Matthias Kirschner E-Business - Einsatz von RFID-Chips 1

Abstract

Radio Frequency Identification (RFID) ist ein System zur automatischen kontaktlosen Identi-fikation von Objekten. Die Identifikationsdaten befinden sich im sogenannten Tag, der auf das

zu identifizierende Objekt aufgebracht ist und werden mithilfe von Funkwellen an eine Lese-

einheit übertragen. Dabei muss für die Kommunikation zwischen diesen beiden Komponenten

kein Sichtkontakt bestehen.

Während viele Unternehmen durchaus die Potentiale der Technologie erkannt haben, die

beispielsweise in der Lage ist, sowohl den bewährten Barcode als auch die weit verbreiteten

Magnetkarten zu verdrängen, verhindern bisher noch fehlende weltweit einheitliche Stan-dards und die relativ hohen Investitionskosten einen Masseneinsatz. Hinzu kommen noch Be-

denken von Datenschützern, die den "gläsernen Menschen" befürchten.

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Inhaltsverzeichnis

1  Einführung.  3

1.1  Einordnung und Abgrenzung  3

1.2  Historie und Entwicklung.  5

2  Technologie.  6

2.1  Bestandteile eines RFID-Systems  6

2.2  Aktive vs. Passive Systeme.  6

2.2.1  Aktive Tags  6

2.2.2  Passive Tags  7

2.3  Reichweite.  7

2.4  Beschreibbarkeit.  8

2.5  Frequenz  8

2.6  Wichtige Bauformen von Transpondern  9

2.7  Datensicherheit.  10

2.8  Standardisierung und Normen.  11

3  Anwendung und Einsatz  12

3.1  Kosten  12

3.2  Einsatz im Handel  13

3.2.1  Logistik  13

3.2.2  Verwaltung und Buchhaltung.  14

3.2.3  Produktion  14

3.2.4  Einzelhandel  15

3.2.5  Supply Chain Management  16

3.3  Andere Einsatzbereiche.  17

4  Perspektiven.  19

4.1  Bewertung der RFID-Technologie.  19

4.1.1  Stärken und fördernde Faktoren.  19

4.1.2  Schwächen und hemmende Faktoren.  20

4.1.3  Vorteile im B2B-Bereich  20

4.2  Zukünftige Entwicklungen.  21

5  Fazit.  22

Literaturverzeichnis   23

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1 Einführung

RFID steht für Radio Frequency Identification. In dem Begriff steckt bereits die Erläuterung der Kernaufgabe von RFID: das automatische Identifizieren eines Objekts mittels Funkwellen (Radio- bzw. elektromagnetischen Wellen). Damit wird für die Übertragung der Informationen weder direkter noch visueller Kontakt zwischen Sender und Empfänger benötigt. RFID Systeme gehören zu den Automatischen Identifikationssystemen (vgl. Abschnitt 1.1) [1]. Zentrale Einheiten eines RFID Systems sind die sogenannten RFID Tags. Synonym werden auch die Bezeichnungen Transponder, Smart Tag und Smart Label verwendet [2]. Die Tags bestehen im wesentlichen aus einem Mikrochip, der mit einer Antenne verbunden ist. Über die Antenne kann der Transponder u.a. Signale empfangen und senden und der Mikrochip enthält Daten, die der Identifikation des Objektes dienen, auf das der Transponder aufgebracht wurde. Solche Informationen können z. B. ein Herstellungsdatum, ein Bestimmungsort oder ein Verfallsdatum sein [1].

Der zweite wichtige Bestandteil des Systems ist die Sendeeinheit, der RFID Reader. Dieser strahlt über eine oder mehrere Antennen ein Funksignal aus, das von allen Tags in Reichweite empfangen wird. Daraufhin werden die Daten, die der Mikrochip im Tag enthält, ausgelesen und in einem Antwortsignal verpackt an den Reader zurückübertragen. Im Hintergrund des Readers steht ein Computersystem, das, mit entsprechender Middleware und Anwendungssoftware versehen, die Antwortsignale des Transponders verarbeiten und interpretieren kann.

