Final thesis

RFID und deren Geschichte -Leistungskurs DVT

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Final thesis
Information Technology / Computer S

University, School

Gymnasium Rostock

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Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften RFID und Gesellschaft Alvin 70174872 31.07.2012 Inhaltsverzeich­nis Einleitung ...............­...­........­...... 2 Was ist RFID? ...............­...­........­.....3 RFID am Beispiel eines Kaufhauses ...............­...­.. .4 Datenschutz ...............­...­........­......5 Risiken durch die Nutzung von RFID ...............­...­.. 6 RFID im menschlichen Körper ...............­...­..... 9 Schlusswort ...............­...­........­.....12…
Römosche Geschichte - Grundbegriffe Cursus Honurum- Ämterlaufbahn (nach Cicero) 1. Quaestoren – Verwaltung der Finanzen (Aerarium – Schatz der röm. Republik), Mind. 30 Jahre, 20 Quaestoren, 2. Aedil – röm. Beamter, polizeiliche Funktion, Aufsicht über Straßen, Plätze und Markt, Veranstaltung der öffentlichen Spiele, 4 Aedile (unter Caesar 6), 3. Praetor – Rechtsprechung, mit Imperium, 10 Praetoren (unter Caesar 12), 4. Consul – höstes Magistrat der Republik, 2 Consuln, mind. 43 Jahre, besaßen imperium, oberste Repräsentanten,­…

Thema

RFID


Leistungskurs DVT


Tom

Inhaltsverzeichnis


  1. Einleitung 3

  2. Geschichte 3,4

  3. Technik

    1. Aufbau und Funktionsweise 4,5

    2. Stromversorgung (aktiv-passiv) 5

    3. Reichweite 6

    4. Übertragungsverfahren 6,7

    5. Unterschied zum aktuellen Barcode 7

    6. Modulationsverfahren 8

  4. Kosten 8

  5. Einsatzgebiete

    1. Einzelhandel

    2. Bücherei

    3. Tieridentifikation

    4. Menschidentifikation

    5. Industrie

  6. Sicherheitsrisiken und Datenschutz

    1. Verbraucherängste und Verbraucherschutz

    2. Umweltgefahren

    3. technische Gefahren

  7. RFID in dem Menschen

  8. Quellen 9


1.Einleitung

Was ist RFID?

RFID (Radio Frequenzy Identification) ist ein System das Daten per Funk lesen kann ohne dabei Sichtkontakt oder Berührungskontakt haben zu müssen. Es kann dazu dienen sämtliche Produkte, Tiere oder auch Menschen eindeutig zu Identifizieren wobei letzteres noch nicht stark verbreitet ist. RFID besteht aus einem Transponder der wichtige Daten enthält und an einem Gegenstand oder an dem jeweiligen Lebewesen befindet und aus einem Lesegerät das den Tag auslesen und ihn somit eindeutig identifizieren kann.

Dadurch dass kein Kontakt zum Produkt vorhanden sein muss und der RFID Transponder sehr klein sein kann ist er für das Logistikgewerbe von großer Bedeutung. Allerdings weiß man noch nicht wo die Technik hingeht da sie noch nicht sehr lange auf dem Markt ist. Kritiker der Technik denken das RFID bald dafür verantwortlich sein wird das wir keine Privatsphäre mehr haben da mehrere Theorien voraussagen das wir bald jeder einen RFID Chip im Körper haben werden.

Befürworter der Technik sehen allerdings eine Blütezeit für diese Entwicklung. Die Menschen sollten sich allerding mit dieser Technik schon mal auseinander setzten da sie sicher nicht im Keller versinken wird sondern eher mehr und mehr im Markt integriert wird.


2. Geschichte

Als Vorläufer des RFID gelten Tags und Transponder die im zweiten Weltkrieg in Kampflugzeugen und Panzern benutzt wurden.

