RFID-Handbuch

von: Klaus Finkenzeller

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2006

ISBN: 9783446409149

Sprache: Deutsch

503 Seiten, Download: 6885 KB

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RFID-Handbuch

	Inhaltsverzeichnis	2
	Vorwort zur 4. Auflage	12
	1 Einführung	14
	1.1 Automatische Identifikationssysteme	15
	1.1.1 Barcode-Systeme	15
	1.1.2 Optical Character Recognition	16
	1.1.3 Biometrische Verfahren	17
	1.1.4 Chipkarten	17
	1.1.5 RFID-Systeme	19
	1.2 Vergleich verschiedener ID-Systeme	20
	1.3 Bestandteile eines RFID-Systems	20
	2 Unterscheidungsmerkmale von RFID- Systemen	24
	2.1 Grundsätzliche Unterscheidungsmerkmale	24
	2.2 Bauformen von Transpondern	27
	2.2.1 Disks und Münzen	27
	2.2.2 Glasgehäuse	27
	2.2.3 Plastikgehäuse	28
	2.2.4 Werkzeug- und Gasflaschenidentifikation	29
	2.2.5 Schlüssel und Schlüsselanhänger	30
	2.2.6 Uhren	31
	2.2.7 Bauform ID-1, kontaktlose Chipkarten	31
	2.2.8 Smart Label	33
	2.2.9 Coil-on-Chip	34
	2.2.10 Weitere Bauformen	35
	2.3 Frequenz, Reichweite und Kopplung	35
	2.4 Aktive und passive Transponder	36
	2.5 Informationsverarbeitung im Transponder	38
	2.6 Auswahlkriterien für RFID-Systeme	40
	2.6.1 Arbeitsfrequenz	41
	2.6.2 Reichweite	41
	2.6.3 Sicherheitsanforderungen	42
	2.6.4 Speicherkapazität	43
	3 Grundlegende Funktionsweise	44
	3.1 1-bit-Transponder	45
	3.1.1 Radiofrequenz	45
	3.1.2 Mikrowelle	48
	3.1.3 Frequenzteiler	50
	3.1.4 Elektro-Magnetisch	51
	3.1.5 Akustomagnetisch	53
	3.2 Voll- und Halbduplexverfahren	55
	3.2.1 Induktive Kopplung	57
	3.2.2 Elektromagnetische Backscatter-Kopplung	63
	3.2.3 Close Coupling	66
	3.2.4 Datenübertragung Leser > Transponder	68
	3.2.5 Elektrische Kopplung	68
	3.3 Sequentielle Verfahren	70
	3.3.1 Induktive Kopplung	71
	3.3.2 Oberflächenwellen-Transponder	74
	4 Physikalische Grundlagen für RFID- Systeme	78
	4.1 Magnetisches Feld	79
	4.1.1 Magnetische Feldstärke H	79
	4.1.2 Magnetischer Fluss und magnetische Flussdichte	84
	4.1.3 Induktivität L	84
	4.1.4 Gegeninduktivität M	85
	4.1.5 Kopplungsfaktor k	87
	4.1.6 Induktionsgesetz	89
	4.1.7 Resonanz	91
	4.1.8 Praktischer Betrieb des Transponders	96
	4.1.9 Ansprechfeldstärke Hmin	98
	4.1.10 Gesamtsystem Transponder – Lesegerät	104
	4.1.11 Messung von Systemparametern	123
	4.1.12 Magnetische Werkstoffe	128
	4.2 Elektromagnetische Wellen	133
	4.2.1 Entstehung elektromagnetischer Wellen	133
	4.2.2 Strahlungsdichte S	135
	4.2.3 Feldwellenwiderstand und Feldstärke E	136
	4.2.4 Polarisation elektromagnetischer Wellen	137
	4.2.5 Antennen	140
	4.2.6 Praktischer Betrieb von Mikrowellentranspondern	152
	4.3 Oberflächenwellen	170
	4.3.1 Entstehung einer Oberflächenwelle	170
	4.3.2 Reflexion einer Oberflächenwelle	172
	4.3.3 Funktionsschema von OFW-Transpondern	173
	4.3.4 Der Sensoreffekt	176
	4.3.5 Geschaltete Sensoren	180
	5 Frequenzbereiche und Funkzulassungsvorschriften	182
