Resumo
RFID é a sigla usada para Radio Frequency Identification (Identificação por frequência de rádio). Essa tecnologia permite a identificação automática de objetos e pessoas através de ondas de rádio. Ao longo dos últimos anos, o surgimento da internet e o barateamento dos componentes eletrônicos em geral, favoreceram a adesão de inúmeras companhias a esse tipo de sistema. Neste site serão explicados seu funcionamento, incluindo tecnologia de fabricação, protocolos de comunicação e questões de segurança, além da citação de aplicações comuns e possibilidades futuras.
Introdução
Após o grande desenvolvimento da eletrônica e da computação nas últimas décadas, o computador pessoal, fazendo uso da internet, tornou-se parte da vida cotidiana atual. Pessoas ao redor do mundo desejam se comunicar internacionalmente em tempo real e, graças a essa tecnologia, conseguem com facilidade impressionante. Fábricas tentam produzir apenas aquilo que será vendido da forma exata como o cliente pediu. A velocidade dos processos de produção só tende a aumentar e a automação ganha cada vez mais espaço em diferentes áreas de trabalho.
É nesse contexto, que a tecnologia de sistemas RFID aparece. Apesar de já existente há algumas dezenas de anos, só recentemente foi possível utilizá-la de forma realmente vantajosa. Somente após generosos investimentos em pesquisas, conseguiu-se baixar seus custos e criar normas necessárias para seu bom funcionamento. A capacidade de comunicação por ondas de rádio com praticamente qualquer objeto a torna excelente para maioria dos tipos de linha de produção moderna ou cadeias de abastecimento. Sua ubiquidade se encaixa quase perfeitamente nas necessidades de monitoramente em tempo real.
As atuais aplicações de sistemas RFID estão acabando com gargalos de produção e tornando alguns processos muito mais seguros. No entanto, as mesmas vantagens trazidas por essa tecnologia também assustam muitos ao possibilitarem diversos tipos de espionagem e de invasão de privacidade. Dessa forma, como qualquer recurso de alto nível tecnológico, o seu uso futuro deve ser escolhido com intuito de facilitar o nosso dia-a-dia, não para causar transtornos ou constrangimentos.
Tecnologia
Um sistema de RFID usa comunicação de rádio para identificar pessoas ou objetos de forma única. Para isso ele possui três componentes principais:
- Etiqueta (tag): também chamada de transponder, é um chip semicondutor, uma antena e, em alguns casos, uma bateria.
- O leitor: composto por antena, módulo eletrônico de freqüência de rádio e módulo eletrônico de controle.
- O controlador: em geral um computador ou uma base de trabalho que tenha um banco de dados e rode o software de controle.
Através de ondas de rádio, quando um objeto com etiqueta entra na área de leitura do leitor, o leitor pede que a etiqueta envie a informação nela contida. Após receber essa informação o leitor a repassa para o controlador através de diversos tipos de rede. O software que realiza essa interface entre leitor e etiqueta se chama middleware. Com isso o controlador pode realizar diversos tipos de ações, dentre elas: simplesmente computar a entrada do objeto ou redirecioná-lo para onde quiser. Um leitor pode se comunicar com diversas etiquetas (até 1000 por segundo) e vários leitores podem se ligar a um mesmo controlador.
Para tentar adaptar a tecnologia a diferentes situações e ambientes, há dois principais tipos de sistemas.
Sistemas Ativos:
As etiquetas possuem fonte própria de energia. Essa característica lhes permite enviar sinais a maiores distâncias (costumam ter alcance entre 20m e 100m) além de possibilitar o uso de leitores menos potentes. Por isso, costumam ser empregadas em cargas e pacotes grandes. Em geral transmitem nas freqüências 455 MHz, 2.45 GHz, ou 5.8 GHz. Algumas vezes possuem sensores ligados a si, podendo, assim, enviar informações sobre o estado do objeto no momento em que são perguntadas. Em contrapartida, elas se tornam maiores e mais caras. Dividem-se em dois tipos:
Transponders: a etiqueta só envia sinais quando recebe sinal de um leitor, ou seja, quando está em uma área de leitura, tornando-a mais econômica.
Beacons: a etiqueta é programada para enviar sinais periodicamente ou em certas situações especiais. Muito usados em sistemas para monitoramento de posição em tempo real ou para alertar mudanças no ambiente em que a etiqueta está inserida.