Diese dienten zur Feind- und Freunderkennung. Die Transponder sind allerdings nicht mit den von heute zu vergleichen da sie damals die Größe eines Computers hatten und sehr schwer waren. Allerdings wird RFID bis heute in der Militärtechnik eingesetzt.

1948 veröffentlichte die „Communication by Means of Refelected“ die von Harry Stockman erforschten Grundlagen von RFID. Ende der 60er Jahre wurde RFID zum ersten Mal in der Industrie als Identifikation von Autoteilen benutzt. Das System wurde von Siemens entwickelt und hatte den Namen „Siemens Car Identifikation“ (SICARID). Außerdem wurde es im Öffentlichen Bereich zur Diebstahlsicherung eingesetzt.

In den 70er Jahren wurden RFID Systeme erstmals in der Landwirtschaft und zur Tieridentifikation eingesetzt.

Da dies sehr erfolgreich war wurde die Entwicklung weiter fortgesetzt. Sodass auch in den 70er Jahren Warensicherungssysteme auf RFID Technik basierten mit 1bit Speicherkapazität. Es wurde so gemacht wie es heute in den Läden üblich ist, durch Prüfung des Tags wird ein Alarm ausgelöst oder nicht. Kurze Zeit später wurde dann klar was mit RFID eigentlich zu erreichen war, vor allem in den nordeuropäischen Ländern und in den USA wurden die Systeme stark entwickelt damit diese das System für den Straßenverkehr für die Mautsysteme einsetzen konnten.

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Es folgten weitere Systeme wie Wegfahrsperren, Zugriffskontrollen, Tankkarten und Skipässe etc. Von 1999 -2003 wurde dann der EPC (Electronic Produkt Code) entwickelt, dieser diente dazu jedem Tag eine einzigartige Kennung zu geben. 2006 ist es Forschern des Frauenhofer Instituts gelungen Temperaturempfindliche RFID-Transponder zu entwickeln sodass diese sofort bei der Herstellung von Gussteilen mit in das Produkt integriert werden konnten.


3.Technik

3.1 Aufbau und Funktionsweise:


RFID Transponder:

Das Prinzip ist das das Lesegerät Elektromagnetische Wellen erzeugt die den Transponder mit Energie versorgen und somit dem Lesegerät ermöglichen die Daten des Chips abzufragen. Der Transponder sendet dann seine Antwort über das elektromagnetische Feld welches das Lesegerät erzeugt hat an dieses zurück. Das erfolgt nicht dadurch dass der RFID Transponder ein eigenes Feld erzeugt sondern er ändert das Feld des Lesegerätes nur ein wenig sodass er diese Änderungen in eine Information umwandeln kann.

Mit dieser Information lässt sich der Gegenstand eindeutig identifizieren. In der Theorie geschieht dieser Vorgang in einem Bruchteil einer Sekunde was in der Praxis allerdings kaum umzusetzen ist da hier sehr viele Störfaktoren auf das System einfließen. Es könnte theoretisch auch über eine Größe Reichweite funktionieren wenn die Störungen nicht wären. Es gibt auch noch eine Vorgängerversion die Induktive Kopplung.

Diese ist allerdings langsamer nur für sehr kurze Abstände und sie hat große Probleme mit dem Material Eisen.

Die größten Störfaktoren sind hierbei Wasser und Metall wenn ein solches Material in der Nähe des Tags ist kommt es schnell zu starken Störungen und das RFID System bekommt Probleme. Dieses Problem wurde dadurch gelöst das man die Sender einfach in einen bestimmten Abstand des Materials befestigt. Dadurch werden Störungen fast komplett ausgelöscht. Ein weiterer Punkt ist das es zurzeit noch keine Standards geben sodass verschiedene Geräte nur in den seltensten Fällen Kommunizieren können.


3.2 Stromversorgung

Hierbei muss man die aktiven und die passiven Transponder einzeln beschreiben. Bei den passiven Tags erfolgt zunächst die Datenübertragung zum Tag über ein magnetisches Wechselstromfeld. Nach der Übertragung der Daten an das Lesegerät bleibt das Feld bestehen, sodass der Tag durch die Lastenmodulation Daten an das Lesegerät senden kann. Umso weiter die Entfernung der Beiden ist desto schlechter kann der Transponder antworten weil das Magnetfeld des Lesegerätes kontinuierlich abnimmt.

