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Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Thema RFID (Teil 3): Frequenzen

erstellt am: 25.02.2016 | von: | Kategorie(n): RFID

1. Welche Frequenzen nutzt RFID?

Grafik1.inddUm den berührungslosen Datenaustausch über ein RFID-System zu ermöglichen, kommen Funkwellen als Kommunikationsmittel zum Einsatz. In Abhängigkeit von der jeweiligen Applikation nutzen RFID-Systeme verschiedene Frequenzbereiche. Generell bewegt sich die Kommunikation in den sogenannten ISM-Bändern („Industrial, Scientific, and Medical Band“), um Interferenzen von Funksystemen zu vermeiden und einen verlässlichen Informationsaustausch zu ermöglichen. Üblicherweise nutzen passive RFID-Systeme entweder Niederfrequenz (LF), Hochfrequenz (HF) oder Ultrahochfrequenz (UHF).

2. Wie unterscheiden sich die verschiedenen RFID-Frequenzbereiche?

Niederfrequenz-RFID-Systeme arbeiten im Bereich von 125 kHz bis 134 kHz. Sie charakterisiert eine eingeschränkte Reichweite (ca. 10 cm), dennoch sind sie eine verlässliche und schnelle Lösung für viele gängige RFID-Anwendungen. Da sie Feuchtigkeit und metallenen Umgebungen gegenüber unempfindlich sind und in vielen verschiedenen Konstruktionsarten zur Verfügung stehen, können sie in rauen industriellen Umgebungsbedingungen genauso effektiv eingesetzt werden wie zur Zugangskontrolle, in der Lagerhaltung oder bei der Identifikation von Nutztieren.

Hochfrequenz-RFID-Systeme arbeiten bei 13,56 MHz und liefern eine mittlere bis hohe Übertragungsrate. Sie sind anfällig für metallene Umgebungen, aber eher unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Wasser. Diese Systeme zeichnen sich darüber hinaus dadurch aus, dass Mobilgeräte wie Smartphones oder Tablets mit NFC-Schnittstellen als kostengünstige Lesegeräte verwendet werden können. HF-RFID-Systeme werden für Ticketing, Bezahlsysteme und andere Datenübertragungsanwendungen verwendet.

Ultrahochfrequenz-RFID-Systeme arbeiten im Bereich von 865 MHz bis 928 MHz. Sie bieten eine sehr hohe Lesereichweite (bis zu 12 m) und äußerst schnellen Datendurchsatz. Da UHF-Technologie ursprünglich stark von Metall oder Feuchtigkeit beeinflusst wurde, mussten die Hersteller ihr Können bei der Weiterentwicklung von UHF-Transpondern und –Lesern unter Beweis stellen. Dieser Fortschritt wurde erfolgreich vollzogen und UHF hat sich als robuste Lösung etabliert. Dazu hat, neben der ausgezeichneten Leseleistung und hohen Geschwindigkeit, auch beigetragen, dass UHF-Transponder in der Anschaffung kostengünstig sind.

3. Nutzen alle Länder die gleichen Frequenzbereiche?

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Die weltweit für UHF-RFID genutzten Frequenzbereiche in der Übersicht.

Wie in Frage 2 erklärt, existieren drei weitverbreitete Frequenzbereiche, die überall auf der Welt genutzt werden: LF, HF und UHF. Die niederfrequenten und hochfrequenten RF-Bänder sind größtenteils standardisiert und werden länderübergreifend gleich genutzt. Betrachtet man jedoch den rapide wachsenden UHF-Markt, verändert sich das Bild. Dass die Bandbreite für UHF von 865 MHz bis 928 MHz reicht, gibt bereits Aufschluss über die Gesamtsituation: Da UHF, als jüngste der drei Frequenzarten, erst seit den 1990ern verwendet wird, nutzen viele Gegenden immer noch unterschiedliche Frequenzen. In der Europäischen Union gelten 865 MHz bis 868 MHz, während Nordamerika auf 902 MHz bis 928 MHz und China zwischen 920,5 MHz und 924,5 MHz kommuniziert. Bis sämtliche involvierten Regierungen und Organisationen sich auf einen wirklichen Standard geeinigt haben, werden vermutlich noch einige Jahre vergehen. Aktuell bieten Hersteller von RFID-Produkten ihre UHF-Geräte deshalb mit unterschiedlichen Frequenzbereichen an. Die RFID-UHF-Schreib-/Leseköpfe der Serien F190/F192 von Pepperl+Fuchs sind zum Beispiel als Varianten mit den jeweiligen Funkzulassungen für alle relevanten Regionen erhältlich. Abgesehen davon bleiben Funktionalität und Design der Geräte jedoch identisch.

