INFORMATION KOMMUNIKATION D PRAXIS Nikolaus Kovács Renke Bienert Heinrich Oehlmann Josef Schuermann Erwin Schmidt Eldor Walk RFID-Standardisierung im Überblick B
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Seite Einleitung... 5 1 Was ist eigentlich RFID... 7 1.1 Definition und allgemeine Begriffe... 7 1.2 RF... 8 1.3 ID... 8 1.4 Tag... 9 1.5 RFID-Anwendungen... 9 1.5.1 Unterschiedliche Anwendungsbereiche von RFID... 9 1.5.2 Identifizieren von Objekten... 9 1.5.3 Identifizieren von Personen... 10 1.5.4 Frequenzen und Übertragungsprinzipien... 11 2 Kurze Geschichte der RFID-Technologie... 13 3 Die unterschiedlichen Kategorien von RFID-Normen... 15 3.1 Begriffe und Definitionen... 15 3.2 Luftschnittstellen-Normen... 15 3.3 Testmethoden zur Konformität und zur Leistungsfähigkeit von RFID-Systemen... 15 3.4 Datenprotokolle... 16 3.5 Anwendungsnormen... 16 3.6 Eindeutigkeit bei der Identifikation, in Datenstrukturen und Dateninhalten... 16 3.7 Funk-Standards und Regulierungen... 17 3.8 Weitere RFID-Normen... 17 4 Normungsorganisationen und Normen... 19 4.1 Allgemeines... 19 4.2 Grundlagennormung... 21 4.3 Anwendungsnormen... 24 4.4 Normen zu Funkbestimmungen... 25 4.5 Verwandte Normen... 26 4.6 Aktuelle Normungsarbeit in Europa... 27 4.7 RFID und Umweltschutz... 28 5 Übersicht über die RFID-Normen... 29 5.1 Begriffsnormen... 29 5.2 Normen zu Luftschnittstellen... 29 1
RFID-Standardisierung im Überblick Seite 5.2.1 Allgemeine Überlegungen... 29 5.2.2 Vergleich zwischen LF-Bändern und UHF- bzw. Mikrowellenbändern... 31 5.3 Übersicht über die verschiedenen Luftschnittstellennormen für AIDC... 36 5.3.1 AIDC-Luftschnittstellen Reihe ISO/IEC 18000 allgemein... 38 5.3.2 AIDC-Luftschnittstellen: Referenz-Architektur und Parameterdefinition (ISO/IEC 18000-1)... 38 5.3.3 AIDC-Luftschnittstellen: Tag-Talks-First (TTF), Reader-Talks-First (RTF)... 39 5.3.4 AIDC-Luftschnittstellen: Frequenzen unterhalb 135 khz (ISO/IEC 18000-2)... 39 5.3.5 AIDC-Luftschnittstellen: 13,56 MHz (ISO/IEC 18000-3)... 40 5.3.6 AIDC-Luftschnittstellen: 2,45 GHz (ISO/IEC 18000-4)... 40 5.3.7 AIDC-Luftschnittstellen: 860 960 MHz (ISO/IEC 18000-6)... 40 5.3.8 AIDC-Luftschnittstellen: 433 MHz (ISO/IEC 18000-7)... 42 5.3.9 AIDC-Luftschnittstellen: Elementar-Transponder (ISO/IEC TR 24710)... 42 5.3.10 AIDC-Luftschnittstellen: Mobile RFID-Leser (ISO/IEC 29143)... 42 5.4 Luftschnittstellen für Kontaktlos-Chipkartennormen 43 5.5 RFID-Normen für die Tieridentifikation aus ISO/TC 23 Tractors and Machinery... 45 5.6 Testmethoden... 45 5.7 Datenprotokolle... 49 5.7.1 Datenprotokoll Anwendungsschnittstelle... 51 5.7.2 Datentransfer zu und von Applikationen (ISO/IEC 15961-1, ISO/IEC 15961-2, ISO/IEC 15961-3, ISO/IEC 15961-4)... 52 5.7.3 Datenprotokoll Transponderschnittstelle (ISO/IEC 15962)... 52 5.7.4 Applikationsdaten in Datenstrukturen (ISO/IEC 15962 revised)... 53 5.7.5 Datenprotokoll Eindeutige Kennzeichnung (ISO/IEC 15963)... 53 2
Inhaltsverzeichnis Seite 5.7.6 Datenprotokoll Software-Infrastruktur (ISO/IEC 24791-1, ISO/IEC 24791-2, ISO/IEC 24791-3, ISO/IEC 24791-4 und ISO/IEC 24791-5)... 53 5.7.7 Datenprotokolle RFID in Bibliotheken (ISO 28560-1, ISO 28560-2 und ISO 28560-3)... 54 5.8 Applikationsspezifische Internationale Normen... 54 5.8.1 Allgemein... 54 5.8.2 Anwendungsbereich Einsatzempfehlungen... 55 5.8.3 Anwendungsbereich Transporteinheiten und Verpackungen (ISO/TC 104 Freight Containers und ISO/TC 122 Packaging)... 56 5.8.4 Anwendungsbereich Near Field Communication (NFC) 57 5.8.5 Anwendungsbereich Gaszylinder... 59 5.8.6 Anwendungsempfehlung Profile für Anwendungserfordernisse... 