1.- INTRODUCCION
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1. INTRODUCCIÓN 1.1 Orígenes La identificación por radio frecuencia o RFID (Radio Frequency IDentification) es una tecnología que permite identificar automáticamente un objeto gracias a una onda emisora incorporada en el mismo que transmite por radiofrecuencia los datos identificativos del objeto, siendo esta identificación normalmente unívoca. Probablemente su origen se remonta a los años 20 aunque parece que ya se empieza a utilizar durante la Segunda Guerra Mundial, donde comenzó su uso para que los aviones se identificasen como “amigos” ante sus propios efectivos (véase figura 1). Con el tiempo, esta idea se traslada a sistemas más reducidos sirviendo para el seguimiento de personal y equipamiento militar hasta que dos empresas norteamericanas comienzan su comercialización civil a finales de los años 70. Figura 1. Aviones en la 2ª Guerra Mundial En el momento actual, bajo las siglas RFID se agrupan tecnologías que sirven para identificar objetos mediante ondas de radio. La tecnología RFID hace posible la autoidentificación de un objeto que contiene una emisora de radio. En el estado actual de desarrollo, el abaratamiento de los costes y la reducción en su tamaño permite que estas emisoras sean lo suficientemente pequeñas como para tener la forma de etiquetas adhesivas, pudiéndose incorporar casi a cualquier objeto. Gracias a estas microemisoras o transponders (en adelante, tags o etiquetas) el producto puede ser localizado a una distancia variable, desde pocos centímetros, hasta varios kilómetros. La distancia de recepción, fiabilidad y velocidad de la transmisión y la capacidad de información emitida, depende de varias características de los tags como pueden ser la frecuencia de la emisión, la antena o el tipo de chip que se use para cada aplicación específica. 1.2 Situación Actual - Investigación y desarrollo de la RFDI en Europa En toda Europa hay múltiples grupos que trabajan para desarrollar hardware, software y aplicaciones para RFID y hacer disminuir el coste total del uso de esta tecnología. Algunas organizaciones dirigen investigaciones básicas sobre los materiales que se utilizan para producir etiquetas y lectores, mientras que otras cogen experiencia en la configuración y uso de aplicaciones en la vida real. Múltiples proyectos de investigación tiene como objetivo la coordinación de los recursos de varios países para evitar duplicaciones y desarrollar los estándares y las mejores prácticas a nivel europeo. - Coordinación de la investigación en el área de la RFID: CERP Al haber docenas de proyectos de investigación sobre RFID realizados en cada vez más países, es complicado obtener una visión general del progreso del sector de la RFID en Europa. Esta fragmentación también imposibilita que científicos e investigadores puedan compartir sus mejores prácticas. Por este motivo, se ha formado el Cluster de proyectos de RFID, también conocido como CERP. Su objetivo es coordinar los esfuerzos europeos para promover la cadena de valor de la RFID en Europa ayudando a que los investigadores puedan compartir ideas, técnicas y recursos y coordinen sus actividades, además de establecer sinergias entre proyectos. Los miembros de CERP, BRIDGE entre ellos, trabajan con objetivos tan diferentes como la toma de decisiones dinámica sobre sistemas de mantenimiento y de pago basados en la RFID. - A continuación se presenta una visión general de dos proyectos seleccionados: BRIDGE es un programa de investigación de tres años para aplicaciones RFID fundado con 7,5 millones de euros por la Comisión Europea. Hay 30 socios diferentes de 12 países que participan en el proyecto, apodado BRIDGE por las siglas de "Building Radio Frequency Identification Solutions for the Global Environment" (Creación de soluciones de identificación por radiofrecuencia para el entorno global). El proyecto