RFID

   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 siglo XX: 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 áreas 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

Los aviones: “Friend or Foe” (amigo o enemigo). Acabada la guerra, los científicos e

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

Harry Stockman publicó un artículo en los Proceedings of the IRE titulado

“Communications by Means of Reflected Power”, que se puede considerar como la

Investigación más cercana al nacimiento de la RFID.

A partir de ese momento, el desarrollo de la tecnología RFID ha sido lento pero

Constante. Durante la década de los 50 se realizaron multitud de estudios relacionados

Con la tecnología, principalmente orientados a crear sistemas seguros para su

Aplicación en minas de carbón, explotaciones petrolíferas, instalaciones nucleares,

Controles de acceso o sistemas antirrobo. Durante esta época se publicaron dos

Artículos importantes: “Aplicaciones of Microwave Homodyne”, de F. L. Vernon, y “Radio

Transmission Systems with Modulatable Passive Responders”, de D. B. Harris.

En los años 60 se profundizó 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 “Remotely Activated Radio Frequency Powered Devices”, de

Robert Richardson, “Communication by Radar Beams” de Otto Rittenback, “Passive Data

Transmisión Rechniques Utilizing Radar Beams” de J. H. Vogelman, y “Interrogator-

Responder Identification System”, de J. P. Vinding.

Asimismo, comenzaron las primeras actividades comerciales. Se fundaron Sensormatic y

Checkpoint, que junto con otras compañías, desarrollaron un equipo de vigilancia

electrónica anti-intrusión denominado EAS (Electronic Article Surveillance). EAS fue el

primer desarrollo de RFID y el que indiscutiblemente se ha venido utilizando más

ampliamente. Fue el preludio de la explosión de esta tecnología.

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

investigación, empresas, instituciones académicas y administración realizaron un

activo trabajo de desarrollo de la tecnología, lo que redundó 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 transpondedor

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

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

y la investigación 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, más débilmente, a la

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

ganado con receptores de identificación por radiofrecuencia como alternativa al

marcado. Más tarde también aparecieron los primeros peajes electrónicos. La primera

aplicación para aduanas se realizó 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 tomó 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 dólares podría alcanzarse, con lo que la RFID podía convertirse en una tecnología candidata a sustituir a los códigos de barras existentes.

El año 2003 marcó un hito en el desarrollo de la tecnología RFID: Walmart y el Departamento de Defensa

(DoD) estadounidense decidieron adherirse a la tecnología RFID. Les siguieron otros

fabricantes, como Target, Procter & Gamble y Gillette. En 2003 el centro AutoID se

convirtió en EPCglobal, creadora de estándares adoptados por Walmart y el DoD.

La empresa Texas Instruments desarrolló 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, más aún tras

detectar la potencial aplicación en la gestión de artículos.

En año 2002 empezó a despuntar la tecnología NFC (Near Field Communication),

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

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 (España), 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 más importantes proyectos de RFID de

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

tecnología. Aunque el proyecto ha finalizado en 2007, el éxito alcanzado garantiza la

continuidad del mismo.

Todo hace pensar que en los próximos años la tecnología RFID va camino de

convertirse en una tecnología ampliamente utilizada en multitud de sectores. El

creciente interés en el comercio electrónico móvil traerá consigo más aplicaciones,

gracias a la capacidad de RFID para transportar datos que pueden ser capturados

electrónicamente.

 Descripcion de la tecnologia

RFID (Identificación por Radiofrecuencia) es un método de almacenamiento y
recuperación remota de datos, basado en el empleo de etiquetas o “tags” en las que
reside la información. RFID se basa en un concepto similar al del sistema de código de
barras; la principal diferencia entre ambos reside en que el segundo utiliza señales
ópticas para transmitir los datos entre la etiqueta y el lector, y RFID, en cambio,
emplea señales de radiofrecuencia (en diferentes bandas dependiendo del tipo de
sistema, típicamente 125 KHz, 13,56 MHz, 433-860-960 MHz y 2,45 GHz).
Todo sistema RFID se compone principalmente de cuatro elementos:
 
· Una etiqueta RFID, también llamada tag o transpondedor (transmisor y receptor). La
etiqueta se inserta o adhiere en un objeto, animal o persona, portando información
sobre el mismo. En este contexto, la palabra “objeto” se utiliza en su más amplio
sentido: puede ser un vehículo, una tarjeta, una llave, un paquete, un producto, una
planta, etc.
 
Consta de un microchip que almacena los datos y una pequeña antena que habilita la
comunicación por radiofrecuencia con el lector.
 
