Informe - Escuela de Ingeniería Eléctrica
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Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
TECNOLOGÍA DE COMUNICACIÓN DE CAMPO
CERCANO (NFC) Y SUS APLICACIONES
Por:
Daniel Antonio Chavarría Chavarría
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Julio del 2011
TECNOLOGÍA DE COMUNICACIÓN DE CAMPO
CERCANO (NFC) Y SUS APLICACIONES
Por:
Daniel Chavarría Chavarría
Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica
de la Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
_________________________________
Ing. Jhonny Cascante Ramírez
Profesor Guía
_________________________________
Ing. Martin Espinoza González
Profesor lector
_________________________________
Ing. Pablo Acuña Quirós
Profesor lector
ii
DEDICATORIA
A mi madre María Mayela, que ha sido el pilar más fuerte a lo largo de mi vida, su
apoyo incondicional y su principal enseñanza, luchar hasta el final y conseguir todo lo que
nos proponemos.
Y especialmente a Dios, que me ha dado todas las bendiciones como es el don de
nacer y oportunidades únicas para llegar a alcanzar mis metas.
iii
RECONOCIMIENTOS
A mi familia y amigos que han estado conmigo en todo momento y me han
brindado su apoyo incondicional en las buenas y malas.
A mi Abuela, por celebrar mis victorias y orar en mis fracasos, y brindarme la
manera de reconfortarme.
Al Ingeniero y profesor Jhonny Cascante Ramírez por depositar su confianza en mi
trabajo y apoyarme en la realización de este proyecto.
A los ingenieros Martin Espinoza González y Pablo Acuña Quirós por su invaluable
ayuda y desarrollo de este proyecto.
A las personas del Área Administrativa de la Escuela de Ing Eléctrica,
especialmente a Alejandra Cedeño Solano y Margie Sánchez Chavarría por su apoyo
incondicional en la finalización de mi carrera.
iv
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA ................................................................................................................ III
RECONOCIMIENTOS .....................................................................................................IV
ÍNDICE GENERAL ............................................................................................................ V
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................... VII
ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................IX
NOMENCLATURA ............................................................................................................ X
RESUMEN ........................................................................................................................ XII
1. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ............................................................................. 1
1.1 Objetivos ........................................................................................................................ 4
1.1.1 Objetivo general ..................................................................................................... 4
1.1.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 4
1.2 Metodología ................................................................................................................... 5
2 CAPÍTULO 2: DESARROLLO TEÓRICO .............................................................. 6
2.1 Qué es el espectro radioeléctrico .................................................................................... 6
2.2 Tecnologías de Corto Alcance ........................................................................................ 8
2.2.1 Tecnología Bluetooth ............................................................................................. 8
2.2.1.1 Especificaciones Generales ............................................................................ 9
2.2.1.2 Versiones de Bluetooth ................................................................................. 12
2.2.1.2.1 Bluetooth 1.0 y 1.0B ................................................................................. 12
2.2.1.2.2 Bluetooth 1.2 ............................................................................................ 12
2.2.1.2.3 Bluetooth 2.0 ............................................................................................ 13
2.2.1.2.4 Bluetooth 2.1 ............................................................................................ 14
2.2.1.2.5 Bluetooth 3 ............................................................................................... 15
2.2.2 Tecnología RFID .................................................................................................. 15
2.2.2.1 Especificaciones Generales .......................................................................... 16
2.2.2.2 Bandas de Frecuencias.................................................................................. 18
2.2.3 Tecnología Zigbee ................................................................................................ 20
2.2.3.1 Especificaciones Generales .......................................................................... 21
2.2.4 Tecnología NFC (Comunicaciones en Campo Cercano ) .................................... 24
2.3 Comparación entre tecnologías de corto alcance ......................................................... 26
3. CAPÍTULO 3: DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA NFC, PRINCIPIOS
BÁSICOS Y CARACTERÍSTICAS DE COMUNICACIÓN. ....................................... 29
3.1 Definición de la tecnología NFC .................................................................................. 29
3.2 Características y funcionamiento de la tecnología ....................................................... 32
3.2.1 Principios de Comunicación ................................................................................. 32
3.2.2 Especificaciones Técnicas .................................................................................... 37
3.2.3 Modos de Funcionamiento ................................................................................... 39
v
3.3 Tipos de Sistemas de Frecuencia .................................................................................. 41
3.3.1 Sistemas de baja frecuencia (135 KHz) ................................................................ 43
3.3.2 Sistemas de alta frecuencia (13,56 MHz) ............................................................. 45
3.3.3 Sistemas de ultra alta frecuencia (433 MHz, 860 MHz, 928 MHz) ..................... 47
3.3.4 Sistemas en frecuencia de microondas (433 MHz, 860 MHz, 928 MHz) ............ 49
3.4 Aplicaciones de NFC .................................................................................................... 50
3.5 Escenarios ..................................................................................................................... 53
3.5.1 Aparcamiento........................................................................................................ 53
3.5.2 Transporte Publico ................................................................................................ 56
3.5.3 Ocio (el cine) ........................................................................................................ 60
3.5.4 Pagos por móvil .................................................................................................... 64
3.5.5 Publicidad personalizada ...................................................................................... 66
3.5.6 Conectividad ......................................................................................................... 68
4.
CAPÍTULO 4: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................. 70
4.1 Conclusiones................................................................................................................. 70
4.2 Recomendaciones ......................................................................................................... 72
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 74
ANEXOS................................................................................................................... 76
Anexo 1: El Espectro Radioeléctrico.................................................................................... 76
Anexo 2: Normas ISO relativas a RFID ............................................................................... 77
Anexo 3: Estándar ECMA-352 referente al protocolo 2 (NFCIP-2) de la NFC .................. 78
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Comunicación con tecnología Bluetooth ............................................................. 9
Figura 2.2: (a) RFID activa, (b) RFID pasivas ..................................................................... 17
Figura 2.3: Icono de la ZigBee Alliance ............................................................................... 21
Figura 2.4: Grupos de aplicaciones que están en la mira de ZigBee .................................... 24
Figura 2.5: Telefonía móvil dotado con tecnología NFC ..................................................... 25
Figura 2.6: NFC comparada con otras tecnologías inalámbricas ......................................... 28
Figura 3.2 NFC-Near Field Communication (comunicación de campo cercano) ............... 33
Figura 3.3: Modo operación pasivo ..................................................................................... 40
Figura 3.4: Modo operación activo ..................................................................................... 41
Figura 3.5: Acceso al parqueo ............................................................................................. 55
Figura 3.6: Localización del vehículo dentro del parking ................................................... 56
Figura 3. 7: Terminal informativa de la empresa de transportes con tecnología NFC ......... 57
Figura 3.8: Enlace de comunicación NFC entre el móvil y el puesto informativo .............. 58
Figura 3. 9: Validación de la transacción realizada ............................................................. 59
Figura 3.10: Obtención y visualización de la información de una película mediante lectura
de etiquetas NFC ................................................................................................................... 61
Figura 3.11: visualización en el móvil de videos promociónales de las películas............... 62
Figura 3.12: Usuario viendo información referente a la cartelera y reservando entradas ... 64
Figura 3.13: NFC implementada en pagos ......................................................................... 65
vii
Figura 3.14: Publicidad en centros comerciales .................................................................. 67
Figura 3.15: Intercambio de información vía NFC-móvil ................................................... 69
viii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Distribución del Espectro Radioeléctrico [1] ......................................................... 7
Tabla 2.1: Clases de transmisores Bluetooth [9] .................................................................. 10
Tabla 2.2: Comparación entre las principales tecnologías de corto alcance [9] ................... 26
ix
NOMENCLATURA
Bluetooth
Short-range (10–100m) wireless communication protocol
ECMA
European Computer Manufacturers’ Association
ETSI
European Telecommunications Standards Institute
ISO
International Organization for Standardization
ISO 14443
ISO standard governing proximity smartcards
NDEF
NFC Data Exchange Format
NFC
Near Field Communication
RF
Radio Frequency
RFID
Radio Frequency Identification
RTD
Record Type Definition
UWB
Ultra Wide Band
WiFi
Wireless Fidelity – wireless networking technology based on IEEE 802.11
standards
ZigBee
Short-range wireless communication protocol based on the IEEE 802.15.4
standard
x
PDA
Personal Digital Assistant
WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access
FM
Frequency Modulation Radio
xi
RESUMEN
El presente proyecto está enfocado en Conocer los fundamentos de la tecnología
Comunicación de Campo Cercano (NFC) y sus aplicaciones más importantes, así como
también la elaboración de un análisis comparativo de la tecnología NFC con otras
tecnologías de acceso cercano como lo son Bluetooth, WiFi, RFID entre otras.
La primera fase o primer capítulo para conseguir el objetivo de este trabajo se
realizó una investigación bibliográfica, con el fin de conocer más a fondo las características
de la tecnología NFC.
El segundo capítulo involucra la definición del espectro radioeléctrico, que a partir de esta
se identifica en cual rango de frecuencia trabaja NFC. Tras la identificación de este rango
de frecuencia se procede a hacer una comparación detallada con otras tecnologías de campo
cercano así como sus ventajas y desventajas respecto a NFC.
En el tercer capítulo se describe la Tecnología NFC, sus principios básicos y características
de comunicación, así como también sus principales aplicaciones actuales y futuras.
A partir de lo anterior se logró determinar que el uso de diferentes dispositivos con
capacidades que permiten hacer más fácil y sencilla la interacción entre usuario y medios
tecnológicos, que NFC propone una aproximación a esta facilidad y para ello el usuario
solo debe llevar un teléfono móvil equipado con un lector de radiofrecuencia.
xii
1. CAPÍTULO 1: Introducción
El teléfono móvil hasta hace unos cuantos años se ha convertido en un dispositivo
indispensable dentro del estilo de vida digital en el que estamos inmersos. De un
dispositivo que sólo servía para la comunicación por voz, se ha transformado a un
dispositivo universal que incluye la funcionalidad de numerosos dispositivos en uno solo,
como son la cámara fotográfica, el reproductor de música MP3, el reproductor de videos, el
navegador de internet, etc.
Los métodos que utilizamos para compartir ideas e información están en constante
cambio y evolución. Mientras la red humana estuvo limitada a conversaciones cara a cara,
el avance de los medios ha ampliado el alcance de nuestras comunicaciones. Desde la
prensa escrita hasta la televisión, cada nuevo desarrollo ha mejorado la comunicación.
Al igual que con cada avance en la tecnología de comunicación, la creación e
interconexión de redes de datos sólidas tiene un profundo efecto, tanto así como en la
comunicación por dispositivos móviles portátiles usados hoy en día así como celulares,
PDA, computadores, entre otros y las nuevas tecnologías a implementarse en ellos crece
exponencialmente con el paso de los años.
