RFID

RFID (Radio Frequency Identification  -Identificación por radiofrecuencia) es una tecnología de

Identificación automática similar, en cuanto a su aplicación, a la tecnología de código de barras. La

Diferencia es que RFID utiliza una señal de radiofrecuencia en lugar de una señal óptica.

Los sistemas de código de barras utilizan un lector y etiquetas impresas. En cambio RFID utiliza un

Lector y una tarjeta especial. En lugar de utilizar el reflejo de un rayo láser sobre la etiqueta de

Código de barras, RFID utiliza una señal de radiofrecuencia de baja potencia. Esta señal de radio

Transmitida no requiere que la tarjeta esté dentro de la línea visual del lector, ya que las señales de

Radio pueden propagarse fácilmente a través de materiales no metálicos. Por esto, la tarjeta de

RFID ( Transponder) no tiene porque estar en contacto directo con el lector.

 COMPONENTES DE UN SISTEMA RFID    

Un sistema RFID incluye los siguientes componentes:

    · Transponder que contiene un código identificativo.

    · Antena usada para transmitir las señales de RF entre el lector y el dispositivo RFID.

    · Módulo de radio frecuencia o transceptor el cual genera las señales de RF.

    · Lector o módulo digital el cual recibe las transmisiones RF desde el dispositivo RFID y

Proporciona los datos al sistema servidor para su procesado.

Transponder

  Existen distintos tipos de transponders, inicialmente se puede hacer una clasificación en

Transponders activos y pasivos:

  Transponders activos: necesitan una fuente de alimentación externa (batería), presentan

la ventaja de un mayor alcance de emisión pero presentan la desventaja de la dependencia de la

batería, de su complejidad y de su elevado cote.

  Transponders pasivos:  No necesitan una fuente de alimentación externa se alimentan

del campo generado por el módulo RFID, son sencillos y de bajo coste pero en comparación con los

transponders activos proporcionan una distancia de lectura menor.

Otra posible clasificación sería en función de la frecuencia de emisión que utilizan, así se podrían

clasificar en baja frecuencia, alta frecuencia y micro ondas.

Antena

Cada sistema RFID incluye como mínimo una antena para transmitir y recibir las señales

de radio frecuencia. En algunos sistemas una única  antena transmite y recibe las

señales. En otros sistemas una antena transmite y otra recibe las señales. La cantidad y

el tipo de las antenas depende de la aplicación( velocidad de paso, nº de transponders

a detectar etc.).

 Transceptor RF

El transceptor de radio frecuencia es la fuente de la energía RF usada para activar y

alimentar los transponders RFID pasivos. El transceptor de radio frecuencia controla y

modula las frecuencias de radio que transmite y recibe la antena. 

 Lector, Modulo digital     

El lector RFID o modulo digital consiste en un modulo basado  en lógica

reconfigurable específicamente diseñado para esta aplicación, dicho módulo

direcciona al transceptor para transmitir señales RF, recibe la señal codificada del

transponder a través del transceptor de RF, decodifica la identificación del

transponder, y transmite la identificación con el tiempo de paso del participante a un

PDA que a su vez está conectado vía GPRS o Wlan (en función de la distancia a cubrir) con un

servidor.

En el funcionamiento del módulo de RFID se pueden identificar claramente dos procesos, uno

primero de carga en el que  los transponders almacenan energía y otro de emisión en el que cada

transponder envía su código utilizando la energía almacenada en el proceso anterior.  Mientras el

transponder se encuentran en el proceso de carga no emiten su código, y empezarán a emitirlo en

el momento en que desaparece el campo de carga. El funcionamiento de este modulo de radio

frecuencia es controlado por el modulo digital y permite programar o configurar los procesos de

carga y lectura dentro de ciertos márgenes.

  Cuando un transponder se introduce en el campo electromagnético producido por módulo

de RFID, la energía captada permite que el circuito integrado del transponder funcione, por lo que

los datos contenidos en su memoria son transmitidos . 

La señal electromagnética que proviene del transponder es recuperada por la antena receptora del

módulo RFID y convertida a una señal eléctrica. El transceptor tiene un sistema de recepción que

está diseñado para detectar y procesar esta “débil” señal proveniente del transponder,

desmodulando los datos originales almacenados en la memoria del circuito integrado contenido

dentro del transponder. Una vez que los datos del transponder han sido desmodulados, el módulo digital comprueba que los datos recibidos son correctos. El lector utiliza información redundante

contenida en el código transmitido por el transponder para ejecutar el proceso de validación (BCC).

