Rfid Ieee802 15 4 2009 V2

Redes Inalámbricas

Redes inalámbricas IEEE 802.15

A. RFID IEEE 802.15.4

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Es un identificador basado en radiofrecuencia, definido en la especificación IEEE 802.15.4.

Es una herramienta tecnológica de identificación cuya principal premisa es sustituir al código de barras actualmente existente.

Ofrece un sistema único de localización en tiempo real que permite monitorizar cualquier parámetro referente al objeto que la porte.

Video de caso de uso de RFID http://www.logyca.org/flash/industria/Industria.s

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¿Qué es RFID?

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¿Cómo funcionan?

Usa el típico protocolo half-duplex . El lector envía una señal de radiofrecuencia para

preguntar información de los tags que se encuentren en el radio de cobertura.

El tag recibe dicha señal, y la utiliza como señal de alimentación, básicamente se basa en inducción.

Dicha señal es a su vez modulada, de tal manera que el tag termina reflejando la señal de entrada inicial.

El receptor a su vez adquiere la señal reflejada y la demodula, obteniendo así la información del tag que ha contestado.

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Sistema de identificación automática

La identificación por Radio Frecuencia es un tipo de Sistema de Identificación Automática.

Esta tecnología entre otras cosas trata de suplantar a los conocidos códigos de barras, usados para identificar un producto específico que poseen información del tipo estático.

Las tarjetas inteligentes pueden ser de forma y tamaño similares a las conocidas tarjetas de crédito, con un elemento de memoria en su interior o del tipo que depende de un microprocesador embebido.

Estas últimas proporcionan las funciones de computadora pero de tamaño pequeño.

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Estructura de RFID

Un sistema RFID consta de por lo menos dos componentes principales: Tag (etiqueta) : elemento de silicio que está unido al objeto al que

identifica 2 tipos:– Activo : posee una batería que le proporciona la alimentación que

necesite.– Pasivo : recibe la alimentación del campo electromagnético que lo

rodea. readers (lectores) : el mecanismo que permite leer dicho tag .

TAG o Etiqueta Reader

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Tipos de etiquetas por su frecuencia

podemos clasificar cuatro clases distintas de etiquetas en uso según su radiofrecuencia:

las etiquetas de frecuencia baja (entre 125 ó 134,2 kilohertz).

las etiquetas de alta frecuencia (13,56 megahertz). las etiquetas UHF o frecuencia ultraelevada (868 a 956

megahertz) las etiquetas de microondas (2,45 gigahertz).

Hay algunos dispositivos transpondedores y tarjetas de chip sin contacto que ofrecen una función similar.

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POTENCIA FRECUENCIA

•PASIVOS

•SEMIACTIVOS/SEMIPASIVOS

•ACTIVOS

•LF (125 Khz)

•HF (13.56 Mhz)

•UHF (868/915 Mhz)

•MICROONDAS (2.4 Ghz)

Clasificación de los TAGs

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NOSICONTROL POR AREA

BAJO (2 Kbits)AMPLIO (128 Kbits)ALMACENAMIENTO DE DATOS

NOSISENSORIZACIÓN

BAJA (< 3 m)AMPLIO (100 m)RANGO DE LECTURA

BAJAALTAINTENSIDAD DE SEÑAL TAG-LECTOR

ALTABAJAINTENSIDAD DE SEÑAL LECTOR-TAG

EXTERNA (LECTOR)INTERNA (BATERIA)FUENTE DE ENERGIA

NOSIBATERIA

RFID PASIVORFID ACTIVO

Clasificación por potencia

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ESTABLECIDO

MEDIO

1.5 m

13.56 Mhz

HF

NUEVO

ALTO

6 m

868 – 915 Mhz

UHF

TAMAÑO DE LOS TAG

COMPORTAMIENTO CON METALES

INDICE LECTURA MULTIPLE

NUEVOMUY MADUROMADUREZ TECNOLOGIA

MUY ALTOBAJOCOSTO DEL LECTOR

10 m.1.5 mRANGO LECTURA MAXIMO

2.45 Ghz125 KhzFRECUENCIA

MICROONDASLF

LENTO ALTO

MEJOR PEOR

GRANDE PEQUEÑO

Clasificación por frecuencia

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Existen diversos tipos de normativas que afectan a RFID:

Derivadas de Comités ISO que definen regulaciones y normas internacionales.

ISO 11784/11785 (ID_Animal)ISO 18000 (parte 1 a 6)ISO 15693 (Lavanderías)ISO 14443 (Seguridad)

Derivadas de organismos regulatorios (ETSI en Europa, FCC en USA …).

ETSI 300-220 Estándares de la industria.