1
Primeramente las redes de datos estaban limitadas a intercambiar información
basada entre sistemas informáticos conectados. Las redes actuales han evolucionado para
agregarle voz, flujos de video, texto y gráficos, a los diferentes tipos de dispositivos.
Las formas de comunicación anteriormente individuales y diferentes se unieron en
una plataforma común. Esta plataforma proporciona accesos a una amplia variedad de
métodos de comunicación alternativos y nuevos que permiten a las personas interactuar
directamente con otras en forma casi instantánea, de tal manera brindar la comodidad de las
personas.
La tecnología inalámbrica NFC, por sus siglas en inglés Near Field
Communication, aparece como un progreso en la convergencia de aplicaciones dentro del
teléfono móvil al ofrecer los servicios de las tarjetas inteligentes y las ventajas de las
tecnologías inalámbricas de corto alcance mediante su uso. NFC presenta una característica
particular y es su compatibilidad con las demás tecnologías inalámbricas ya existentes
como Bluetooth y RFID, lo que hace aún más interesante su uso e incrementa su inversión
y a la vez desarrollo. Recientes proyectos pilotos en Europa y Estados Unidos han puesto
de manifiesto que la combinación de estas dos tecnologías puede permitir el desarrollo de
más y nuevos servicios con un nivel de seguridad muy elevado, como el requerido para el
pago a través del móvil. Son los denominados servicios de proximidad a los que el usuario
2
puede acceder con tan sólo acercar su teléfono móvil a un terminal que ofrezca el servicio.
Aunque en la actualidad existe una gran variedad de tecnologías de radio de corto
alcance que posibilitan los servicios de proximidad como son Bluetooth, ZigBee o RFID,
recientemente ha surgido un gran interés por la tecnología NFC que durante los próximos
años va a permitir interesantes aplicaciones, sobre todo mejorar la experiencia del usuario
en la utilización de servicios ya existentes. La provisión de servicios, el rango de
aplicaciones, la confidencialidad, la velocidad, el costo, la seguridad y la robustez son las
características más importantes de esta tecnología frente al resto de propuestas
inalámbricas.
Todo lo expresado anteriormente, unido a lo extendido del teléfono inalámbrico,
supone un gran futuro para la NFC que muy pronto estará disponible para pagos que ahora
hacemos con tarjetas, identificaciones para acceso a lugares públicos (ticketing) y privados,
control de asistencia, acceso a zonas restringidas, obtención de servicios de manera semiimplícita (sólo con un simple toque), servicios de visualización a la carta, etc. De igual
manera y, tal y como se propone en este trabajo, las zonas comerciales y de
entretenimiento, permitirán obtener servicios de manera simple sobre lista de compra,
información diversa sobre productos, cines, restaurantes, zonas de paqueo etc., que hagan la
vida de los usuarios mucho más simple.
3
1.1
Objetivos
1.1.1 Objetivo general
Conocer los fundamentos de la tecnología Comunicación de Campo Cercano NFC y
sus aplicaciones más importantes. Así como hacer un análisis comparativo con
otras tecnologías similares para determinar las ventajas y desventajas de esta
tecnología.
1.1.2 Objetivos específicos
Estudiar el espectro radioeléctrico y llegar a conocer las aplicaciones de las
diferentes bandas de frecuencia.
Investigar sobre las tecnologías existentes de acceso cercano por radio frecuencia.
Conocer el funcionamiento y características de la tecnología NFC.
Hacer un análisis comparativo de la tecnología NFC con otras tecnologías de acceso
cercano.
Determinar las aplicaciones actuales y futuras de la tecnología NFC.
4
1.2
Metodología
Dadas las características propias del tema de investigación se utiliza la siguiente
metodología:
En la primera etapa se llevó a cabo una búsqueda y recopilación de la información
bibliográfica, en libros y vía electrónica en su mayoría, debido a que se trata de un tema de
reciente estudio e implementación por lo que los artículos más nuevos se encuentran en la
red. En esta etapa se abordaron grandes temas tales como: la tecnología de identificación
por radiofrecuencia (RFID), donde se hace una descripción de la tecnología NFC,
características, principios de funcionamiento, estándares, y comparativas con tecnologías
competidoras.
Además de realizar una investigación de carácter bibliográfico para adquirir los
conocimientos teóricos que permitan comprender, en términos generales, el funcionamiento
de este tipo de tecnología, los diferentes tipos de ellas disponibles e implementadas en el
mercado, sus ventajas y desventajas con respecto a otras tecnologías similares y otros
aspectos de interés como su funcionamiento actual y a futuro.
5
2
CAPÍTULO 2: Desarrollo teórico
2.1
Qué es el espectro radioeléctrico
El Espectro Radioeléctrico es una porción del Espectro Electromagnético que
proviene de las perturbaciones de las interferencias entre campos eléctricos y magnéticos.
Las Ondas Electromagnéticas transportan energías y no necesitan medio materiales
para su transporte. Las Ondas de radio, de luz, de rayos X y los rayos gamma son ejemplo
de ondas electromagnéticas y difieren solamente en sus frecuencias o longitud de onda.
Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencias o de longitudes de
ondas y pueden clasificarse según su principal fuente de generación.
Las ondas de radiofrecuencia y las microondas son especialmente útiles porque en
esta pequeña región del espectro las señales producidas pueden penetrar las nubes, la niebla
y las paredes. Estas son las frecuencias que se usan para las comunicaciones vía satélite y
entre teléfonos móviles.
Organizaciones internacionales y los gobiernos elaboran normas para decidir que intervalos
de frecuencias se usan para distintas actividades: entretenimiento, servicios públicos,
defensa, etc.
Las Frecuencias se miden en "Hertzios" (ciclos por segundo): en telecomunicaciones se
usan los siguientes múltiplos de esta medida para las frecuencias de radio, Hz, MHz, GHz.
6
La longitud de onda se mide en metros (en ondas de radio se usan: metros,
centímetros y milímetros).
En la tabla 1 se muestra las diferentes tipos de frecuencias así como también el
alcance de frecuencias de cada una y su uso típico.
Tabla 2.1 Distribución del Espectro Radioeléctrico [1]
Sigla
Denominación
Rango de Frecuencias
VLF
Very Low Frecuency
3 a 30 kHz
Enlace de Radio de Gran Distancia
LF
Low Frequency
30 a 300 kHz
Enlace de Radio y ayuda Navegacion
MF
Medium Frequency
HF
High Frequency
VHF
Very High Frequency
30 a 300 MHz
UHF
Ultra High Frequency
300 a 3000 MHz
SHF
Super High Freq
3 a 30 GHz
Radar, Enlaces de Radio
EHF
Extremely H.Freq
30 a 300 GHz
Radar, Enlaces de Radio
300 a 3000 kHz
3 a 30 MHz
Uso Típico
Radiodifusion
Comunicación a Media y Larga distancia
Enlace corta distancia Television, FM
Enlace de Radio, Radar, Television
Esta división del Espectro de Frecuencias fue establecida por el Consejo Consultivo
Internacional de las Comunicaciones de Radio (CCIR) en el año 1953. Debido a que la
radiodifusión nació en los Estados Unidos de América las denominaciones de las divisiones
se encuentran en idioma inglés y de allí las abreviaturas tal cual las conocemos adoptadas
en la Convención de Radio celebrada en Atlantic City en 1947.
7
2.2
Tecnologías de Corto Alcance
Las tecnologías inalámbricas de corto alcance tienen una gran aceptación en la
actualidad y están tan inmersas en nuestra sociedad que casi pasan desapercibidas aunque
sean tan útiles. La importancia que tienen se la han ganado por la manera en que facilitan la
vida cotidiana de las personas que es casi imposible imaginarnos por ejemplo un teléfono
móvil sin Bluetooth con el que podamos transferir y receptar archivos inclusive a las PCs u
otros dispositivos como cámaras digitales haciendo que nos olvidemos de los molestosos
cables.
Así es como se presenta el escenario de las tecnologías inalámbricas de corto
alcance, un ambiente que cada vez presenta más aplicaciones en las que puedan encajar,
con innovaciones llamativas que las diferencian y que las hacen competir entre ellas para
ganar más popularidad pero también brindando compatibilidad con las ya existentes.
2.2.1 Tecnología Bluetooth
Bluetooth es una tecnología inalámbrica de corto alcance que forma parte de las
llamadas WPAN (Wireless Personal Area Network) cuyo estándar es IEEE 802.15.1 y que
permite el intercambio de información entre algunos dispositivos como computadores,
teléfonos móviles, PDAs (Asistentes Personales Digitales), etc. A su vez permite una fácil
sincronización entre ellos y hoy en día es ampliamente usado.
8
Fue creado como una alternativa para tecnologías cableadas como RS-232 con la
intención de reducir costos y con la finalidad de que exista interoperabilidad entre
dispositivos de diferentes fabricantes especialmente fue orientado desde su inicio a los
teléfonos celulares.
Bluetooth
permite comunicar diferentes dispositivos mediante
un enlace por
radiofrecuencia seguro y globalmente libre (2,4 GHz). Establece comunicación en distancia
de hasta 10 metros aproximadamente.
Figura 2.1: Comunicación con tecnología Bluetooth1
2.2.1.1 Especificaciones Generales
Bluetooth es un estándar que fue designado para un consumo bajo de potencia pues
desde un principio la idea era permitir a sus usuarios movilidad y facilidad para comunicar
sus dispositivos e intercambiar información, y esto apuntaba hacia personas que
continuamente viajan por lo que debía funcionar en todo el mundo.
1
http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
9
A continuación se presentan las generalidades de esta tecnología:
La frecuencia de operación está dentro de la banda de los 2.4 GHz.
Una red de dispositivos Bluetooth tiene el nombre de Piconet y el número máximo
de dispositivos interconectados es ocho, un dispositivo máster que inicia y controla
la comunicación y los siete restantes toman el nombre de esclavos.
Otros dispositivos a más de los ocho también pueden formar parte de la Piconet
pero en estado inactivo llamado estado Parked.
A su vez el conjunto de Piconets se le conoce con el nombre de Scatternet.
Una unidad puede participar en distintas Piconets por medio de TDD
(Duplexación por División de Tiempo).
Posee 79 canales cada uno con un ancho de banda 1 MHz.
Su modulación es FSK Gaussiana (GFSK).