Una vez que el lector verifica que no hay errores y valida la información recibida, los datos son

decodificados y reestructurados para su transmisión como información en el formato requerido por

el sistema al cual esté conectado el lector.

  El rango de lectura, es decir la distancia a la que un lector puede leer un transponder,

depende por lo general del tamaño de la antena del lector y del transponder utilizado. 

Antecedentes

Es complicado establecer un punto de partida claro para la tecnología RFID. La historia

de la RFID aparece entrelazada con la del desarrollo de otras tecnologías de

comunicaciones a la largo del sigloXX: ordenadores, tecnologías de la información,

teléfonos móviles, redes inalámbricas, comunicaciones por satélite, GPS, etc.

La existencia actual de aplicaciones viables basadas en RFID se debe al desarrollo

progresivo de tres ·reas tecnológicas principales:? Electrónica de radiofrecuencia. Necesaria para el desarrollo de las antenas y los

sistemas de radiofrecuencia presentes en las etiquetas e interrogadores RFID.

 Tecnologías de la información. En su vertiente de computación (en el lector, en la

propia etiqueta y en el sistema de información asociado) y en su vertiente de

comunicaciones para el envío de información entre etiqueta y lector, y entre lector y

sistema de información asociado).

 Tecnología de materiales. Necesaria para el abaratamiento de las etiquetas.

RFID no es una tecnología nueva, sino que lleva existiendo desde 1940. Durante la

Segunda Guerra Mundial, los militares estadounidenses utilizaban un sistema de

identificación por radiofrecuencia para el reconocimiento e identificación a distancia de

os aviones: friendo ir Fue (amigo o enemigo). Acabada la guerra, los científicos e

ingenieros continuaron sus investigaciones sobre estos temas. En octubre de 1948,

Harry Stockman publico  un artÌculo en los Proceedings of the IRE titulado

ìCommunications by Means of Reflected Powerî, que se puede considerar como la

investigación m·s cercana al nacimiento de la RFID.

En los años 60 se profundiza en el desarrollo de la teoría electromagnética y

empezaron a aparecer las primeras pruebas de campo, como por ejemplo, la activación

remota de dispositivos con batería, la comunicación por radar o los sistemas de

identificación interrogación-respuesta. Aparecieron las primeras invenciones con

vocación comercial, como ìRemotely Activated Radio Frequency Powered Devicesî, de

Robert Richardson, ìCommunication by Radar Beamsî de Otto Rittenback, ìPassive Data

Durante los años 70 desarrolladores, inventores, fabricantes, centros de

investigaciÛn, empresas, instituciones acadÈmicas y administraciÛn realizaron un

activo trabajo de desarrollo de la tecnología, lo que redunda en notables avances,

apareciendo las primeras aplicaciones de RFID. A pesar de ello, la tecnología se

siguió utilizando de modo restringido y controlado. Grandes empresas como

Raytheon, RCA y Fairchild empezaron a desarrollar tecnología de sistemas de

identificación electrónica, y en 1978 ya se había desarrollado un transponedor

pasivo de microondas. A finales de esta década ya se había completado una buena

parte de la investigaciÛn necesaria en electromagnetismo y electrónica para RFID,

y la investigaciÛn en otros de los componentes necesarios, las tecnologías de la

información y las comunicaciones, estaba empezando a dar sus frutos, con la

aparición del PC y de ARPANET.

En los años 80 aparecieron nuevas aplicaciones. Fue la década de la completa

implementación de la tecnología RFID. Los principales intereses en Estados Unidos

estuvieron orientados al transporte, al acceso de personal y, m·s débilmente, a la

identificación de animales. En Europa sí cobra un especial interés el seguimiento de

ganado con receptores de identificación por radiofrecuencia como alternativa al

marcado. M·s tarde también aparecieron los primeros peajes electrónicos. La primera

aplicación para aduanas se realiza en 1987, en Noruega, y en 1989 en Dallas. Todos los

sistemas eran propietarios, y no existía la interoperabilidad.