incluye a un buen número de sectores diferentes: minorista, farmacéutico, manufacturas, distribución y logística y servicios son sólo algunos. Los miembros del proyecto investigan, desarrollan e implementan herramientas que permitan el uso de aplicaciones de RFID basadas en los estándares de EPCglobal. Este trabajo está poniendo las primeras piedras para la rápida expansión de la tecnología de RFID y juega un papel líder para la industria europea. Durante el otoño de 2007 se presentó una aplicación de este tipo en unos grandes almacenes de Alemania. Incluye vestidores inteligentes, estantes inteligentes e incluso espejos inteligentes que proporcionan una experiencia única a aquellos que compran en la sección para hombres, además de un servicio al consumidor mejorado. Cuando un comprador se acerca al espejo con un par de pantalones etiquetados con RFID, el lector tras el espejo pregunta a la etiqueta de la pieza seleccionada y aparece la información del producto en el espejo. El consumidor puede entonces saber con qué materiales se fabricaron estos pantalones y cómo conservarlos. Esta aplicación cumple uno de los objetivos del proyecto BRIDGE y se apoya en los estándares de EPCglobal más recientes. Otros proyectos incluyen la prueba de una aplicación de pedigree electrónico para farmacéuticos, otra para rastrear artículos retornables para el transporte, una prueba de la tecnología de RFID en la cadena de suministros y un proyecto que analizará los posibles usos de la RFID para mejorar los procesos de fabricación. CE RFID Empresas y vendedores usuarios de RFID junto a proveedores de tecnología líderes han comenzado una iniciativa llamada CE RFID, que busca la Coordinación de esfuerzos europeos para promover la cadena de valor de la RFID en Europa. El grupo intenta pulir la política europea de RFID y fortalecer la competitividad de Europa respecto a la RFID. La Comisión Europea participa en el proyecto con 1,2 millones de euros CE RFID busca la unificación de estándares y normativas en toda Europa, debido a que cada país tiene sus directrices para regular las ondas aéreas. Para llevarla a cabo, enviará recomendaciones a la Comisión Europea después de estudiar el mercado desde la perspectiva industrial y del usuario final. CE RFID se centra en cinco áreas de trabajo. Se trata de analizar la tecnología de RFID y sus aplicaciones para establecer un diálogo más objetivo. Las actividades de CE RFID se dividen en cinco áreas de trabajo: mapa de ruta de la tecnología de RFID y sus aplicaciones, Política europea de investigación y desarrollo, Estandarización europea de RFID, Directrices de RFID y Legislación europea de RFID. 1.3 Descripción del RFID El RFID (Radio Frequency Identification), véase figura 2, consiste en un sistema de almacenamiento, identificación y recuperación de datos remoto. Su propósito consiste en transmitir la identidad de un objeto mediante la emisión de ondas de radio. La tecnología RFID se agrupa dentro de las tecnologías de autoidentificación, Auto ID (automatic identification). Figura 2. RFID El esquema tipo de un sistema RFID es el siguiente: Tags (transponders o etiquetas electrónicas): Son los elementos identificadores del objeto. Evidentemente, su tamaño deberá estar en relación con el objeto a identificar (pueden ser inferiores al centímetro). No es necesario que sean “visibles” al lector. Se distingue entre activos (véase figura 4), que incorporan una batería que les permite transmitir de forma autónoma, y pasivos (véase figura 3), en los que la energía que necesitan la reciben del lector en la onda trasmitida. Otra subdivisión es entre tags de solo lectura, con un número único grabado de fábrica, y de lectura-escritura, en los cuales se puede grabar información para ser leída posteriormente también por radio frecuencia. La distancia a que pueden ser leídos varía entre un máximo de 90/100 centímetros para los pasivos hasta