RFID
RFID erkennt Dinge berührungslos per Funk. Der Tag braucht keine Batterie und muss nicht sichtbar sein.
Links das Lesegerät (Reader), rechts Waren mit RFID-Tags. RFID erkennt Dinge berührungslos per Funk, ohne Sichtkontakt.
In 30 Sekunden
RFID steht für Radio-Frequency Identification, auf Deutsch Identifikation per Funk. Ein Lesegerät, der Reader, sendet ein Funkfeld aus. Darin steckt ein kleiner Chip mit Antenne, der Tag (Anhänger oder Etikett). Der Clou: Ein passiver Tag hat keine Batterie. Er erntet seine Energie aus dem Funkfeld des Readers und wacht dadurch auf. Dann antwortet er mit seiner gespeicherten Nummer. Das macht er nicht mit einem eigenen Sender. Stattdessen verändert er das Feld des Readers und wirft es zurück. Das nennt man Backscatter, also Rückstreuung. Der grosse Vorteil gegenüber dem optischen Barcode: Es braucht keinen Sichtkontakt. Der Tag darf in der Verpackung, im Koffer oder in der Wand stecken. Und der Reader erfasst viele Tags fast gleichzeitig, das heisst Pulk-Erfassung. Du kennst RFID vom Zutrittsbadge im Büro, vom Skiticket, vom Chip im Haustier und von der Diebstahlsicherung im Laden. Übrigens: Beim kontaktlosen Bezahlen mit Karte oder Handy nutzt du dasselbe Prinzip, oft täglich.
Stell dir eine dunkle Höhle voller Menschen vor. Du stehst am Eingang mit einer Taschenlampe. Jede Person trägt eine kleine Spiegel-Karte mit ihrem Namen darauf, aber die Karte leuchtet nicht von selbst. Solange es dunkel ist, siehst du niemanden. Jetzt schaltest du die Lampe ein und leuchtest in die Höhle. Das ist das Funkfeld des Readers. Die Spiegel-Karten fangen dein Licht auf, das gibt ihnen die nötige Energie. Und jetzt kommt der Trick: Sie senden kein eigenes Licht. Sie kippen ihren Spiegel in einem bestimmten Muster und werfen dein Licht so zu dir zurück, dass du den Namen ablesen kannst. Genau dieses Kipp-Muster ist der Name. Das ist Backscatter: Der Tag baut keinen eigenen Sender, er wirft nur das Feld zurück, das der Reader schickt. Und weil du die ganze Höhle ausleuchtest, antworten viele Karten auf einmal. Damit sich die Antworten nicht überlagern, rufst du der Reihe nach auf: Es meldet sich immer nur eine, dann die nächste. Melden sich zwei gleichzeitig, fragst du kurz nochmal. Das ist die Anti-Collision, das geregelte Nacheinander bei der Pulk-Erfassung. So liest du in Sekunden hunderte Namen, ohne eine einzige Karte in die Hand zu nehmen und ohne dass du sie direkt sehen musst.
Wo trifft man RFID an?
Logistik und Lieferkette
Auf Paletten und Kartons klebt ein UHF-Tag (der Typ mit mehreren Metern Reichweite). Fährt eine Palette durch ein Tor mit Readern, werden alle Kartons darin auf einmal erfasst, ohne dass jemand etwas einzeln scannen muss.
Lager und Inventur
Statt jeden Barcode einzeln vor den Scanner zu halten, geht ein Mitarbeiter mit einem Handlesegerät durchs Regal. Der Reader erfasst hunderte Tags im Pulk. Eine Modefiliale, die früher einen halben Tag zählte, ist so oft in unter einer Stunde fertig.
Zutritt und Ausweise
Der Büro-Badge oder das Hotelkärtchen ist ein HF-Tag bei 13,56 Megahertz. Du hältst ihn an den Leser, die Tür öffnet. Reichweite nur wenige Zentimeter, damit nicht versehentlich fremde Karten mitgelesen werden.
Tickets und Bezahlen
Skipässe, Nahverkehrs-Tickets und viele kontaktlose Bankkarten arbeiten mit HF-RFID. Kurz ans Terminal halten genügt. Dieselbe technische Basis nutzt auch NFC im Handy, die kontaktlose Bezahl-Funktion.
