In drei Minuten verstehen Sie die RFID-Technologie.

RFID-Technologie bezeichnet Funkfrequenztechnologie. Sie basiert auf dem Prinzip von Magnet- oder elektromagnetischen Feldern und ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen Geräten über Funkfrequenzen, um Daten auszutauschen. Der größte Vorteil dieser Technologie ist die berührungslose Kommunikation. Typische Anwendungsbereiche sind RFID-Informationssysteme, Elektronik- und Kommunikationstechnologie (ETC), Logistik und Bibliotheken. Die gängigen Frequenzbänder für RFID umfassen Niederfrequenz (LF), Hochfrequenz (HF), Ultrahochfrequenz (UHF) und Mikrowellenfrequenzen. Ein RFID-System besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: Lesegerät, elektronischem Etikett und Datenmanagementsystem.

RFID-Lesegerät: Auch als Lesegerät bekannt, dient es hauptsächlich dazu, die Informationen auf dem elektronischen Tag auszulesen oder die benötigten Informationen auf den Tag zu schreiben. Je nach Anwendungsfall werden Lesegeräte in reine Lesegeräte und Lese-/Schreibgeräte unterteilt. Sie bilden das Informationssteuerungs- und -verarbeitungszentrum des RFID-Systems. Im Betrieb sendet das Lesegerät Hochfrequenzenergie in einem Bereich aus, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Die Größe dieses Bereichs hängt von der Sendeleistung ab. Die Tags im Erfassungsbereich des Lesegeräts werden aktiviert, senden die gespeicherten Daten oder modifizieren diese gemäß den Anweisungen des Lesegeräts und können über die Schnittstelle mit dem Computernetzwerk kommunizieren.

RFID-Tag: Der elektronische Anhänger dient hauptsächlich der Speicherung bestimmter Daten. Gleichzeitig empfängt er Signale vom Lesegerät und sendet die benötigten Daten zurück. Der elektronische Anhänger wird üblicherweise am Objekt angebracht oder befestigt.

Datenverwaltungssystem: Die Hauptaufgabe besteht darin, die vom Lesegerät übermittelten Daten der elektronischen Etiketten zur Analyse zu verarbeiten und gleichzeitig die vom Benutzer benötigten Funktionen auszuführen. Zum Beispiel folgender Systemablauf:

Funktionsweise von RFID-Systemen

Sobald sich der RFID-Tag im Erfassungsbereich des Lesegeräts befindet, sendet dieses Funkwellenenergie einer bestimmten Frequenz aus. Der elektronische Tag empfängt dieses Signal und erzeugt einen induzierten Strom. Mithilfe dieser Energie sendet der elektronische Tag die auf seinem Chip gespeicherten Informationen. Solche elektronischen Tags werden üblicherweise als passive Tags bezeichnet. Tags, die aktiv ein Signal einer bestimmten Frequenz an das Lesegerät senden, werden hingegen als aktive Tags bezeichnet. Nachdem das Lesegerät die vom elektronischen Tag empfangenen Informationen dekodiert hat, leitet es sie zur Verarbeitung an die entsprechende Anwendungssoftware oder das Datenverwaltungssystem weiter.

RFID-Klassifizierung

Die RFID-Technologie kann anhand der Stromversorgungsmethode ihrer Tags in drei Kategorien unterteilt werden: passive RFID, aktive RFID und semi-aktive RFID.

1. Passive RFID

Das passive RFID-System bezieht seine Energie über eine elektromagnetische Induktionsspule, um sich kurzzeitig selbst mit Strom zu versorgen und den Informationsaustausch zu ermöglichen. Es zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, geringe Kosten, niedrige Ausfallrate und lange Lebensdauer aus. Allerdings ist die effektive Identifikationsreichweite passiver RFID-Systeme üblicherweise gering, weshalb sie hauptsächlich für die Nahfeldidentifizierung eingesetzt werden. Passive RFID-Systeme arbeiten hauptsächlich im niedrigen Frequenzbereich von 125 kHz, 13,56 MHz usw. Typische Anwendungsgebiete passiver RFID-Systeme sind Fahrkarten, Personalausweise der zweiten Generation und Essenskarten für Kantinen.

