RFID

RFID

INTRODUCCIÓN

La identificación por radio frecuencia (RFID por sus siglas en inglés) es una de las tecnologías nuevas más prometedoras que se han orientado al sector del almacenamiento y distribución en muchos años.

Aunque la tecnología de la identificación por radio frecuencia ofrece diferentes beneficios y ventajas en comparación con la tecnología de identificación actualmente realizada mediante códigos de barras, el costo de la tecnología de RFID y los numerosos obstáculos tecnológicos que enfrenta han evitado que se generalice su uso para las operaciones del centro de almacenamiento y distribución.

En el futuro cercano, mientras la tecnología de RFID se esfuerza para superar estas limitaciones y lograr una implementación más amplia, se utilizarán en general sistemas híbridos de código de barras y RFID.

Las implementaciones progresivas del sistema RFID proporcionarán éxitos iniciales y mejorarán la curva de aprendizaje para los proyectos a gran escala.

Estos sistemas de identificación por radio frecuencia trata de reducir costos, minimizar tiempos de espera, agilizar procesos y mayor control de una organización o para la seguridad de una persona en específico.

¿QUE ES RFID?

RFID es el acrónimo de Radio Frequency Identification por sus siglas en inglés, o Identificación por Radio Frecuencia. Pertenece a una amplia gama de tecnologías para adquisición de datos e identificación automática (AIDC) en la que también se incluyen los códigos de barras, la lectura de caracteres ópticos y los sistemas infrarrojos de identificación. [2^]

Se trata de una tecnología basada en la utilización de un pequeño chip adherido a un producto, y a través del cual es posible mantener un rastreo de su localización. La distancia de rastreo varía mucho, dependiendo del tamaño, tipo y antena del chip, pero podría ser desde 2cm. a 13 metros en los sencillos, hasta incluso varios kilómetros en los más complejos.

Son realmente pequeños y tal y como van los avances, en poco tiempo podrían ser considerados virtualmente invisibles. [1]

Funcionamiento básico.

Para que la tecnología RFID funcione, son necesarios tres elementos básicos: una etiqueta electrónica o tag, un lector de tags y una base de datos. Las etiquetas electrónicas llevan un microchip incorporado que almacena el código único identificativo del producto al que están adheridas. El lector envía una serie de ondas de radiofrecuencia al tag, que éste capta a través de una pequeña antena. Estas ondas activan el microchip, que, mediante la microantena y la radiofrecuencia, transmite al lector cual es el código único del artículo. En definitiva, un equipo lector envía una señal de interrogación a un conjunto de productos y estos responden enviando cada uno su número único de identificación. Por este motivo, se dice que la tecnología RFID es una tecnología de auto-identificación.

Una vez el lector ha recibido el código único del producto, lo transmite a una base de datos, donde se han almacenado previamente las características del artículo en cuestión: fecha de caducidad, material, peso, dimensiones, localización, etc., dependiendo también a que se aplique esta tecnología. De este modo se hace posible consultar la identidad de algo o alguien en cualquier momento, ya sea el caso de una aplicación a un producto o a una persona. La siguiente imagen muestra gráficamente lo que hace este sistema RFID. [3]

Fig. 1. Funcionamiento del sistema RFID

Ventajas de este sistema.

La tecnología RFID supera muchas de las limitaciones del código de barras. A continuación se mencionan las ventajas de las etiquetas electrónicas:

