RFID. Ubiquitous Computing. Sensornetze. Pervasive Computing. Wearable Computing. mobile Ad-hoc- Netze. Mobile Computing Internet der Dinge

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1 8. RFID-Technologie Ubiquitous Computing Pervasive Computing Wearable Computing Sensornetze mobile Ad-hoc- Netze Ubiquitous Computing Mobile Computing Internet der Dinge RFID Wi1-K08-1

2 8. RFID-Technologie Ubiquitous Computing Zwei wichtige Aspekte: Embedded Computing IT wird in Gegenstände eingebaut Cyber-Physical System Vernetzung ermöglichen Kommunikation (Sensornetz) Internet der Dinge Mensch Computer Gegenstand Computer Computer Gegenstand RFID (Radio Frequency Identification) Transponder-Technik, bereits seit etwa 60 Jahren bekannt. z.b. elektronische Schlüssel (Auto) berührungslose Karten (Mensa) Wi1-K08-2

3 8. RFID-Technologie Alltagsgegenstand mit RFID-Tag Wi1-K08-3

4 8.1 Technologische Grundlagen Funktionsprinzip von RFID Transponder wird durch Frequenz bestrahlt Transponder wird aktiviert und decodiert das Signal Verarbeitung Zurücksenden RFID Lesegerät RFID Transponder Wi1-K08-4

5 8.1 Technologische Grundlagen Merkmale von RFID-Systemen Speichertechnologie: Read-only-System Write-once-System Read-write-System Energieversorgung des Transponders Passiv Energieversorgung durch das Lesegerät (Induktion) Aktiv eigene Energiequelle, z. B. Batterie, die durch Signal der Leseeinheit aktiviert wird Semiaktiv eigene Energiequelle, die nur der Datensicherung dient Bauformen Smart Label Etiketten Kunststoff- oder Glasbehälter/-röhrchen Card-Transponder kontaktlose Chipkarten Widerstandsfähige Metall-Transponder Kunststoff-Disks Wi1-K08-5

6 8.1 Technologische Grundlagen Funktionsprinzip von RFID Typische Frequenzbereiche / Einsatzgebiete: Niedrigfrequenz 125 bis 134 KHz Tieridentifikation, Wegfahrsperren, Chipkarten Hochfrequenz 13,56 MHz Zugangssysteme, Behälteridentifikation, Diebstahlüberwachung, Paketlogistik Ultrahochfrequenz 433, 868 bzw. 915 MHz Automation, Produktionslogistik, Warenverfolgung identifikation Mikrowelle 2,45 bzw. 5,8 GHz Waren-, Container-, Palettenverfolgung / -identifikation, elektronische Sigel, Mautsysteme Typische Reichweiten Close Coupling Niederfrequenz bis 30 MHz bis 0,01 Meter Remote Coupling < 135 KHz bis 1,5 Meter Remote Coupling 13,56 MHz 0,5 bis 3 Meter Long Range 433, 868 bzw. 915 MHz 0,5 bis 50 Meter Long Range 2,45 GHz 10 bis 100 Meter Long Range 5,8 GHz 10 bis 1000 Meter Wi1-K08-6

7 8.2 Wirtschaftliche Betrachtung Betriebswirtschaftliche Betrachtung neue Prozesse / neue Produkte BWL Management vieler Daten Genaueres Abbild der Realität IT DBMS Data Warehouse Wi1-K08-7

8 8.2 Wirtschaftliche Betrachtung Konvergenz durch Ubiquitous Computing hoch Abbildungsgenauigkeit Virtuelle Welt/ Informationssystem niedrig manuelle Erfassung Barcode RFID embedded computing Technologie Wi1-K08-8

9 8.2 Wirtschaftliche Betrachtung Wirtschaftliche Aspekte von Ubiquitous Computing hoch Grenzkosten der Erfassung Häufigkeit der Erfassung Granularität niedrig manuelle Erfassung Barcode RFID embedded computing Technologie Wi1-K08-9