Existent tres clases de transmisores Bluetooth y se detallan en la tabla 2.1
Tabla 2.1: Clases de transmisores Bluetooth [9]
Transmisor
Clase 1
Clase 2
Clase 3
Potencia Máxima de
transmisión (mW)
100 mW
2,5 mW
1 mW
Potencia Máxima de
transmisión (dBm)
20 dBm
4 dBm
0 dBm
10
Alcance
100 m
10 m
10 cm
Se han definido dos tipos de enlaces para la transferencia de datos:
Enlace Sincrónico Orientado a Conexión (SCO).
Enlace Asincrónico no Orientado a Conexión (ACL).
Ya que las comunicaciones inalámbricas están expuestas al ruido externo pudiendo
ocasionar interferencias y perdidas de información, fue diseñado con la finalidad de
que pueda operar en ambientes con ruido y para ello realiza un rápido
emparejamiento y utiliza saltos de frecuencia en la transmisión para garantizar una
conexión robusta.
El estándar Bluetooth, del mismo modo que WiFi, utiliza la técnica FHSS(Frequency
Hopping Spread Spectrum, en español Espectro ensanchado por saltos de frecuencia), que
consiste en dividir la banda de frecuencia de 2.402 - 2.480 GHz en 79 canales
(denominados saltos) de 1 MHz de ancho cada uno y, después, transmitir la señal
utilizando una secuencia de canales que sea conocida tanto para la estación emisora como
para la receptora.
Por lo tanto, al cambiar de canales con una frecuencia de 1600 veces por segundo, el
estándar Bluetooth puede evitar la interferencia con otras señales de radio.
11
2.2.1.2 Versiones de Bluetooth
En el proceso de desarrollo de esta tecnología, se han lanzado algunas versiones y
mientras más reciente sea esta, es más sólida que su anterior haciendo que Bluetooth
mejore considerablemente.
2.2.1.2.1 Bluetooth 1.0 y 1.0B
Esta fue la primera versión lanzada y tuvo muchos problemas, uno de los tantos fue
que los fabricantes de estos dispositivos tenían problemas para hacerlos interoperables.
Estas versiones también traían consigo un hardware obligatorio para dirección del
dispositivo o realizaban la transmisión en el proceso de conexión lo cual hizo que más bien
hubiera un retraso en el funcionamiento de dispositivos en ambientes Bluetooth.
2.2.1.2.2 Bluetooth 1.2
La versión Bluetooth 1.2, ratificada como el estándar IEEE 802.15.1-2005, brindaba
compatibilidad con su antecesora pero con una conexión y modo de descubrimiento más
rápido. Otras mejoras incluían:
- Velocidades de transmisión más rápidas, sobre los 721 kbps.
- Control de Flujo y modos de retransmisión para L2CAP.
12
- Introduce una mejora en la resistencia contra ambientes ruidosos y con
interferencia, a través de Salto de Frecuencia Adaptado (AHF, Adaptive Frequency
– Hopping Spread Spectrum), ya que evita el uso de frecuencias congestionadas en
la secuencia de salto, de esta manera Bluetooth puede coexistir con otras
tecnologías como Wi-Fi en la banda de 2,4 GHz sin que puedan interferirse.
-
También ofrece una mejora en la calidad de voz en enlaces de audio permitiendo la
retransmisión de paquetes corruptos.
- Soporta la Interfaz de Controlador de Host (HCI). Esta interfaz permite un
Controlador de Host para comunicar con el sistema operativo de una computadora
personal.
2.2.1.2.3 Bluetooth 2.0
Esta versión mejorada tiene compatibilidad con la v1.2 y su principal característica
es la implementación de Índice de Datos Mejorados (EDR, Enhanced Data Rate) que da un
incremento en la velocidad de transmisión de hasta 3 Mbps aunque en la práctica llega
hasta 2,1 Mbps, y además utiliza Modulación por desplazamiento de Frecuencia Gaussiana
(GFSK) para obtener el ancho de banda adicional para el incremento de la velocidad de
transmisión. Otra mejora de esta versión es un menor consumo de energía pues tiene un
ciclo de servicio reducido.
13
2.2.1.2.4 Bluetooth 2.1
Esta versión también tiene EDR y soporta teóricamente velocidades de transmisión
superiores a 3 Mbps, además de ser completamente compatible con la versión 1.2. Las
características que esta versión trae son:
-
Cooperación con la tecnología NFC. Cuando un campo NFC también está
disponible, automáticamente se crea una conexión Bluetooth segura.
-
Permite un Emparejamiento Simple y Seguro (SSP, Secure Simple Pairing) y con
esta característica se mejora la experiencia de emparejamiento entre dispositivos
Bluetooth e incrementa su uso y la seguridad.
-
Respuesta de Investigación Extendida (EIR, Extended Inquery Response), esto
provee más información en el proceso Inquery, proceso en el cual se envían
solicitudes y respuestas entre los dispositivos para establecer la comunicación,
permitiendo un mejor filtrado antes de la conexión. Esta información podría ser
nombre del dispositivo, el nivel de transmisión que necesitan estas respuestas de
Inquery, los servicios que soporta este dispositivo, etc.
-
Se introduce también una encriptación Pause / Resume (EPR, Encryption Pause /
Resume) pues antes cuando se renovaba una clave de encriptación, el dispositivo
que renueva esta clave debía parar la transmisión de datos que necesitaban ser
14
encriptados con esta clave mientras esta nueva clave era generada, pero EPR el
controlador Bluetooth asegura que los datos no encriptados se transfieran mientras
la nueva clave es generada.
- El consumo de potencia es 5 veces menor.
2.2.1.2.5 Bluetooth 3
La idea de la creación de esta versión es que Bluetooth aumente considerablemente
la velocidad de transferencia hasta 24 Mbps teóricamente y que trabaje con Wi-Fi para que
sobre todo los smartphones tengan más velocidad de conexión.
2.2.2 Tecnología RFID
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).
15
A pesar de que no se sabe cuándo empezó su desarrollo, hay antecedentes que apuntan que
se inició en el transcurso de la Segunda Guerra Mundial para la identificación a distancia de
aviones amigos o enemigos. La implementación de Sistemas RFID recién ha empezado a
desarrollarse y a conocerse debido a su reciente masificación y abarate de costos.
2.2.2.1 Especificaciones Generales
Básicamente RFID es una tecnología de almacenamiento y recuperación de datos
remotos que usa dispositivos denominados etiquetas que poseen un chip con información
almacenada y una antena transmisora. Su principal inconveniente es el alto coste de las
etiquetas. Establece comunicación en distancia de 2 hasta 100 metros aproximadamente. Se
clasifican en dos:
RFID Activas: emiten constantemente y necesitan alimentación y
RFID Pasivas: Sólo se activan ante la presencia de un lector.
16
Figura 2.2: (a) RFID activa, (b) RFID pasivas2
Entre las características que presenta RFID están:
-
Trabaja en diferentes bandas de frecuencias que van desde bandas de baja frecuencia
(KHz) hasta bandas de alta frecuencia (GHz).
-
Existen tres tipos de tags (etiquetas): activos, pasivos y semi-pasivos.
-
Para los tags activos, su fuente de alimentación es propia mediante baterías de larga
duración, generalmente compuestas de Litio o Dioxido de Manganeso. La duración de
estas depende del modelo de tag y de la actividad que tenga, pero suele ser de varios
2
http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
17
años. Además generalmente los tags activos envían la información del estado de las
baterías para que pueda haber un control de éstas.
-
Tiene distintas distancias para la lectura y escritura de sus tags (etiquetas) y pueden
llegar generalmente hasta los 100m.
-
La memoria interna generalmente es de 4 y 32 kbytes.
Los sistemas RFID están compuestos básicamente de un Lector, un tag o etiqueta,
middleware RFID que es un subsistema de procesamiento de datos y su antena.
2.2.2.2 Bandas de Frecuencias
Las bandas de frecuencia en las cuales trabaja dependen del tipo de aplicación y en la
región en donde se encuentre, agrupando en cuatro rangos de frecuencia:
Banda de Baja Frecuencia LF (9 – 135 KHz): Su principal ventaja es que esta banda
se la puede utilizar en todo el mundo. Debido a su corto alcance de operación que es de
menos de 1 metro, es útil para algunas aplicaciones como el control de acceso,
identificación de animales, identificación de objetos, etc.
Banda de Alta Frecuencia HF (13,56 MHz): Esta frecuencia le permite tener
compatibilidad con otras tecnologías como el caso de NFC y trabaja sin restricción en
18
todo el mundo. Se utiliza para aplicaciones como control de equipaje en aviones o
acceso a edificios, etc.
Banda de Frecuencia Ultra-Alta UHF (433 MHz y 860 – 960 MHz): Este rango de
frecuencias tiene restricción ya que no hay una regulación mundial y su aplicación
depende de cada región o país donde se utilice.
Banda de Frecuencia de Microondas (2,45 – 5 GHz): Estas frecuencias no tienen
ninguna restricción y pueden ser usadas a nivel global, además estas frecuencias son
usadas por etiquetas activas ya que permiten distancias de lectura lejanas así como altas
velocidades de transmisión.
Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno microondas, que
usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz.
En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan
fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de
onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en
el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programos
informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una
estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada. Protocolos
inalámbricos LAN, tales como Bluetooth y las especificaciones de Wi-Fi IEEE 802.11g
y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa
19
una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet
vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas
redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.
2.2.3 Tecnología Zigbee
ZigBee es un estándar de comunicaciones inalámbricas diseñado por la ZigBee
Alliance. No es una tecnología, sino un conjunto estandarizado de soluciones que pueden
ser implementadas por cualquier fabricante. ZigBee está basado en el estándar IEEE
802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal area network, WPAN) y
tiene como objetivo las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de
envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías.
ZigBee es promovida por la ZigBee Alliance, la cual, es una comunidad
internacional de más de 100 compañías como Motorola, Mitsubishi, Philips, Samsung,
Honeywell, Siemens, entre otras; cuyo objetivo es habilitar redes inalámbricas con
capacidades de control y monitoreo que sean confiables, de bajo consumo energético y de
bajo costo, que funcione vía radio y de modo bidireccional; todo basado en un estándar
público global que permita a cualquier fabricante crear productos que sean compatibles
entre ellos. Cuando se concibió este estándar, los primeros nombres que sonaron fueron:
PURLnet, RF-Lite, Firefly, y HomeRF Lite, finalmente se escogió el término ZigBee, sin
20
embargo, el origen de este nombre es aún oscuro, pero la idea surgió de una colmena de
abejas pululando alrededor de su panal y comunicándose entre ellas.