• A diferencia del código de barras, las etiquetas electrónicas no necesitan contacto visual con el módulo lector para que éste pueda leerlas. La lectura se puede hacer a una distancia de hasta 10 metros.
• Mientras el código de barras identifica un tipo de producto, las etiquetas electrónicas identifican cada producto individual.
• La tecnología RFID permite leer múltiples etiquetas electrónicas simultáneamente. Los códigos de barras, por lo contrario, tienen que ser leídos secuencialmente.
• Las etiquetas electrónicas pueden almacenar mucha más información sobre un producto que el código de barras, que solo puede contener un código y, en algunos casos, un precio o cantidad.
• Mientras que sobre el código de barras se puede escribir solo una vez, sobre las etiquetas electrónicas se puede escribir todas las veces que haga falta.
• La tecnología RFID evita falsificaciones. Con una simple fotocopia se puede reproducir un código de barras. Las etiquetas electrónicas, en cambio, no se pueden copiar. Un tag sobre un artículo de marca garantiza su autenticidad.
• Un código de barras se estropea o se rompe fácilmente, mientras que una etiqueta electrónica es más resistente porque, normalmente, forma parte del producto o se coloca bajo una superficie protectora y soporta mejor la humedad y la temperatura. [4]

¿Dónde se aplica?

Son muchos los sectores industriales que pueden beneficiarse de las ventajas de la tecnología RFID. Algunas de sus aplicaciones son las siguientes:

• Control de calidad, producción y distribución.
• Localización y seguimiento de objetos.
• Control de accesos.
• Identificación de materiales.
• Control de fechas de caducidad.
• Detección de falsificaciones.
• Almacenaje de datos.
• Automatización de los procesos de fabricación.
• Información al consumidor.
• Reducción de tiempo y coste de fabricación.
• Reducción de colas a la hora de pasar por caja.
• Identificación y localización de animales perdidos.
• Elaboración de censos de animales.
• Identificación y control de equipajes en los aeropuertos.
• Inventario automático.
• Entre muchas otras aplicaciones más. [5]

El futuro de esta tecnología.

Si bien esta tecnología se ha diseñado principalmente para facilitar el trabajo de comercialización de productos de consumo, en diferentes áreas, se han encontrado usos a la posibilidad de seguir la vida de un chip durante un determinado periodo de tiempo. Por poner algunos ejemplos; en las entradas a espectáculos, para el control de acceso a las carreteras de peaje. En los hospitales, un brazalete puesto a un paciente, le identifica y asocia en cualquier lugar y momento con la medicación y régimen alimenticio que deba seguir. La comunidad europea piensa introducir esta técnica en la próxima generación de billetes para entre otras cosas de facilitar el recuento de billetes. En bibliotecas y centros de documentación se pueden localizar los libros y documentos solicitados, etc.

Es importante mencionar que uno de los problemas más importantes para su implementación a corto plazo a nivel de unidad, además del costo por etiqueta frente al precio del actual código de barras, corresponde a ciertas limitaciones técnicas, tales como la dificultad de leer RFID a través de líquidos o metales; por otro lado también existen limitaciones de cantidad de información a almacenar (96 bits).

En algunas industrias, la decisión de adoptar la tecnología RFID será acelerada debido a regulaciones gubernamentales. [6]

Tipos de tags RFID

Comparación de un chip RFID con antena y una moneda de un Euro

Las tags RFID pueden ser activos, semipasivos (también conocidos como semiactivos o asistidos por batería) o pasivos. Los tags pasivos no requieren ninguna fuente de alimentación interna y son dispositivos puramente pasivos (sólo se activan cuando un lector se encuentra cerca para suministrarles la energía necesaria). Los otros dos tipos necesitan alimentación, típicamente una pila pequeña.

La gran mayoría de las etiquetas RFID son pasivas, que son mucho más baratas de fabricar y no necesitan batería. En 2004, estas etiquetas tenían un precio desde 0,40$, en grandes pedidos, para etiquetas inteligentes, según el formato, y de 0,95$ para tags rigidos usados frecuentemente en el sector textil encapsulados en PPs o epoxi. El marcado de RFID universal de productos individuales será comercialmente viable con volúmenes muy grandes de 10.000 millones de unidades al año, llevando el coste de producción a menos de 0,05$ según un fabricante.La demanda actual de chips de circuitos integrados con RFID no está cerca de soportar ese coste. Los analistas de las compañías independientes de investigación como Gartner and Forrester Research convienen en que un nivel de precio de menos de 0,10$ (con un volumen de producción de 1.000 millones de unidades) sólo se puede lograr en unos 6 u 8 años, lo que limita los planes a corto plazo para una adopción extensa de las etiquetas RFID pasivas. Otros analistas creen que esos precios serían alcanzables dentro de 10-15 años.

