1 Einführung

1.1 Automatische Identifikationssysteme
1.1.1 Barcode-Systeme
1.1.2 Optical Character Recognition
1.1.3 Biometrische Verfahren
1.1.3.1 Sprachidentifizierung
1.1.3.2 Fingerabdruckverfahren (Daktyloskopie)
1.1.4 Chipkarten
1.1.4.1 Speicherkarten
1.1.4.2 Mikroprozessorkarten
1.1.5 RFID-Systeme
1.2 Vergleich verschiedener ID-Systeme
1.3 Bestandteile eines RFID-Systems

2 Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen

2.1 Grundsätzliche Unterscheidungsmerkmale
2.2 Bauformen von Transpondern
2.2.1 Disks und Münzen
2.2.2 Glasgehäuse
2.2.3 Plastikgehäuse
2.2.4 Werkzeug- und Gasflaschenidentifikation
2.2.5 Schlüssel und Schlüsselanhänger
2.2.6 Uhren
2.2.7 Bauform ID-1, kontaktlose Chipkarten
2.2.8 Smart Label
2.2.9 Coil-on-Chip
2.2.10 Weitere Bauformen
2.3 Frequenz, Reichweite und Kopplung
2.4 Informationsverarbeitung im Transponder
2.5 Auswahlkriterien für RFID-Systeme
2.5.1 Arbeitsfrequenz
2.5.2 Reichweite
2.5.3 Sicherheitsanforderungen
2.5.4 Speicherkapazität

3 Grundlegende Funktionsweise

3.1 1-bit-Transponder
3.1.1 Radiofrequenz
3.1.2 Mikrowelle
3.1.3 Frequenzteiler
3.1.4 Elektro-Magnetisch
3.1.5 Akustomagnetisch
3.2 Voll- und Halbduplexverfahren
3.2.1 Induktive Kopplung
3.2.1.1 Energieversorgung passiver Transponder
3.2.1.2 Datenübertragung Transponder > Leser
3.2.2 Elektromagnetische Backscatter-Kopplung
3.2.2.1 Energieversorgung der Transponder
3.2.2.2 Datenübertragung Transponder > Leser
3.2.3 Close Coupling
3.2.3.1 Energieversorgung der Transponder
3.2.3.2 Datenübertragung Transponder > Leser
3.2.4 Datenübertragung Leser > Transponder
3.2.5 Elektrische Kopplung
3.2.5.1 Energieversorgung passiver Transponder
3.2.5.2 Datenübertragung Transponder > Lesegerät
3.3 Sequentielle Verfahren
3.3.1 Induktive Kopplung
3.3.1.1 Spannungsversorgung des Transponders
3.3.1.2 Vergleich zwischen FDX-/HDX- und SEQ-Systemen
3.3.1.3 Datenübertragung Transponder > Leser
3.3.2 Oberflächenwellen-Transponder