Figura 2.3: Icono de la ZigBee Alliance3
La finalidad con la que se creó esta nueva tecnología es para aplicaciones
principalmente en el campo de la domótica ya que entre otras características, las que la
diferencian entre otras similares a ésta son:
-
El bajo consumo de potencia
-
Fácil integración en plataformas ya estructuradas
-
Topología de Red en Malla
2.2.3.1 Especificaciones Generales
ZigBee es una alianza que pretende estandarizar una nueva tecnología que aproveche
las características que otras tecnologías no brindan, entre estas están:
Sin duda ZigBee pretende que sus sistemas sean más amigables con el ambiente ya
que entre sus finalidades está un consumo mínimo de energía que aporte un ahorro a
3
http://netandtech.wordpress.com/zigbee/wireless-con-zigbee/
21
los usuarios y optimice la energía de funcionamiento.
Ya que ZigBee pretende ser una tecnología de bajo consumo de energía, la vida útil
de las baterías es significativamente mayor que en otras tecnologías, lo cual provoca
que el mantenimiento respecto a esta característica sea mínima y por ende menos
costosa.
ZigBee utiliza diferentes frecuencias de operación dependiendo del lugar de trabajo.
Así tenemos que para Europa se usa la Banda de los 868 MHz, en cambio para norte
América y Australia se asignó la banda de 915 MHz y para el resto del mundo se
determinó el uso de la frecuencia de 2,4 GHz, aceptada a nivel global. Sin duda
alguna, al momento de desarrollar e implementar circuitos y aplicaciones ZigBee, se
va a preferir sobre todo la banda de 2,4 GHz ya que es una frecuencia libre que está
regulada a nivel mundial.
Los sistemas ZigBee deben estar conscientes de la energía que tienen sus sistemas
para su óptimo mantenimiento.
Su tasa baja de transmisión hace que esta tecnología sea útil en campo como la
domótica, lo que va de la mano de un consumo mínimo de energía de operación.
La velocidad de transferencia de datos varía dependiendo de la frecuencia de
operación, así para la banda de 2,4 GHz se tiene una velocidad de 250 kbps,
mientras que para la banda de 915 MHz se tiene una velocidad de 40 kbps y para la
frecuencia de 868 MHz, 20 kbps.
22
El rango de operación de ZigBee es de 10 a 75 m teóricos.
Otra característica que resalta sobre las ya existente es que a favor de su bajo
consumo de energía y su baja transferencia de datos, su costo es relativamente
mínimo.
Soporte de nodos desde 32 hasta 255 nodos.
La seguridad que esta tecnología ofrece es la encriptación de datos.
La especificación 1.0 de ZigBee se aprobó el 14 de diciembre de 2004 y está disponible
a miembros del ZigBee Alliance, esta especificación está dividido en niveles. La
suscripción para el primer nivel se denomina adopter. Desde sus anuncios ZigBee a gozado
de gran expectativa, incluso corrían los rumores que se trataba del reemplazo de Bluetooth,
y no es para menos pues por ejemplo, el nodo ZigBee más completo requiere en teoría
cerca del 10% del software de un nodo de Bluetooth o Wi-Fi típico; esta cifra baja al 2%
para los nodos más sencillos, no obstante, el tamaño de código en sí es bastante mayor y se
acerca al 50% del tamaño del de Bluetooth; no obstante, ZigBee ha surgido no para
reemplazar a Bluetooth, pues sus campos de acción son distintos.
23
Figura 2.4: Grupos de aplicaciones que están en la mira de ZigBee4
2.2.4 Tecnología NFC (Comunicaciones en Campo Cercano )
La tecnología NFC ofrece nuevas funcionalidades a la tecnología RFID
propiamente dicha, gracias a la combinación de una etiqueta y un lector RFID en un mismo
dispositivo. Este hecho facilita la comunicación bidireccional entre dos dispositivos,
pudiendo actuar ambos como emisor y como receptor. La tecnología NFC rompe por tanto
con la separación funcional descrita en apartados anteriores, entre el lector y la etiqueta
RFID.
4
http://netandtech.wordpress.com/zigbee/wireless-con-zigbee/
24
Figura 2.5: Telefonía móvil dotado con tecnología NFC5
La tecnología NFC resulta especialmente útil aplicada a los dispositivos móviles
(teléfonos, PDAs), de modo que el usuario lleva en su terminal móvil además de una
etiqueta RFID con sus datos (o la información necesaria para cada aplicación), un lector
para poder leer información de otras etiquetas. De este modo se complementa la
comunicación a corta, media y larga distancia provista por los dispositivos móviles
(Bluetooth, WiFi, GPRS, UMTS) con la comunicación a muy corto alcance (centímetros)
provista por NFC.
5
http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
25
2.3
Comparación entre tecnologías de corto alcance
Las diferentes tecnologías inalámbricas de corto alcance nos dan la oportunidad de
ayudar no solo en cuanto se refiere a la comunicación entre personas, sino también de
facilitar los procesos mediante su aplicación dentro de un sin número de escenarios.
A continuación se presenta la tabla 2.2 en donde se compara las distintas
características que las tecnologías de corto alcance antes tratadas nos ofrecen:
Tabla 2.2: Comparación entre las principales tecnologías de corto alcance [9]
NFC
BLUETOOTH
RFID
ZIGBEE
Establecimiento de
la comunicación
Menor a 0,1 s
6s
Menor a 0,1 s
30 ms
Velocidad de
transmisión
424 kbps 848
kbps
424 kbps
250 kbps
Más de 3 m
70 m
Bajo
bajo
Bajo
Bajo
Alcance
Consumo de
baterías
Costo de equipos
Seguridad
Experiencia en
usuarios
10 cm
Bajo
Mediano
Alta
Simplemente
con un toque
Sobre los 2,1 Mbps La
versión 3.0 soportará
sobre los 24Mbps
10 m (depende de la
versión)
Alto
Relativamente
Mediano
Alta con encriptación
Necesita
Configuración
26
Vulnerable
Sin
configuración
encriptación
AES de 128bits
Sin
configuración
Cada una de éstas compite con las otras brindando sus mejores características para
ganarse un espacio y triunfar a la hora de elección entre los usuarios. Sus diferentes
configuraciones y modos de funcionamiento así como características como velocidad,
alcance, tiempo de establecimiento de la comunicación, seguridades, etc., hace que se
ajusten a las distintas necesidades que las personas tienen.
En esta tabla se resumen las principales características de estas cuatro tecnologías
de corto alcance. Sin embargo no puede existir un juzgamiento tomando en cuenta solo uno
de estos factores sino de toda la infraestructura de cada tecnología.
Lo que se ha tratado de hacer es ver las ventajas que tiene NFC respecto a otras
tecnologías ya existentes y otras igual en desarrollo para que se logre una justificación de
su creación. Por ejemplo con respecto a las velocidades de transmisión, si bien NFC no es
tan rápida como Bluetooth o es similar a las tasas con las que se maneja RFID, podemos
sopesar con la seguridad innata que trae al tener un rango de cobertura pequeño, razón por
la que vendría a contrapesar o si se menciona acerca de su tiempo de establecimiento para
la comunicación da una ventaja sobre Bluetooth.
Lo que sí se puede asegurar es cada una de estas tecnologías fueron creadas con el
propósito de cubrir las deficiencias de las otras, si bien es cierto que se puede comparar
cuantitativamente algunas características, debemos principalmente tomar en cuenta las
27
necesidades que tengamos y elegir cuál de estas encaje mejor de acuerdo con nuestras
demandas.
Figura 2.6: NFC comparada con otras tecnologías inalámbricas6
NFC sin lugar a dudas tendrá un crecimiento rápido por las características que posee
y porque no ha dejado de lado el tema de la compatibilidad que le permitirá que su
implementación no sea tan brusca y que haya una mayor facilidad para que comparen los
usuarios.
6
http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/NFC_in_Public_Transport.pdf
28
3. CAPÍTULO 3: Descripción de la Tecnología NFC,
Principios Básicos y Características de Comunicación.
3.1 Definición de la tecnología NFC
NFC (Near Field Comunicación o comunicación de campo cercano) es un sistema de
transmisión de datos similar al bluetooth y que utiliza los principios de la tecnología RFID
(identificación por radiofrecuencia). Sin embargo, ofrece prestaciones mucho más amplia
que la RFID porque aprovecha el extendido uso de los teléfonos móviles y sus capacidades
de cómputo.
La comunicación en campo cercano, usualmente llamada NFC, es una tecnología de
comunicación inalámbrica a corto alcance y elevada frecuencia 13.56 MHz, permitiendo el
intercambio de informaciones entre periféricas hasta una distancia de aproximadamente
10cm. Esta tecnología es una extensión de la norma ISO/IEC 144437 que estandariza los
7
ISO/IEC 14443: Es un estándar que define el uso de tarjetas electrónicas de identificación en especial las
tarjetas inteligentes. Se anexa el estándar en la parte de Anexos del presente proyecto.
29
mapas de proximidad que utiliza la RFID (Radio Frequency Identificación), que combinan
la interfaz de un mapa a chip y un lector dentro de un solo periférico.
Se trata de un estándar ISO, ECMA y ETSI que trabaja en la banda de frecuencia AF
(13,56 MHz) y por tanto con un rango de cobertura pequeño (<10 cm).
Actualmente ofrece velocidades de transmisión de datos de 106 kbps, 212 kbps y
424 kbps –no está pensado para transmitir grandes volúmenes de datos, sino más bien para
intercambiar información de forma rápida, eficiente y segura–. Al igual que el resto de
tecnología RFID, el protocolo NFC cubre los modos de operación activo y pasivo.
La NFC es concebida para su uso en los teléfonos móviles; está pensada para el
intercambio rápido de unos pocos bits de información, lo justo para identificar y validar al
usuario.
Su desarrollo empieza en el año 2002 y sus promotores fueron Philips y Sony
principalmente para conseguir compatibilidad con sus tecnologías, Mifare y FeliCa
respectivamente, pero fue hasta finales del año 2003 que se la aprueba como el estándar
ISO 18092.
30
Con el fin de lograr la mayor penetración de NFC, Sony y Philips decidieron, en
2002, a través de ECMA internacional crear el estándar abierto 340 “NFC interface and
protocol”, el cual fue adoptado en el 2003 por ISO/IEC con el número 18092. Para lograr
una mayor promoción de NFC: Nokia, Philips y Sony fundaron en 2004 el NFC fórum.
El NFC Forum ha desarrollado cuatro tipos diferentes de etiquetas que todo dispositivo
NFC debe soportar:
Tipo 1: basado en ISO 14443 A. Proporcionado por Innovision Research
&Technology (TopazTM). Posee una capacidad de hasta 1 Kb y velocidades de
transmisión de 106 Kbps. Son etiquetas de bajo coste.
