Assets und Personen können auf zahlreiche Arten und Weisen getrackt werden. Zwei beliebte Kommunikationstechnologien hierfür sind Radio Frequency Identification (RFID) und Bluetooth Low Energy (BLE). Unsere Favendo-Technologie beruht hauptsächlich auf BLE. Dennoch erhalten wir immer wieder Kundenanfragen, die sich nach den Vor- und Nachteilen von BLE und RFID erkundigen und welche Technologie für welchen Anwendungsfall geeignet ist. Zeit für einen Vergleich.

Was ist RFID?

RFID nutzt Funkwellen, um digitale Daten, die in RFID-Etiketten (auch Smart Labels genannt) kodiert sind, zu erfassen, auszulesen und in einigen Fällen auch zu aktualisieren. Die drei Hauptkomponenten sind das Tag bzw. Label, die Antenne und das Lesegerät. Darüber hinaus gibt es zwei Arten von RFID-Tags:

• Passive Tags: Diese haben keine eigene Stromquelle und werden durch das Signal des Lesegeräts mit Energie versorgt.
• Aktive Tags: Diese haben eine interne Batterie.

Die Technologie nutzt verschiedene Frequenzbänder: von Niedrigfrequenz (125 bis 134 kHz), über Hochfrequenz (13,56 MHz) und Ultrahochfrequenz (bis 960 MHz) bis hin zu Mikrowellen (2,45 GHz und höher). Die Reichweite und Genauigkeit variieren je nach verwendetem Frequenzband und Einsatzbereich.

Was ist BLE (RSSI / AoA)?

BLE ist wie RFID eine Funkfrequenztechnologie, die das 2,4-GHz-Band nutzt, wobei sie auf 80 verschiedenen 1-MHz-Kanälen zwischen 2400 und 2483,5 MHz arbeitet. BLE-basierte Tracking-Systeme bestehen in der Regel aus:

• Sender (BLE-Tag/Beacon): Befestigt an einem Asset oder einer Person. Kommt in verschiedenen Formen und wird normalerweise von einer internen Batterie betrieben.
• Empfänger (Tracker oder Relay): Installiert in der Umgebung, um das Signal des BLE-Tags zu erkennen. Sammeln Daten von den Tags und leiten sie an ein Programm weiter, das sie in ein nutzbares Format umwandelt.
• Middleware: Software, die die Daten verarbeitet.
• Benutzeroberfläche (UI): Hier können Nutzer die Tracking-Daten einsehen, z. B. über eine App oder eine Website.

Es gibt zwei Arten von BLE-Systemen: Received Signal Strength Indication (RSSI) und Angle of Arrival (AoA). RSSI misst die Nähe von Geräten durch die Analyse und Aggregation der Signalstärke in Dezibel (dBm). AoA berücksichtigt den Winkel, aus dem ein bestimmtes BLE-Signal stammt. Dadurch unterscheiden sich RSSI und AoA signifikant in der Genauigkeit.

RFID vs. BLE im Vergleich

Reichweite

RFID: Passive Tags haben normalerweise eine begrenzte Reichweite und müssen in unmittelbarer Nähe des Lesergeräts ausgelesen werden. Die Konfiguration von RFID-Geräten erfordert häufig die ein zusätzliches Gerät mit NFC-Funktion, was zeitaufwändiger ist als die Konfiguration von BLE-Geräten. Der User muss sich in der Nähe (4-5 cm) des RFID-Tags befinden, um mit ihm zu interagieren. Aktive RFID-Tags im Ultrahochfrequenzbereich (UHF) können hingegen eine Reichweite von bis zu 100 Metern abdecken.

BLE: BLE hat unter optimalen Bedingungen hingegen eine Standardreichweite von bis zu 100 Metern. BLE-Tags sowohl einzeln als auch in Gruppen zusammengefasst, lassen sich außerdem über größere Distanzen – oftmals automatisch – identifizieren, auslesen oder konfigurieren. Dies spart sowohl Zeit als auch Aufwand bei der Einrichtung und Konfiguration von Asset-Tracking-Systemen.

Genauigkeit

RFID: Die Genauigkeit von RFID hängt von den verwendeten Tags, dem Lesegerät und dem Frequenzband ab. Sie reicht von mehreren Metern bis hin zu wenigen Zentimetern. RFID-Systeme können nur Positionsdaten liefern, wenn sie sich in Reichweite des Lesegeräts befinden. Darüber hinaus nimmt die Genauigkeit der Daten mit zunehmender Entfernung zwischen Tag und Lesegerät ab. In den meisten Anwendungen kann RFID nur eine zonenbasierte Positionierung bieten, d. h. ob sich das Asset in einem bestimmten Bereich befindet oder nicht.

BLE: BLE-Systeme können je nach Art des Systems (RSSI oder AoA) den Standort eines Objekts in einem Raum zwischen drei und fünf Metern (RSSI) bis hin zu 0,2 Meter n(AoA) anzeigen. Darüber hinaus bieten BLE-Systeme häufig Echtzeit-Ortungs- und Positionierungsdaten. Dadurch können Assets verfolgt werden, während sie sich durch das Gebäude bewegen. Die Präzision der Ortungsverfolgung hängt stark von der Dichte und Positionierung der Tracker ab.