EPC (Electronic Product Code)

Normativas

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Espectro Frecuencia RFID

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100kHz

LF 125 ~134Khz

1MHz

HF 13.56Mhz UHF 868 ~ 917Mhz

1GHz

2.45Ghz 5.6Ghz

• Entornos metálicos• Automoción• Eventos deportivos

•Animal-ID • Control de acessos.• Seguridad.• Logistica

• Localización de trenes• Gestión de flotas• Via T

Frequency

• Control activos• Muelles carga • Logistica• Cadena distribución

Tags activos

Tags pasivos

Espectro Frecuencia RFID

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Componentes básicos para un sistema con RFID

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El lector es el responsable de transmitir señales electromagnéticas y recibir las respuestas de las etiquetas RFID.

La información analógica que envía los tags RFID es recolectada por las antenas del lector para ser procesada y transformada a señal digital.

Los interfaces proveen la comunicación entre los elementos adicionales del sistema como son los actuadores, anunciadores y sensores los cuales a su vez le dan al sistema cierto nivel de automatización.

Sistema RFID

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Etiquetas RFID pasivas

Sencillas en su diseño, estas no tienen parte móvil, ni batería.

Diseñado para las condiciones adversas tal como temperaturas extremas y químicos o condiciones medioambientales corrosivas.

Estas etiquetas son típicamente pequeñas, menos anchas y tiene un rango de lectura útil, aproximadamente 3 metros.

La etiqueta utiliza el campo electromagnético creado por la bobina de la antena de lectura, esto origina un voltaje por inducción.

El voltaje generado por inducción suministra de energía al microchip y a la memoria en la etiqueta.

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Etiquetas Semi-Activas

Utilizan características tanto de etiquetas activas y pasivas, pues se induce voltaje para la transmisión de datos pero se tiene una batería interna en la etiqueta, se utiliza modulación en UHF o con microondas.

Características de las etiquetas Solo lectura (RO): Se refiere a que una etiqueta es quemada durante el

proceso de fabricación.

Solo escritura (RW): Se refiere a que una etiqueta puede ser actualizada periódicamente por el lector.

Escritura una vez y lectura muchas veces (WORM): Se refiere a que una etiqueta puede ser actualizada por el usuario muy rápidamente, poseen mejor nivel de seguridad que las anteriores y son más baratas.

Etiquetas SAW: Se utiliza generalmente en equipos celulares, no requieren DC para la transmisión de datos, utilizan señales de Radio Frecuencia en la banda ISM en los 2.4 GHz.

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Etiquetas RFID (1/2)

En una etiqueta RFID el problema fundamental es la energía para el funcionamiento de ésta. Una solución es inducir con el lector de tarjetas un campo cuando éste está en un ángulo de 90 grados

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Etiquetas RFID(2/2)

Para evitar el problema de una sola posicion para la lectura se utiliza lectores con varias antenas haciendo posible simplificar el diseño de la antena de la etiqueta y asi poder reducir su tamaño

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Etiquetas RFID ubicación

El rendimiento de la etiqueta es significativamente mejor cuando una antena direccional se utiliza apropiadamente con esta orientación.

El óptimo funcionamiento de la etiqueta es estar a un ángulo recto a la antena de lectura (se logra teniendo una ubicación específica predefinida por la etiqueta para ser localizada ).

Esa ubicación de la etiqueta permitirá en la caja tenerla situada en cualquier orientación y resultará una lectura exitosa

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La complejidad de una lectura exitosa está compuesta por el resultado interno de las etiquetas.

La caja puede extenderse a una paleta cajas más pequeñas envueltas en él.

Etiquetas RFID ubicación

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¿De que esta formado el tag ?

El tag(etiqueta) consta de dos componentes fundamentales :

Antena : a mayor dimensión del tag, tendremos que aumentar el tamaño de su antena, obteniendo mas alcance.

Memoria :oscila entre 128 y 512 bits. Está estructurada en 4 bancos .

Banco 11Banco 11 USUARIOUSUARIO

Banco 10Banco 10 TIDTID

Banco 01Banco 01 EPCEPC

Banco 00Banco 00 RESERVADORESERVADO

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Arreglo de memoria de los Tags





No es obligatorio, pero esta zona de memoria puede albergar información vital en la optimización de procesos

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Identificador para el tag en si mismo (un nº de serie a parte del EPC)

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El campo EPC contiene el nº EPC del tag en cuestión

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Contiene las contraseñas para deshabilitar el tag (Kill tag) como las contraseñas de acceso que contiene dicho protocolo .

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EPC (Electronic Product Code)

Cada objeto con tecnología RFID lleva asignado un número individual y único, llamado EPC.

Una compañía que utiliza código de barras puede encontrar una migración más sencilla al RFID utilizando el EPC.

A través del número de EPC de un producto sabemos : Versión del EPC usada Identificación del fabricante Tipo de producto Número de serie UNICO del objeto.

