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Identificación por radiofrecuencia

RFID (siglas de Radio Frequency IDentification, en español identificación por radiofrecuencia)
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Concepto:Es un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remoto que usa dispositivos denominados etiquetas, tarjetas, transpondedores o tags RFID.
RFID. Son las siglas de Radio Frequency IDentification, en español Identificación por radiofrecuencia. Es un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remoto que usa dispositivos denominados etiquetas, tarjetas, transpondedores o tags RFID. El propósito fundamental de la tecnología RFID es transmitir la identidad de un objeto (similar a un número de serie único) mediante ondas de radio. Las tecnologías RFID se agrupan dentro de las denominadas Auto ID (automatic identification, o identificación automática).

Las etiquetas RFID son unos dispositivos pequeños, similares a una pegatina, que pueden ser adheridas o incorporadas a un producto, un animal o una persona. Contienen antenas para permitirles recibir y responder a peticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID. Las etiquetas pasivas no necesitan alimentación eléctrica interna, mientras que las activas sí lo requieren. Una de las ventajas del uso de radiofrecuencia (en lugar, por ejemplo, de infrarrojos) es que no se requiere visión directa entre emisor y receptor.

Arquitectura

El modo de funcionamiento de los sistemas RFID es simple. La etiqueta RFID, que contiene los datos de identificación del objeto al que se encuentra adherido, genera una señal de radiofrecuencia con dichos datos. Esta señal puede ser captada por un lector RFID, el cual se encarga de leer la información y pasarla en formato digital a la aplicación específica que utiliza RFID. Un sistema RFID consta de los siguientes tres componentes:

  • Etiqueta RFID o transpondedor: compuesta por una antena, un transductor radio y un material encapsulado o chip. El propósito de la antena es permitirle al chip, el cual contiene la información, transmitir la información de identificación de la etiqueta. Existen varios tipos de etiquetas. El chip posee una memoria interna con una capacidad que depende del modelo y varía de una decena a millares de bytes.

Existen varios tipos de memoria:

  • Solo lectura: el código de identificación que contiene es único y es personalizado durante la fabricación de la etiqueta.
  • De lectura y escritura: la información de identificación puede ser modificada por el lector.
  • Anticolisión. Se trata de etiquetas especiales que permiten que un lector identifique varias al mismo tiempo (habitualmente las etiquetas deben entrar una a una en la zona de cobertura del lector).
  • Lector de RFID o transceptor: compuesto por una antena, un transceptor y un decodificador. El lector envía periódicamente señales para ver si hay alguna etiqueta en sus inmediaciones. Cuando capta una señal de una etiqueta (la cual contiene la información de identificación de esta), extrae la información y se la pasa al subsistema de procesamiento de datos.
  • Subsistema de procesamiento de datos o Middleware RFID: proporciona los medios de proceso y almacenamiento de datos.

Características

  • Fuente de alimentación propia mediante batería de larga duración (generalmente baterías de litio/dióxido de manganeso)
  • Distancias de lectura escritura mayor de 10m a 100m generalmente.
  • Diversas tecnologías y frecuencias.

Hasta 868 MHz (UHF) o según estándares aplicados. 2,4 GHz muy utilizada (banda ISM, Industrial Scientific and Medical), la misma que para dispositivos wireless LAN 802.11b.

La principal ventaja de los tags RFID activos respecto a los pasivos es el elevado rango de lectura, del orden de decenas de metros. Como desventajas, cabe destacar el precio, que es muy superior que los tags pasivos y la dependencia de alimentación por baterías. El tiempo de vida de las baterías depende de cada modelo de tag y también de la actividad de este, normalmente es del orden de años. Para facilitar la gestión de las baterías, es habitual que los tags RFID activos envían al lector información del nivel de batería, lo que permite sustituir con antelación aquellas que están a punto de agotarse. En el mercado se tiene una variada gama como por ejemplo el Tag RFID Activo SYTAG245-2C que tiene las características antes mencionadas: Frecuencia de comunicación: 2,45 GHz Rango de frecuencia: entre 2,40 y 2,48 GHz (opción de 125 kHz ó 13,56 MHz) Canal: 255 Dirección: 65536 direcciones Wake on radio: ON / OFF RSSI: 0-255 ID: 64 bits. Programación: configurable a partir de comandos. Led: acción o estatus. Conmutación: configurada como tag activo o tag ON/OFF. Memoria: de 4 a 32 kbytes (opcional). Batería: 3 VDC CR2032 × 1 ó × 2 Duración de la batería: de 1 a 10 años Consumo en reposo: 3 uA @ 3 VDC. Consumo en funcionamiento: 24 mA @ 3 VDC Temperatura de funcionamiento: entre -10 y 55 oC Temperatura de almacenaje: entre -20 y 65 oC Humedad relativa de funcionamiento y almacenaje: de 5% a 95% También pueden encontrarse los tags RFID activos SYTAG245-2K, SYTAG245-2S, SYTAG245-TM.