2. Aktive RFID

Die Forschung und Entwicklung aktiver RFID-Systeme begann spät, findet aber bereits in verschiedenen Bereichen Anwendung. ETC beispielsweise nutzt ein aktives RFID-System. Aktive RFID-Systeme werden über ein externes Netzteil oder einen eingebauten Akku mit Strom versorgt und senden aktiv Signale an das Lesegerät. Dadurch bieten sie eine größere Reichweite und höhere Übertragungsgeschwindigkeit. Aktive RFID-Tags können innerhalb einer Reichweite von 100 m Daten mit Lesegeräten kommunizieren, wobei die Leserate bis zu 1700 Mal pro Sekunde beträgt. Aktive RFID-Systeme arbeiten hauptsächlich in Ultrahochfrequenz- und Mikrowellenfrequenzbändern wie 900 MHz, 2,45 GHz und 5,8 GHz und können mehrere Tags gleichzeitig identifizieren. Aufgrund dieser Eigenschaften finden aktive RFID-Systeme breite Anwendung in leistungsstarken und großflächigen RFID-Szenarien.

3. Halbaktive RFID

Da die effektive Identifikationsreichweite passiver RFID-Systeme gering ist, bietet aktive RFID zwar eine ausreichend große Reichweite, benötigt aber eine externe Stromversorgung oder einen eingebauten Akku und ist sperrig. Um diesen Widerspruch zu lösen, wurde das semi-aktive RFID-System entwickelt. Diese Technologie ist auch als Niederfrequenz-Aktivierungstechnologie bekannt. Im Normalbetrieb befinden sich semi-aktive RFID-Tags im Ruhezustand und versorgen nur den datenspeichernden Teil mit Strom. Dadurch ist der Stromverbrauch gering und die Funktionsfähigkeit kann lange aufrechterhalten werden. Sobald sich ein Tag im Erfassungsbereich eines RFID-Lesegeräts befindet, aktiviert dieses den Tag zunächst präzise mit einem Niederfrequenzsignal von 125 kHz in einem kleinen Bereich und überträgt anschließend Informationen per 2,4-GHz-Mikrowelle. Mehrere Niederfrequenz-Lesegeräte werden an verschiedenen Positionen platziert, um semi-aktive RFID-Produkte zu aktivieren und so sowohl die Positionierung als auch die Datenerfassung und -übertragung zu ermöglichen.

Für das RFID-Asset-Management bietet sich die Nutzung von NB-IoT- oder LoRa-Technologie an, um die vom RFID-Lesegerät erfassten Daten in Echtzeit an die LoRa-Basisstation zu übertragen und anschließend im Backend zu speichern. Einige Unternehmen erproben bereits ähnliche Ansätze, bei denen RFID zur Identifizierung und NB-IoT oder LoRa zur Datenübertragung eingesetzt werden. Bei einer Eigenentwicklung sind Hardware- und Datenintegration sowie die Entwicklung des Backends erforderlich. Zwar sind ausgereifte Hardwarelösungen auf dem Markt verfügbar, die Softwareentwicklung im Backend muss jedoch selbst erfolgen. Hardwarehersteller stellen hierfür in der Regel SDKs bereit. RFID findet heutzutage breite Anwendung in allen Bereichen des gesellschaftlichen Lebens, beispielsweise in Logistik, Einzelhandel, Fertigung, Bekleidungsindustrie, Medizin, Identitätserkennung, Fälschungsschutz, Asset-Management, Transportwesen, Lebensmittelindustrie, Automobilindustrie, Militär, Zahlungsverkehr und weiteren Bereichen. Die PFID-Technologie (Focused-to-Identification) gilt als vielversprechende Entwicklungsrichtung.