A pesar de las ventajas en cuanto al coste de las etiquetas RFID pasivas con respecto a las activas son significativas, otros factores; incluyendo exactitud, funcionamiento en ciertos ambientes como cerca del agua o metal, y confiabilidad; hacen que el uso de etiquetas activas sea muy común hoy en día.

Backscatter en RFID.

Para comunicarse, los tags responden a peticiones o preguntas generando señales que a su vez no deben interferir con las transmisiones del lector, ya que las señales que llegan de los tags pueden ser muy débiles y han de poder distinguirse. Además de la reflexión o backscatter, puede manipularse el campo magnético del lector por medio de técnicas de modulación de carga. El backscatter se usa típicamente en el campo lejano y la modulación de carga en el campo próximo (a distancias de unas pocas veces la longitud de onda del lector).

Tags pasivos

Los tags pasivos no poseen alimentación eléctrica. La señal que les llega de los lectores induce una corriente eléctrica pequeña y suficiente para operar el circuito integrado CMOS del tag, de forma que puede generar y transmitir una respuesta. La mayoría de tags pasivos utiliza backscatter sobre la portadora recibida; esto es, la antena ha de estar diseñada para obtener la energía necesaria para funcionar a la vez que para transmitir la respuesta por backscatter. Esta respuesta puede ser cualquier tipo de información, no sólo un código identificador. Un tag puede incluir memoria no volátil, posiblemente escribible (por ejemplo EEPROM).

Los tags pasivos suelen tener distancias de uso práctico comprendidas entre los 10 cm (ISO 14443) y llegando hasta unos pocos metros (EPC e ISO 18000-6), según la frecuencia de funcionamiento y el diseño y tamaño de la antena. Por su sencillez conceptual, son obtenibles por medio de un proceso de impresión de las antenas. Como no precisan de alimentación energética, el dispositivo puede resultar muy pequeño: pueden incluirse en una pegatina o insertarse bajo la piel (tags de baja frecuencia).

En 2006, Hitachi desarrolló un dispositivo pasivo denominado µ-Chip con un tamaño de 0,15×0,15 mm sin antena, más delgado que una hoja de papel (7,5 µm).^{2 3} Se utiliza SOI (Silicon-on-Insulator) para lograr esta integración. Este chip puede transmitir un identificador único de 128 bits fijado a él en su fabricación, que no puede modificarse y confiere autenticidad al mismo. Tiene un rango máximo de lectura de 30 cm. En febrero de 2007 Hitachi presentó un dispositivo aún menor de 0,05×0,05 mm y lo suficientemente delgado como para poder estar integrado en una hoja de papel.⁴ Estos chips tienen capacidad de almacenamiento y pueden funcionar en distancias de hasta unos pocos cientos de metros. Su principal inconveniente es que su antena debe ser como mínimo 80 veces más grande que el chip.

Alien Technology (Fluidic Self Assembly), SmartCode (Flexible Area Synchronized Transfer) y Symbol Technologies (PICA) declaran disponer de procesos en diversas etapas de desarrollo que pueden reducir aún más los costes por medio de procesos de fabricación paralela.^{[cita requerida]} Estos medios de producción podrían reducir mucho más los costes y dirigir los modelos de economía de escala de un sector importante de la manufactura del silicio. Esto podría llevar a una expansión mayor de la tecnología de tags pasivos.

Existen tags fabricados con semiconductores basados en polímeros desarrollados por compañías de todo el mundo. En 2005 PolyIC y Philips presentaron tags sencillos en el rango de 13,56 MHz que utilizaban esta tecnología. Si se introducen en el mercado con éxito, estos tags serían producibles en imprenta como una revista, con costes de producción mucho menores que los tags de silicio, sirviendo como alternativa totalmente impresa, como los actuales códigos de barras. Sin embargo, para ello es necesario que superen aspectos técnicos y económicos, teniendo en cuenta que el silicio es una tecnología que lleva décadas disfrutando de inversiones de desarrollo multimillonarias que han resultado en un coste menor que el de la impresión convencional.