Man kann natürlich die Stärke des Feldes erhöhen umso eine qualitativ gute Antwort des Transponders zu bekommen, allerdings braucht man dazu teure Technik. Die passiven erreichen eine Reichweite von 2-12m.

Die aktiven Tags werden zunächst von dem Lesegerät aktiviert. Die aktiven Tags haben eine Batterie integriert. Außerdem verfügen sie über eine „Wake up“ Funktion die dazu dient das der Chip angeschaltet wird sobald ein Lesegerät in Reichweite ist. Die aktiven Transponder werden bei hohen Reichweiten benötigt da hierbei die induktive Versorgung des Lesegerätes nicht ausreichen würde.


3.3 Reichweite

Bei der Reichweite von RFID Systemen unterscheidet man zwischen Close Coupling, Remote Coupling und Long Range. Bei Close Coupling ist der Abstand zwischen dem Tag und dem Lesegerät zwischen 0,1cm und 1cm. Es beschreibt ein Verfahren bei dem Der Transponder in dem Lesegerät steckt. Dieses Verfahren wird meistens mit einer Frequenz bis 30MHZ verwendet und bei Systemen benutzt die eine sehr hohe Sicherheit benötigen wie zum Beispiel Türschließanlagen und Chipkarten.

Das Remote Coupling Verfahren setzt auf die induktive Kopplung zwischen RFID Transponder und dem Lesegerät, hierbei werden Reichweiten von bis zu 3 Meter erreicht. Das Remote Coupling System sendet auf einer Frequenz von 100-135khz, 6,75MHZ-13,56MHZ und 27,125MHZ. Es wird ein passiver Transponder benutzt da die Induktive Energie ausreicht um das System instand zu setzen.

Long Range Systeme arbeiten meistens mit aktiven Transpondern sodass eine Reichweite von bis zu 100m erreicht werden kann. Sie senden bei 435MHz,915MHz, 2,45GHz,5,8GHz und 24,125GHz. Diese Systeme werden zum Beispiel für die Mautsysteme verwendet.

3.4. Übertragungsverfahren

Bei den Übertragungsverfahren unterscheidet man zwischen dem Vollduplexverfahren, dem Halbduplexverfahren und dem Sequenziellen Verfahren.

Der größte Unterschied zwischen dem Halbduplex und dem Vollduplexverfahren ist das bei dem Vollduplexverfahren die Energieübertragung und die Datenübertragung gleichzeitig stattfindet. Befindet sich bei einem Vollduplex System der Transponder im Ansprechbereich so werden also Energie und Daten parallel zwischen Tag und Lesegerät übertragen. Hierbei werden die Daten nicht immer über Energie übermittelt in dem Mikrowellenbereich kann es auch vorkommen das die Entfernung zwischen Transponder und Lesegerät mittels Spiegelung der Wellen gemessen wird und so die Daten übertragen werden, denn je nach Einstellung des Transponder werden die Daten unterschiedlich reflektiert dieses nennt man „modellierten Rückstrahlquerschnittes“.

Beim Halbduplexverfahren erfolgt die Datenübertragung abwechselnd also erst vom Lesegerät zum Transponder und dann vom Transponder zum Lesegerät.

Die Energieübertragung ist wie beim Vollduplexverfahren, daher müssen beim Halbduplexverfahren die Transponder einen Kondensator besitzen der die Energie speichern kann sodass er die gespeicherte Energie nutzen kann um Daten zu senden. Am Ende der Datenübertragung wird der Kondensator dann wieder geleert. Ein großer Nachteil bei diesem Verfahren sind die Kosten, da jeder Transponder einen Kondensator braucht ist die Herstellung teurer.