Tipo 2: basado en ISO 14443 A. Proporcionado por NXP Semiconductors11
(MIFARE Ultralight) 12. Posee una capacidad de 0,5 Kb y velocidad similares a las
tipo 1. También son de bajo coste.
Tipo 3: basado en FeliCa13 (que deriva de ISO 18092). Proporcionado por Sony,
con capacidades de hasta 2 Kb y velocidades de 212 Kbps. El coste es mayor
aunque útil para aplicaciones más complejas.
Las comunicaciones de campo cercano (NFC) son las encargadas de dar soporte a la
tecnología RFID y describen la interfaz aérea, el inicio, la anulación de colisión, el formato
de tramas y un bloque orientado al protocolo de intercambio de datos con manejo de error.
31
Están previstas para permitir la interacción de etiquetas y dispositivos electrónicos a
distancia menores a 10 cm.
La limitada cobertura de esta tecnología es una gran ventaja por:
1- Resulta idóneo para atender servicios que impliquen una necesaria privacidad.
2- Y al estar tan cerca ambos dispositivos, se evitan los errores en la comunicación y
se asegura una mayor eficacia en la transmisión de datos.
3.2 Características y funcionamiento de la tecnología
3.2.1 Principios de Comunicación
Cuando dos dispositivos con NFC se aproximan lo suficiente para que sus campos
magnéticos entren en contacto, se produce un acoplamiento por inducción magnética para
transferir energía y datos entre ellos. Este acoplamiento magnético es la gran diferencia
entre NFC y otros dispositivos como Bluetooth y WiFi.
32
Figura 3.1 NFC-Near Field Communication (comunicación de campo cercano)8
Un dispositivo NFC puede comunicarse con cualquier tarjeta inteligente y lector,
existentes dentro del estándar ISO/IEC 14443, también como con otros dispositivos NFC.
Dependiendo de la función que realice: enviar o recibir datos, el dispositivo NFC toma una
de las siguientes funciones:
Iniciador (initiator): Como su nombre lo indica es quien inicia y controla el
intercambio de información (el equivalente al lector en los sistemas RFID).
Objetivo (target): Es el dispositivo que responde a los requerimientos del iniciador.
8
www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
33
Cualquier dispositivo electrónico con NFC (excepto una etiqueta NFC) puede operar de
las dos formas: como Iniciador o como Objetivo.
La comunicación NFC consta de cinco fases las cuales son importantes ya que tienen
una función específica y siempre están presentes en el establecimiento de esta. Estas etapas
son:
Descubrimiento: En esta fase los dispositivos inician la etapa de rastrearse el uno al
otro y posteriormente su reconocimiento.
Autenticación: En esta parte los dispositivos verifican si el otro dispositivo está
autorizado o si deben establecer algún tipo de cifrado para la comunicación.
Negociación: En esta parte del establecimiento, los dispositivos definen parámetros
como la velocidad de transmisión, la identificación del dispositivo, el tipo de
aplicación, su tamaño, y si es el caso también definen la acción a ser solicitada.
Transferencia: Una vez negociados los parámetros para la comunicación, se puede
decir que ya está realizada exitosamente la comunicación y ya se puede realizar el
intercambio de datos.
Confirmación: El dispositivo receptor confirma el establecimiento de la
comunicación y la transferencia de datos.
34
Cabe destacar que la tecnología NFC no está destinada para la transferencia masiva de
datos, pero se puede utilizar para la configuración de otras tecnologías inalámbricas de
mayor ancho de banda como Bluetooth o Wi-Fi con la ventaja de que si se utiliza NFC el
tiempo de establecimiento de la comunicación es muy inferior que si se utilizaran estas
otras tecnologías por sí solas para efectuar el enlace.
Los dispositivos NFC son dispositivos únicos, en el sentido de que pueden funcionar en
tres configuraciones distintas:
-
Modo lector/grabador con capacidad de lectura y escritura de etiquetas. En esta
configuración el dispositivo NFC es capaz de leer los cuatro tipos de etiquetas
especificados por el NFC Forum. Así mismo, el nivel de acceso físico RF es
compatible con el estándar ISO-14443 y FeliCa. En esta configuración, cuando el
usuario toca con su dispositivo con tecnología NFC una etiqueta, se transfiere una
pequeña cantidad de información al dispositivo NFC. Esta información puede ser un
texto en claro, una dirección de una página web o un número de teléfono. Un
ejemplo de uso de esta configuración es el denominado póster inteligente donde el
usuario toca con su móvil NFC la etiqueta incorporada en el póster. Esta acción
transmite al teléfono una dirección de una página web abriendo automáticamente el
navegador web del teléfono con la página solicitada.
35
-
Modo „Peer to Peer‟ para el intercambio de datos o establecimiento de las
comunicaciones entre dispositivos NFC. Cuando la cantidad de datos intercambiada
es relativamente pequeña (hasta unos pocos kilobytes) se usa el mismo protocolo
NFC. Para la transmisión de mayores cantidades de datos, NFC se usa para
establecer los parámetros de una conexión inalámbrica más avanzada como pueden
ser Bluetooth o Wi-Fi.
-
Modo emulación de tarjeta inteligente. En este modo el dispositivo NFC se
comporta como una etiqueta NFC o una tarjeta inteligente, apareciendo ante un
lector externo como si se tratase de una tarjeta sin contactos. En esta configuración
es posible utilizar las características de seguridad avanzada del elemento seguro
incorporado como medio de pago y para el almacenamiento y gestión de todo tipo
de entradas y recibos. Un teléfono móvil con capacidad NFC es mucho más barato y
fácil de usar que cualquiera de los medios tradicionales de pago. Inicialmente, los
teléfonos móviles se usarán en esta configuración para ser usados con máquinas
expendedoras, parkings y otros servicios que requieran de una gestión rápida de los
pagos.
36
3.2.2 Especificaciones Técnicas
NFC fue aprobado como un estándar ISO/IEC el 08 de diciembre del 2003 y
posteriormente como un estándar ECMA. Al igual que la ISO/IEC 14443 se comunica vía
inducción de campo magnético, donde dos lazos de antena son localizados dentro de cada
campo cercano del otro. Opera dentro de la banda ISM (Industrial, Scientific and Medical)
de radio frecuencia de 13,56 MHz disponible globalmente sin restricción y sin necesidad de
licencia para su uso, con un ancho de banda de casi 2 MHz.
NFC es una tecnología de plataforma abierta estandarizada en la ISO/IEC 18092 y
la ECMA-340. Estos estándares especifican los esquemas de modulación, codificación,
velocidades de transferencia y formato de la trama de la interfaz RF de dispositivos NFC,
así como los esquemas de inicialización y condiciones requeridas para el control de colisión
de datos durante la inicialización para ambos modos de comunicación, activo y pasivo.
También definen el protocolo de transporte, incluyendo los métodos de activación de
protocolo y de intercambio de datos.
La interface de aire para NFC está estandarizado en: ISO/IEC 18092 / ECMA –
340: Near Field Communication Interface and Protocol-1 (NFCIP-1) ISO/IEC 21481 /
ECMA – 352: Near Field Communication and Protocol-2 (NFCIP-2).
37
La NFC no se usa para acceder a todo tipo de redes o la transmisión de grandes
cantidades de datos, pero sí da soporte a un intercambio de información en tasas de datos
moderados, como teléfonos móviles, asistentes digitales personales (PDA), computadores o
lectores de etiquetas. Así, la interfaz de NFC y el Protocolo-2 (Near Field Communication
Interface and Protocol {NFCIP-2}) especifican el mecanismo de selección de modo de
comunicación (ECMA 352). Este protocolo distribuye la ubicación de todos los
dispositivos NFCIP-1. ISO 14443 e ISO 15693 que operan a 13,56 MHz, pero con
diferentes protocolos.
Estas especificado en NFCIP-2 que los dispositivos puedan entrar en unos de los
tres modos de comunicación y son diseñados para no perturbar otros campos de RF a 13,56
MHz.
NFC incorpora una variedad de estándares pre-existentes incluyendo ISO/IEC
14443 de ambos tipos, tipo A (normal) y tipo B (banking/short range), y FeliCa. Por lo
tanto los teléfonos habilitados para NFC muestran interoperabilidad básica con módulos
que ya existen como RFID.
La distancia de trabajo con antenas compactas estándar es aproximadamente 20 cm,
aunque generalmente efectivo es cercano a los 10 cm. Las velocidades de transmisión que
soporta esta tecnología son de 106, 212, 424 u 848 kbits/s.
38
La comunicación NFC es bidireccional, por lo tanto los dispositivos NFC son
capaces de transmitir y recibir datos al mismo tiempo. De esta manera, ellos pueden
verificar el campo de Radio Frecuencia y detectar una colisión si la señal recibida no
coincide con la señal transmitida. Como se mencionó al inicio de esta sección, el NFC
puede ser instalado en casi cualquier dispositivo electrónico, como pueden ser: cámaras de
video, cámaras digitales, control remotos, TV, reproductores y grabadores de vídeo, etc.
Nuestro interés se centra, únicamente, en los teléfonos móviles con NFC.
3.2.3 Modos de Funcionamiento
Los sistemas NFC pueden operar en dos modos: Pasivo y Activo.
Modo
operación
pasivo:
El
dispositivo
Iniciador
genera
el
campo
electromagnético y el dispositivo destino se comunica con éste modulando la señal
recibida. En este modo, el dispositivo destino obtiene la energía necesaria para funcionar
del campo electromagnético generado por el Iniciador.
39
Figura 3.2: Modo operación pasivo9
Modo operación activo: tanto el dispositivo Iniciador como el destino se
comunican generando su propio campo electromagnético. En este modo, ambos
dispositivos requieren de una fuente de alimentación para funcionar. Cuando el dispositivo
funciona en modo pasivo, el receptor sólo se utiliza para establecer la comunicación y
confirmar la recepción de los datos. Sin embargo, en modo activo, se requiere que ambos
nodos negocien el intercambio de datos.
9
www.morelab.deusto.es/images/talks/NFC.ppt
40
Figura 3.3: Modo operación activo 10
Aunque muchas aplicaciones requieren que los dispositivos involucrados sean activos,
la combinación de uso activo/pasivo puede ser útil para comunicarse con elementos sin
batería como pueden ser las tarjetas sin contactos o las etiquetas RFID que no disponen de
fuente de alimentación propia.
3.3 Tipos de Sistemas de Frecuencia
La frecuencia de utilización es el mecanismo más determinante a la hora de
desarrollar 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.
10
www.morelab.deusto.es/images/talks/NFC.ppt
41
« 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.