4 Physikalische Grundlagen für RFID-Systeme

4.1 Magnetisches Feld
4.1.1 Magnetische Feldstärke H
4.1.1.1 Feldstärkeverlauf H(x) bei Leiterschleifen
4.1.1.2 Optimierter Antennendurchmesser
4.1.2 Magnetischer Fluss und magnetische Flussdichte
4.1.3 Induktivität L
4.1.3.1 Induktivität einer Leiterschleife
4.1.4 Gegeninduktivität M
4.1.5 Kopplungsfaktor k
4.1.6 Induktionsgesetz
4.1.7 Resonanz
4.1.8 Praktischer Betrieb des Transponders
4.1.8.1 Spannungsversorgung des Transponders
4.1.8.2 Spannungsregelung
4.1.9 Ansprechfeldstärke Hmin
4.1.9.1 "Energiereichweite" von Transpondersystemen
4.1.9.2 Ansprechbereich von Lesegeräten
4.1.10 Gesamtsystem Transponder – Lesegerät
4.1.10.1 Transformierte Transponderimpedanz ZT'
4.1.10.2 Einflussgrößen von ZT'
4.1.10.3 Lastmodulation
4.1.11 Messung von Systemparametern
4.1.11.1 Messung des Kopplungsfaktors k
4.1.11.2 Messung der Transponderresonanzfrequenz
4.1.12 Magnetische Werkstoffe
4.1.12.1 Eigenschaften magnetischer Werkstoffe und Ferrite
4.1.12.2 Ferritantennen in LF-Transpondern
4.1.12.3 Ferritabschirmung in metallischer Umgebung
4.1.12.4 Einbau von Transpondern in Metall
4.2 Elektromagnetische Wellen
4.2.1 Entstehung elektromagnetischer Wellen
4.2.1.1 Übergang vom Nah- zum Fernfeld bei Leiterschleifen
4.2.2 Strahlungsdichte S
4.2.3 Feldwellenwiderstand und Feldstärke E
4.2.4 Polarisation elektromagnetischer Wellen
4.2.4.1 Reflexion elektromagnetischer Wellen
4.2.5 Antennen
4.2.5.1 Gewinn und Richtwirkung
4.2.5.2 EIRP und ERP
4.2.5.3 Eingangsimpedanz
4.2.5.4 Wirksame Fläche und Rückstreuquerschnitt
4.2.5.5 Effektive Länge
4.2.5.6 Dipolantenne
4.2.5.7 Yagi-Uda-Antenne
4.2.5.8 Patch- oder Mikrostripantennen
4.2.5.9 Schlitzantennen
4.2.6 Praktischer Betrieb von Mikrowellentranspondern
4.2.6.1 Ersatzschaltbilder des Transponders
4.2.6.2 Spannungsversorgung passiver Transponder
4.2.6.3 Spannungsversorgung aktiver Transponder
4.2.6.4 Reflexion und Auslöschung
4.2.6.5 Ansprechempfindlichkeit des Transponders
4.2.6.6 Modulierter Rückstreuquerschnitt
4.2.6.7 Lesereichweite
4.3 Oberflächenwellen
4.3.1 Entstehung einer Oberflächenwelle
4.3.2 Reflexion einer Oberflächenwelle
4.3.3 Funktionsschema von OFW-Transpondern
4.3.4 Der Sensoreffekt
4.3.4.1 Reflektive Verzögerungsleitung
4.3.4.2 Resonante Sensoren
4.3.4.3 Impedanzsensoren
4.3.5 Geschaltete Sensoren

5 Frequenzbereiche und Funkzulassungsvorschriften

5.1 Verwendete Frequenzbereiche
5.1.1 Frequenzbereich 9 135 kHz
5.1.2 Frequenzbereich 6,78 MHz
5.1.3 Frequenzbereich 13,56 MHz
5.1.4 Frequenzbereich 27,125 MHz
5.1.5 Frequenzbereich 40,680 MHz
5.1.6 Frequenzbereich 433,920 MHz
5.1.7 Frequenzbereich 869,0 MHz
5.1.8 Frequenzbereich 915,0 MHz
5.1.9 Frequenzbereich 2,45 GHz
5.1.10 Frequenzbereich 5,8 GHz
5.1.11 Frequenzbereich 24,125 GHz
5.1.12 Auswahl der Frequenz für induktiv gekoppelte RFID-Systeme
5.2 Europäische Zulassungsvorschriften
5.2.1 CEPT/ERC REC 70-03
5.2.1.1 Annex 1: Non-specific Short Range Devices
5.2.1.2 Annex 4: Railway applications
5.2.1.3 Annex 5: Road Transport & Traffic Telematics
5.2.1.4 Annex 9: Inductive applications
5.2.1.5 Annex 11: RFID applications
5.2.1.6 Frequenzbereich 868 MHz
5.2.2 EN 300330: 9 kHz 25 MHz
5.2.2.1 Trägerleistung – Grenzwerte für H-Feld Sender
5.2.2.2 Nebenaussendungen
5.2.3 EN 300 220-1, EN 300 220-2
5.2.4 EN 300440
5.3 Nationale Zulassungsvorschriften in Europa
5.3.1 Bundesrepublik Deutschland
5.4 Nationale Zulassungsvorschriften
5.4.1 USA
5.4.2 Zukünftige Entwicklung: USA – Japan – Europa

6 Codierung und Modulation

6.1 Codierung im Basisband
6.2 Digitale Modulationsverfahren
6.2.1 Amplitudentastung (ASK)
6.2.2 2-FSK
6.2.3 2-PSK
6.2.4 Modulationsverfahren mit Hilfsträger