Diebstahlsicherung im Handel
Die Hartplastik-Anhänger und Klebeetiketten an Waren gehören zur elektronischen Artikelsicherung. Passiert ein aktiver Tag die Antennen am Ausgang, schlägt der Alarm an.
Tier- und Objektkennzeichnung
Der Mikrochip unter der Haut von Hund oder Katze ist ein LF-Tag bei 125 Kilohertz. Auch die Wegfahrsperre im Autoschlüssel nutzt LF, weil dieser Bereich unempfindlich gegen Metall und Nässe ist.
Gut geeignet für
- Erfassen ohne Sichtkontakt. RFID liest per Funk und muss den Tag nicht sehen, anders als der optische Barcode. Der Code darf also verdeckt in der Verpackung oder im Gehäuse stecken.
- Viele Objekte auf einmal zählen, etwa eine volle Palette. Der Reader erfasst dank Anti-Collision hunderte Tags in Sekunden nacheinander.
- Wartungsfreie Anhänger, die jahrelang ohne Pflege halten sollen. Passive Tags brauchen keine Batterie und ziehen ihre Energie aus dem Leserfeld.
- Robuste Kennzeichnung, wo Schmutz, Nässe oder Abrieb einen aufgedruckten Barcode zerstören würden. Der RFID-Chip sitzt geschützt im Etikett oder Anhänger.
- Automatisches Vorbeifahren, wenn Waren oder Fahrzeuge durch ein Tor rollen. Reader am Durchgang erfassen die Tags im Fahren, ohne Halt und ohne Handarbeit.
Weniger geeignet für
- Zentimetergenaue Ortung: RFID sagt dir, dass ein Tag in Reichweite ist, nicht exakt wo. Für Position auf wenige Zentimeter passt UWB (ein Nahfunk speziell fürs genaue Messen) besser.
- Grosse Datenmengen: Ein Tag speichert nur eine kleine Kennung, keine Musik oder Videos. Für echten Datenfunk sind WLAN (der schnelle Heim-Funk) oder Bluetooth die richtige Wahl.
- Reichweite über wenige Meter hinaus: Passive Tags schaffen höchstens einige Meter. Für Sensoren über Kilometer eignet sich ein Weitfunk wie LoRaWAN oder Mobilfunk fürs IoT wie NB-IoT.
- Sehr enge Nutzerkopplung am Handy: Wenn Handy und Gerät sich gegenseitig aktiv erkennen sollen, ist NFC gedacht, die spezielle Handy-Variante der HF-RFID auf sehr kurze Distanz.
Fakten
- RFID = Radio-Frequency Identification, also berührungslose Identifikation per Funk
- passiv (ohne Batterie, Energie aus dem Leserfeld), dazu aktiv und semi-aktiv (mit eigener Batterie)
- Je höher die Frequenz (von kHz zu MHz), desto mehr Reichweite, aber desto empfindlicher gegen Metall und Wasser
- 125 bis 134 kHz, nur wenige Zentimeter; Tierchip, Wegfahrsperre, robust gegen Metall und Nässe
- 13,56 MHz, Zentimeter-Bereich; Zutritt und Tickets; technische Basis von NFC
- 860 bis 960 MHz, bis mehrere Meter; Logistik, Paletten, Pulk-Erfassung (EU 865-868, USA 902-928 MHz)
- UHF: EPC Gen2 / ISO 18000-63. HF: ISO 14443 (nah, Karten) und ISO 15693 (etwas weiter)
- passiver UHF-Tag in Grossmengen wenige Rappen, Barcode fast gratis; die Differenz entscheidet den Einsatz
Im Detail
Passiver Tag: Strom aus dem Funkfeld ernten
Ein passiver RFID-Tag ist erstaunlich einfach: ein winziger Chip mit einer aufgedruckten Antenne, sonst nichts. Vor allem keine Batterie. Solange kein Reader in der Nähe ist, ist der Tag komplett tot und tut gar nichts.
Sobald der Reader sein Funkfeld aussendet, ändert sich das. Die Antenne des Tags fängt einen Teil dieser Funkenergie ein und wandelt sie in Strom um. Das reicht, um den Chip aufzuwecken. Der Tag erntet also seine Energie aus dem Feld (Fachbegriff: Energy Harvesting). Er lebt nur so lange, wie er im Feld steht.