· Un lector o interrogador, encargado de transmitir la energía suficiente a la etiqueta
y de leer los datos que ésta le envíe. Consta de un módulo de radiofrecuencia
(transmisor y receptor), una unidad de control y una antena para interrogar los tags
vía radiofrecuencia.
 
Los lectores están equipados con interfaces estándar de comunicación que permiten
enviar los datos recibidos de la etiqueta a un subsistema de procesamiento de datos,
como puede ser un ordenador personal o una base de datos.
 
Algunos lectores llevan integrado un programador que añade a su capacidad de
lectura, la habilidad para escribir información en las etiquetas.

A lo largo del presente estudio, cuando hablemos de lector, se considerará que es un
dispositivo capaz de leer la etiqueta, independientemente de si puede sólo leer, o
leer y escribir.
 
· Un ordenador, host o controlador, que desarrolla la aplicación RFID. Recibe la
información de uno o varios lectores y se la comunica al sistema de información.
También es capaz de transmitir órdenes al lector.
 
· Adicionalmente, un middleware y en backend un sistema ERP de gestión de
sistemas IT son necesarios para recoger, filtrar y manejar los datos.
 
Todos estos elementos conforman un sistema RFID que, atendiendo a distintos criterios
relacionados con las características técnicas y operacionales de cada uno de los

componentes, puede ser de diversos tipos. A continuación se muestra
esquemáticamente una clasificación de los distintos sistemas RFID existentes:
 
· Según su capacidad de programación:
 
· De sólo lectura: las etiquetas se programan durante su fabricación y no
pueden ser reprogramadas.
 
· De una escritura y múltiples lecturas: las etiquetas permiten una única
reprogramación.
 
· De lectura/escritura: las etiquetas permiten múltiples reprogramaciones.
 
· Según el modo de alimentación:
 
· Activos: si las etiquetas requieren de una batería para transmitir la
información.
 
· Pasivos: si las etiquetas no necesitan batería.

· Según el rango de frecuencia de trabajo:
 
· Baja Frecuencia (BF): se refiere a rangos de frecuencia inferiores a 135 KHz.
 
· Alta Frecuencia (AF): cuando la frecuencia de funcionamiento es de
13,56 MHz.
 
· Ultra Alta Frecuencia (UHF): comprende las frecuencias de funcionamiento
en las bandas de 433 MHz, 860 MHz, 928 MHz.
 
· Frecuencia de Microondas: comprende las frecuencias de funcionamiento en
las bandas de 2,45 GHz y 5,8 GHz

· Según el protocolo de comunicación:
 
· Dúplex: el transpondedor transmite su información en cuanto recibe la
señal del lector y mientras dura ésta. A su vez pueden ser:
 
- Half dúplex, cuando transpondedor y lector transmiten en turnos
alternativos.
 
- Full dúplex, cuando la comunicación es simultánea. Es estos casos
la transmisión del transpondedor se realiza a una frecuencia
distinta que la del lector.
 
· Secuencial: el campo del lector se apaga a intervalos regulares, momento
que aprovecha el transpondedor para enviar su información. Se utiliza con
etiquetas activas, ya que el tag no puede aprovechar toda la potencia que
le envía el lector y requiere una batería adicional para transmitir, lo cual
incrementaría el coste.
 
· Según el principio de propagación:
 
· Inductivos: utilizan el campo magnético creado por la antena del lector
para alimentar el tag. Opera en el campo cercano y a frecuencias bajas
(BF y AF).
 
· Propagación de ondas electromagnéticas: utilizan la propagación de la onda
electromagnética para alimentar la etiqueta. Opera en el campo lejano y a
muy altas frecuencias (UHF y microondas).

Principio de funcionamiento
y componentes

Como hemos visto, existe una gran diversidad de sistemas RFID, los cuales pueden
satisfacer un amplio abanico de aplicaciones para los que pueden ser utilizados. Sin
embargo, a pesar de que los aspectos tecnológicos pueden variar, todos se basan en el
mismo principio de funcionamiento, que se describe a continuación:

1. Se equipa a todos los objetos a identificar, controlar o seguir, con una etiqueta RFID.

2. La antena del lector o interrogador emite un campo de radiofrecuencia que activa
las etiquetas.

3. Cuando una etiqueta ingresa en dicho campo utiliza la energía y la referencia
temporal recibidas para realizar la transmisión de los datos almacenados en su
memoria. En el caso de etiquetas activas la energía necesaria para la transmisión
proviene de la batería de la propia etiqueta.

4. El lector recibe los datos y los envía al ordenador de control para su
procesamiento.

· Interfaz Lector-Sistema de Información.
La conexión se realiza a través de un enlace de comunicaciones estándar, que puede
ser local o remoto y cableado o inalámbrico como el RS 232, RS 485, USB, Ethernet,
WLAN, GPRS, UMTS, etc.


