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Protocolos y estándares de UHF RFID

A medida que la adopción de la tecnología RFID ha ido creciendo, la necesidad de establecer unos protocolos y unos estándares que hagan posible la interoperabilidad de productos RFID sea cual sea su fabricante, se ha vuelto indispensable. Las etiquetas RFID tienen muy variadas formas y tamaños dependiendo de su frecuencia y diseño de antena. El cliente elige una u otra etiqueta dependiendo de diversos factores específicos de su negocio, que van desde el entorno físico en el que ha de funcionar el sistema RFID, a los materiales del producto a etiquetar, pasando por la distancia y la velocidad a la que ha de ser posible la lectura de las etiquetas. Comprender los estándares y protocolos de RFID es imprescindible para determinar la mejor solución para un negocio. En el presente artículo nos vamos a centrar en el UHF RFID.

Resumen de conceptos básicos

En resumen, hay tres tipos de etiquetas RFID: activa, pasiva y semi-activa. Las etiquetas activas y semi-activas alimentan la respuesta de la etiqueta gracias a una batería incorporada, por eso tienen rangos de lectura mucho más largos que las etiquetas pasivas. Las etiquetas pasivas se alimentan con energía electromagnética a partir de una orden que dispara el interrogador. Las etiquetas activas y semi-activas tienen rangos más largos pero también costes más altos, las etiquetas pasivas, en cambio, son más baratas y plantean el desafío de aumentar su rango de lectura gracias a su diseño.

Un sistema RFID está compuesto por un lector de etiquetas que es el interrogador y una etiqueta que responde. La comunicación entre una etiqueta y un lector se efectúa a través de un enlace inalámbrico denóminado “interfaz aérea”. A través de una secuencia de comandos enviados entre los dos elementos, un lector RFID puede identificar el Código Electrónico de Producto (EPC) de una etiqueta RFID. En las etiquetas pasivas el interrogador inicia una ronda de interrogación con un comando de consulta. Este comando de consulta es el que despierta la etiqueta que responde con la información que tiene almacenada gracias a la energía electromagnética.

El comando de consulta que lanza el interrogador/lector es un mensaje codificado en una onda, la cual se modula a través esquema de modulación de amplitud ASK (Amplitud Shift Keying). Esta onda se propaga por el aire y cuando llega a la etiqueta, la antena de la etiqueta se activa, y la energía de radiofrecuencia se convierte en corriente continua a través de un recorrido de voltaje. Se remodula la onda con la información del chip codificada determinándose así el siguiente comando. El último paso es la onda que responde la etiqueta hacia al lector/interrogador. El sistema de codificación para transmitir la información es el Pulse Interval Encoding (PIE).

Protocolos y estándares de UHF RFID

Hasta aquí ya hemos hablado del EPC, de PIE y de ASK, ahora vamos a ahondar en estos tres conceptos y otros dentro del tema de los protocolos y estándares. Los protocolos definen las comunicacines entre etiquetas y dispositivos. Las organizaciones que trabajan conjuntamente a fin de definir y aprobar estándares y protocolos universales para los equipos de RFID son: International Standards Organization (ISO), EPCglobal, GS1, y la World Trade Organization (WTO). Por ejemplo, al crear estándares globales, GS1 e ISO permiten la adopción mundial de RAIN RFID.

RAIN RFID está regulado por un único estándar global llamado EPC UHF Gen 2v2 o ISO/IEC 18000-63. Las organizaciones internacionales que emiten estándares relacionados con Rain RFID incluyen ISO, GS1, la International Electrotechnical Commission (IEC) y el Joint Technical Committee (JTC). Las entidades regionales que regulan el uso de las bandas de frecuencia RAIN RFID incluyen la Federal Communication Commission (FCC), que supervisa en EEUU, y la European Communications Standards Institute (ETSI) que opera en Europa.

EPCglobal creó el formato estándar para el número EPC, que incluye un encabezado, un identificador de producto único, y un valor de filtro. EPCglobal también desarrolla los estándares para las etiquetas Class 1 Gen 2, que fueron ratificadas por ISO para convertirse en ISO 18000-6C. Todas las clases establecidas por EPCglobal están aprobadas por la ISO y la WTO. Las etiquetas UHF RFID usan el protocolo de interfaz aérea ISO 18000.

En equipos de Class 1 Gen 2  (ISO 18000-6C) se utiliza la codificación de intervalo de impulsos (Pulse Interval Encoding, PIE) para la comunicación entre lector y etiqueta. PIE describe la forma en que se codifica un mensaje para que el lector lo envíe a la etiqueta. PIE es similar al código Morse, usa pausas cortas y largas para representar “0” y “1”. PIE en ISO 18000-6C funciona conjuntamente a Amplitude Shift Keying (ASK) que describe cómo se modula la información. ASK funciona cambiando la amplitud de la onda para representar datos digitales.

En el caso de que dos etiquetas respondan al mismo tiempo a un lector las ondas de estas colisionarían y no podrían ser leídas. Por eso, el lector usa algoritmos de anticolisión, si no fuera así, leer las etiquetas RFID en una habitación donde hubiera más de dos sería casi imposible. Para los lectores y las etiquetas UHF RFID de Class 1 Gen 2 este algoritmo anticolisión es el llamado Algoritmo Q o Algoritmo Q adaptativo.

Hasta aquí llegamos en este breve introducción a protocolos y estándares en UHF RFID, hemos visto la codificación de a onda (PIE), la modulación de la onda (ASK), y el algoritmo Q de anticolisión.

Fuentes:
 Foto principal: Markus Spiske on Unsplash
 Artículos enlazados:
—Advanced RFID Measurements: Basic Theory to Protocol Conformance Test, National Instruments.
—UHF RFID Tag Communications: Protocols and Standards, RFID Insider.
—RFID STANDARDS, Impinj.
Protocolos y estándares de UHF RFID