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Cabecera : indica la versión del EPC utilizada. Número manager : indica el nombre de la compañía. Clase del objeto : representa el tipo de objeto taggeado. Número de serie. El EPC puede incorporar un filtro opcional basado en la

posibilidad de obtener de manera eficiente unos objetos taggeados u otros.

Estructura del identificador EPC

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Item cadena de suministro

código EPC: 18e4.32f4.1298.32d1

Tag código EPC: 18e4.32f4.1298.32d

1

Internet

18e4.32f4.1298.32d1

Se traduce el código EPC en

información útil (caducidad,

instrucciones de uso, ...)

Lectura del código EPC:

¿Cómo funciona EPC?

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¿En qué se diferencian EPC de los códigos de barras?

Los objetos que llevan una tarjeta RFID son reconocidos a distancia, en los códigos de barras se necesita ponerlos al lado del lector.

Un código de barras puede burlarse y copiarse más fácilmente que un dispositivo RFID. (mecanismos de seguridad).

El RFID es reprogramable. Lo único que no puede cambiar es su identificador único EPC, no es así en los códigos de barras.

Cada producto identificado con el RFID lleva un número único.

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Identificación.

Trazabilidad.

Movilidad.

Usos de la tecnología RFID

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• No se requiere visión directa de la persona identificada

• Lecturas múltiples simultaneas• Elevada distancia de lectura• Alta capacidad de datos• Capacidad de lectura / escritura• Robustez mecánica• Elevado período de vida. Reutilización• Monitorización (algunos tags pueden funcionar

como sensores)

Ventajas de RFID

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Mayor velocidad de intercambio de datos.

Operaciones de lectura / escritura.

Las etiquetas se pueden rescribir en tiempo real mientras los elementos avanzan por la cadena de suministro.

Larga vida: reutilizable, re-escribible.

Los sistemas RFID pueden, simultáneamente, capturar datos y escribir en múltiples etiquetas dentro del rango de alcance de la antena.

36Innovación y Tecnología

para la Gerencia Sanitaria

Ventajas de RFID

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Son dispositivos que activan la etiqueta electrónica y recuperan la información contenida en la misma, comunicándola con el sistema de alto nivel (Middleware o ERP).

El lector está compuesto por una antena y un controlador.

El controlador codifica, decodifica, verifica y almacena datos, administra las comunicaciones con las etiquetas y se comunica con la fuente (host).



Lectores

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Las antenas permiten radiar las señales de los lectores y recibir la información contenida en las etiquetas.

Middleware Es el nombre que recibe

el software necesario como interfaz entre el receptor/emisor y las bases de datos, el software de gestión y los sistemas informáticos en general de cada compañía.



Antenas

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Generar pulsera

Eliminar pulsera

Lectura pulsera

Envío de datos

INGRESO PACIENTE

ALTA PACIENTE

IDENTIFICACIÓN PACIENTE

ACCESO A HISTORIAL CLÍNICO

CONSULTA Y MODIFICACIÓN DATOS

PULSERA

Innovación y Tecnología para la Gerencia

Sanitaria

Aplicaciones

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¿ Por qué el mercado de RFID no acaba de despegar? Las ventas de sistemas RFDI no se han elevado a

los niveles a los que se había predicho. La mayoría de los fabricantes creen que el mercado despegará en uno o dos años más, cuando la adopción de sistemas RFDI se expanda.

Dado el actual estado de la industria una explosión de un día para otro es improbable.

En muchos aspectos, el espacio RFID ha tenido un crecimiento rápido y ha sufrido un estancamiento en los últimos tres años, esperando una globalización armonizada de estándares UHF pasivos y una bajada de precio.

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Signals-4all’

Señalización personalizada y accesible para todos

Iniciativa conjunta de I+D entre diversas empresas y universidades, todas sensibles a las necesidades de personas con discapacidad cuando tienen que desplazarse por el interior de grandes superficies o edificios complejos.

Innovación se basa en el uso de radiobalizas RFID empotradas en las señales actuales que detectadas en sus cercanías por un lector apropiado (basado en PDA o teléfono móvil) alerta al usuario/a sobre su significado únicamente si es oportuno.



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Por ejemplo, una persona ciega podría ser guiada exactamente hasta la boca de metro.



Señalización

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Usos actuales del RFID

Identificacion de animales. Automoviles para antirrobo. Bibliotecas (seguimiento de libros). de forma comercial en seguimiento de pallets y

envases. control de acceso en edificios. seguimiento de equipaje en aerolíneas. seguimiento de artículos de ropa . en pacientes de centros hospitalarios para hacer

un seguimiento de su historia clínica. como identificación de acreditaciones.

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Usos “curiosos” del RFID

La autopista FasTrak de California, el sistema I-Pass de Illinois, el telepeaje TAG en las autopistas urbanas en Santiago de Chile y la Philippines South Luzon Expressway E-Pass utilizan etiquetas RFID para recaudación con peaje electrónico.

