Arbeitsbereich der Antenne einer Basisstation, können Daten von der Basisstation gesendet und in den Speicher des Etiketts geschrieben oder von dort gelesen und an die Basisstation übertragen werden. Im ersten Fall werden Informationen zusammen mit einem Schreibbefehl von einer Datenverarbeitungseinheit erzeugt und über das drahtgebundene Netzwerk an die Basisstation weitergeben. Die Steuereinheit codiert diese Informationen auf Grundlage eines speziellen Kommunikationsprotokolls und gibt die veränderten Daten an das RF-Modul weiter. Hier werden die Informationen auf eine Basisfrequenz „aufmoduliert“, an die Antenne weitergeleitet und von dort in Form einer elektromagnetischen Welle abgestrahlt. Das elektronische Etikett empfängt diese Welle über eine ähnliche Antenne. Ein zweites RF-Modul übersetzt die codierte Information in digitale Signale und leitet diese wiederum an die interne Logik des elektronischen Etiketts im Speichermodul ab. Das Lesen von Speicherinhalten aus dem elektronischen Etikett funktioniert in ähnlicher Weise. Die Datenverarbeitungseinheit generiert einen Lesebefehl, der Befehl wird an das Etikett übertragen, Informationen werden isoliert und an die Basisstation und die Datenverarbeitungseinheit zurückgesendet.

Funktionen von RFID

1. Identifikationsfunktion: Im Speicherbereich des elektronischen Etiketts wird eine eindeutige Identifikationsnummer für das zu kennzeichnende Objekt hinterlegt. Die Nummer kann während des Herstellungsprozesses direkt in den Halbleiterbaustein „eingebrannt“ (Read Only-Etiketten) oder später über die Luftschnittstelle in das Tag geschrieben werden.

2. Datenspeicherung: Neben der Identifikationsfunktion können zusätzliche, das gekennzeichnete Objekt beschreibende, Informationen im Speicher des Etiketts abgelegt werden. Diese umfassen je nach Anwendungsgebiet beispielsweise Adressaten, Serien- oder Chargennummern, Objekthistorien, Daten über Inhaltsstoffe oder Handlungsanweisungen und Serviceinformationen. Je nach Typ speichern elektronische Etiketten zwischen wenigen Byte und bis zu 32 kByte Daten.

3. Prozesssteuerung: In der Automobilindustrie werden Fertigungsprozesse beispielsweise seit langem mit Hilfe elektronischer Etiketten gesteuert. über im Transponder hinterlegte Produktdaten können Schweißroboter erkennen, ob eine Limousine oder ein Kombifahrzeug gefertigt werden soll und die Schweißpunkte an die richtigen Stellen setzen, ohne das umgerüstet werden muss.

4. Automatisierung: Durch die „quasigleiche“ Erfassung (Pulk-Erkennung, Multi-Tagging) von Transpondern im Lesebereich einer Basisstation können Wareneingangskontrollen und Zählprozesse vollständig automatisiert werden. Pulkleseraten liegen bei den derzeit zur Verfügung stehenden Produkten bei 50 bis 80 Transpondern pro Sekunde. Die theoretische Grenze dürfte nach Aussagen von Halbleiterherstellern in etwa bei 500 Stück pro Sekunde liegen.

5. Sensorische Datenerfassung: Mit Hilfe elektronischer Etiketten können Umgebungsparameter wie beispielsweise Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit oder Beschleunigung gemessen und zwischengespeichert werden. Kritisch ist der Energieverbrauch der entsprechenden Sensoren. Bei Energieversorgung über das elektromagnetische Feld reduziert sich die Reichweite in aller Regel auf wenige Zentimeter.