59 5.9 Eindeutige Identifikation... 60 5.10 RFID-Emblem Datenstrukturen Sensoren und Batterien EMI... 62 5.10.1 RFID-Emblem (ISO/IEC 29160)... 62 5.10.2 Richtlinien für die Verwendung von Datenstrukturen in AIDC-Medien (ISO/IEC 29162)... 62 5.10.3 Anwendungsprotokoll Regeln beim Einsatz von Sensoren und Batterien (ISO/IEC 24753)... 62 5.10.4 Einfluss von EMI verursacht durch Lesegeräte der Reihe ISO/IEC 18000 als Sender auf aktive implantier - bare medizinische Geräte (ISO/IEC TR 20017)... 63 5.11 Systeme zur Ortsermittlung in Echtzeit (RTLS)... 64 5.12 Mobile RFID-Schreib-/Lesegeräte (MIIM)... 66 5.13 Security for item management................... 68 6 Funkvorschriften, Funkgerätenormen und EMV-Normen von ETSI und CENELEC.... 71 6.1 Für Funkangelegenheiten zuständige europäische Organisationen.... 71 6.2 Generische Funkparameter-Normen... 72 6.3 Produktspezifische Funkparameter-Normen... 72 6.3.1 Funkparameter-Norm für UHF (ETSI EN 302208)... 72 6.3.2 Generelle Eigenschaften und Testmethoden für Telemetriesysteme im Straßenverkehr bei 5,8 GHz (ETSI EN 300674)... 73 3
RFID-Standardisierung im Überblick Seite 6.3.3 Automatische Erkennung von Fahrzeugen im Schienenverkehr (2,45 GHz) (ETSI EN 300761).... 73 6.3.4 Anforderungen an Funksysteme für EMV-Emissionen (ETSI EN 301489)... 73 6.3.5 Einsatzempfehlungen für UHF-RFID-Systeme (ETSI TR 102436)... 73 6.3.6 Maximale Strahlenbelastung (DIN EN 50364, DIN EN 50357).... 74 7 Nationale Arbeiten auf dem Gebiet RFID/ Einsatz der Transpondertechnologie in verschiedenen Applikationsfeldern Beispiele... 77 7.1 Anforderungen an Transpondersysteme zum Einsatz in der Supply Chain (VDI-Richtlinie 4472)........... 77 7.2 Standardisierung von Fahrzeug-Versand- Informationen für den RFID-Einsatz (VDA 5520 )... 78 7.3 BSI TR-03126: Sicherer RFID-Einsatz (TR RFID)... 79 8 Ausblick... 81 Literaturhinweise... 83 4
Übersicht über die RFID-Normen Leistungsfähigkeit von RFID-Systemen (Reihe ISO/IEC 18046) ISO/IEC 18046:2006 enthält Testmethoden zur Messung der Leistungsfähigkeit von Transpondern und Readern in verschiedenen Anwendungsszenarien. Beschrieben werden Messmethoden zur Bestimmung der Identifikationsreichweite und Identifikationsrate, der Lesereichweite und Leserate und der Schreibreichweite und Schreibrate. Mit den derzeit in der Entwicklung befindlichen Teilen 18046-1 und 18046-2 sowie dem bereits fertig gestellten Teil 3 werden die Testmethoden für Gesamtsysteme, Lesegeräte und Transponder in getrennte Standardwerke gegliedert. Die beschriebenen Testmethoden erlauben nicht die Überprüfung der Konformität mit den regulatorischen Funkvorschriften. Konformität mit AIDC-Luftschnittstellennormen (Reihe ISO/IEC TR 18047) Die Reihe der Internationalen Fachberichte (Technical Reports) ISO/IEC TR 18047 definiert Testmethoden zur Feststellung der Konformität von RFID-Produkten (Transpondern und Lesern) mit den Spezifikationen der entsprechenden Teile von ISO/IEC 18000. Transponder werden hinsichtlich der Amplitude des Rückmodulationssignals, und Reader bezüglich der erzeugten Feldstärken und des Modulationsverhaltens überprüft. Außerdem werden Referenzaufbauten für Transponder und Leser definiert. Die in diesem Technischen Report beschriebenen Testmethoden sind ebenfalls nicht zur Überprüfung der Einhaltung von regulatorischen Vorschriften ausgelegt. Daher werden im Rahmen der Funkzulassung überprüfte Parameter hier nicht erneut berücksichtigt. Sowohl zu ISO/IEC TR 18047-2 als auch zu ISO/IEC TR 18047-3 gibt es eine Reihe von technischen Corrigenda. ISO/IEC TR 18047-2 befindet sich derzeit in der Überarbeitung und wird nach Fertigstellung die derzeit