Las tarjetas son leídas mientras los vehículos pasan; la información se utiliza para cobrar el peaje en una cuenta periódica o descontarla de una cuenta prepago. El sistema ayuda a disminuir el tráfico causado por las cabinas de peaje.

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Las tarjetas con chips RFID integrados se usan ampliamente como dinero electrónico, como por ejemplo la tarjeta Octopus en Hong-Kong y en los Países Bajos como forma de pago en transporte público y ventas menores.

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Comenzando con el modelo de 2004, está disponible una “llave inteligente" como opción en el Toyota Prius y algunos modelos de Lexus. La llave emplea un circuito de RFID activo que permite que el automóvil reconozca la presencia de la llave a un metro del sensor. El conductor puede abrir las puertas y arrancar el automóvil mientras la llave sigue estando en la cartera o en el bolsillo.

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señales de tráfico inteligentes en la carretera (RBS) .Se basa en el uso de transpondedores RFID enterrados bajo el pavimento (radiobalizas) que son leídos por una unidad que lleva el vehículo (OBU, de onboard unit) que filtra las diversas señales de tráfico y las traduce a mensajes de voz o da una proyección virtual .

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Ventajas que aporta a las empresas

La tecnología RFID aumenta el rendimiento productivo allá donde sea implantado.

El aumento de productividad viene dado a que dadas sus características, reduce la intervención humana en el proceso de lectura de los antiguos codigos de barras, agilizándose además la lectura de todo producto.

Al ser reprogramable, podemos cambiar el estado del paquete en todo momento. Esto da muchas más posibilidades a nuestra producción.

Permite tener un control exacto del inventario de los productos que tiene un almacén en cualquier momento.

Todas estas características se traducen en un ahorro considerable de tiempo y dinero.

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Consecuencias de estas ventajas

RFID ha penetrado muy fuerte en el mercado.

Más del 85% de los grandes mayoristas mundiales ya han adoptado dicha tecnología para sus producciones.

Más de 120 corporaciones de productos de consumo y cerca de 80 grupos farmacéuticos ya están también trabajando en RFID a finales de 2005.

Impacto brutal en volumen de producción y por supuesto en el precio final del chip, que actualmente cae en picado dada la abundante demanda.

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Polémica

¿Cómo te sentirías si, por ejemplo, un día se diera cuenta de que su ropa interior permite develar su paradero?

El comprador de un artículo no tiene por qué saber de la presencia de la etiqueta o ser capaz de eliminarla.

La etiqueta puede ser leída a cierta distancia sin conocimiento por parte del individuo.

Si un artículo etiquetado es pagado mediante tarjeta de crédito o conjuntamente con el uso de una tarjeta de fidelidad, entonces sería posible enlazar la ID única de ese artículo con la identidad del comprador.

El sistema de etiquetas EPCGlobal crea, o pretende crear, números de serie globales únicos para todos los productos, aunque esto cree problemas de privacidad y sea totalmente innecesario en la mayoría de las aplicaciones

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Polémica

Varios países han propuesto la implantación de dispositivos RFID en los nuevos pasaportes, para aumentar la eficiencia en las máquinas de lectura de datos biométricos.

Es una amenaza clara tanto para la seguridad personal como para la privacidad.

Los pasaportes con RFID integrado no solo identifican a su portador, y en la propuesta que se está considerando, también incluirían otros datos personales.

Por ejemplo, un asalto cerca de un aeropuerto podría tener como objetivo a víctimas que han llegado de países ricos, o un terrorista podría diseñar una bomba que funcionara cuando estuviera cerca de personas de un país en particular.

El Departamento de Estado de los Estados Unidos rechazó en un primer momento estas hipótesis porque pensaban que los chips sólo podrían ser leídos desde una distancia de 10 cm, sin tener en cuenta más de 2.400 comentarios críticos de profesionales de la seguridad, y una demostración clara de que con un equipo especial se pueden leer los pasaportes desde 10 metros.

La autoridad de los pasaportes de Pakistán ha comenzado a expedir pasaportes con etiquetas RFID.

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¿Cómo anular los RFDI´s?

Blindajes Faraday : Atenúan la componente de campo eléctrico de las señales. Envoltorio de papel de aluminio. Un rectángulo de cobre alrededor del objeto.

Las etiquetas de 125 kHz y 134 kHz están unidas por un campo magnético en lugar de un campo eléctrico, en estos casos Cualquier blindaje magnético, como por ejemplo una hoja fina de hierro o acero.

Para neutralizar permanentemente el RFID necesitamos un imán fuerte para destruir mecánicamente la bobina o la conexión del chip por la fuerza mecánica ejercida en la bobina.

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