7 Datenintegrität

7.1 Prüfsummenverfahren
7.1.1 Paritätsprüfung
7.1.2 LRC-Verfahren
7.1.3 CRC-Verfahren
7.2 Vielfachzugriffsverfahren – Antikollision
7.2.1 Raummultiplex – SDMA
7.2.2 Frequenzmultiplex – FDMA
7.2.3 Zeitmultiplex – TDMA
7.2.4 Beispiele für Antikollisionsverfahren
7.2.4.1 ALOHA-Verfahren
7.2.4.2 Slotted-ALOHA-Verfahren
7.2.4.3 Binary-Search-Algorithmus

8 Datensicherheit

8.1 Gegenseitige symmetrische Authentifizierung
8.2 Authentifizierung mit abgeleiteten Schlüsseln
8.3 Verschlüsselte Datenübertragung
8.3.1 Streamcipher

9 Normung

9.1 Tieridentifikation
9.1.1 ISO 11784 – Codestruktur
9.1.2 ISO 11785 – Technisches Konzept
9.1.2.1 Anforderungen
9.1.2.2 Voll-/Halbduplex-System
9.1.2.3 Sequentielles System
9.1.3 ISO 14223 – Advanced Transponders
9.1.3.1 Teil 1 – Air Interface
9.1.3.2 Teil 2 – Code and Command Structure
9.2 Kontaktlose Chipkarten
9.2.1 ISO 10536 – Close-coupling-Chipkarten
9.2.1.1 Part 1 – Physical characteristics
9.2.1.2 Part 2 – Dimensions and locations of coupling areas
9.2.1.3 Part 3 – Electronic signals and reset procedures
9.2.1.4 Part 4 – Answer to reset and transmission protocols
9.2.2 ISO 14443 – Proximity-coupling-Chipkarten
9.2.2.1 Part 1 – Physical characteristics
9.2.2.2 Part 2 – Radio frequency interface
9.2.2.3 Part 3 – Initialization and anticollision
9.2.2.4 Part 4 – Transmission protocols
9.2.3 ISO 15693 – Vicinity-coupling-Chipkarten
9.2.3.1 Part 1 – Physical characteristics
9.2.3.2 Part 2 – Air interface and initialization
9.2.4 ISO 10373 – Prüfmethoden für Chipkarten
9.2.4.1 Part 4 – Testverfahren für Close-coupling-Chipkarten
9.2.4.2 Part 6 – Testverfahren für Proximity-coupling-Chipkarten
9.2.4.3 Part 7 – Testverfahren für Vicinity-coupling-Chipkarten
9.3 DIN/ISO 69873 – Datenträger für Werk- und Spanzeuge
9.4 ISO 10374 – Containeridentifikation
9.5 VDI 4470 – Warensicherungssysteme
9.5.1 Teil 1 – Kundenabnahmerichtlinien für Schleusen-systeme
9.5.1.1 Ermittlung der Fehlalarmquote
9.5.1.2 Ermittlung der Detektionsrate
9.5.1.3 Formblätter in VDI 4470
9.5.2 Teil 2 – Kundenabnahmerichtlinien für Deaktivierungsanlagen
9.6 Güter- und Warenwirtschaft
9.6.1 ISO 18000 Serie
9.6.2 GTAG Initiative
9.6.2.1 GTAG-Transportschicht (physical layer)
9.6.2.2 GTAG Leitungs- und Anwendungsschicht

10 Architektur elektronischer Datenträger

10.1 Transponder mit Speicherfunktion
10.1.1 HF-Interface
10.1.1.1 Schaltungsbeispiel – Lastmodulation mit Hilfsträger
10.1.1.2 Schaltungsbeispiel – HF-Interface für ISO-14443 Transponder
10.1.2 Adress- und Sicherheitslogik
10.1.2.1 State-Machine
10.1.3 Speicherarchitektur
10.1.3.1 Read-only-Transponder
10.1.3.2 Beschreibbare Transponder
10.1.3.3 Transponder mit Kryptofunktion
10.1.3.4 Segmentierte Speicher
10.1.3.5 MIFARE ® -Applikationsverzeichnis
10.1.3.6 Dual-port-EEPROM
10.2 Mikroprozessoren
10.2.1 Dual Interface Karte
10.2.1.1 MIFARE plus
10.2.1.2 Moderne Konzepte für die Dual Interface Card
10.3 Speichertechnologie
10.3.1 RAM
10.3.2 EEPROM
10.3.3 FRAM
10.3.4 Leistungsvergleich FRAM – EEPROM
10.4 Messung physikalischer Größen
10.4.1 Transponder mit Sensorfunktionen
10.4.2 Messungen mit Mikrowellentranspondern
10.4.3 Sensoreffekt bei Oberflächenwellen-Transpondern