aktuelle Version aus dem Jahr 2006 und die im Laufe des vergangenen Jahres beigefügte Ergänzung ISO/IEC TR 18047-2/ Cor 1:2010 ersetzen. ISO/IEC TR 18047-3:2004/Cor 1:2007 überarbeitet den bereits 2004 herausgegebenen Teil für RFID-Systeme im HF-Frequenzband. Die Arbeiten am Corrigendum 1 wurden im Jahr 2007 abgeschlossen und als Ergänzung des Technischen Reports veröffentlicht. Im 2008 veröffentlichten ISO/IEC TR 18047 3:2004/ Cor 2:2008 werden weitere Ergänzungen beschrieben. ISO/IEC TR 18047-3 befindet sich derzeit ebenfalls wieder in Überarbeitung. Die neue Version wird auch hier die bereits seit 2004 existierende Version sowie die beiden Corrigenda ersetzen. Aus dem Jahr 2008 stammt ebenfalls die aktuelle Version von ISO/IEC TR 18047-6, welche sich auf Systeme mit einer Betriebsfre- 47
RFID-Standardisierung im Überblick quenz von 860 MHz 960 MHz bezieht. Auch hier ist augenblicklich eine Überarbeitung im Gange. In 2010 wurden die Arbeiten an einer Revision von ISO/IEC TR 18047-7 beendet. Dieser Teil nimmt Bezug auf ISO/IEC 18000-7 und somit auf die Luftschnittstelle bei einer Frequenz von 433 MHz. Tabelle 8b: Übersicht über Normen zu Testmethoden für Kontaktlos- Chipkarten Norm Titel Ausgabe ISO/IEC 10373-1 Identification cards Test methods Part 1: General characteristics ISO/IEC 10373-6 Identification cards Test methods Part 6: Proximity cards ISO/IEC 10373-7 Identification cards Test methods Part 7: Vicinity cards 2006 2011 2008 Die Reihe ISO/IEC 10373 definiert Testmethoden für charakteristische Eigenschaften von Identifikationskarten. ISO/IEC 10373-1 definiert dabei die Testmethoden, die mehreren unterschiedlichen Kartentechnologien gemein sind, ISO/IEC 10373-6 die ISO/IEC 14443-spezifischen Testmethoden und ISO/IEC 10373-7 die ISO/IEC 15693-spezifischen Testmethoden. ISO/IEC 10373-6:2011 enthält dabei eine Reihe von Ergänzungen im Vergleich zur Vorgängerausgabe, die insbesondere den erhöhten Anforderungen durch den Einsatz beim Biometrie-Reisepass Rechnung tragen; so sind z. B. die folgenden Änderungen/Amendments in den Text aufgenommen worden: ISO/IEC 10373-6 Amd 1 Additional PICC test methods; ISO/IEC 10373-6 Amd 2 Improved RF test methods; ISO/IEC 10373-6 Amd 3 Protocol test methods for proximity coupling devices; ISO/IEC 10373-6 Amd 4 Additional test methods for PCD RF interface and PICC alternating field exposure und ISO/IEC 10373-6 AM 5 Bit rates of fc/64, fc/32 and fc/16. (Hierbei steht PICC für Proximity Integrated Circuit Card und PCD für Proximity Card Device.) Tabelle 8c schließlich gibt eine Übersicht über die Normenreihe ISO 24631 zu Testmethoden für RFID im Einsatz bei der Tieridentifikation. 48
Übersicht über die RFID-Normen Tabelle 8c: Übersicht über Normen zu Testmethoden für RFID-Normen zur Tieridentifikation Norm Titel Ausgabe ISO 24631-1 ISO 24631-2 ISO 24631-3 ISO 24631-4 ISO 24631-6 Radiofrequency identification of animals Part 1: Evaluation of conformance of RFID Transponder with ISO 11784 and ISO 11785 (including granting and use of a manufacturer code) Radiofrequency identification of animals Part 2: Evaluation of conformance of RFID transceivers with ISO 11784 and ISO 11785 Radiofrequency identification of animals Part 3: Evaluation of performance of RFID Transponder conforming with ISO 11784 and ISO 11785 Radiofrequency identification of animals Part 4: Evaluation of performance of RFID transceivers conforming with ISO 11784 and ISO 11785 Radiofrequency identification of animals Part 6: Representation of animal identification information (visual display/data transfer) 2009 2009 2009 2009 (in Bearbeitung) Datenprotokolle Die bedeutendsten ISO/IEC-Normen zu den Datenprotokollen sind in der folgenden Tabelle 9 gelistet. 5.7 49
