Passive, semi‑passive und aktive UHF‑RFID‑Tags im Vergleich

Die Wahl des richtigen RFID‑Tags entscheidet über den Erfolg eines Projekts. Passiv, semi‑passiv oder aktiv – diese drei Varianten unterscheiden sich vor allem in der Energieversorgung, Reichweite, Größe und den Kosten. UHF‑Tags arbeiten im Bereich von 860 bis 960 MHz und sind in allen drei Ausführungen erhältlich. Während passive Tags energieautark sind und von Lesegeräten aktiviert werden, enthalten aktive Tags eine Batterie, die das Senden über weite Strecken ermöglicht. Dieser Beitrag beleuchtet die technischen Unterschiede, typische Einsatzgebiete sowie Vor- und Nachteile der einzelnen Tag‑Typen.

Passive UHF‑Tags: klein, günstig und energieautark

Passivtags sind die am häufigsten verwendeten RFID‑Transponder. Sie bestehen aus einer Antenne und einem Mikrochip mit Speicher. Es fehlt eine eigene Stromquelle; stattdessen beziehen sie ihre Energie aus dem elektromagnetischen Feld des Lesers. Sobald das Tag in Reichweite ist, aktiviert der Leser das Tag und empfängt dessen Antwort. Laut Experten werden passive UHF‑Tags vor allem wegen ihrer niedrigen Kosten (ab ca. 8 Cent pro Tag) und langen Lebensdauer geschätzt. Der Verzicht auf eine Batterie macht sie zudem äußerst kompakt und robust.

Die Reichweite ist jedoch begrenzt: Passive UHF‑Tags senden ihre Daten im Backscatter‑Verfahren und können in freier Umgebung meist bis zu zwölf Meter weit gelesen werden. In Lagerhallen oder auf Paletten reicht dies meist aus, um hunderte Objekte in Sekundenschnelle zu erfassen. Für Anwendungen wie Kleidungskennzeichnung oder Zugangskarten sind passive Tags ideal. Durch bedruckbare Etiketten lassen sie sich leicht in bestehende Prozesse integrieren.

Semi‑passive Tags: Batteriesupport für mehr Reichweite

Semi‑passive (auch „battery‑assisted passive“ oder BAP) Tags schließen die Lücke zwischen passiven und aktiven Tags. Sie enthalten eine kleine Batterie, die den Mikrochip mit Energie versorgt, während die Kommunikation weiterhin per Backscatter erfolgt. Das bedeutet: Die Batterie wird nicht für das Senden verwendet, sondern für die Versorgung der Schaltung. Dadurch können BAP‑Tags über längere Distanzen gelesen werden, reagieren schneller und können sogar Sensoren betreiben (z. B. Temperatur‑ oder Feuchtigkeitssensoren). Im Vergleich zu passiven Tags sind BAP‑Transponder teurer, aber preiswerter als vollaktive Tags. Häufige Anwendungen finden sich in der Pharma‑Logistik oder im Gesundheitswesen, wo Sensordaten unerlässlich sind.

Aktive UHF‑Tags: große Reichweite und Echtzeit‑Tracking

Aktive Tags besitzen neben der Antenne und dem Mikrochip einen eigenen Sender sowie eine Batterie. Sie senden in regelmäßigen Abständen oder auf Abruf ein Signal aus, das Lesegeräte bis zu 150 Meter weit empfangen können. Dank dieser hohen Reichweite eignen sich aktive Tags für Echtzeit‑Ortung (RTLS) von Fahrzeugen, Containern oder Sicherheitstechnik. Die Batterie sorgt für einen langlebigen Betrieb (mehrere Jahre), muss aber periodisch ersetzt werden. Die Anschaffungskosten liegen deutlich höher als bei passiven Tags: Je nach Ausstattung kosten aktive Transponder 20 bis 100 Euro, was ihre Nutzung auf hochwertige Objekte beschränkt.

Die Möglichkeit, kontinuierlich Daten zu senden, erlaubt zusätzliche Funktionen: Aktive Tags können ihren Standort in Echtzeit melden, Sturz‑ oder Vibrationssensoren integrieren und Warnungen ausgeben. In Mautsystemen öffnen sich Schranken automatisch, sobald das Fahrzeug‑Tag den Reader erreicht. In der Fertigung werden Gabelstapler per Funk geortet, um Materialströme zu optimieren. Solche Anwendungen profitieren von der hohen Reichweite und dem robusten Signal, das auch durch Wände dringt.