Konnektivität und Skalierbarkeit

RFID: RFID-Systeme können je nach Typ unidirektional oder bidirektional sein. Auch hier hängt es von der Umgebung und der Signalstärke ab, aber in der Regel ist keine direkte Sichtverbindung zum Lesegerät oder eine ständige Verbindung erforderlich.

BLE: BLE hat den erheblichen Vorteil der Bidirektionalität, wodurch Informationen sowohl gesendet als auch empfangen werden können. Außerdem können Verbindungen zu anderen BLE-Geräten hergestellt werden. Bei BLE-RSSI ist in der Regel keine Sichtverbindung zu den Trackern erforderlich, solange das Signal nicht blockiert wird, während BLE-AoA für eine präzise Positionierung im Allgemeinen eine Sichtverbindung erfordert.

Beide Systeme sind skalierbar. Bei der Skalierung eines Projekts müssen Faktoren wie Konnektivität, Stromquelle und vieles mehr einbezogen werden. Im Allgemeinen sind BLE-RSSI-Systeme jedoch sehr kosteneffektiv skalierbar.

Kompatibilität

RFID: RFID-Systeme erfordern RFID- und NFC-Equipment. Dadurch ist die Anzahl der User auf die verfügbare Hardware beschränkt. Für eine höhere Anzahl an Usern muss zusätzliche Hardware erworben und gewartet werden.

BLE: BLE-Geräte können mit nahezu jedem Bluetooth-fähigen Gerät kommunizieren. Die Bidirektionalität von BLE bietet eine breite Palette an Funktionen und ist damit die erste Wahl in modernen IoT-Ökosystemen, wie der Industrie 4.0. Es kann leicht in bestehende Netzwerke integriert und mit wenig bis gar keinen zusätzlichen Kosten erweitert werden.

Kosten

RFID: Die Kosten können je nach Implementierung und Anforderungen stark variieren. Passive RFID-Tags sind im Vergleich zu BLE kostengünstig. In größeren Installationen können jedoch die Infrastrukturkosten für RFID-Lesegeräte sehr hoch sein, insbesondere wenn sie in Einrichtungen wie Säulen oder Schranken integriert werden müssen.

BLE: Die Anfangsinvestition für BLE-Systeme kann höher sein als bei RFID. Werden aber etwa vorhandene Access Points als Tracker genutzt, lassen sich Hardwarekosten massiv senken.

Energieverbrauch

RFID: Passive RFID-Tags benötigen keine eigene Stromquelle und werden von einem nahegelegenen RFID-Scanner mit Energie versorgt.

BLE: BLE-Tags verwenden Batterien, die je nach Sendeintervall und Konfiguration alle zwei bis acht Jahre ausgetauscht werden müssen. Aufgrund seiner eigenen Stromquelle ist BLE die bessere Option für Anwendungen, bei denen der Tag ständig in Betrieb sein muss.

Sicherheit

RFID: RFID-Tags können verschlüsselt und mit Zugangskontrollen versehen werden. Die Sicherheit hängt jedoch stark von den verwendeten Protokollen ab.

BLE: BLE-Geräte unterstützen moderne Verschlüsselungs- und Authentifizierungsmechanismen und sind durch standardisierte Sicherheitsprotokolle geschützt. Darüber hinaus sind viele Smart Devices wie Tablets und Smartphones über zusätzliche PINs, einen Fingerabdruck oder Gesichtserkennung gesichert. Eine mobile App auf dem Gerät des Nutzers erfordert oft weitere Anmeldedaten oder eine Zwei-Faktor-Authentifizierung. Ein BLE-System hat daher meist eine mehrschichtige Sicherheitsstruktur.

Fazit: Die Qual der Wahl

Beide Technologien haben ihre Vor- und Nachteile und sind je nach Anwendungsszenario unterschiedlich geeignet. RFID ist ideal, wenn es auf einfache Lösungen ankommt, insbesondere bei Anwendungen ohne ständige Energiequelle und bei kurzen Distanzen. Passive RFID-Etiketten sind besonders für Umgebungen geeignet, in denen nur gezielte Abfragen erforderlich sind und keine kontinuierliche Überwachung notwendig ist. BLE bietet im Vergleich einige entscheidende Vorteile, insbesondere in Bezug auf Reichweite, Positionierungsgenauigkeit und bidirektionale Kommunikation. BLE eignet sich besonders für Anwendungen, die eine präzise Ortung und Echtzeitupdates erfordern. On Top lässt es sich leicht in moderne IoT-Infrastrukturen integrieren. Entscheider sind gut beraten, zunächst die Anforderungen an das System und das genaue Anwendungsszenario festzulegen. Dabei gibt es einige Faktoren, die bei der Auswahl bedacht werden sollten. Anhand davon lässt sich eine fundierte Aussage treffen, welches System das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis für den eigenen Use Case aufweist.