Daneben gibt es aktive und semi-aktive Tags mit eigener Batterie. Aktive Tags senden selbst und schaffen mehr Reichweite. Bei semi-aktiven versorgt die Batterie nur den Chip oder einen Sensor, die Antwort läuft trotzdem per Rückstreuung. Beide sind teurer und halten nur so lange wie ihre Batterie. Die grosse Masse im Alltag, vom Kleider-Etikett bis zum Zutritts-Badge, sind passive Tags, weil sie günstig sind und praktisch ewig halten.
Backscatter: antworten, ohne selbst zu senden
Ein passiver Tag hat kaum Energie. Für einen echten eigenen Funksender würde die geerntete Energie niemals reichen. Deshalb nutzt RFID einen Trick namens Backscatter, auf Deutsch Rückstreuung.
Der Reader hält sein Funkfeld konstant aufrecht. Der Tag verändert nun, wie stark er dieses Feld reflektiert. Er schaltet seine Antenne blitzschnell zwischen zwei Zuständen um, salopp gesagt zwischen mehr und weniger Spiegeln. Aus diesem Muster von Rückwürfen liest der Reader die Nullen und Einsen der Tag-Nummer heraus. Der Tag verändert also das fremde Feld, statt ein eigenes zu erzeugen. Das ist extrem sparsam und der Grund, warum es ganz ohne Batterie klappt.
Weil der Tag nur ein vorhandenes Feld zurückwirft, ist die Reichweite begrenzt. Das Signal muss den Weg zum Tag und wieder zurück schaffen, und mit jedem Meter wird beides schwächer. Darum liegt die Reichweite passiver Tags je nach Band zwischen wenigen Zentimetern und einigen Metern.
Pulk-Erfassung: viele Tags, kein Durcheinander
Der grosse Vorteil von RFID ist, dass ein Reader nicht nur einen, sondern viele Tags im Feld gleichzeitig anspricht. Das ist die Pulk-Erfassung, die den Barcode alt aussehen lässt: eine ganze Palette auf einmal statt Karton für Karton.
Das Problem dabei: Antworten mehrere Tags gleichzeitig, überlagern sich ihre Rückwürfe und der Reader versteht nur Kauderwelsch. Die Lösung heisst Anti-Collision, also Kollisions-Vermeidung. Vereinfacht: Der Reader teilt einen kurzen Zeitraum in viele Fächer auf, jeder Tag würfelt sich per Zufall ein Fach. Wo genau ein Tag drin ist, wird er gelesen. Wo zwei kollidieren, wird wiederholt. So kommt jeder einmal sauber dran. Den Fachbegriff dafür (Slotted ALOHA) muss man sich nicht merken.
Die verschiedenen Bänder folgen dabei eigenen Regelwerken. Im UHF-Bereich gilt EPC Gen2, gleichbedeutend mit der Norm ISO 18000-63, gemacht für Logistik und Pulk. Im HF-Bereich bei 13,56 Megahertz regeln ISO 14443 die nahen Karten wie Zutritt und Bezahlen und ISO 15693 die etwas weiter reichenden Anwendungen. Wichtig fürs grosse Ganze: NFC, das kontaktlose Handy-Bezahlen, baut technisch auf genau dieser HF-RFID auf.
Kein Sichtkontakt: der Unterschied zum Barcode
Ein Barcode oder QR-Code ist optisch. Der Scanner muss den Code direkt sehen, sauber und richtig ausgerichtet. Ist er verdeckt, verknittert oder verschmutzt, geht nichts. Und gescannt wird immer nur einer nach dem anderen.
RFID arbeitet mit Funk statt Licht. Der Tag darf in der Verpackung, im Koffer oder sogar unter der Haut eines Tieres stecken, denn Funk durchdringt Karton, Kunststoff und Gewebe. Kein Sichtkontakt, keine Ausrichtung, und wie beschrieben viele Tags auf einmal.
Das heisst nicht, dass RFID den Barcode überall ersetzt. Ein aufgedruckter Barcode kostet fast nichts, ein passiver UHF-Tag in Grossmengen nur wenige Rappen, aber eben mehr als null. Für ein einzelnes Produkt an der Supermarktkasse bleibt der Barcode oft die günstigere Wahl. RFID spielt seine Stärke dort aus, wo es auf Tempo, verdeckte Objekte und grosse Mengen ankommt. Der Business-Nutzen ist messbar: Die Inventur schrumpft von Stunden auf Minuten, und die Bestandsgenauigkeit im Handel springt oft von rund 65 Prozent auf über 95 Prozent.