Allerdings ist dieses System auch Effektiver.

Beim Sequenziellen Verfahren sendet das Lesegerät die Daten bei der Energieübertragungsphase und der Transponder antwortet nachdem er die Daten erhalten hat, man nennt dieses Verfahren auch gepulste Systeme. Außerdem ist bei diesem Verfahren auch die bidirektionale Datenübertragung möglich.



Der Barcode beinhaltet die sogenannte EAN Nummer. Die EAN Nummer gibt es nur einmal pro Artikel. Das heißt wenn ich 5-mal dieselbe dose Farbspray habe mit der Farbe braun haben diese alle dieselbe EAN. Farbspraydosen mit der Farbe weiß hätten dann aber eine andere EAN. Der RFID Chip im Gegensatz zur EAN wiederbeschreibbar ist. Außerdem kann man mit der RFID Technik jeden einzelnen Artikel voneinander Unterscheiden.

Außerdem brauche ich für das einscannen des Strichcodes Sichtkontakt, selbst wenn Sichtkontakt vorhanden ist kann es trotzdem zu Störungen kommen wenn der Strichcode beispielsweise verschmutzt ist. Zudem kommt das bei RFID Systemen ganze Paletten gleichzeitig Zählen Lassen wobei man bei Barcodes jedes einzelne Stück zählen muss. Allerdings sind RFID Tags mit ca. 25cent das Stück sehr viel teuer als ein quasi kostenloser Barcode.


3.6 Modulationsverfahren

Das Modulationsverfahren ist ein Verfahren mit dem man digitale Signale über analoge Leitungen übertragen kann. Durch die Wahl des jeweiligen Modulationsverffahrens wird entschieden wo das Signal umgewandelt wird, in der Amplitude, in der Frequenz oder in der Phase. Bei RFID unterscheidet man zunächst zwischen der digitalen Modulation und der analogen Modulation.

Bei den digitalen Verfahren gibt es die Amplitudentastung, Frequenztastung und Phasentastung, bei dem analogen Verfahren folgende: Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation und Phasenmodulation. Damit eine Modulation durchgeführt werden kann muss der Chip mit Energie versorgt werden. Dies geschieht über das Magnetfeld weil die aktiven und die passiven Transponder die Energie für die Signalmodulation aus dem Magnetfeld entnehmen.


4. Kosten:

Nicht nur inkompatible Systeme und ungeregelte Datenschutzerklärungen sind Schuld an dem Durchbruch von RFID auch die sehr hohen Kosten scheuen Firmen dazu RFID Technik einzusetzen. Die Kosten bei einer Einführung eines RFID System beispielsweise in einem Kaufhaus setzten sich zusammen aus Transpondern, in diesem Fall sehr kleine Transponder, sogenannte Smart Tags, diese werden nur einmalig benutzt und dann wahrscheinlich vom Kunden entsorgt.

Dann werden Lesegeräte benötigt und davon sehr sehr viele im ganzen Kaufhaus verteilt. Außerdem brauch man Datenbanken für diese dann auch sehr viel neue Technik benötigt wird. Dazu kommt, Personal das die Datenbanken verwaltet und die Schulungen die die Mitarbeiten machen müssten um die neuen Kassensysteme die auch benötigt werden zu verstehen.



RFID Handbuch Grundlagen und Praktische Anwendungen von Transponder, Kontaktlosen Chipkarten und NFC von Klaus Finkenzeller


, Tom


Hiermit bestätige ich, dass ich die Arbeit selbständig angefertigt habe und nur die in dem Quellenverzeichnis aufgeführten Quellen verwendet habe.

Durch mich wurden die Seiten 1-10 angefertigt.

Die Teile xx (Gliederungspunkte xx xx; Seiten xx xx) wurden gemeinsam durch xxx angefertigt.


(Bemerkung: Gemeinsame Teile sollten maximal die Einleitung oder bestimmte zusammenfassende Schlussfolgerungen betreffen)


Rostock,


.
(Unterschrift)



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