los 100 metros de algunas soluciones activas. Figura 3. Etiquetas pasivas Figura 4. Etiquetas activas Lector: Es el equipo electrónico que se comunica con el tag y captura la información que contenga, (véase figura 5). Tendrá que ser compatible con el tag y, sobre todo, trasmitir en la misma frecuencia de banda. Los lectores se integran en el sistema a través de una CPU, normalmente cualquier ordenador, por cualquiera de las conexiones estándar (serie 232 ó 485, ethernet, etc). Estos lectores suelen ser fijos (para instalar en un punto concreto), si bien hay diversas soluciones susceptibles de integrarse en dispositivos móviles (lectores en formato PCMCIA o Compact Flash). Figura 5. Lector de RFID El núcleo de los lectores RFID es, en esencia, un transcriptor de señales de radio que, al mismo tiempo, transmite y recibe señales de radio con el tag RFID. Lo que ello nos indica es que un lector RFID tiene que hacer frente a una combinación de retos tecnológicos habituales de los sistemas de radio con otros retos no habituales, que son típicos de la comunicación wireless, pero bien conocidos por los técnicos en radares y expertos en comunicaciones pasivas, como es el caso del RFID. Los lectores RFID, además de tener como características la exactitud, la eficiencia, la flexibilidad con un bajo ruido de radiación, deberán de tenerse muy en cuenta 6 factores fundamentales y prácticos que nos ayudarán a escoger el lector RFID adecuado para nuestro trabajo: 1. Sensibilidad. Deberá poder detectar señales procedentes del tag RFID de hasta -60 dBm de potencia, que es la mínima potencia que le puede llegar de un tag RFID. Hoy, es posible detectar señales de hasta -115 dBm. Los buenos lectores RFID llegan a -80 dBm. 2. Selectividad. Deberá poder seleccionar la señal procedente del tag RFID dentro de un vasto espectro de señales recibidas, algunas mucho más potentes que ella. Este aspecto resulta tan obvio como de vital importancia ya que las frecuencias RFID trabajan cerca de las frecuencias de telefonía y, si no se tiene en cuenta, pueden existir interferencias. 3. Alcance Dinámico. Deberá de poder detectar y seleccionar señales procedentes, al mismo tiempo, de varios tag RFID que estén a distancias diferentes, con lo que las potencias de emisión del tag pueden diferir en un factor mayor de 10.000 de diferencia. 4. Trabajar bajo Normativas. En Europa, la normativa RFID permite operar entre 865,6-867,6 MHz de banda de frecuencia, con una potencia máxima del lector RFID de 2 W ERP. En Europa la entidad reguladora es ETSI (European Telecommunications Standard Institute) con la normativa EN 302 208. 5. Operatividad en entornos densos de lectores RFID. Es una norma suplementaria, no obligatoria como una legislación, pero muy útil para poder soportar interferencias con otros lectores RFID. Para estar en conformidad con el estándar EPC Global Gen2 hace falta cumplir con esta norma. 6. Inter-Operatividad multi-fabricante. Es una norma suplementaria, no obligatoria como una legislación, pero muy útil para poder trabajar con todo tipo de fabricantes de chips RFID y lectores RFID siendo intercambiables sus productos sin ningún problema. EPC Global tiene una certificación de inter-operatividad a disposición del mercado. Figura 6. Espectro recibido filtrado. Hay otros aspectos adicionales para poder profundizar sobre la tecnología y los fundamentos de los lectores RFID, que pueden ser de utilidad para situaciones específicas y que, en muchos casos, pueden ser los aspectos que nos hagan obtener un buen ROI. - Clasificación de los Lectores RFID Encuadrar los lectores RFID dentro de unos parámetros para poder obtener algún tipo de comparación práctica, no resulta un trabajo fácil. Los mismos fabricantes se cuidan de mostrar características técnicas diferentes que sus competidores para evitar ser comparados. Por ello, se ha trabajado con varias marcas y modelos de los