Estándares y protocolos RFID UHF

A medida que la adopción de la tecnología RFID ha crecido, la necesidad de establecer protocolos y estándares que hagan posible la interoperabilidad de los productos RFID, sea cual sea su fabricante, se ha vuelto indispensable. Las etiquetas RFID tienen formas y tamaños muy variados dependiendo de su frecuencia y diseño de antena. Los clientes eligen una u otra etiqueta dependiendo de varios factores específicos de sus negocios, desde el entorno físico donde debe operar el sistema RFID, hasta los materiales del producto que se etiquetará, o la distancia y la velocidad que deben leerse. Comprender los protocolos y estándares RFID es esencial para determinar la mejor solución para un negocio. En este artículo, nos centraremos en los protocolos RFID UHF.

Resumen de conceptos básicos

En resumen, hay tres tipos de etiquetas RFID: activas, pasivas y semiactivas. Las etiquetas activas y semiactivas potencian la respuesta de la etiqueta gracias a una batería incorporada, es por eso que tienen rangos de lectura mucho más largos que las etiquetas pasivas. Por otro lado, las etiquetas pasivas son alimentadas por energía electromagnética de una orden que lanza el interrogador. Las etiquetas activas y semiactivas tienen rangos más largos pero también costos más altos; Las etiquetas pasivas, por lo tanto, son más baratas pero implican 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 realiza a través de una red inalámbrica llamada «interfaz aérea». Con una secuencia de comandos enviados entre los dos elementos, un lector RFID puede identificar el «Código de Producto Electrónico» (EPC, Electronic Product Code) de una etiqueta RFID. En las etiquetas pasivas, el interrogador inicia una ronda de interrogación con un comando de consulta. Este comando de consulta «activa» la etiqueta que responde gracias a la potencia electromagnética con la información que ha almacenado.

El comando de consulta que envía el interrogador / lector es un mensaje codificado en una onda, que se modula mediante un «Esquema de Modulación de Amplitud» (ASK, Shift Keying Amplitude). Esta onda se propaga a través del aire y cuando alcanza la etiqueta, la antena se activa, y la potencia de la radiofrecuencia se convierte en corriente continua a través de una línea de voltaje. La onda se modula nuevamente con la información codificada del chip, esto determina el siguiente comando. El último paso es la onda que lanza la etiqueta ahacia el lector/interrogador. El sistema de codificación para transmitir la información es el «Intervalo de Impulso de Codificación» (Pulse Interval Encoding, PIE).

Estándares y protocolos RFID UHF

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

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Fuentes:
Foto principal: Markus Spike en 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.