	5.1 Verwendete Frequenzbereiche	182
	5.1.1 Frequenzbereich 9 ... 135 kHz	184
	5.1.2 Frequenzbereich 6,78 MHz (ISM)	186
	5.1.3 Frequenzbereich 13,56 MHz (ISM, SRD)	187
	5.1.4 Frequenzbereich 27,125 MHz (ISM)	187
	5.1.5 Frequenzbereich 40,680 MHz (ISM)	188
	5.1.6 Frequenzbereich 433,920 MHz (ISM)	188
	5.1.7 UHF-Frequenzbereich	189
	5.1.8 Frequenzbereich 2,45 GHz (ISM, SRD)	189
	5.1.9 Frequenzbereich 5,8 GHz (ISM, SRD)	190
	5.1.10 Frequenzbereich 24,125 GHz (ISM)	190
	5.1.11 Auswahl der Frequenz für induktiv gekoppelte RFID- Systeme	190
	5.2 Internationale Fernmeldeunion (ITU)	193
	5.3 Europäische Zulassungsvorschriften	194
	5.3.1 CEPT/ERC REC 70-03	195
	5.3.2 Standardisierte Messverfahren	201
	5.4 Nationale Zulassungsvorschriften in Europa	204
	5.4.1 Bundesrepublik Deutschland	204
	5.5 Nationale Zulassungsvorschriften	208
	5.5.1 USA	208
	5.6 Vergleich nationaler Regulierungsvorschriften	209
	5.6.1 Umrechnung bei 13,56 MHz	209
	5.6.2 Umrechnung auf UHF	211
	6 Codierung und Modulation	212
	6.1 Codierung im Basisband	213
	6.2 Digitale Modulationsverfahren	215
	6.2.1 Amplitudentastung (ASK)	216
	6.2.2 2-FSK	218
	6.2.3 2-PSK	219
	6.2.4 Modulationsverfahren mit Hilfsträger	220
	7 Datenintegrität	222
	7.1 Prüfsummenverfahren	222
	7.1.1 Paritätsprüfung	222
	7.1.2 LRC-Verfahren	223
	7.1.3 CRC-Verfahren	224
	7.2 Vielfachzugriffsverfahren – Antikollision	226
	7.2.1 Raummultiplex – SDMA	229
	7.2.2 Frequenzmultiplex – FDMA	230
	7.2.3 Zeitmultiplex – TDMA	231
	7.2.4 Beispiele für Antikollisionsverfahren	233
	8 Sicherheit von RFID-Systemen	248
	8.1 Angriffe auf RFID-Systeme	249
	8.1.1 Angriffe auf den Transponder	250
	8.1.2 Angriffe über das HF-Interface	253
	8.2 Abwehr durch kryptographische Maßnahmen	265
	8.2.1 Gegenseitige symmetrische Authentifizierung	266
	8.2.2 Authentifizierung mit abgeleiteten Schlüsseln	267
	8.2.3 Verschlüsselte Datenübertragung	268
	9 Normung	272
	9.1 Tieridentifikation	272
	9.1.1 ISO/IEC 11784 – Codestruktur	272
	9.1.2 ISO/IEC 11785 – Technisches Konzept	273
	9.1.3 ISO/IEC 14223 – Advanced Transponders	276
	9.2 Kontaktlose Chipkarten	280
	9.2.1 ISO/IEC 10536 – Close-coupling-Chipkarten	281
	9.2.2 ISO/IEC 14443 – Proximity-coupling-Chipkarten	283
	9.2.3 ISO/IEC 15693 – Vicinity-coupling-Chipkarten	300
	9.2.4 ISO/IEC 10373 – Prüfmethoden für Chipkarten	306
	9.3 ISO/IEC 69873 – Datenträger für Werk- und Spanzeuge	311
	9.4 ISO/IEC 10374 – Containeridentifikation	311
	9.5 VDI 4470 – Warensicherungssysteme	312
	9.5.1 Teil 1 – Kundenabnahmerichtlinien für Schleusensysteme	312
	9.5.2 Teil 2 – Kundenabnahmerichtlinien für Deaktivierungsanlagen	314
	9.6 Güter- und Warenwirtschaft	315
	9.6.1 ISO/IEC 18000 Reihe	315
	9.6.2 GTAG Initiative	318
	9.6.3 EPCglobal Network	320
	10 Architektur elektronischer Datenträger	330
	10.1 Transponder mit Speicherfunktion	330
	10.1.1 HF-Interface	331