Previamente, se exponen las características que se van a considerar en el tipo de
sistema de frecuencia a describir:
· 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 más se ve afectado por la
frecuencia. En términos generales, cuanto más alta sea la frecuencia de funcionamiento
mayor será la velocidad de transferencia de los datos. Esta circunstancia está 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
42
anchos de banda elevados, ya que según aumenta el ancho de banda aumentará también el
nivel de ruido recibido, lo que redundará en una reducción de la relación señal a ruido.
El tiempo de lectura dependerá 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 será 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.
3.3.1 Sistemas de baja frecuencia (135 KHz)
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
64 bits. Si se trata de etiquetas activas, éstas permiten una capacidad de almacenamiento de
hasta 2 kbits.
43
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, necesitará
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 área pequeña (en controles de producción).
Las antenas que utilizan son pequeñas y complejas, pero la tecnología está muy
desarrollada.
Las etiquetas pasivas suelen poseer una cobertura pequeña, que alcanza como
mucho los 0,5 metros, aunque depende también de la potencia disponible en la etiqueta.
Las etiquetas activas pueden superar los 2 metros, aunque este rango también depende de la
potencia, construcción, configuración de la antena y tamaño.
Áreas de aplicación
Aptas para aplicaciones que requieran leer poca cantidad de datos y para pequeñas
distancias. Por ejemplo: control de accesos, identificación de animales, gestión de bienes,
identificación de vehículos y contenedores, y como soporte a la producción.
44
El control de accesos es sin duda la aplicación más extendida para este intervalo de
frecuencias. Sin embargo, hay que considerar la baja cobertura y pequeña capacidad de
memoria de las etiquetas pasivas, por lo que para este tipo de aplicaciones en ocasiones
puede ser necesario el empleo de etiquetas activas para ampliar la zona de lectura y poder
mejorar la seguridad encriptando la información.
Las etiquetas de baja frecuencia también aparecen en la identificación animal con el
fin de gestionar el ganado, identificar y controlar las especies protegidas o identificar
animales domésticos.
3.3.2 Sistemas de alta frecuencia (13,56 MHz)
La mayoría de los sistemas que trabajan a 13,56 MHz utilizan etiquetas RFID
pasivas y su principio de funcionamiento básico, al igual que en baja frecuencia, se basa en
el acoplamiento inductivo.
Capacidad de datos
Las etiquetas (pasivas) suelen poseer capacidades típicas que van desde 512 bits
(frecuentemente portan un número unívoco de identificación industrial de 64 bits) hasta 8
kbits, divididos en sectores o bloques que permiten direccionar los datos.
45
Velocidad y tiempo de lectura de datos
Típicamente la velocidad de datos suele ser de unos 25 Kbps (menor si se incluyen
algoritmos de comprobación de errores de bit). También están disponibles dispositivos con
tasas mayores de 100 Kbps.
Los sistemas RFID a esta frecuencia son capaces de leer aproximadamente 40
etiquetas por segundo.Por ejemplo 512 bits transmitiéndose a 25 Kbps tardan
aproximadamente 0,02 segundos. Por tanto en leer 40 etiquetas, se empleará 1 segundo.
Cobertura
Típicamente las etiquetas pasivas poseen un radio de cobertura de alrededor de 1
metro.
Áreas de aplicación
Al igual que en BF, los sistemas de AF son aptos para aplicaciones que requieran
leer poca cantidad de datos y a pequeñas distancias. Es el caso de la gestión de maletas en
aeropuertos, bibliotecas y servicios de alquiler, seguimiento de paquetes y aplicaciones
logísticas en la cadena de suministros.
46
3.3.3 Sistemas de ultra alta frecuencia (433 MHz, 860 MHz, 928 MHz)
Los sistemas RFID que trabajan a Ultra Alta Frecuencia 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 32
bits (frecuentemente portan un número unívoco de identificación) hasta los 4 Kbits,
típicamente divididos en páginas de 128 bits para permitir direccionar los datos.
Velocidad y tiempo de lectura de datos
La velocidad de transferencia de datos está típicamente alrededor de 28 kbps (menor
si se incluyen algoritmos de comprobación de errores de bit) pero también están disponibles
velocidades mayores.
Permite la lectura de aproximadamente 100 etiquetas por segundo. Por ejemplo 32
bits transmitidos a 28 Kbps tardan 0,001 segundos. Por tanto en leer 100 etiquetas se
emplearán 0,1 segundos.
47
Cobertura
Las etiquetas de UHF pasivas pueden alcanzar una cobertura de 3 ó 4 metros.
Trabajando con etiquetas activas y a la frecuencia más baja, 433 MHz, la cobertura puede
alcanzar los 10 metros.
Sin embargo, la cobertura está 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.
Sin ir más lejos, en Europa, donde la potencia máxima emitida por el lector es de
0,5 Watios, el alcance del sistema puede reducirse hasta los 33 centímetros. Se espera que
este valor se incremente hasta los 2 metros, cuando la potencia máxima permitida aumente
hasta 2 Watios.
Áreas de aplicación
Apta para aplicaciones que requieran distancias de transmisión superiores a las
bandas anteriores, como en la trazabilidad y seguimiento de bienes y artículos, y logística
de la cadena de suministros.
48
3.3.4
Sistemas en frecuencia de microondas (433 MHz, 860 MHz, 928 MHz)
Capacidad de datos
Están disponibles sistemas de etiquetas activas y pasivas, con capacidades que van
típicamente desde 128 bits hasta dispositivos de 512 Kbits, que pueden dividirse en
sectores o bloques para permitir direccionar los datos.
Velocidad y tiempo de lectura de datos
Depende del diseño de la etiqueta, pero suele ser elevada. La velocidad típica está
por debajo de los 100 kbps, aunque algunos dispositivos pueden alcanzar 1 Mbps. Por
ejemplo 32 kbits transmitidos a 100 kbps tardan 0,3 segundos. Si lo que mide son bloques
de 128 bits, de 40 etiquetas, se emplearán 0,05 segundos.
Cobertura
Buen rango de trabajo, abarcando regiones de entre 1 y 2 metros para dispositivos
pasivos y hasta 15 metros o más, para dispositivos activos.
Áreas de aplicación
Apta para aplicaciones que requieran alta cobertura y velocidades de transmisión
elevadas. Por ejemplo: automatización en la fabricación, control de accesos, peaje de
carreteras, logística de la cadena de suministros y aplicaciones logísticas militares.
49
3.4 Aplicaciones de NFC
Esta sección resalta las capacidades de Near Field Communication (NFC) y su
potencial para mejorar nuestra vida cotidiana. Se muestra cómo la NFC transformará
independiente los recursos de red inalámbrica en los medios de comunicación realmente
interoperable para el acceso a transporte público y las instalaciones, los pagos al por menor,
la transferencia de datos, obtención de información nueva, y mucho más. Asimismo,
describe cómo el NFC Forum trabaja para impulsar la estandarización NFC y fomentar su
adopción en el mercado.
Pensar en la manera en que los teléfonos móviles se han hecho tan fácil estar en
contacto con la gente - amigos, familiares, compañeros de trabajo - desde cualquier lugar:
no hay cables, no hay monedas, no hay conexiones laboriosa o rutinas tediosas para
recordar. Entonces pensar en lo que sería si otros dispositivos electrónicos en su vida
trabajaran con la misma facilidad y como intuitivamente-si se pudiera establecer
conexiones con un simple toque o transferir información de un dispositivo a otro sólo por
mantenerlos cerca uno del otro.
Esta es la promesa de la tecnología NCF - para proporcionar la clave de red inalámbrica
en todas partes de todo tipo. Es un catalizador de gran alcance - una tecnología de
conectividad inalámbrica de gran estabilidad - que proporciona intuitivamente simple y
50
segura la interacción de dos vías entre dispositivos electrónicos. Tiene el potencial de hacer
casi todas las tecnologías inalámbricas bastante fácil para que todos - incluso los no
técnicos - de ser usadas.
El éxito de Near Field Communication (NFC) a través de una amplia gama de
aplicaciones depende de su adopción a gran escala por parte de las empresas y los
consumidores. Esto implica la necesidad de una aplicación sencilla y de bajo costo de la
tecnología en una amplia variedad de dispositivos, desde teléfonos móviles y ordenadores
portátiles a los terminales de punto de venta y máquinas expendedoras de billetes.
NFC se caracteriza por su interfaz intuitiva y su capacidad para permitir a las
plataformas inalámbricas en gran parte propiedad de una red para interactuar de manera
fluida. Los primeros usos de la tecnología se espera que sea con tecnología NFC en los
teléfonos móviles, que se puede configurar fácilmente para convertirse en la persona lo
único que necesita para llevar. Todo el mundo será capaz de:
Efectuar pagos con una ola o un toque en cualquier lugar los lectores de tarjetas sin
contacto se han desplegado.
Obtener información y "recoger" ofertas especiales y descuentos de carteles o vallas
publicitarias inteligentes inteligentes.
51
Tiquetes para acceder a las puertas de transporte, aparcamientos o entrar en los
eventos.
Almacenar información personal que permita el acceso al edificio seguro.
Tomar una imagen y la transfiere a una Conferencia Nacional, impresora habilitada
o monitor.
Las tarjetas de cuota de negocios con otros teléfonos NFC.
... y realizar muchas más funciones
Los ensayos de esta tecnología nueva y emocionante de todo el mundo han ilustrado
cómo la gente lleva los teléfonos móviles con una función de la NFC que puede hacer
compras, obtener acceso, obtener direcciones, el intercambio de información, y comprar el
transporte simplemente poniéndolos cerca de dispositivos con capacidad de NFC
incorporado en kioscos de información, registros de venta, lectores de la puerta, carteles de
publicidad, las máquinas expendedoras, y miles de otros dispositivos, sistemas y
señalización.
Sin embargo, NFC tiene muchas otras aplicaciones que pueden simplificar la
interacción con una variedad de dispositivos electrónicos de consumo, como cámaras,
televisores, componentes de PC, etc Los usos de la NFC son infinitas, y muchas ideas
interesantes se encuentran en desarrollo actualmente.
52
3.5 Escenarios
3.5.1 Aparcamiento
En las últimas décadas el buscar un aparcamiento libre se ha convertido en una de
nuestras tareas más cotidianas, gracias a la tecnología NFC y como veremos en breve
podemos hacer mucho más liviano este quehacer diario.
Muchos son los inconvenientes que se nos presentan a la hora de encontrar un
aparcamiento en una ciudad de capacidad media, así lo intentemos en un parking público (o
privado) o en una zona regulada mediante una serie de normas impuestas por el consistorio
de turno (ORA), estas incomodidades son semejantes y se agrupan bajo la misma temática,
que consiste en que el ambiente donde se desarrollan estas actividades permanecen
totalmente estáticos e inamovibles, no nos ofrecen información que nos ayude a la toma de
decisiones.