4. Welche Faktoren beeinflussen die Lesereichweite und Leistung eines RFID-Systems?

Außer den Effekten von Flüssigkeiten (absorbiert Funkwellen) oder Metall (reflektiert und schirmt ab) gibt es eine Reihe weiterer Punkte, welche die Leistung eines RFID-Systems beeinträchtigen können. Ist z. B. der RFID-Transponder eher klein, verbleibt auch die Lesereichweite entsprechend gering. Die Geschwindigkeit, mit der ein Transponder eine Leseeinheit passiert, ist zu berücksichtigen. Auf der Suche nach der maximalen Lesereichweite sollte außerdem die Positionierung von Transponder- und Leser-Antenne zueinander beachtet werden. Räumlich nah beieinander positionierte RFID-Leser können ebenfalls Auswirkungen auf die Leseleistung des jeweils anderen Geräts haben.

Da Wasser das Auslesen von Transpondern negativ beeinträchtigt, ist beim Outdoor-Einsatz von RFID der Effekt von Regen, Eis und Schnee einzuplanen. Ein weiterer, äußerst wichtiger Aspekt ist zudem die Qualität des Equipments und der Gesamtinstallation. Hier ist die Kombination entscheidend: Es genügt nicht, wenn RFID-Leser, Transponder und Auswerteeinheiten technisch auf dem neuesten Stand sind – die Komponenten müssen auch entsprechend der spezifischen Applikation ausgewählt und die Gesamtinstallation anschließend als System passgenau kalibriert worden sein.

5. Welche Frequenz ist die richtige für mein RFID-System?

Die gewünschte Lesereichweite ist einer der wichtigsten Faktoren und entscheidet letztlich darüber, welche Frequenz das RFID-System der Wahl nutzen sollte. Dieser Zusammenhang lässt sich an einer Automobil-Fertigungslinie gut veranschaulichen: Zahlreiche RFID-Transponder sind an verschiedenen Positionen an einem Fahrzeug befestigt. Physikalisch ist es nicht möglich, all diese Transponder mit der begrenzten Reichweite eines LF-RFID-Systems auszulesen – mit einem UHF-System hingegen schon. Auch wenn große Mengen an Identifier-Daten gesendet werden sollen, ist UHF dank seiner hohen Übertragungsgeschwindigkeit die richtige Wahl. Bewegt sich z. B. eine Kiste mit Einzelteilen über einen Rollenförderer, erfasst ein UHF-Leser all diese Informationen mit nur einem einzigen Lesevorgang („Multitag-Lesung“). Dies sind typische Vorteile, die RFID als ausgezeichnete Lösung für fast alle Identifikationsaufgaben im Bereich industrieller Anwendungen qualifizieren.

LF-Systeme überzeugen dann, wenn es darum geht, Objekte mit einem hohen Wassergehalt zu erfassen, wie etwa Obst oder Gemüse. Auch bei der Markierung und Identifikation von Nutztieren hat sich LF-RFID als der De-Facto-Standard durchgesetzt. HF-Systemen begegnet man dagegen dank ihrer NFC-Fähigkeit häufig in Applikationen des alltäglichen Lebens, etwa in Büchereien oder bei persönlichen Identifikationskarten.

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