10 8.2 Wirtschaftliche Betrachtung Beispiel Prozessgestaltung mit Ubiquitous Computing Traditioneller Prozess Abgleich zwischen realer und virtuellen Welt Ubiquitous Computing- gestützter tzter Prozess Wi1-K08-10

11 Nummerierungssystematik für Produkte Barcode EAN European Article Number (UCC in den USA) Ländererkennung Betriebsnr. des Herstellers Artikelnr. des Herstellers Wi1-K08-11

12 Nummerierungssystematik für Produkte EPC Electronic Product Code für RFID-Tags EPC General Identifier Format (GID) 96 bit (UCC in den USA) 8 bit 28 bit 24 bit 36 bit Header EPC-Manager- Article Serial Number Class Number 268 mio 16,7 mio 68 mrd. Seriennummer für jede einzelne Artikelinstanz d.h. mit EAN kann nur die Artikel-Art identifiziert werden, mit EPC jede einzelne Instanz Wi1-K08-12

13 RFID - Anwendung Funktionen in Logistik & Handel, die durch RFID unterstützt werden können: Wareneingang/-ausgang Automatische Erfassung, exakte Erfassung Ebene der Erfassung: Palette/Karton/einzelne Produkte exakte Erfassung Ebene des Tags wichtig Palette/Kartons/einzelnes Produkt Lagerbestand alle Produkte am Lager erfassen exakte permanente Inventur Überwachung von Lagerdauer, Mindesthaltbarkeitsdatum, Wi1-K08-13

14 RFID-Anwendung Funktionen in Logistik + Handel, die durch RFID unterstützt werden können: Diebstahlschutz Identifikation unverkäuflicher Ware Rückverfolgbarkeit für Artikel über Handelsstufen bis zum Hersteller Kassiervorgang, automatisches Erfassen der Ware Product Authentification gegen Produktpiraterie Wi1-K08-14

15 Vom Hersteller zum Point-of-Sale Beispiel: Metro Future Store Vom Hersteller zum Handel: Transponder wird vom Hersteller an Ware angebracht, weitere RFID-Technologie auf Transporteinheiten z.b. Container Informationsfluß zwischen den Beteiligten der Logistikkette Lieferschein-Information automatisches Verbuchen im Warenwirtschaftssystem Wareneingangskontrolle automatische Inventur des Lagers Wi1-K08-15

16 RFID in der Supply Chain bei der METRO Group Quelle: Metro Wi1-K08-16

17 Vom Hersteller zum Point-of-Sale Produkt mit RFID-Tag Quelle: Metro Wi1-K08-17

18 Vom Hersteller zum Point-of-Sale RFID-Gate zur Wareneingangskontrolle Quelle: Metro Wi1-K08-18

19 Vom Hersteller zum Point-of-Sale In der Verkaufsfläche: Intelligentes Regal Regal erkennt, welche Artikel im Regal liegen Auffüllvorgang anstoßen Fehlbelegungen Automatische Preisauszeichnung Intelligente Waage Produkterkennung Info-Terminal (Everywhere Display) Kundeninformationsterminals für Produktinformationen Wi1-K08-19

20 Vom Hersteller zum Point-of-Sale Intelligentes Regal Quelle: Metro Wi1-K08-20

21 Vom Hersteller zum Point-of-Sale Intelligente Waage Quelle: Metro Wi1-K08-21

22 Vom Hersteller zum Point-of-Sale Info-Terminal Quelle: Metro Wi1-K08-22

23 Vom Hersteller zum Point-of-Sale In Verkaufsfläche: Intelligente Einkaufswagen Kassen mit RFID-Leser Erfassungsvorgang Selbstzahlerfunktion Leergutautomaten Erkennung über RFID De-Akitvator Deaktivieren des RFID-Chips nach dem Verkauf aus Datenschutzgründen Wi1-K08-23