La tecnología NFC solventa estos problemas de falta de inteligencia ambiental de
una manera totalmente intuitiva para el usuario final. Se han desarrollado dos escenarios
que engloban problemáticas diferentes pero que poseen el concepto del aparcamiento como
nexo de unión, parking y zonas reguladas.
53
En ambos escenarios son muy pocos los nuevos elementos que debemos de
incorporar, pero por el contrario, es totalmente revolucionario el conjunto de ventajas que
aporta este nuevo concepto, que en todo momento están relacionadas con hacer más
sencillas la realización de estas operaciones cotidianas, y lo que es más importante una total
convivencia con la tecnología actual.
A diario hacemos uso de parqueos públicos o privados, en nuestra oficina, centro
comercial, cine, teatro, etc. Todos compartimos la misma problemática: dificultad a la hora
de encontrar una plaza libre, de guiarnos hasta ella, de encontrar nuestro vehículo, del pago
a la salida del mismo, y un largo etcétera y sin embargo todas ellas perfectamente
automatizables desde el punto de vista del usuario.
Únicamente contaremos con nuestro teléfono móvil que poseerá la tecnología NFC,
al que incorporaremos una pequeña aplicación realizada en J2ME11, el usuario deberá de
actuar como siempre lo ha hecho, pero sin embargo, esta vez el entorno le aportara
información útil, que le ayudara a la consecución de su objetivo.
Al llegar a la entrada del parking con acercar nuestro teléfono a la barrera de
entrada (Figura 3.4) se desencadenaran multitud de procesos, que permitirán que
11
J2ME: Plataforma Java 2, Edición micro (J2ME), y el desarrollo de aplicaciones Java para la tecnología
móvil.
54
automáticamente el software central de las instalaciones nos ofrezca vía audio a través de
los propios altavoces del nuestro teléfono móvil, una serie de alternativas de plazas libres
disponibles en las instalaciones, guiándonos incluso con órdenes cortas hasta llegar a su
localización.
Figura 3.4: Acceso al parqueo12
Una vez encontrada la plaza libre, nos podremos marchar tranquilos, el sistema se
encargara del resto. A la hora de buscar nuevamente nuestro vehículo podemos solicitar al
sistema (Figura 3.5) que nos muestre donde se encuentra, para ello sólo tendremos que
volver a acercar nuestro teléfono a cualquier etiqueta RFID que encontremos en las
12
www.nfc-forum.org/resources/white_papers/NFC_in_Public_Transport.pdf
55
instalaciones del parking, el sistema detectara qué usuario ha solicitado este servicio y
procederá a sus ejecución.
Figura 3.5: Localización del vehículo dentro del parking13
3.5.2
Transporte Publico
El sector del transporte es el primer usuario de esta tecnología. Los billetes sin
contactos se están usando en las principales ciudades del mundo y ya han empezado a
revolucionar la velocidad y facilidad con la que todos los consumidores pueden usar el
13
http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/NFC_in_Public_Transport.pdf
56
transporte público así como acceder a recintos de acceso controlados como parkings o
garajes.
A los clientes de este sistema les agrada la velocidad, seguridad y flexibilidad con la
que se produce una transacción NFC. Con teléfonos equipados con tecnología NFC es
posible comprar billetes, recibirlos electrónicamente y empezar a usarlos mientras otros
esperan en las colas de los cajeros. Posteriormente, es posible comprobar los saldos y
recargar los billetes de forma remota desde el propio teléfono.
Figura 3. 6: Terminal informativa de la empresa de transportes con tecnología NFC 14
14
www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
57
Su uso como título de transporte lo hace ideal para combinar diferentes medios de
transporte en un solo uso, ya sea autobús o tren de cercanías, con información de horarios y
mejor ruta en todo momento. Es el substituto ideal de la tarjeta sin contactos empleada
actualmente en el transporte.
Igualmente el teléfono se convertirá en nuestro único llavero que nos permitirá
acceder al coche, al garaje o incluso a nuestra propia casa simplemente acercándolo a la
cerradura y de forma totalmente segura.
Figura 3.7: Enlace de comunicación NFC entre el móvil y el puesto informativo 15
La instalación de la tecnología NFC en los teléfonos móviles permite prescindir de
las tarjetas de transporte actuales. A través del móvil el viajero puede establecer
comunicación y realizar operaciones en los puntos activos habilitados por la compañía de
15
www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
58
transportes, simplemente colocando el móvil junto al poste informativo (no más de 20 cm)
los dispositivos entra en contacto. Esto evita que se produzcan conexiones no deseadas con
otros dispositivos, una vez en comunicación el usuario podrá acceder a diversas
informaciones, como horarios, itinerarios o comunicaciones de la compañía. En seguida
que el usuario hace la adquisición del tiquete de viaje este debe introducir un número
secreto en el móvil para validar la operación, tal y como se hace al pagar con las tarjetas de
débito. El cargo se añadirá a la factura del teléfono, aunque también se puede asociar la
tarjeta a una cuenta bancaria.
Figura 3. 8: Validación de la transacción realizada 16
Una vez a bordo el usuario tan solo debe acercar el móvil al lector de tarjetas para
que valide el pasaje, no es necesario que el dispositivo este encendido para que sea
reconocido.
16
www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
59
3.5.3 Ocio (el cine)
Otro de los escenarios propicios para la incorporación de la tecnología NFC en el
centro comercial es el dedicado al ocio y más concretamente aquel que se refiere a los
cines.
Si el usuario desea hacer uso de los servicios ofrecidos en este escenario, deberá
acercarse con su teléfono móvil NFC a alguno de los distintos puntos de información
distribuidos por el centro comercial. Anterior a la obtención de dichos servicios por parte
de un usuario del
centro comercial, el empleado del cine dotará a las etiquetas RFID correspondientes de la
funcionalidad necesaria para satisfacer las necesidades propuestas.
Un usuario del centro comercial o cliente habitual podrá acercarse a un punto de
información simple (formado por diversas etiquetas RFID) o ampliado (con un mosaico de
visualización) pudiendo obtener los siguientes servicios:
-
Visualización de la cartelera. Si el usuario desea obtener información acerca de una de
las películas en cartelera, bastará con aproximar su móvil NFC a la etiqueta RFID
correspondiente (Figura 3.9).
La información mostrada incluye: titulo, sinopsis breve, sala de proyección y horas de
sesión o pases para dicha película.
60
Figura 3.9: Obtención y visualización de la información de una película mediante
lectura de etiquetas NFC17
-
Reserva de entradas. Además de visualizar la información relativa a una película, si
ésta es de nuestro interés, la propia aplicación ejecutada al aproximar el teléfono móvil
a la etiqueta nos permite realizar una reserva de entradas para la película. Para ello, tras
una mínima interacción con nuestro móvil, necesaria para indicar la sesión, zona de la
sala y número de entradas deseado, formalizaremos nuestra reserva y obtendremos un
ticket de la misma en nuestro teléfono móvil, que podemos optar por almacenarlo como
resguardo si lo deseamos.
17
www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum_marketing_white_paper.pdf
61
La comunicación entre el teléfono móvil y el servidor encargado de gestionar las
peticiones de reserva de entradas, se realiza mediante Bluetooth. Es posible que el
servicio para la formalización de reservas (u otras transacciones que requieran pagos),
quede restringido a clientes del centro comercial y de ocio, cobrándose el importe de la
reserva en el momento de su tramitación.
-
Visualización de trailers. Del mismo modo que un usuario puede visualizar la
información de una película, también podrá ver un trailer, spot o promo de la misma en
la pantalla de su dispositivo NFC, acercando éste a la etiqueta RFID correspondiente
(Figura 3.10).
Figura 3.10: visualización en el móvil de videos promociónales de las películas18
18
www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum_marketing_white_paper.pdf
62
Paralelamente a los servicios ofrecidos directamente en el móvil, el entorno pone a
disposición de los usuarios toda una infraestructura de dispositivos de visualización
públicos con propósitos generales. De esta forma, todos los servicios de visualización están
disponibles en cualquier lugar del centro comercial dónde se habilite una pantalla.
Siguiendo esta filosofía, un usuario que desee ir al cine, si no desea caminar hasta la
zona de los cines para consultar la cartelera ni para obtener información de las propias
películas en cartel, puede obtener información sobre horarios, precios. Además la reserva
de entradas puede realizarse a través del propio móvil. Podemos distinguir, por tanto, tres
servicios (Figura 3.11) relacionados con el escenario de Cines:
-
Consulta de la cartelera actual.
-
Consulta de información de cada película (sesiones, salas, sinopsis, trailer, etc.).
-
Reserva de entradas.
63
Figura 3.11: Usuario viendo información referente a la cartelera y reservando
entradas19
Como se puede observar, aprovechando la tecnología NFC, se pueden ofrecer unos
servicios innovadores y complementarios a los servicios disponibles en la actualidad, con lo
que la convivencia entre ambos está garantizada.
3.5.4 Pagos por móvil
Los teléfonos con capacidad NFC pueden almacenar aplicaciones de pago que son
compatibles con los millones de puntos de venta sin contactos existentes actualmente.
19
www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum_marketing_white_paper.pdf
64
La intuitiva simplicidad de acercar un teléfono móvil a un Terminal Punto de Venta (TPV)
para pagar por productos o servicios contrasta con la dificultad de leer o insertar una tarjeta
en una ranura de un TPV.
Figura 3.12: NFC implementada en pagos 20
Además, un teléfono puede almacenar información sobre múltiples cuentas como
puede ser de crédito, débito o prepago, permitiendo al usuario seleccionar el método de
pago más adecuado a cada situación de forma mucho más sencilla que tener que llevar
múltiples tarjetas en el monedero.
20
www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum_marketing_white_paper.pdf
65
Las transacciones son totalmente seguras y el uso de la aplicación de pago está
protegida mediante contraseña. Además, en caso de pérdida o robo del teléfono es posible
desactivar la aplicación remotamente aumentado así aún más la seguridad.
3.5.5 Publicidad personalizada
Encontrar y obtener más información sobre un producto o servicio es más fácil que
nunca con un teléfono NFC, ya sea acercándolo a cualquier punto de información
habilitado en el interior de un comercio para obtener un cupón electrónico o bien acercarlo
a un póster para descargar el último tono de tu grupo musical preferido.
Los dispositivos con tecnología NFC pueden ser una buena herramienta de
marketing y una fuente de nuevos ingresos.