	10.1.2 Adress- und Sicherheitslogik	335
	10.1.3 Speicherarchitektur	337
	10.2 Mikroprozessoren	350
	10.2.1 Dual Interface Karte	351
	10.3 Speichertechnologie	356
	10.3.1 RAM	357
	10.3.2 EEPROM	357
	10.3.3 FRAM	359
	10.3.4 Leistungsvergleich FRAM – EEPROM	360
	10.4 Messung physikalischer Größen	361
	10.4.1 Transponder mit Sensorfunktionen	361
	10.4.2 Messungen mit Mikrowellentranspondern	363
	10.4.3 Sensoreffekt bei Oberflächenwellen-Transpondern	364
	11 Lesegeräte	368
	11.1 Datenfluss in einer Applikation	368
	11.2 Komponenten eines Lesegerätes	369
	11.2.1 HF-Interface	370
	11.2.2 Steuerung	375
	11.3 Low-cost-Aufbau – Leser-IC U2270B	376
	11.4 Anschluss von Antennen für induktiv gekoppelte Systeme	378
	11.4.1 Anschaltung mit Stromanpassung	379
	11.4.2 Speisung über Koaxialkabel	381
	11.4.3 Einfluss des Gütefaktors Q	385
	11.5 Ausführungsformen von Lesegeräten	385
	11.5.1 OEM-Lesegeräte	386
	11.5.2 Lesegeräte für industriellen Einsatz	386
	11.5.3 Portable Lesegeräte	387
	12 Herstellung von Transpondern und kontaktlosen Chipkarten	390
	12.1 Glas- und Plastiktransponder	390
	12.1.1 Modulherstellung	390
	12.1.2 Transponderhalbzeug	392
	12.1.3 Komplettierung	393
	12.2 Kontaktlose Chipkarten	393
	12.2.1 Spulenherstellung	394
	12.2.2 Verbindungstechnik	398
	12.2.3 Laminieren	399
	13 Anwendungsbeispiele	402
	13.1 Kontaktlose Chipkarten	402
	13.2 ÖPNV	404
	13.2.1 Ausgangssituation	404
	13.2.2 Anforderungen	405
	13.2.3 Vorteile durch den Einsatz von RFID-Systemen	406
	13.2.4 Tarifmodelle mit elektronischer Abrechnung	407
	13.2.5 Marktpotenzial	408
	13.2.6 Projektbeispiele	409
	13.3 Elektronischer Reisepass	415
	13.4 Ski-Ticketing	419
	13.5 Zutrittskontrolle	420
	13.5.1 Online-Systeme	421
	13.5.2 Offline-Systeme	421
	13.5.3 Transponder	423
	13.6 Verkehrssysteme	424
	13.6.1 Eurobalise S21	424
	13.6.2 Internationaler Containerverkehr	426
	13.7 Tieridentifikation	427
	13.7.1 Rinderhaltung	427
	13.7.2 Brieftauben-Preisflug	433
	13.8 Elektronische Wegfahrsperre	435
	13.8.1 Funktionsweise der Wegfahrsperre	435
	13.8.2 Kurze Erfolgsgeschichte	438
	13.8.3 Zukunftsaussichten	439
	13.9 Behälteridentifikation	440
	13.9.1 Gasflaschen und Chemikalienbehälter	440
	13.9.2 Abfallentsorgung	442
	13.10 Sportliche Veranstaltungen	444
	13.11 Industrieautomation	446
	13.11.1 Werkzeugidentifikation	446
	13.11.2 Industrielle Fertigung	449
	13.12 Medizinische Anwendungen	457
	14 Anhang	460
	14.1 Kontaktadressen, Verbände und Fachzeitschriften	460
	14.1.1 Industrieverbände	460
	14.1.2 Fachzeitschriften	462
	14.1.3 RFID im Internet	463
	14.2 Relevante Normen und Vorschriften	464
	14.2.1 Normungsgremien	464
	14.2.2 Normenliste	464
	14.2.3 Bezugsquellen für Normen und Vorschriften	472
	14.3 Literatur	473
	14.4 Platinenlayouts	484
	14.4.1 Testkarte nach ISO 14443	484
	14.4.2 Feldgeneratorspule	488
	15 Register	492
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