Tipos de antena

El tipo de antena utilizado en un tag depende de la aplicación para la que está diseñado y de la frecuencia de operación. Los tags de baja frecuencia (LF, del inglés low frequency) normalmente se sirven de la inducción electromagnética. Como el voltaje inducido es proporcional a la frecuencia, se puede producir el necesario para alimentar un circuito integrado utilizando un número suficiente de espiras. Existen tags LF compactos (como los encapsulados en vidrio utilizados para identificación humana y animal) que utilizan una antena en varios niveles (tres de 100-150 espiras cada uno) alrededor de un núcleo de ferrita. En alta frecuencia (HF, 13,56 MHz) se utiliza una espiral plana con 5-7 vueltas y un factor de forma parecido al de una tarjeta de crédito para lograr distancias de decenas de centímetros. Estas antenas son más baratas que las LF ya que pueden producirse por medio de litografía en lugar de espiración, aunque son necesarias dos superficies de metal y una aislante para realizar la conexión cruzada del nivel exterior al interior de la espiral, donde se encuentran el condensador de resonancia y el circuito integrado. Los tags pasivos en frecuencias ultraalta (UHF) y de microondas suelen acoplarse por radio a la antena del lector y utilizar antenas clásicas de dipolo. Sólo es necesaria una capa de metal, lo que reduce el coste. Las antenas de dipolo, no obstante, no se ajustan muy bien a las características de los circuitos integrados típicos (con alta impedancia de entrada, ligeramente capacitiva). Se pueden utilizar dipolos plegados o bucles cortos como estructuras inductivas complementarias para mejorar la alimentación. Los dipolos de media onda (16 cm a 900 MHz) son demasiado grandes para la mayoría de aplicaciones (por ejemplo los tags para uso en etiquetas no pueden medir más de 10 cm), por lo que hay que doblar las antenas para satisfacer las necesidades de tamaño. También pueden usarse estructuras de banda ancha. La ganancia de las antenas compactas suele ser menor que la de un dipolo (menos de 2 dB) y pueden considerarse isótropas en el plano perpendicular a su eje. Los dipolos experimentan acoplamiento con la radiación que se polariza en sus ejes, por lo que la visibilidad de un tag con una antena de dipolo simple depende de su orientación. Los tags con dos antenas ortogonales (tags de doble dipolo) dependen mucho menos de ella y de la polarización de la antena del lector, pero suelen ser más grandes y caras que sus contrapartidas simples. Pueden usarse antenas de parche (patch) para dar servicio en las cercanías de superficies metálicas, aunque es necesario un grosor de 3 a 6 mm para lograr un buen ancho de banda, además de que es necesario tener una conexión a tierra que incrementa el coste comparado con estructuras de una capa más sencillas. Las antenas HF y UHF suelen ser de cobre o aluminio. Se han probado tintas conductoras en algunas antenas encontrando problemas con la adhesión al circuito integrado y la estabilidad del entorno.

Estandarización

Los estándares de RFID abordan cuatro áreas fundamentales:

  • Protocolo en la interfaz aéreo: especifica el modo en el que etiquetas RFID y lectores se comunican mediante radiofrecuencia.
  • Contenido de los datos: especifica el formato y semántica de los datos que se comunican entre etiquetas y lectores.
  • Certificación: pruebas que los productos deben cumplir para garantizar que cumplen los estándares y pueden interoperar con otros dispositivos de distintos fabricantes.
  • Aplicaciones: usos de los sistemas RFID.

Como en otras áreas tecnológicas, la estandarización en el campo de RFID se caracteriza por la existencia de varios grupos de especificaciones competidoras. Por una parte está ISO, y por otra Auto-ID Centre (conocida desde octubre de 2003 como EPCglobal,[11] de EPC, Electronic Product Code). Ambas comparten el objetivo de conseguir etiquetas de bajo coste que operen en UHF. Los estándares EPC para etiquetas son de dos clases:

  • Clase 1: etiqueta simple, pasiva, de sólo lectura con una memoria no volátil programable una sola vez.
  • Clase 2: etiqueta de sólo lectura que se programa en el momento de fabricación del chip (no reprogramable posteriormente).

