Identifikationssysteme
Identsysteme mit Kommunikation und (wiederbeschreibbarem) Speicher
Sie bestehen aus 2 Komponenten: dem Tag oder Transponder
am zu identifizierenden Objekt und einer Lese-bzw. Schreibeinheit. Die
Systeme arbeiten mit unterschiedlichsten Übertragungstechnologien, z.B.
mittels Radiowellen( RFID-Systeme) [RFID: radio frequency identification].
Die Informationen können je nach Technologie nur gelesen oder auch
geändert oder überschrieben werden sind also im ROM oder EEPROM
gespeichert. Es gibt Chips mit integrierter Ver- bzw. Entschlüsselung.
Man unterscheidet zwischen passiven und aktiven Tags.
Passive Tags entnehmen ihre Energie für die Kommunikation (und ev.
interne Berechnung) aus der vom Lesegerät abgegebenen Energie. Manche
Tags sind wiederbeschreibbar. Die gespeicherten Informationsmengen schwanken
bei auf Funkwellen basierten Tags derzeit zwischen 40 Bit und >32
kByte. Magnetic coupled Tags (ebenfalls passiv) verfügen über
deutlich weniger Speicher (einige Bits bis einige kBytes), wobei die
Speichermenge mit zunehmender Reichweite stark abnimmt.
Aktive Tags hingegen verfügen über eine eigene Stromversorgung, zumeist
in Form einer Batterie (Primärzelle). Der Vorteil hierbei ist die wesentlich
höhere Reichweite bei gleichzeitig höheren Datenübertragungsraten. Die
Lebensdauer ist infolge der Batterieentladung auf max. 5 - 10 Jahre
begrenzt. Manche Tags sind zusätzlich mit einer Prozessoreinheit oder
einem Kryptochip bestückt. Dies befähigt sie ihre gespeicherten Daten
zu ver- und entschlüsseln. Bei einem regulären Rechenchip können
auch Messdaten aufgenommen, verarbeitet und weitergeleitet werden..
Für die Kommunikation zwischen Leseeinheit und Transponder kommen folgende
Übertragungstechnologien zum Einsatz :
- Variation des Magnetfeldes
- Radiowellen tw. bis in den Mikrowellenbereich
- Infrarot
Magnetisch basierte Übertragung
Bei dieser Technologie kommen fast ausschließlich passive Tags zum
Einsatz, die ihre Energie hauptsächlich aus dem magnetischen Anteil
des elektromagnetischen Feldes beziehen. Der Sender strahlt eine elektromagnetische
Strahlung mit niedriger Frequenz aus. Durch die geringe Frequenz und
der damit großen Wellenlänge des Funksignals kann das Feld im Nahbereich
des Senders als ein wechselndes Magnetfeld aufgefasst werden. In eine
Kupferspule, welche sich im Feld bzw. Tag befindet, wird somit ein elektrischer
Wechselstrom der selben Frequenz induziert. Dieser Strom wird nun zum
Auslesen des Speicherchips benutzt. Durch das Schalten einer Kapazität
im Transponder kann nun die Energiemenge, welche aus dem elektromagnetischen
Feld bezogen wird, verändert werden. Diese Energieschwankungen kann
man an der Sendeantenne messen und dadurch die im Chip enthaltenen Informationen
auslesen. Vorteil der magnetisch basierten Technologie ist das sehr
kleine Lesegerät.
 |
Abbildung 3: Funktionsskizze eines magnetisch basierten Tags
BACK
Funkwellen basierte Übertragung
Der passive Tag bezieht seine Energie aus dem elektromagnetischen Feld
der Sendeantenne. Zur Übertragung der Information an den Sender werden
die Reflexionseigenschaften der Antenne durch Schalten eines in die
Antennenversorgung eingeschleiften Widerstandes verändert. Der Sender/Empfänger
ist dann in der Lage diese Reflexionen zu messen und die Daten zu empfangen.
Das Lesegerät arbeitet bei dieser Technologie vom Funktionsprinzip sehr
ähnlich wie ein Radar, wobei die Daten im veränderten Echo enthalten
sind.
Abbildung 4: Funktionsskizze eines funkwellenbasierten Tags
Die auf Funkwellen basiernde Technologie bietet größere Reichweiten
und durch die höheren Frequenzen ermöglicht sie auch höhere Datenraten.
Die erforderlichen Antennengrößen (Dipolantennen) nehmen mit der Übertragungsfrequenz
ab, z.B. betragen diese bei 125kHz ca. 0,5 m bei 13,65 MHz nur noch
10cm.
Niedrige Frequenzen unter 500kHz haben geringere Reichweiten und Datenraten,
sind jedoch flexibler einsetzbar, da die Orientierung und (nichtmetallische)
Umverpackung der Tags eine geringere Rolle für die Datenübertragung
spielt.
Grundsätzlich sind für ein sicheres Beschreiben der Tags geringere
Distanzen erforderlich als beim Lesen. Bei passiven Tags sind in der
Praxis maximale Reichweiten nur bis zu wenigen Metern möglich, da die
maximal abgestrahlten Leistungen der Leser gesetzlich begrenzt sind
und die vom Tag empfangene Leistung invers zur sechsten Potenz der Entfernung
zwischen Tag und Leser abnimmt. Die gesetzlichen Grenzwerte sind für
die unterschiedlichen Frequenzen und Technologien verschieden und weltweit
unterschiedlich geregelt, in Europa z.B. bei 433-434 MHz und bei 5,7-5,8
GHz 25mW. Bei Spread Spektrum Technlogie werden z.B. 2,4 GHz und im
Bereich Fahrzeugidentifizierung 500mW zugelassen. Antennen in Patch
oder Yagi-Ausführung ermöglichen mit Remote-Tuning-Modulen Reichweiten
bei aktiven Transpondern von bis zu 120m.
Interoperabilität von Identsystemen
Mit zunehmender Reichweite müssen Lesegeräte auch Antworten mehrerer,
innerhalb der Erfassungsreichweite befindlicher, Transponder auswerten
können. Moderne Lesegeräte können schon Hunderte Tags gleichzeitig erfassen
und identifizieren falls diese sich innerhalb der maximalen Auslesedistanz
befinden.
Von der Vielzahl verschiedener Systeme zählen diejenigen mit den Frequenzen
von 125 kHz, 13,56 MHz und 2,45 GHz zu den Häufigsten. Jedoch lassen
sich mehrere Leseantennen für unterschiedliche Frequenzen in einem Auslesegerät
integrieren, und damit die einzelnen Systeme gegebenenfalls miteinander
kombinieren. Einige Hersteller bieten Systeme für unterschiedliche Frequenzen
an und haben dazu aus Kostenüberlegungen (Economy of Scale, Lagerhaltung)
Leser entwicklet, die auf beiden Frequenzen zugleich arbeiten können.
BACK |