Vergleich der Tag‑Typen

Eigenschaft	Passiv	Semi‑passiv	Aktiv
Energiequelle	keine Batterie; Energie vom Leser	Batterie für die Schaltung	Batterie für Signalübertragung
Reichweite	bis ca. 12 m	bis 20–30 m (abhängig von Antenne)	50–150 m
Lebensdauer	10 Jahre und mehr	3–5 Jahre	2–5 Jahre
Kosten pro Tag	ca. 0,08 – 0,50 €	1 – 5 €	20 – 100 €
Anwendungen	Logistik, Einzelhandel, Bibliotheken	Sensordaten, Pharma, Gesundheitswesen	RTLS, Maut, Fahrzeug‑Tracking

Wichtige Auswahlkriterien

Ob passiv, semi‑passiv oder aktiv – die Wahl hängt von den Anforderungen ab. Für die Kennzeichnung vieler kleiner Objekte (z. B. Bekleidung) sind passive UHF‑Tags ideal: Sie sind kostengünstig, dünn und arbeiten ohne Wartung. Sind hingegen Sensordaten wichtig, bieten BAP‑Tags eine gute Lösung; sie können Werte wie Temperatur oder Feuchtigkeit aufzeichnen und per Backscatter übertragen. Für die Echtzeit‑Ortung in großer Distanz (Flughafengepäck, Container, Fuhrpark) sind aktive Tags unverzichtbar. Dabei sollte beachtet werden, dass die Batterie ersetzt werden muss und sich die Gesamtkosten erhöhen. Bei der Integration in bestehende Systeme spielen auch die verfügbaren Antennen, Frequenzregulierungen und Software‑Schnittstellen eine Rolle.

Sicherheitsaspekte

Unabhängig vom Tag‑Typ sollten Sicherheitsmechanismen berücksichtigt werden. Das EPCglobal‑Gen2‑Protokoll unterstützt Zugriffspasswörter und einen „Kill“‑Befehl, mit dem Tags dauerhaft deaktiviert werden können. Bei aktiven Tags besteht die Gefahr, dass sie unerlaubt geortet werden – hier sollten verschlüsselte Übertragungen und Authentifizierung eingesetzt werden. Außerdem ist zu prüfen, ob die Batterien den Anforderungen der Umwelt entsprechen (z. B. Temperatur‑ und Explosionsschutz).

Praxisbeispiele

In einem Bekleidungsunternehmen werden passive UHF‑Tags auf jedem Kleidungsstück angebracht. Beim Wareneingang registrieren Gate‑Leser hunderte Artikel gleichzeitig, im Verkaufsraum sorgen geschlossene Schranken dafür, dass nicht bezahlte Ware entdeckt wird. Sensor‑Tags werden in der Pharma‑Logistik genutzt: Temperatur‑Logger überwachen Impfstoffe und melden Abweichungen automatisch an die Cloud. Aktive Tags sind in modernen Parkhäusern üblich; Fahrzeuge tragen ein Tag hinter der Windschutzscheibe und Schranken öffnen sich, wenn das System das Signal empfängt. Fuhrparks nutzen dieselben Tags zur Lokalisierung von Lkw, wodurch sich Touren optimieren lassen.

Fazit

Die Welt der UHF‑RFID‑Tags ist vielfältig. Passivtags bieten eine kosteneffiziente Lösung für Massenanwendungen; semi‑passive Tags erweitern den Funktionsumfang um Sensoren; aktive Tags ermöglichen verlässliches Echtzeit‑Tracking über große Distanzen. Eine sorgfältige Bedarfsanalyse, bei der Reichweite, Kosten, Umgebungsbedingungen und Datenanforderungen berücksichtigt werden, führt zur optimalen Wahl. Mit der richtigen Tag‑Strategie lassen sich Prozesse automatisieren, Bestände transparent machen und neue IoT‑Anwendungen erschließen.

Quellen

• Preis‑ und Reichweitenangaben zu passiven und aktiven Tags.
• UHF‑Frequenzbereich und typische Lesereichweiten.
• EPCglobal Gen2‑Protokoll und Sicherheitsfunktionen.
• Sensordaten und battery‑assisted Tags.