Las clases no son ínteroperables y además son incompatibles con los estándares de ISO. Aunque EPCglobal está desarrollando una nueva generación de estándares EPC está (denominada Gen2), con el objetivo de conseguir interoperabilidad con los estándares de ISO, aún se está en discusión sobre el AFI (Application Family Identifier) de 8 bits. Por su parte, ISO ha desarrollado estándares de RFID para la identificación automática y la gestión de objetos. Existen varios estándares relacionados, como ISO 10536, ISO 14443 e ISO 15693, pero la serie de estándares estrictamente relacionada con las RFID y las frecuencias empleadas en dichos sistemas es la serie 18000.

Beneficios y ventajas

  • Combinación de diferentes tecnologías la RFID e Internet.
  • Audio libro para los jóvenes: cuando Nabaztag reconoce la chip RFID, se inicializa la lectura del libro en viva voz, y permite enriquecerlo de diferentes maneras con aplicaciones interactivas y en línea, al mismo tiempo que conserva su forma sobre papel.
  • Proveedor de identificación y localización de artículos en la cadena de suministro más inmediato, automático y preciso de cualquier compañía, en cualquier sector y en cualquier parte del mundo.
  • Lecturas más rápidas y más precisas (eliminando la necesidad de tener una línea de visión directa).
  • Niveles más bajos en el inventario.
  • Mejora el flujo de caja y la reducción potencial de los gastos generales.
  • Reducción de roturas de stock.
  • Capacidad de informar al personal o a los encargados de cuándo se deben reponer las estanterías o cuándo un artículo se ha colocado en el sitio equivocado.
  • Disminución de la pérdida desconocida.
  • Ayuda a conocer exactamente qué elementos han sido sustraídos y, si es necesario, dónde localizarlos.
  • Integrándolo con múltiples tecnologías -vídeo, sistemas de localización, etc.- con lectores de RFID en estanterías ayudan a prevenir el robo en tienda.
  • Mejor utilización de los activos.
  • Seguimiento de sus activos reutilizables (empaquetamientos, embalajes, carretillas) de una forma más precisa.
  • Luchar contra la falsificación (esto es primordial para la administración y las industrias farmacéuticas).
  • Retirada del mercado de productos concretos.
  • Reducción de costos y en el daño a la marca (averías o perdida de ventas).

Uso actual

Dependiendo de las frecuencias utilizadas en los sistemas RFID, el coste, el alcance y las aplicaciones son diferentes. Los sistemas que emplean frecuencias bajas tienen igualmente costes bajos, pero también baja distancia de uso. Los que emplean frecuencias más altas proporcionan distancias mayores de lectura y velocidades de lectura más rápidas. Así, las de baja frecuencia se utilizan comúnmente para la identificación de animales, seguimiento de barricas de cerveza, o como llave de automóviles con sistema antirrobo. En ocasiones se insertan en pequeños chips en mascotas, para que puedan ser devueltas a su dueño en caso de pérdida. En los Estados Unidos se utilizan dos frecuencias para RFID: 125 kHz (el estándar original) y 134,5 kHz (el estándar internacional). Las etiquetas RFID de alta frecuencia se utilizan en bibliotecas y seguimiento de libros, seguimiento de palés, control de acceso en edificios, seguimiento de equipaje en aerolíneas, seguimiento de artículos de ropa y ahora último en pacientes de centros hospitalarios para hacer un seguimiento de su historia clínica. Un uso extendido de las etiquetas de alta frecuencia como identificación de acreditaciones, substituyendo a las anteriores tarjetas de banda magnética. Sólo es necesario acercar estas insignias a un lector para autenticar al portador. Las etiquetas RFID de UHF se utilizan comúnmente de forma comercial en seguimiento de palé y envases, y seguimiento de camiones y remolques en envíos o en sistemas de distribución de uniformidad en Hospitales HF(Asturias - España) o incluso en la ropa plana, siempre y cuando el tag sea encapsulado en resina de epoxi, para mayor resistencia al proceso de calandrado y prenda de extracción de agua. Sector textil-sanitario