Zentrale Merkmale jedes RFID-Systems sind also [3]: N Elektronische Identifikation

Jedes Objekt innerhalb des Systems ist eindeutig gekennzeichnet und elektronisch

identifizierbar. N Kontaktlose Datenübertragung

Die auf den Objekten gespeicherten Daten können über Funkfrequenzen ohne Kontakt

mit der Leseeinheit ausgelesen werden. N Senden auf Abruf

Das Objekt stellt seine Daten dem Lesegerät nur dann zur Verfügung, wenn es durch

ein Signal des Lesegerätes zur Übertragung aufgefordert wurde.

1.1 Einordnung und Abgrenzung

In vielen Bereichen, insbesondere in der Produktion und Logistik sind heute automatische Identifikationssysteme (Auto-ID) (vgl. Abb. 1) nicht mehr wegzudenken. Ziel ist es, Informationen über Personen, Tiere und Güter automatisch bereitzustellen und damit die Identifikati- on der Objekte beispielsweise in der Lieferkette zu erleichtern [4].

Der Barcode besteht aus vielen senkrechten Strichen von unterschiedlicher Breite und mit unterschiedlichem Abstand zueinander. Binär interpretiert stellen sie die codierten Daten dar. Ausgelesen werden die Daten mittels eines optischen Laserstrahls. Der heute am weitesten verbreitete Barcode ist der dreizehnstellige EAN-Code (European Article Number). Bei der Optical Character Recognition (OCR) werden Klarschriftleser auf speziellen Schrifttypen eingesetzt, die sowohl von Menschen, als auch von Maschinen lesbar sein müssen. Sie kommen z. B. in Banken bei dem maschinellen Auslesen von Überweisungen oder Schecks zum Einsatz. Dabei ist ein großer Vorteil von OCR, dass die relevanten Daten bei Problemen in der maschinellen Erkennung oder auch zur Kontrolle von Menschen lesbar sind. In der Biometrie werden mathematische bzw. statistische Verfahren eingesetzt, um Lebewesen zu identifizieren und zu vergleichen. Insbesondere die Identifikation von Personen beispielweise durch charakteristische und unverwechselbare Fingerabdrücke, Gesichtsmerkmale, Stimmenmuster oder Netzhauteigenschaften, gewinnt in den letzten Jahren vor allem in Sicherheitsfragen immer größere Bedeutung.

Chipkarten sind elektronische Datenspeicher im Kreditkartenformat (Speicherkarte). Ist eine zusätzliche Verarbeitung der Daten erforderlich, können Mikroprozessoren in die Chipkarten eingebaut werden (Mikroprozessorkarte). Zum Auslesen der Daten wird ein auf der Karte aufgebrachtes Kontaktfeld mit einer Leseeinheit in Verbindung gebracht. Zum Einsatz kommt die Technik z.B. in Bankkarten. Vorteil der Technologie ist die mögliche Verschlüsselung der Karten. Zu den Nachteilen zählt z.B. die Anfälligkeit der Chipkarten gegen äußere Einflüsse wie die Abnutzung oder Beschädigung des Kontaktfeldes.

Die RFID-Systeme sind mit den Chipkarten eng verwandt. Auch hier werden Daten auf einem Chip mit einem geeigneten Reader ausgelesen. Wichtiger Unterschied ist aber, dass für das Auslesen der Daten kein Kontakt zwischen Sender und Empfänger erforderlich ist. Durch zahlreiche Vorteile, die RFID-Systeme beispielsweise gegenüber einem Barcode-System bieten, hat die Technologie sich in den letzten Jahren zu einem ernstzunehmenden Konkurrenten der etablierten Systeme entwickelt. Heute kommen RFID-Systeme beispielweise in der Logis- tik, bei der Zugangskontrolle oder in elektronischen Bezahlsystemen zum Einsatz.

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1.2 Historie und Entwicklung

Grundlage der RFID-Technologie war die Erfindung der Radars Ende des zweiten Weltkrieges. Mithilfe von Transmittern an den eigenen Flugzeugen gelang den Briten eine zuverlässige Unterscheidung von Freund und Feind. Diese Erfindung stellte das erste passive Identifikationssystem auf der Basis von Funkwellen dar [5].