Sistemas Passivos:
As etiquetas usam a energia do sinal emitido pelo leitor para enviar sua informação. Assim, são menores e muito mais baratas, chegando a custar apenas US$0,20, e não requerem manutenção, mas seu sinal tem menor alcance. Suas características e funcionamento dependem da frequência em que trabalham.
Baixa Frequência: usam freqüências de 124 kHz até 135 kHz. Devido ao seu comprimento de onda, conseguem penetrar paredes não metálicas, tornando-se ideal quando a etiqueta fica dentro de uma caixa ou perto de água. Para usar a energia enviada pelo leitor, as etiquetas usam o inductive coupling. O leitor gera, através de uma bobina, um campo magnético que, ao passar pela bobina da etiqueta, induz uma corrente. Essa corrente passa pelo circuito da etiqueta que, então, altera a carga elétrica sobre a sua própria bobina. Isso gera uma mudança no campo magnético, que é sentida e interpretada pelo leitor. Para que haja esse campo, é necessário que as duas bobinas estejam relativamente perto limitando o alcance de leitura desse sistema a aproximadamente 30 cm.
Alta Frequência: usam frequências em torno de 13.56 MHz. A diminuição no comprimento de onda faz com que os sinais sejam mais facilmente refletidos por superfícies em vez de atravessá-las. Sistemas nessa faixa também funcionam graças ao inductive coupling, mas tem um campo de leitura um pouco maior, alcançando até um metro.
Frequência Ultra Alta (UHF): operam tipicamente a partir de 860 MHz até 960 MHz, mas há também sistemas que usam frequências na faixa de gigahertz. Não funcionam bem perto de metais ou água, pois seus sinais são refletidos ou absorvidos respectivamente. Sua principal característica é funcionar através do propagation coupling. O leitor envia energia eletromagnética na forma de ondas de rádio e a etiqueta a absorve. Um circuito usa a energia reunida para mudar a carga elétrica sobre a antena da etiqueta e refletir um sinal alterado, que será devidamente interpretado pelo leitor. Essa técnica se chama backscatter. A alteração pode ser feita por modulação de amplitude, fase ou frequência. Com isso, esse tipo de sistema consegue alcance superior a três metros.
Tipos de Etiquetas
As etiquetas podem ser divididas dependendo de seu tipo de memória.
Read-only: permite apenas a leitura dos dados gravados inicialmente, em geral, pelo próprio fabricante, e costumam conter pouca informação.
Read/Write(RW): os dados armazenados nessas etiquetas podem ser apagados e alterados com facilidade. Assim, ela pode funcionar como uma pequena base de dados móvel. Essa sua característica lhe rendeu o nome de “etiqueta inteligente” (smart tag). Um tipo em especial de etiqueta RW é a write-once-read-many (WORM) que permite a escrita de dados somente uma vez.
Há também etiquetas que misturam os dois modelos, permitindo que uma parte dos dados, como empresa e data de fabricação, fiquem fixos e que outra tenha gravado o que se desejar.
Comunicação
O estabelecimento da comunicação entre as etiquetas e os leitores em RFID se dá através da utilização de protocolos. Estes são um conjunto de regras que coordenam o fluxo de informações entre os dois elementos do sistema. Definem uma interface aérea de comunicação, onde o sinal será transmitido, especificando qual o tipo de modulação e qual será o tratamento dado às inevitáveis colisões causadas pela interferência dos sinais com frequências parecidas, gerados simultaneamente, por diferentes etiquetas em resposta ao questionamento do leitor.
Como a evolução do RFID, durante o século XX, foi lenta, sistemas foram desenvolvidos separadamente e com arquiteturas proprietárias por cada fabricante. Muitas vezes utilizava-se uma tecnologia que seria útil para uma atividade específica (restringindo sua aplicação àquela atividade), ou ainda pior, com as arquiteturas proprietárias, cada tipo de sistema obedece as exigências de seu fabricante sem que outras empresas ou companhias tenham acesso à tecnologia, consequentemente, há também uma grande diversidade desses sistemas dentro de uma mesma atividade.
Sob essa perspectiva, nota-se que é evidente a necessidade de uma padronização dos sistemas utilizados em RFID. Existem, principalmente, duas organizações que vêm tentando estabelecer uma padronização: A ISO/IEC e a EPC Global. A criação de um padrão diminui bastante o custo devido à maior compatibilidade entre diferentes tipos de sistemas, facilitando sua implantação e disseminando, ainda mais, esta tecnologia ao redor do globo.
Fonte:
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Matheus Andrade