Sector textil-sanitario

En la actualidad los costes del RFID textil se han reducido ostensiblemente. Los más resistentes están encapsulados en resina epoxi, que además son los adecuados para los sistemas de distribución automática de prendas (armarios, taquillas o sistemas de perchas). Éstos pueden ser insertados en las prendas de forma muy discreta, dentro de los dobladillos, termosellados o simplemente cosidos. Lo ideal es el correcto insertado en las prendas, pues la posición es muy importante ya que de situarse en determinadas zonas, puede dar error en la lectura. La importancia de la calidad de lectura es fundamental el haber seleccionado con anterioridad el hardware, antenas y readers, así como estar situado en un entorno no metálico o debidamente aislado es crucial para la consecución del 100% de lectura. Hoy en día y gracias al protocolo anticolisión se pueden leer de forma masiva decenas de prendas u objetos sin necesidad de tener visibilidad directa o sin necesidad de extraer las prendas de los sacos de lavandería, cajas o plásticos en tan sólo unos pocos segundos. Gracias a este producto en el sector textil, los procesos de lavandería, lencería y dispensación automática de ropa en sectores como el sanitario o de moda, se consigue la optimización de recursos humanos y una reducción de stockajes, importantísimos de hasta un 35% en el stock directo y de la reducción de hasta un 50% en la pérdida, extravío o robo de las prendas. Elementos como los túneles de lectura son dispositivos que ayudan de forma muy precisa al ususario de estos sistemas, llegando al 100% de lectura. En España el auge de esta tecnología, está en claro crecimiento si bien hay muy pocas empresas que pueden ofrecer garantías de éxito en la implementación y el asesoramiento de los dispositivos a usar, siempre HF. Un buen socio tecnológico en este campo es importante que sea capaz de dimensionar perfectamente el sistema. En caso de la ropa plana, su uso está altamente condicionado al tag seleccionado, siendo la parte más importante para asegurar el funcionamiento correcto en dichas prendas. Los tags encapsualdos en resina de epoxi, han demostrado ser los únicos resistentes a los exigentes procesos de lavado, donde se usan prendas para la extracción del agua sobrante después del túnel de lavado y resistentes a la calandra, que debido a las presiones ejercidas en la ropa, hasta 9 bares, si bien se aconseja reducirla a 3 bares (suficiente para asegurar el tejido), y la alta temperatura de secado hasta los 180 oC. Si su uso es requerido en esta ropa, el tag encapsulado en epoxi, es el más recomendable, ya que otras soluciones de tag plano de algodón o plástico, se acaba rompiendo o fundiendo, con el consiguiente perjuicio para el proyecto. Existen varias empresas expertas en este tipo de tags, si bien TagsysRfid, es la que más experiencia puede aportar, debido a la gran cantidad de referencias en el sector textil-sanitario.

Chip para textil, uniformidad. Resistente a cualquier proceso de lavado
Chip Rfid HF (mejor que UHF en este entorno, debido a los procesos de lavado) "Pasivo" Encapsulado para uso en uniformidad y sector textil. Especial Lavanderías

Implantes humanos

Los chips RFID implantables, diseñados originalmente para el etiquetado de animales se está utilizando y se está contemplando también para los seres humanos. Applied Digital Solutions propone su chip "unique under-the-skin format" (formato único subcutáneo) como solución a la usurpación de la identidad, al acceso seguro a un edificio, al acceso a un ordenador, al almacenamiento de expedientes médicos, a iniciativas de anti-secuestro y a una variedad de aplicaciones. Combinado con los sensores para supervisar diversas funciones del cuerpo, el dispositivo Digital Angel podría proporcionar supervisión de los pacientes. El Baja Beach Club en Barcelona (España) utiliza un Verichip implantable para identificar a sus clientes VIP, que lo utilizan para pagar las bebidas. El departamento de policía de Ciudad de México ha implantado el Verichip a unos 170 de sus oficiales de policía, para permitir el acceso a las bases de datos de la policía y para poder seguirlos en caso de ser secuestrados. Sin embargo, algunos estudios sin contrastar aseguran que el implante de los chips supone un elevado riesgo para la salud, ya que resultan altamente cancerígenos.

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Amal Graafstra, un empresario del estado de Washington, en Estados Unidos, tenía un chip RFID implantado en su mano izquierda a principios de 2005. El chip medía 12 mm de largo por 2 milímetros de diámetro y tenía un radio de acción para su lectura de dos pulgadas (50 milímetros). La implantación fue realizada por un cirujano plástico, aunque el nombre del doctor no fue revelado. Cuando le preguntaron qué pretendía hacer con el implante, Graafstra respondió: "estoy escribiendo mi propio software y estoy soldando sobre mi propia materia, prácticamente esto es lo que deseo. Bueno, de forma más precisa, algo que tengo el tiempo y la inspiración para poder hacerlo. En última instancia sin embargo, pienso que el verdadero acceso sin llave requerirá un chip implantable con un sistema muy fuerte de cifrado; ahora tan sólo veo este tipo de cosas en un contexto personal. "

Fuentes