· Interfaz Lector-Etiqueta (tag).

Se trata de un enlace radio con sus propias características de frecuencia y protocolos
de comunicación.

Como ya hemos comentado, todo sistema RFID se compone básicamente de cuatro
elementos: transpondedor o etiqueta, lector o interrogador, sistema de información y,
adicionalmente, middleware. En el presente apartado vamos a proceder a describir cada

Transpondedores

El transpondedor es el dispositivo que va embebido en una etiqueta o tag y contiene la
información asociada al objeto al que acompaña, transmitiéndola cuando el lector la solicita.
Está compuesto principalmente por un microchip y una antena. Adicionalmente puede
incorporar una batería para alimentar sus transmisiones o incluso algunas etiquetas
más sofisticadas pueden incluir una circuitería extra con funciones adicionales de
entrada/salida, tales como registros de tiempo u otros estados físicos que pueden ser
monitorizados mediante sensores apropiados (de temperatura, humedad, etc.).
El microchip incluye:

· Una circuitería analógica que se encarga de realizar la transferencia de datos y de
proporcionar la alimentación.

· Una circuitería digital que incluye:

· La lógica de control.

· La lógica de seguridad.

· La lógica interna o microprocesador.

· Una memoria para almacenar los datos. Esta memoria suele contener:

· Una ROM (Read Only Memory) o memoria de sólo lectura, para alojar los
datos de seguridad y las instrucciones de funcionamiento del sistema.

· Una RAM (Random Access Memory) o memoria de acceso aleatorio,
utilizada para facilitar el almacenamiento temporal de datos durante el
proceso de interrogación y respuesta.

· Una memoria de programación no volátil. Se utiliza para asegurar que los
datos están almacenados aunque el dispositivo esté inactivo. Típicamente
suele tratarse de una EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM).

Este tipo de memorias permite almacenar desde 16 bytes hasta 1 Mbyte,
posee un consumo elevado, un tiempo de vida (número de ciclos de
escritura) limitado (de entre 10.000 y 100.000) y un tiempo de escritura
de entre 5 y 10 ms. Como alternativa aparece la FRAM (Ferromagnetic RAM)
cuyo consumo es 100 veces menor que una EEPROM y su tiempo de
escritura también es menor, de aproximadamente 0,1 μs, lo que supone
que puede trabajar prácticamente en tiempo real. En sistemas de
microondas se suelen usar una SRAM (Static RAM). Esta memoria posee una
capacidad habitualmente entre 256 bytes y 64 kbytes (aunque se puede
llegar a 1 Mbyte) y su tiempo de escritura es bajo, pero en contrapartida
necesita una batería adicional para mantener la información.

· Registros de datos (buffers) que soportan de forma temporal, tanto los
datos entrantes después de la demodulación como los salientes antes de la
modulación. Además actúa de interfaz con la antena.
La información de la etiqueta se transmite modulada en amplitud (ASK, Amplitude Shift
Keying), frecuencia (FSK, Frequency Shift Keying) o fase (PSK, Phase Shift Keying).

Es decir, para realizar la transmisión se modifica la amplitud, frecuencia o fase de la
señal del lector. Típicamente la modulación más utilizada es la ASK debido a su mayor
sencillez a la hora de realizar la demodulación.

La frecuencia utilizada por el transpondedor, en la gran mayoría de los casos, coincide
con la emitida por el lector. Sin embargo, en ocasiones se trata de una frecuencia
subarmónica (submúltiplo de la del lector) o incluso de una frecuencia totalmente
diferente de la del lector (no armónica).

La antena que incorporan las etiquetas para ser capaces de transmitir los datos
almacenados en el microchip puede ser de dos tipos:

· Un elemento inductivo (bobina).

· Un dipolo.

  Microchip
                





 Antena




Modo de alimentación

Aunque los niveles requeridos para que el transpondedor envíe la información son muy
pequeños, del orden de micro a miliwatios, es necesario que las etiquetas dispongan de
algún tipo de alimentación. Dependiendo del modo en que éstas obtengan su potencia,
las etiquetas se clasifican en activas o pasivas.

Las etiquetas activas, además de recoger energía del lector, se alimentan de una batería.
Normalmente incorporan una pila que posee una alta relación potencia-peso y son
capaces de funcionar en un intervalo de temperaturas que va desde –50ºC hasta 70ºC.
Aunque el empleo de baterías implica un tiempo de vida finito para el dispositivo, la
colocación de una pila acoplada de forma apropiada a la circuitería de baja potencia,
puede asegurar un tiempo de vida de algo más de 10 años, dependiendo también de las
condiciones de trabajo en las que se encuentre, es decir, las temperaturas, ciclos de
lectura/escritura y su utilización.