Debido a las preocupaciones por la energía y el coste, la respuesta de una etiqueta pasiva RFID es necesariamente breve, normalmente apenas un número de identificación (GUID). La falta de una fuente de alimentación propia hace que el dispositivo pueda ser bastante pequeño: existen productos disponibles de forma comercial que pueden ser insertados bajo la piel. En la práctica, las etiquetas pasivas tienen distancias de lectura que varían entre unos 10 milímetros hasta cerca de 6 metros, dependiendo del tamaño de la antena de la etiqueta y de la potencia y frecuencia en la que opera el lector. En 2007, el dispositivo disponible comercialmente más pequeño de este tipo medía 0.05 milímetros × 0.05 milímetros, y más fino que una hoja de papel; estos dispositivos son prácticamente invisibles.

Tags activos

A diferencia de los tags pasivos, los activos poseen su propia fuente autónoma de energía, que utilizan para dar corriente a sus circuitos integrados y propagar su señal al lector. Estos tags son mucho más fiables (tienen menos errores) que los pasivos debido a su capacidad de establecer sesiones con el reader. Gracias a su fuente de energía son capaces de transmitir señales más potentes que las de los tags pasivos, lo que les lleva a ser más eficientes en entornos dificultosos para la radiofrecuencia como el agua (incluyendo humanos y ganado, formados en su mayoría por agua), metal (contenedores, vehículos). También son efectivos a distancias mayores pudiendo generar respuestas claras a partir de recepciones débiles (lo contrario que los tags pasivos). Por el contrario, suelen ser mayores y más caros, y su vida útil es en general mucho más corta.

Muchos tags activos tienen rangos efectivos de cientos de metros y una vida útil de sus baterías de hasta 10 años. Algunos de ellos integran sensores de registro de temperatura y otras variables que pueden usarse para monitorizar entornos de alimentación o productos farmacéuticos. Otros sensores asociados con ARFID incluyen humedad, vibración, luz, radiación, temperatura y componentes atmosféricos como el etileno. Los tags activos, además de mucho más rango (500 m), tienen capacidades de almacenamiento mayores y la habilidad de guardar información adicional enviada por el transceptor.

Actualmente, las etiquetas activas más pequeñas tienen un tamaño aproximado de una moneda. Muchas etiquetas activas tienen rangos prácticos de diez metros, y una duración de batería de hasta varios años.

CONCLUSIONES

La tecnología actual de las etiquetas de RFID ofrece numerosas limitaciones cuando se la compara con la tecnología de etiquetado ideal, la cual sería económica, reduciría la imposibilidad de faltas de lectura y ofrecería flexibilidad para el diseño de la antena. También proporcionaría pericia en el proceso con grandes rendimientos, permitiría las pruebas durante el proceso y el control de calidad y cumpliría normas neutrales al vendedor.

Por último, la etiqueta ideal integraría de forma completa el proceso de etiquetado y demarcación, proporcionaría un proceso integrado y flexible de fabricación de etiquetas, ofrecería una función de lectura/registro de alta velocidad y sería amigable para el medio ambiente.

La tecnología RFID existente, por el contrario, presenta numerosos desafíos. Los precios de las etiquetas son relativamente elevados, los problemas de lectura son importantes y el tamaño y la forma de las antenas sigue siendo muy inflexible. La tecnología de etiquetado existente tiene además un rendimiento limitado de la información del proceso, limitaciones de derecho de propiedad y otras no relacionadas con la normalización, además de problemas de confiabilidad y de logística, incluyendo los daños a las etiquetas durante el proceso de conversión de las mismas, la velocidad de lectura/registro y los problemas en la integración del etiquetado y demarcación.