24 Selbstzahlerkassen mit RFID-Scanner Quelle: Metro Wi1-K08-24

25 De-Aktivator für RFID-Tags Quelle: Metro Wi1-K08-25

26 DFKI Living Lab: Innovative Retail Lab - IRL Strategische Kooperation mit Globus: Forschungs- und Demonstrationszentrum für den Supermarkt der Zukunft Vorarbeiten des DFKI im Bereich von Einkaufsassistenzsystemen Laufzeit 3 Jahre Stiftungsprofessur plus Mitarbeiter Ausgangspunkt für weitere assoziierte Projekte Labor in der Globus-Koordination in St. Wendel Wi1-K08-26

27 DFKI-IRL-Demonstrator Einkaufsassistenz RFID-Sensorik Instrumentierte Regale und Einkaufswagen Information zum Produkt und Produktvergleich Sprachausgabe Temperatur-, Bewegungs- und Lagesensoren Wi1-K08-27

28 DFKI-IRL-Demonstrator Einkaufsassistenz Digitaler Sommelier (mit (mit tiefer tiefer Stimme) Stimme) Ich Ich bin bin ein ein schwerer schwerer Rotwein Rotwein Dieser Dieser Wein Wein eignet eignet sich sich für für folgende folgende Gerichte: Gerichte: Antropomorphe Objekte unterstreichen den Objektcharakter Empfehlungen basierend auf statischen Eigenschaften Aufzeichnung veränderlicher Eigenschaften Wi1-K08-28

29 DFKI-IRL-Demonstrator Intelligente Produktlupe Verbindung von physikalischer Lupe und semantischer Lupe Bildlupe + Informationslupe Wi1-K08-29

30 DFKI-IRL-Demonstrator Smart Fridge RFID-Sensorik Produktgedächtnis Endkundenunterstützung Intuitive Bedienung Wi1-K08-30

31 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-31

32 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-32

33 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-33

34 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-34

35 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-35

36 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-36

37 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-37

38 DFKI-IRL-Szenario Instrumentierter Einkaufswagen Wi1-K08-38

39 8.4 Flugzeugwartung Weitere Beispiele: Flugzeugwartung Problem: Monteure dürfen Werkzeuge nicht im Flugzeug vergessen! Werkzeuge werden markiert Vollständigkeitskontrolle routinemäßig nach jeder Reparatur 4-Augen-Prinzip; 1 x pro Woche bei fehlenden Werkzeugen muss Flugzeug im Hangar bleiben RFID-Einsatz: 1. Vollständigkeitsprüfung wird automatisiert 2. Werkzeuge können lokalisiert werden 3. Dokumentation wird automatisiert Wi1-K08-39

40 8.5 Sicherheitsaspekte Angriffsarten bei RFID Systemen Inhalt fälschen Identität fälschen (Transponder) Deaktivieren Ablösen Abhören Blocken Stören Identität fälschen (Lesegerät) Wi1-K08-40

41 8.5 Sicherheitsaspekte Angriffsarten bei RFID Systemen Identität fälschen Abhören Inhalte fälschen Identität fälschen RFID Lesegerät RFID Transponder Ablösen Deaktivieren Produkt Blocken Stören Wi1-K08-41

42 8.5 Sicherheitsaspekte Angriffszweck Ausspähen: Der Angreifer verschafft sich unberechtigten Zugang zu Informationen Täuschen: Der Angreifer täuscht den Betreiber oder Benutzer eines RFID-Systems, indem er unzutreffende Informationen einspeist Denial of Service (DoS): Die Verfügbarkeit von Funktionen des RFID-Systems wird beeinträchtigt Schutz der Privatsphäre: Der Angreifer sieht seine Privatsphäre durch das RFID-System bedroht und schützt diese durch einen Angriff auf das System Wi1-K08-42

43 8.5 Sicherheitsaspekte Sicherheitsmaßnahmen Authentifizierung Verschlüsselung Abhörsichere Antikollisionsprotokolle Pseudonymisierung Verhindern des Auslesens Dauerhafte Deaktivierung Umsetzung der fairen Informatikpraktiken in RFID- Protokollen Wi1-K08-43