Ya en la década de los 90 se toma conciencia de las enormes posibilidades que podía

brindar la explotación de RFID y comenzaron a aparecer los primeros estándares. En

Estados Unidos se siguió profundizando en la mejora de los peajes automáticos y la

gestión de autopistas. Mientras tanto en Europa se implementaron aplicaciones RFID

para controles de acceso, peajes y otras aplicaciones comerciales. En 1999, un

consorcio de empresas fundó el Auto-ID Center en el MIT.

Y a partir del año 2000, empezó a quedar claro que el objetivo de desarrollo de

etiquetas a 0,05 dulares podría alcanzarse, con lo que la RFID podía convertirse en una

tecnología candidata a sustituir a los códigos de barras existentes. El año 2003 marca

un hito en el desarrollo de la tecnología RFID: Wal-Mart y el Departamento de Defensa

(Dos) estadounidense decidieron adherirse a la tecnología RFID.

La empresa Texas Instruments desarrollo diversas aplicaciones para el control del

encendido del motor del vehículo, control de acceso de vehículos o pases de esquí.

Asimismo, numerosas empresas en Europa se introdujeron en el mercado, m·s aún tras

detectar la potencial aplicación en la gestión de artículos.

En año 2002 empezó a despuntar la tecnología NFC (Negar Fiel Comunicación),

tecnología que mejora las prestaciones de RFID gracias a que incluye en un ?nicho

dispositivo, un emisor y un receptor RFID, y que puede insertarse en un dispositivo

móvil, aportando a Éste nuevas funcionalidades para un gran número de aplicaciones.

En Europa, el proyecto lanzado en 2005 por Correos (Espala), Q-RFID, liderado por

AIDA Centre SL, ha contribuido a incorporar las últimas tecnologías de control por

radiofrecuencia para permitir la trazabilidad de la correspondencia a lo largo de todo el

proceso postal. Q-RFID ha resultado uno de los m·s importantes proyectos de RFID de

Europa, suponiendo una gran contribución al desarrollo e implantación de la tecnología.

Tipos de sistemas

La frecuencia de utilización es el elemento m·s determinante a la hora de desplegar un

sistema RFID. Por ello en este apartado se va a realizar un análisis de las implicaciones

que supone trabajar en las distintas bandas de frecuencia.

Ya hemos visto que existen cuatro posibles frecuencias de funcionamiento: baja

frecuencia, alta frecuencia, ultra alta frecuencia y frecuencia de microondas. En

apartados sucesivos se va a proceder a realizar un análisis sobre las características de

los sistemas RFID propias para cada rango. Previamente, se exponen las características

que se van a considerar.

 Capacidad de almacenamiento de datos

Corresponde a la memoria de la etiqueta,

para almacenar códigos o directamente datos.

 Velocidad y tiempo de lectura de datos. Es el parámetro que m·s se ve afectado por la

frecuencia. En términos generales, cuanto m·s alta sea la frecuencia de

tecnología de identificaciÛnpor radiofrecuencia (RFID)

funcionamiento mayor ser· la velocidad de transferencia de los datos. Esta

circunstancia estas  estrechamente relacionada con la disponibilidad de ancho de

banda en los rangos de frecuencia utilizados para realizar la comunicación. El ancho

de banda del canal debe ser al menos dos veces la tasa de bit requerida para la

aplicación deseada. Sin embargo, no es aconsejable seleccionar anchos de banda

elevados, ya que seg?n aumenta el ancho de banda aumentar· también el nivel de

ruido recibido, lo que redundar· en una reducción de la relación señal a ruido.

El tiempo de lectura depender· lógicamente de la velocidad de lectura y de la

cantidad de datos que hay que transmitir.

 Cobertura. Además de la frecuencia, la cobertura depende también de la potencia

disponible en la etiqueta, de la aportada por la antena del lector y de las

condiciones del entorno de la aplicación. El valor real ser· siempre función de estos

parámetros y de la configuración final del sistema. Por este motivo, los valores que

se presentan para cada banda, son meramente orientativos.

Se considera una cobertura pequeña los valores inferiores a 1 metro, mientras que las

coberturas superiores a 1 metro se consideran altas.

 Características de la zona de lectura: orientación de la etiqueta, influencia de los

obstáculos, influencia de las interferencias.

 Costes.