lectores RFID más comúnmente encontrados y que responden a unos estándares de calidad adecuados para las empresas en España. Así, se ha realizado la siguiente clasificación de lectores RFID: 1. Lectores RFID fijos; son aquellos que salieron en sus principios y se han convertido en el estándar que todos conocen. Estos tienen 3 subgrupos: 1.1 Tag-Reader HP, (véase figura 7) que es el lector RFID clásico pero con altas prestaciones, homologado por todo tipo de organismos reguladores en materia de radio y de protocolos con el fin de poder ser utilizados sin ningún inconveniente. Se pueden utilizar para puestos simples y portales multireader entre 1 y 4 antenas. Figura 7. Tag-Reader HP 1.2 Tag-Reader LP, (véase figura 8), estos lectores RFID son del mismo tipo de concepto que el Tag-Reader HP pero con prestaciones más bajas y precio de adquisición más económico. Figura 8. Tag-Reader LP 1.3 Lectores RFID 3D, (véase figura 9) para obtener una total visibilidad de la cadena para la trazabilidad de los productos, incluyendo activos, materia prima, producto semi-elaborado, producto acabado, expediciones y carga en el muelle. Figura 9. Lector RFID 3D 2. Lectores RFID móviles; son aquellos que nos permiten viajar con ellos tales como en vehículos industriales, carretillas o como dispositivos de lectura manuales. Estos se dividen en lectores RFID de carretilla y lectores RFID manuales, (véase figura 10). Figura 10. Lectores RFID móviles - A continuación en la Tabla 1, se describen las principales características de los lectores RFID. Tabla 1. Características de Lectores RFID Fijos STAR 3D Tag-Reader HP Protocolo EPC Global UHF Class 1 Gen 2 UHF Class 1 Gen 2 Interoperabilidad Si Si ISO 18000-6C Frecuencias (MHz) Móviles TagReader LP UHF Class 1 Gen 2 Carretilla Manual UHF Class 1 Gen 2 UHF Class 1 Gen 2 n/a Si Si 18000-6C 18000-6C 18000-6C 18000-6C 865,6-867,6 865,6-867,6 860-915 865,6-867,6 865,6-867,6 Dense Mode Si Si n/a Si Si Antenas 60 4 1 2 n/a Potencia RF n/a +30 dBm +20 dBm +30 dBm +10 dBm Sensibilidad n/a -80 dBm -40 dBm -70 dBm -30 dBm Distancias 10.000 m²/u hasta 15 m hasta 7 m hasta 7 m hasta 1 m ETSI EN 302 208 LLRP y XML ETSI EN 302 208 ETSI EN 302 208 Si Java y .NET RFID Data Suite ETSI EN 302 208 LLRP y XML Si Java y .NET RFID Data Suite Si Java y .NET RFID Data Suite Dll y SDK n/a Control RFID Data Suite ETSI EN 302 208 LLRP y XML Si Java y .NET RFID Data Suite Protección IP64 IP54 IP53 IP53 n/a Far-Field Completo Completo Medio Medio No Near-Field No Completo No No Completo Ratio de Lectura n/a -1.000 tags/seg -200 tags/seg -500 tags/seg n/a Región Europea Protocolos Lectura Sensibilidad a la Dirección Monoestática Monoestática Si Si propietario Biestática No n/a Monoestática Monoestática No No Antena: como inicio comentar que en un sistema de comunicación RFID, en la conexión entre etiqueta y lector, se utilizan 2 antenas, (véase figura 11); una para cada elemento de conexión. La función de la antena en una etiqueta RFID es la de absorber las ondas RF y entonces difundir por el mismo medio la información contenida en el chip del tag. La energía para activar el chip la colecta del campo RF. Este proceso es llamado acoplamiento. La antena del lector es un dispositivo que permite radiar las señales de los lectores y leer las ondas radio de los tags. El acoplamiento describe como la energía se transfiere de un sistema a otro, en nuestro caso del aire a la antena. Figura 11. Antenas RFID Muchas veces al hablar de lectores, sobre todo en el caso de lectores móviles, se habla de lector al conjunto lector-antena ya que esta, está integrada, en todo caso es aconsejable distinguir ya que son componentes que hacen funciones totalmente diferentes. Así como el lector RFID es la "electrónica" capaz de crear y decodificar corrientes oscilantes y moduladas, la antena RFID es la que transforma las corrientes en ondas y trasforma las ondas en corrientes