Típicamente son dispositivos de lectura/escritura. Además, una ventaja adicional que
presentan frente a las etiquetas pasivas es que pueden usarse parar gestionar otros
dispositivos, como pueden ser los sensores.

En términos generales las etiquetas RFID activas permiten un radio de cobertura mayor,
mejor inmunidad al ruido y tasas de transmisión más altas cuando se trabaja a alta
frecuencia. Estas ventajas se traducen en un coste mayor, por lo que se aplican cuando
los bienes a identificar lo justifican.

Existen dos tipos de etiquetas activas:

· Aquellas que normalmente se encuentran desactivadas (modo reposo) y se activan
(despiertan) cuando un lector las interroga. De esta forma se ahorra batería.

· Aquellas que periódicamente envían señales, aunque un lector no las interrogue.
Operan a frecuencias más bajas y a menores tasas de transferencias, para ahorrar
batería.

Las etiquetas pasivas funcionan sin una batería interna, obteniendo la potencia que
necesitan para funcionar del campo generado por el interrogador.
La ausencia de batería provoca que los transpondedores pasivos sean mucho más
ligeros, pequeños, flexibles y baratos que los activos, hecho que redunda en que
puedan ser diseñados en una amplia gama de formas. Además, ofrecen un tiempo de
vida prácticamente ilimitado. Como contrapartida, poseen unos radios de cobertura
menores y requieren más cantidad de energía procedente del interrogador para poder
transmitir los datos.

 Lectores

Un lector o interrogador es el dispositivo que proporciona energía a las etiquetas, lee

los datos que le llegan de vuelta y los envía al sistema de información. Asimismo,

también gestiona la secuencia de comunicaciones con el lector.

Con el fin de cumplir tales funciones, está equipado con un módulo de radiofrecuencia

(transmisor y receptor), una unidad de control y una antena. Además, el lector

incorpora un interfaz a un PC, host o controlador, a través de un enlace local o remoto:

RS232, RS485, Ethernet, WLAN (RF, WiFi, Bluetooth, etc.), que permite enviar los datos

del transpondedor al sistema de información.

El lector puede actuar de tres modos:

· Interrogando su zona de cobertura continuamente, si se espera la presencia de

múltiples etiquetas pasando de forma continua.

· Interrogando periódicamente, para detectar nuevas presencias de etiquetas.

· Interrogando de forma puntual, por ejemplo cuando un sensor detecte la presencia

de una nueva etiqueta.

Middleware

El middleware es el software que se ocupa de la conexión entre el hardware de RFID y

los sistemas de información existentes (y posiblemente anteriores a la implantación de

RFID) en la aplicación. Del mismo modo que un PC, los sistemas RFID hardware serían

inútiles sin un software que los permita funcionar. Esto es precisamente el middleware.

Se ocupa, entre otras cosas, del encaminamiento de los datos entre los lectores, las

etiquetas y los sistemas de información, y es el responsable de la calidad y usabilidad

de las aplicaciones basadas en RFID.

El middleware de RFID se ocupa por tanto de la transmisión de los datos entre los

extremos de la transacción. Por ejemplo, en un sistema RFID basado en etiquetas, en

el proceso de lectura se ocuparía de la transmisión de los datos almacenados en una

de las etiquetas al sistema de información. Las cuatro funciones principales del

middleware de RFID son:

· Adquisición de datos. El middleware es responsable de la extracción, agrupación y

filtrado de los datos procedentes de múltiples lectores RFID en un sistema complejo.

Sin la existencia del middleware, los sistemas de información de las empresas se

colapsarían con rapidez. Por ejemplo, se ha estimado que cuando Walmart empezó a

utilizar RFID, generaba del orden de 2 TBytes de datos por segundo.

· Encaminamiento de los datos. El middleware facilita la integración de las redes de

elementos y sistemas RFID de la aplicación. Para ello dirige los datos al sistema

apropiado dentro de la aplicación.

· Gestión de procesos. El middleware se puede utilizar para disparar eventos en función

de las reglas de la organización empresarial donde opera, por ejemplo, envíos no

autorizados, bajadas o pérdidas de stock, etc.

· Gestión de dispositivos. El middleware se ocupa también de monitorizar y coordinar

los lectores RFID, así como de verificar su estado y operatividad, y posibilita su

gestión remota.

Eso es todo ,Espero halla sido de gran ayuda