Sistemas de baja frecuencia (135KHz)

Los sistemas RFID de baja frecuencia suelen emplear etiquetas pasivas y utilizan para

su funcionamiento el acoplamiento inductivo. Poseen pocos requisitos regulatorios.

Capacidad de datos

En el caso usual de etiquetas pasivas, la capacidad de datos es baja, de alrededor de

64bits. Si se trata de etiquetas activas, Éstas permiten una capacidad de

almacenamiento de hasta 2kbits.

Velocidad y tiempo de lectura de datos

Las tasas de transferencia de datos son bajas, típicamente entre 200 bps y 1 Kbps

Por ejemplo, una etiqueta de 96 bits transmitiéndose a una velocidad de 200 bps,

necesitar· 0,5 segundos para ser leída, lo que implica un tiempo de lectura muy lento.

Cobertura

Al tratarse de un sistema inductivo, el campo magnético decrece muy rápidamente con

la distancia (con el inverso del cubo de la distancia) y con las dimensiones de la

antena. Este hecho puede verse como una ventaja en aplicaciones donde se requiera

que la zona de cobertura esté estrictamente limitada a un ·rea pequeña (en controles

de producción).

Las antenas que utilizan son pequeñas y complejas, pero la tecnología est· muy

desarrollada.

Las etiquetas pasivas suelen poseer una cobertura pequeña, que alcanza como mucho

los 0,5metros, aunque depende también de la potencia disponible en la etiqueta.

Las etiquetas activas pueden superar los 2metros, aunque este rango también depende

de la potencia, construcción, configuración de la antena y tamaño.

Zona de lectura

La penetración en materiales no conductores es buena, pero no funcionan bien con

materiales conductores. Este problema se incrementa con la frecuencia. Además son

muy susceptibles a interferencias electromagnéticas industriales de baja frecuencia.

 Sistemas de ultra alta frecuencia (433MHz, 860MHz, 928MHz) basan su funcionamiento en la

propagación por ondas electromagnéticas para comunicar los datos y para alimentar la

etiqueta en caso de que Ésta sea pasiva.

Capacidad de datos

Están disponibles etiquetas activas y pasivas con capacidades típicas desde los 32bits

(frecuentemente portan un número unívoco de identificación) hasta los 4Kbits,

típicamente divididos en páginas de 128bits para permitir direccionar los datos.

Velocidad y tiempo de lectura de datos

La velocidad de transferencia de datos est· típicamente alrededor de 28kbps (menor si

se incluyen algoritmos de comprobación de errores de bit) pero también están

disponibles velocidades mayores.

Permite la lectura de aproximadamente 100etiquetas por segundo. Por ejemplo 32bits

transmitidos a 28Kbps tardan 0,001segundos. Por tanto en leer 100etiquetas se

emplearan 0,1segundos.

Cobertura

Las etiquetas de UHF pasivas pueden alcanzar una cobertura de 3 Û 4metros.

Trabajando con etiquetas activas y a la frecuencia m·s baja, 433MHz, la cobertura

puede alcanzar los 10metros.

Sin embargo, la cobertura est· significativamente influenciada por las regulaciones de

los distintos países correspondientes a la cantidad de potencia permitida, que es menor

en Europa que en Estados Unidos. La estandarización es insuficiente y la tecnología

poco madura.

Códigos lineales

Son los tradicionales códigos de barras. Ampliamente utilizados desde hace tiempo, se

pueden encontrar hoy en día en cualquier tipo de producto. Están formados por una serie

de bandas verticales alternando negras y blancas. En el patrón que forman se encuentra

codificada la información. Su lectura se realiza mediante un escáner LED o Láser.

Códigos de barras 2-D

Estos códigos consisten en una pila de códigos de barras muy cortos dispuesto

ordenadamente para su descodificación.

Códigos matriciales

Están formados por elementos simples (puntos o cuadrados) dispuestos formando un modelo

bidimensional. …estas son las diferencias fundamentales con el código de barras lineal:

 Seguridad de los datos. Semejante a la de los códigos de barras 2-D.

 Cantidad de datos almacenados. Semejante a la de los códigos de barras 2-D.

 Costes Más  altos que los anteriores.

Estándares. Existen diferentes estándares, pero los m·s importantes son: Data Matriz,

códigos QR y Masicote.