oscilantes. Una antena RFID crea un campo de acción a su alrededor, tridimensional, que se llama "haz", "pattern" o "bulbo". La gracia de una antena RFID es la capacidad de aumentar el radio de acción lo máximo posible y también aumentar la densidad del campo electromagnético lo máximo posible. Es decir, que cuanto más alcance y más denso sea su campo mejor leerá. Se puede ver los parámetros de una antena RFID en el siguiente esquema (véase figura 12): Figura 12. Parámetros de una Antena RFID El gráfico superior representa un haz de una antena RFID típica. El dibujo de la izquierda muestra la forma 3D del campo electromagnético generado y en la dibujo de la derecha muestra su representación esquemática. Como se puede apreciar, una antena RFID tiene una apertura, dónde puede moverse el tag RFID para poder ser leído. No se hace un tratado científico sobre antenas, pero los patrones de radiación usuales de las antenas RFID se pueden dividir en: donde: El patrón Isotrópico es el haz que se toma como referencia, como modelo. El patrón Omnidireccional el el haz que tiene una antena RFID clásica tipo dipolo (Etiqueta RFID o Tags RFID alargados). El patrón Directivo es el haz de una antena RFID como las que componen de un portal. Características básicas a conocer de Antena RFID Para conocer un poco cómo parametrizar las antenas RFID, se detalla una serie de conceptos básico que hay que tener en cuenta para conocer sus prestaciones: Densidad de Potencia Radiada. Ganancia, en relación al haz patrón o isotrópico. Polarización de la onda emitida. Angulo de Apertura. Se observa un ejemplo característico de una placa de especificaciones para una antena RFID comercial estándar: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL PRODUCTO Frecuencia (MHz) 865 - 956 Ganancia 6 dBil (máx) Polarización RHCP Apertura a 3 dB 65º x 65º Dimensiones 10.2 x 10.2 x 1.5 Potencia (W) 2 RF Conector N female VSWR 1:5.1 Se presta atención principalmente en: -Frecuencia (865-956 MHz) -Ganancia (6 dBil) -Polarización (RHCP) -Apertura (65° x 65° a 3 dB) Como explicación se dice que en Europa la Frecuencia es de 866-868 MHz, por lo que esta antena RFID no será suficientemente efectiva; sería más adecuado encontrar antenas para un rango más estrecho de frecuencias (865-868 MHz). RHCP significa Right Hand Circular Polarization que marca el sentido de la polarización de la antena RFID. CPU: En alguna ocasión está integrada en el lector, si bien, lo habitual, es disponer de un ordenador personal (o un terminal con ranura PCMCIA para los lectores móviles) que integre la información en la red de la empresa. Software: Dependiendo de cada aplicación en concreto, se suele desarrollar un software específico que optimice las posibilidades del sistema y las ventajas de la identificación automática. Una plataforma de software pensada y diseñada para capturar datos, dinámica e inteligentemente en cualquier estructura empresarial. Los datos capturados son gestionados con inteligencia para adquirir sentido práctico y listo para actuar. Es capaz de controlar en tiempo real los movimientos físicos de mercancias, contenedores, personas, activos retornables y otros, sin la intervención humana. Se integra con facilidad a cualquier ERP, WMS, MES, software de gestión empresarial o cualquier otro aplicativo, incluso en procedimientos Kanban, Lean u otros. Las soluciones de integración diseñadas: - Amigables, simples y en tiempo real Utiliza los mínimos procesos batch posibles Modernas y actuales tecnologías de integración basadas en XML, SOAP, JSON Aplicaciones distribuidas basadas en Web-Services Para cualquier ERP, WMS, MES, u otros Con SAP, Microsoft, Dynamics, Lawson, Oracle, SQL, ... Los sistemas pueden ser propietarios, todo el sistema debe ser de un mismo fabricante (normalmente los sistemas activos de alto valor añadido), o abiertos, lectores compatibles con tags de distintos fabricantes.
