Das grundlegende Funktionsprinzip der RFID-Technologie ist nicht kompliziert:

Der Tag empfängt das Lesegerätsignal, sobald er vom Magnetfeld erfasst wird. Durch Induktionsstrom und Energiegewinn werden die Produktinformationen nach dem Speichern im Chip (passiver Tag) bzw. durch das Senden eines Frequenzsignals (aktiver Tag) übertragen. Sobald das Lesegerät die Informationen gelesen und dekodiert hat, sendet es diese zur Datenverarbeitung an das CIS.

Die rasante Entwicklung der UHF-RFID-Technologie ist nicht nur eine Folge des technologischen Fortschritts, sondern auch Ausdruck ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. Seit den 90er Jahren sind zahlreiche RFID-Anwendungen entstanden. Heute möchten wir Ihnen die RFID-Technologie und eines ihrer wichtigsten Produkte – den Kartenleser – kurz vorstellen.

Im Bereich der Hochfrequenztechnik werden elektrische Induktionswellen anhand ihrer Frequenz in sechs Bereiche unterteilt. Hauptsächlich wird jedoch in drei Frequenzbereichen gearbeitet: Niederfrequenz (30–300 kHz), Hochfrequenz (13,56 MHz) und Ultrahochfrequenz (300 MHz–3 GHz). Gängige Betriebsfrequenzen sind beispielsweise LF 125 kHz und 134,2 kHz, HF 13,56 MHz, UHF 433 MHz, 860–930 MHz und 2,45 GHz. Niederfrequenzsysteme werden hauptsächlich für Anwendungen mit kurzen Distanzen und geringen Kosten eingesetzt, z. B. Zutrittskontrollsysteme, Campuskarten, Gaszähler und Wasserzähler. HF-Systeme werden in Anwendungen verwendet, die große Datenmengen übertragen müssen. UHF-Systeme kommen in Anwendungen zum Einsatz, die hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeiten über große Entfernungen erfordern, z. B. in der Zugüberwachung und bei Autobahnmautsystemen. Allerdings ist die Antennenstrahlrichtung eingeschränkt, und die Kosten sind höher. Ein weiteres Beispiel: UHF-RFID-Produkte werden häufig im Einzelhandel eingesetzt. Unternehmen wie Walmart, Metro, Gillette und P&G nutzen sie als innovative Methode zur Verbesserung ihrer Managementsysteme. Die im Standard EPC (siehe unten) spezifizierte Trägerfrequenz liegt zwischen 13,56 MHz und 860–930 MHz. Der Standardprotokolltyp ISO/IEC 15693 wurde zu ISO/IEC 18000-3 weiterentwickelt und verwendet 13,56 MHz.

RFID-Standard

Als kommerzialisierte Technologie verfügt RFID auch über einen eigenen Standard. Die ISO (Internationale Organisation für Normung) hat hierfür einen wichtigen Standard festgelegt.

Zahlreiche Hersteller entwickeln RFID-Systeme, die sich zu Allianzen zusammenschließen und eigene Technologiestandards entwickeln – den EPC-Standard. Dieser Standard ist derzeit am weitesten verbreitet. Das RFID-System ist im EPC-Standard in vier Ebenen unterteilt: die physikalische Schicht, die mittlere Schicht, die Internetschicht und die Anwendungsschicht. Die physikalische Schicht umfasst alle Systemkomponenten der physikalischen Umgebung, darunter Tag-Antenne, Lesegerät, Sensor, Messgeräte und Hardware. Die mittlere Schicht besteht aus der Datenerfassungs-Middleware und der Anwendungsschnittstelle. Sie ist für die Erfassung von Informationen vom Tag durch das Lesegerät und die Vorverarbeitung einfacher Daten zuständig und sendet diese anschließend an die Schnittstellen der Interwork- oder Anwendungsschicht. Die Interwork-Schicht bildet die Verbindung zwischen verschiedenen Systemen und Datensystemen und ermöglicht die Kommunikation und Übertragung verschiedener Informationen. Die Anwendungsschicht ist das Backend der Software und der Unternehmenssysteme. Auf Systemebene definiert der EPC-Standard außerdem das Datenformat und regelt Ausgabe- und Übertragungsprogramme. Dadurch wird eine strenge Ordnung im RFID-System gewährleistet.

Die Basis des Datenträgers für Analyteninformationen bildet ein elektronisches Etikett. Es gibt zwei Arten: aktive und passive. Passive Etiketten benötigen keine eigene Stromversorgung und werden von außen mit Strom versorgt. Wodurch wird das Etikett mit Strom versorgt? Durch den Kartenleser eines RFID-Systems. Dieser ist ein HF-Transceiver, der das elektronische Etikett im Betrieb durch ein Funksignal aktiviert. Er berührt also ein passives Etikett und versorgt es so mit Energie.

Die elektrische Übertragung ist natürlich durch verschiedene äußere Bedingungen eingeschränkt. In den USA beispielsweise ist passive Übertragung bei einer Energie von über 1 W nicht zulässig. Auch die Leistungsanforderungen an Kartenlesegeräte sind streng. Denn diese müssen schwache Reflexionssignale von starken Reflexionssignalen unterscheiden können. Viele Kartenlesegeräte weisen zudem das Problem fehlerhafter Lesedaten auf, was die Entwicklung der RFID-Technologie behindert.