Botones de contacto

Aunque no se trata de una tecnología muy extendida, y cuenta con pocos

suministradores, ha tenido cierta utilización y es potencialmente alternativa a la RFID,

por lo que la comentaremos en este apartado. Requiere contacto físico entre el lector y

la etiqueta en forma de botón para realizar la lectura.

Sus características más  relevantes son:

 Posibilidad de modificar los datos. La información almacenada en un botón puede

leerse y escribirse muchas veces.

 Seguridad de los datos. Los datos pueden estar cifrados.

 Cantidad de datos almacenados. Hasta 8 MB.

Se trata de tecnologías propietarias, y no existe un estándar aceptado

universalmente.

 Vida tal. Al requerirse contacto físico, la vida tal queda limitada.

 Distancia de lectura. Se requiere contacto físico entre el lector y la etiqueta.

 Número de elementos que se pueden leer simultáneamente. Solo se puede leer una

etiqueta cada vez.

 Posibilidad de interferencias. Al requerirse contacto físico, el peligro de interferencias

es menor.

 Tecnologías competidoras emergentes

Como ya hemos comentado, existen otras tecnologías aún en fase emergente, que

pueden considerarse competidoras de RFID por ofrecer funcionalidades parecidas. A

continuación se describen brevemente.

Surfease Acústica Naves (SAW) (Ondas Acústicas de Superficie)

La principal ventaja de la tecnología SAW es la posibilidad de disponer de etiquetas

de lectura a muy bajo coste, principalmente gracias a que no requiere un chip de

procesado. Su funcionamiento es el siguiente: una vez que el tal recibe la señal

radio del lector, un simple transductor en el tal la convierte en onda acústica, que

incide sobre la superficie metálica construida sobre Él a tal efecto (ver Figura 2.18).

Esta superficie reacciona seg?n un patrón preestablecido, reflejando la señal acústica

de vuelta hacia el transductor que la convierte de nuevo en señal de radio. El efecto

final es muy similar al de RFID pero, al no requerir chip de procesado, el coste es

significativamente menor. Otra ventaja es que funciona muy bien en presencia de

líquidos y metales, al contrario que RFID en HF y UHF. Como inconvenientes aparece

que las etiquetas no son modificables (se codifican en fabricación) y que aún existen

problemas para evitar colisiones entre lecturas.

Gags celulares

 El etiquetado celular tiene el inconveniente de que las células mueren

y por ello es preciso reemplazar el tal frecuentemente. Sin embargo, este tipo de

etiquetado es probable que tenga Éxito para tratamientos médicos, ya que ofrece

identificación durante la duración del tratamiento y luego se desecha. Además se

pueden usar para identificar/marcar células cancerosas o para guiar a robots

quirúrgicos durante una operación. Sin embargo, las posibilidades ofrecidas por RFID,

su bajo coste, facilidad de implantación y de lectura parece que superan los

beneficios de los gags celulares.

Gags UWB (Ultra Wilde Band)

. La transmisión de séales simultáneamente en

múltiples bandas de frecuencia pero emitiendo una potencia muy baja, dota a esta

tecnología de un mayor rango de operación, menor consumo de energía y mayor

robustez frente a interferencias. Sin embargo, el coste de este tipo de etiquetas es

significativamente mayor (unos 40-50).

Gas Ópticos : Requieren una precisa orientación para ser leídos, lo que los hace poco

prácticos para la mayoría de las aplicaciones que consideramos. Su potencial ventaja

es que permite proporcionar diferente información en función del ·nulo de lectura.

Esta característica puede ser de gran utilidad en aplicaciones de alta seguridad, en

las que solo el ·nulo adecuado asegura una correcta información. Su falsificación es

realmente complicada. Además es posible combinar la información procedente de

varios lectores para dotar de aún m·s seguridad a la información.

 Gags de ADN

. Etiquetas que embeben pequeños fragmentos de ADN, para sistemas

antirrobo y antifalsificacion.

Gags de software

. Aunque la tecnología difiere significativamente en relación a las

etiquetas RFID, su funcionalidad es muy similar. Se trata de una aplicación que

permite asociar una determinada imagen o patrón (líneas/cuadros blancos/negros) a

un enlace a Internet con información. Muy ?tal para acceder a gran cantidad de

información relacionada con el objeto etiquetado.

Al estar estas tecnologías en un estado incipiente, no es posible realizar una

comparación de los factores críticos como en casos anteriores.