11 Lesegeräte

11.1 Datenfluss in einer Applikation
11.2 Komponenten eines Lesegerätes
11.2.1 HF-Interface
11.2.1.1 Induktiv gekoppeltes System, FDX/HDX
11.2.1.2 Mikrowellen-System – Halbduplex
11.2.1.3 Sequentielle Systeme – SEQ
11.2.1.4 Mikrowellen-System für OFW-Transponder
11.2.2 Steuerung
11.3 Low-cost-Aufbau – Leser-IC U2270B
11.4 Anschluss von Antennen für induktiv gekoppelte Systeme
11.4.1 Anschaltung mit Stromanpassung
11.4.2 Speisung über Koaxialkabel
11.4.3 Einfluss des Gütefaktors Q
11.5 Ausführungsformen von Lesegeräten
11.5.1 OEM-Lesegeräte
11.5.2 Lesegeräte für industriellen Einsatz
11.5.3 Portable Lesegeräte

12 Herstellung von Transpondern und kontaktlosen Chipkarten

12.1 Glas- und Plastiktransponder
12.1.1 Modulherstellung
12.1.2 Transponderhalbzeug
12.1.3 Komplettierung
12.2 Kontaktlose Chipkarten
12.2.1 Spulenherstellung
12.2.2 Verbindungstechnik
12.2.3 Laminieren

13 Anwendungsbeispiele

13.1 Kontaktlose Chipkarten
13.2 ÖPNV
13.2.1 Ausgangssituation
13.2.2 Anforderungen
13.2.2.1 Transaktionszeit
13.2.2.2 Witterungsbeständigkeit, Lebensdauer, Bedienkomfort
13.2.3 Vorteile durch den Einsatz von RFID-Systemen
13.2.4 Tarifmodelle mit elektronischer Abrechnung
13.2.5 Marktpotenzial
13.2.6 Projektbeispiele
13.2.6.1 Korea – Seoul
13.2.6.2 Deutschland – Lüneburg, Oldenburg
13.2.6.3 EU-Projekte – „ICARE“ und „CALYPSO“
13.3 Ticketing
13.3.1 Lufthansa Miles & More Card
13.3.2 Ski-Ticketing
13.4 Zutrittskontrolle
13.4.1 Online-Systeme
13.4.2 Offline-Systeme
13.4.3 Transponder
13.5 Verkehrssysteme
13.5.1 Eurobalise S21
13.5.2 Internationaler Containerverkehr
13.6 Tieridentifikation
13.6.1 Rinderhaltung
13.6.2 Brieftauben-Preisflug
13.7 Elektronische Wegfahrsperre
13.7.1 Funktionsweise der Wegfahrsperre
13.7.2 Kurze Erfolgsgeschichte
13.7.3 Zukunftsaussichten
13.8 Behälteridentifikation
13.8.1 Gasflaschen und Chemikalienbehälter
13.8.2 Abfallentsorgung
13.9 Sportliche Veranstaltungen
13.10 Industrieautomation
13.10.1 Werkzeugidentifikation
13.10.2 Industrielle Fertigung
13.10.2.1 Zentrale Steuerung
13.10.2.2 Dezentrale Steuerung
13.10.2.3 Vorteile durch den Einsatz von RFID-Systemen
13.10.2.4 Auswahl geeigneter RFID-Systeme
13.10.2.5 Projektbeispiele
13.11 Medizinische Anwendungen

14 Anhang

14.1 Kontaktadressen, Verbände und Fachzeitschriften
14.1.1 Industrieverbände
14.1.2 Fachzeitschriften
14.1.3 RFID im Internet
14.2 Relevante Normen und Vorschriften
14.2.1 Bezugsquellen für Normen und Vorschriften
14.3 Literatur
14.4 Platinenlayouts
14.4.1 Testkarte nach ISO 14443
14.4.2 Feldgeneratorspule

15 Register