Hoy en día todos los consumidores estamos rodeados de publicidad y ofertas que
facilitan la adquisición de material multimedia. Es aquí donde reside una de las principales
ventajas de los dispositivos NFC como herramienta de marketing ya que es el propio
usuario quien inicia el contacto al acercar su teléfono a una etiqueta NFC manifestando así
su interés por el producto o servicio ofertado.
66
Figura 3.13: Publicidad en centros comerciales21
De esta forma se produce un círculo virtuoso en el que la mayor proliferación de
teléfonos móviles permite la aparición de numerosos proveedores de contenido que
obtienen sus ingresos cuando los consumidores escogen servicios de valor añadido.
Por ejemplo, en un mundo NFC se facilitará la vida a los viajeros. Por ejemplo
turistas españoles pueden usar sus teléfonos equipados con NFC en kioscos de información
en Taiwán para obtener información en español en la pantalla de su móvil. Asimismo,
visitantes en una ciudad desconocida pueden acercar sus teléfonos a señales
convenientemente dispuestas en la calle de forma que pueden obtener información en su
idioma sobre los puntos de interés de la ciudad. Las etiquetas NFC pueden situarse
prácticamente en cualquier sitio: dentro del empaquetado de un producto, en una caja
67
registradora, en un terminal punto de venta o incluso en el exterior: puertas, garajes,
kioscos de prensa, parkings, paradas de autobús, etc.
3.5.6 Conectividad
Tanto si se quiere intercambiar fotos o contactos entre dos teléfonos como si se
desea unir dos ordenadores para iniciar una conexión de alta velocidad, NFC puede ofrecer
varias formas de acelerar y simplificar el intercambio de datos entre productos electrónicos
de consumo conforme la tecnología NFC se vaya incorporando en la oficina, los ajustes de
la red inalámbrica, impresora e incluso mapas del edificio puede ser recogido por los
dispositivos habilitados para NFC, permitiendo a los trabajadores móviles a acceder
rápidamente a trabajar en cualquier ubicación de la oficina.
Los miembros del personal pueden sincronizar calendarios, tarjetas de intercambio
electrónico de negocios, y acceso a contenido digital en línea. En resumen, simplifica las
conexiones de la NFC.
21
www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum_marketing_white_paper.pdf
68
Figura 3.14: Intercambio de información vía NFC-móvil
En definitiva, NFC permite simplificar las conexiones. Para conectar un auricular o
un manos libres Bluetooth al teléfono bastará con acercar los dos dispositivos y la
tecnología NFC se encargará de unirlos sin necesidad de intervención del usuario.
69
4. Capítulo 4: Conclusiones y Recomendaciones
4.1 Conclusiones
Durante el desarrollo del proyecto, se cumplió con los objetivos expuestos en el inicio
del mismo. Se introdujo un conocimiento básico de la tecnología NFC, detallando sus
características principales, así como de las ventajas y desventajas respecto a otras
tecnologías.
Gracias a su compatibilidad NFC con otras tecnologías permite que entre al mercado
fácilmente y ademas que el cambio a ésta sea de una manera más suave sin la necesidad de
la sustitución de toda una infraestructura en uso.
Una aplicación por ejemplo, en sistemas de control de acceso utilizando RFID se puede
ver una enorme ventaja que NFC implementa ya que una simple tarjeta no permite una
interacción con el usuario y cualquiera que la posea puede tener acceso a dicho lugar.
Mediante el uso del celular con tecnología NFC se puede crear aplicaciones que permiten
una mayor seguridad a través de la autenticación, antes de establecer la comunicación NFC.
En cuanto a la seguridad NFC brinda una mayor seguridad debido a su corto alcance,
ya que para realizar una intercepción a una comunicación NFC quién lo trate de hacer
debería estar a menos de 10 cm. Además de esto, cuando dos dispositivos NFC se acercan
70
entrando al campo de operación, se está automáticamente aceptando la comunicación, lo
que permite mayor rapidez en su establecimiento.
Sin duda alguna el celular hoy en día se ha convertido en una herramienta quizá
indispensable en la vida cotidiana de todas las personas, pues imaginar que un trabajador o
un empresario no tengan un celular para realizar sus contacto o para ser localizado para los
mismos resulta difícil; entonces darle un uso más (la integración de la NFC), lo haría más
eficiente.
Hemos observado que esta nueva comunicación que supone NFC, cambia
absolutamente la concepción sobre las instalaciones tradicionales de RFID ya que, en este
caso, es el lector el que tiene movilidad y las etiquetas pasan a estar fijas. Éstas contendrán
ahora información contextual, en cuanto al móvil, podrá, no sólo tener capacidad de
proceso y comunicación, sino almacenamiento, lo suficientemente extenso como para
solventar el cuello de botella que suponía el poco espacio en las etiquetas.
71
4.2 Recomendaciones
Es de esperar que en los próximos años el mercado de teléfonos móviles se renueve
completamente y con ello se introduzca la tecnología NFC de forma masiva en el mercado,
de modo que esto actúe como el revulsivo necesario para la creación de nuevas y
sorprendentes aplicaciones que hagan uso de la facilidad y simplicidad del teléfono móvil
para mejorar la experiencia del usuario.
Sin embargo, la tecnología NFC presenta aún algunos desafíos que será necesario
afrontar para la adopción masiva de esta tecnología, como son la necesidad de avanzar en la
estandarización de la plataforma, así como crear un modelo de negocio consistente, en la
que todas las partes involucradas en el ecosistema NFC: operadoras, bancos y proveedores
de aplicaciones, puedan obtener un retorno de la inversión realizada.
Como se ha mostrado esta nueva tecnología integrada en el teléfono móvil no es
intrusiva para el ser humano, como usuario de la misma. Además, tampoco se concibe
como una tecnología que elimine a los dispositivos que se tienen montados en los
diferentes contextos ya que puede convivir perfectamente con la tecnología ya existente,
haciendo que los servicios que ya se ofrecen se puedan extender, facilitando así el día a día
de los usuarios en sus actividades.
72
Una manera de ir incursionando NFC en el mercado es tratando de acercar la
tecnología al servicio de los usuarios sin que estos la perciban, consiguiendo los siguientes
resultados. Con la tecnología RFID los servicios se obtienen de manera implícita, para ello,
se tiene que disponer de dispositivos electrónicos que se encuentran dispersos en el entorno
y disfrutar de estas herramientas, el costo de éstos dispositivos se elevan
considerablemente. La facilidad de tener un dispositivo con amplias capacidades de
cómputo, comunicación y almacenamiento permite a los usuarios manejar información,
documentos, presentaciones y todo lo indispensable en un contexto educativo, disponiendo
así de mayor privacidad y, por consiguiente, mayor confianza en la tecnología.
73
BIBLIOGRAFÍA
[1] Zuning, M. “Qué es el espectro Radioeléctrico”,
http://mailman-new.greennet.org.uk/pipermail/lac/2004-September/002770.html.
[2] “NFC Forum“. Sitio web sobre NFC.
http://www.nfc-forum.org/aboutnfc
http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/
http://www.nfc-forum.org/specs/spec_list/#tagtypes
[3] ECMA International (2005). “Near Field Communication”. White paper. Ecma/TC32TG19/2005/012.
http://www.ecma-international.org/activities/Communications/2004tg19-001.pdf
[4] Near Field Communication Interface and Protocol -2 (NFCIP-2) ECMA-352
http://www.ecma-international.org/publications/files/ECMA-ST/Ecma-352.pdf
[5] “Near Field Communication in the real world”
http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/Innovision_whitePaper1.pdf
[6] “Near Field Communication”, www.morelab.deusto.es/images/talks/NFC.ppt
[7] “Tecnologia NFC” , http://www.terra.es/personal/ccossio/tecnologiaNFC.htm
[8] “Near Field Communication and the NFC Forum The Keys to Truly
Interoperable Communications “,
http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum_marketing_white_paper.pdf
[9] “La tecnología Inalámbrica NFC”
http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/15000/9156/3/T11646%20C.pdf
[10] “Comunicación de campo Cercano”
http://en.wikipedia.org/wiki/Near_Field_Communication
[11] “NFC Forum Technical Specifications” http://www.nfc-forum.org/specs/spec_list/
[12] “Tecnología Bluetooth” http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
74
[13] “RFID (identificación por radiofrecuencia)”, http://es.wikipedia.org/wiki/RFID
[14] “ZigBee”, http://es.wikipedia.org/wiki/ZigBee
[15] Valverde Rebaza JC “El Estándar Inalámbrico ZigBee”
http://www.seccperu.org/files/ZigBee.pdf
[16] “Comunicación en campo cercano”
http://es.encydia.com/fr/Comunicaci%C3%B3n_en_campo_cercano#Caract.C3.A9ristiques
_principales
[17] “Etiquetas NFC ” http://www.terra.es/personal/ccossio/tecnologiaNFC_7.htm
[18] “NFC The Evolution Continues”
http://www.nfcforum.org/resources/presentations/NFC_The_Evolution_Continues_WIMA_2011.pdf
[19] ECMA/TC32-TG19/2002/10ECMA/TC32/2002/75 “Near Field Communication”
http://www.ecma-international.org/activities/Communications/2002tg19-010.pdf
[20] "Aplicaciones de NFC “
http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/2009/01/04/182530.php
[21] “NFC in Public Transport”
http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/NFC_in_Public_Transport.pdf
[22] All NFC Forum Specifications, including:
• NFC Data Exchange Format (NDEF) Technical Specification
• NFC Smart Poster Record Type Definition (RTD) Technical Specification
http://www.nfc-forum.org/specs/
[23] ECMA International (2005). Near Field Communication. White paper. Ecma/TC32TG19/2005/012.
75
ANEXOS
Anexo 1: El Espectro Radioeléctrico
76
Anexo 2: Normas ISO relativas a RFID
· ISO 14223/1 Identificación por radiofrecuencia de animales, transpondedores avanzados e
interfaz radio.
· ISO 14443 Estándar HF muy popular que se está utilizando como base para el desarrollo
de pasaportes que incorporan RFID (ICAO 9303).
· ISO 15693 Estándar HF también muy popular, utilizado en tarjetas sin contacto de crédito
y débito.
· ISO 18000-7 Estándar industrial para UHF, para todos los productos basados en RFID
activa, promovido por el Departamento de Defensa de EE.UU., la OTAN y usuarios
comerciales de RFID activa.
· ISO 18185 Estándar industrial para el seguimiento de contenedores a frecuencias de 433
MHz y 2,4 GHz.
77
Anexo 3: Estándar ECMA-352 referente al protocolo 2 (NFCIP-2) de la NFC
78
79
80
81
82
83