In den 50er und 60er Jahren wurde die Radar- und Funktechnologie weiterentwickelt und etwa in Anti-Diebstahl-Systemen, wie sie auch heute noch in Kaufhäusern üblich sind, eingesetzt. Unter Verwendung von 1-Bit-Transpondern, die beim Bezahlen an der Kasse deaktiviert werden können, wird ein widerrechtliches Entfernen von Artikeln verhindert. In den 70er Jahren gab es verstärkt Entwicklungen in diesem Bereich. So wurden z.B. Systeme zur Zugangskontrolle und zur Tieridentifikation mithilfe von Tags realisiert. Nachdem sich diese ersten niederfrequenten (low-frequency, LF) Transponder verbreitet hatten, konzentrierte sich die Entwicklung auch auf hochfrequente (13,56 MHz, HF) Funkwellen. Damit konnte eine größere Reichweite der Signale und eine schnellere Datenübertragung erreicht werden.

Anfang der 90er Jahre gab es die ersten ultrahochfrequenten (UHF) RFID-Systeme, die bereits eine Reichweite von mehreren Metern hatten. Der Versuch, RFID-Systeme in hohen Stückzahlen einzusetzen, scheiterte damals noch an den hohen Stückkosten der Einheiten. 1999 gründeten der Uniform Code Council (UCC), EAN International, Procter & Gamble und Gillette das Auto-ID-Center am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dort arbeitete man u.a. an der Entwicklung von kostengünstigen RFID Transpondern. In den folgenden vier Jahren schlossen sich über 100 große Firmen, das US-Verteidigungsministerium, sowie viele Anbieter von RFID-Systemen dem Konsortium an. In diesen Jahren wurden von dem Auto-ID-Center mehrere weltweite Labors gegründet, zwei Schnittstellenprotokolle etabliert, der Elektronische Produktcode (EPC) eingeführt, sowie eine Netzwerkarchitektur für die Suche nach Produkten bzw. den dazugehörigen Tags im Internet aufgebaut. Im Oktober 2003 wurde das Auto-ID-Center aufgelöst und die Non-Profit-Organisation EPCglobal aus einem Joint Venture des UCC und der EAN International gegründet. Diese Organisation beschäftigt sich seitdem mit der Weiterentwicklung der Technologie, insbesondere in bezug auf Fragen der Datensicherheit, der Entwicklung und Etablierung von technischen Spezifikationen und Standards für die Hard- und Software und die Netzwerkarchitektur.

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2 Technologie

2.1 Bestandteile eines RFID-Systems

Wie bereits erwähnt, hat ein RFID-System zwei Hauptbestandteile (vgl. Abb. 2) [4]: N einen RFID Tag, der auf die zu identifizierenden Objekte aufgebracht wird N einen Reader, der je nach Bauform Lese- oder Schreib-Lese-Eigenschaften hat

Abbildung 2: Reader und Transponder als Hauptbestandteile eines RFID-Systems, aus: [4]

Im Lesegerät sind u.a. ein Sende- und Empfangsmodul, eine Antenne und meist auch eine Schnittstelle integriert, um die empfangenen Daten an ein Computer-System weiterzuleiten. Der Transponder ist der eigentliche Datenspeicher und enthält neben einer Antenne einen elektronischen Mikrochip [4]. In den meisten Fällen enthält dieser Chip eine eindeutige Seriennummer, den elektronischen Produktcode EPC, der u.a. den Produkthersteller, die Artikelart und den speziellen Artikel mit Preis codieren kann. Datenbanken ermöglichen die Interpretation dieser Informationen. Dabei wäre es in Zukunft möglich, dass der Produkthersteller entscheiden kann, welche Informationen für alle - Kunden wie andere Unternehmen - und welche nur für den Hersteller selbst lesbar sind [5].

Die meisten der heute im Einsatz befindlichen RFID Tags haben keine eigene Stromversorgung und sind deshalb außerhalb der Reichweite eines Readers passiv (vgl. Abschnitt 2.2.2). Das Backtracking des Signals bzw. der im Tag enthaltenen Daten erfolgt automatisch und ohne Kontakt von Reader und Transponder [4].

2.2 Aktive vs. Passive Systeme

2.2.1 Aktive Tags

Aktive Tags beinhalten neben einer Antenne und einem Mikrochip einen Transmitter, sowie eine eigene Stromquelle - meist eine Batterie. Die Tags senden Signale, um die Informationen, die auf dem Chip gespeichert sind, an den Reader zu übertragen. Die Stromquelle wird sowohl für den Chip, als auch für die Datenübertragung genutzt. Neben den genannten Be-standteilen können beispielsweise auch Sensoren für die Messung von Temperatur oder Luft- feuchtigkeit, sowie Kryptographiemodule enthalten sein [6].