RFID-Standardisierung im Überblick Tabelle 9: ISO/IEC-Normen zu Datenprotokollen Norm ISO/IEC 15961 ISO/IEC 15961-1 ISO/IEC 15961-2 ISO/IEC 15961-3 ISO/IEC 15961-4 ISO/IEC 15962 ISO/IEC 15963 ISO/IEC 24791-1 ISO/IEC 24791-2 ISO/IEC 24791-3 ISO/IEC 24791-5 Titel (RFID) for item management Data protocol: Application interface (RFID) for item management: Data protocol Part 1: Application interface (RFID) for item management: Data protocol Part 2: Registration of RFID data constructs (RFID) for item management: Data protocol Part 3: RFID data constructs (RFID) for item management: Data protocol Part 4: Application interface commands for battery assist and sensor functionality (RFID) for item management Data protocol: data encoding rules and logical memory functions for item management Unique identification for RF Transponder (RFID) for item management Software system infrastructure Part 1: Architecture Information technology Automatic Identification and Data Capture Techniques Radio-Frequency Identification (RFID) for Item Management System Management Protocol Part 2: Data management Information technology Automatic Identification and Data Capture Techniques Radio-Frequency Identification (RFID) for Item Management System Management Protocol Part 3: Device management (RFID) for item management Software system infrastructure Part 5: Device interface Ausgabe Status 2004 In Überarbeitung 2004 In Überarbeitung 2009 2011 50
Übersicht über die RFID-Normen Tabelle 9 (fortgesetzt) Norm ISO/IEC 24753 Titel Automatic identification and data capture techniques Radio frequency identification (RFID) for item management Application protocol: encoding and processing rules for sensors and batteries ISO 28560-1 Information and documentation RFID in libraries Part 1: Data elements and general guidelines for implementation ISO 28560-2 Information and documentation RFID in libraries Part 2: Encoding of RFID data elements based on rules from ISO/IEC 15962 ISO 28560-3 Information and documentation RFID in libraries Part 3: Fixed length encoding Ausgabe Status 2011 2011 2011 Datenprotokoll Anwendungsschnittstelle ISO/IEC 15961 und ISO/IEC 15962 spezifizieren ein Datenprotokoll zum Austausch von Informationen in einem RFID-System. Um das komplette System verstehen zu können, müssen beide Internationalen Normen herangezogen werden. Jeder Internationale Norm fokussiert sich auf eine bestimmte Schnittstelle: ISO/IEC 15961 beinhaltet die Spezifikationen einer Transfersyntax sowie die Definition von Applikationskommandos und Antworten. Daten und Kommandos werden in einer standardisierten Weise beschrieben, unabhängig von der verwendeten Luftschnittstelle. Die Internationale Norm umfasst Angaben und Richtlinien zur Darstellung der Daten als Objekte. Des Weiteren beschreibt sie die Struktur der Object Identifiers, basierend auf ISO/IEC 9834-1 (ISO/IEC 9834-1 bietet einen hierarchisch organisierten Ordnungsbegriff für weltweit eindeutige Kennungen für Objekte). ISO/IEC 15961 definiert Kommandos und Antworten zur Datenübertragung zwischen der Applikation und dem Transponder, spezifiziert die Transfer-Syntax, basierend auf den Basic Encoding Rules von ISO/IEC 8825-1, und gibt eine formale Beschreibung der Bearbeitungsprozesse unter Verwendung von ASN.1, wie in ISO/IEC 8824-1 beschrieben. ISO/IEC 15961 kann als Referenz bei der Entwicklung von Anwendungssoftware benutzt werden. ISO/IEC 15962 beschreibt die Abbildung der Daten im Transponder sowie die Basisverarbeitung der Transponderdaten. 5.7.1 51