Redes Rfid y de Sensores

7/24/2019 Redes Rfid y de Sensores

1/6

1AbstractIn this paper aims to conduct a study of both networkssensor as RFID technology, these systems work wirelessly to collect

necessary for data acquisition process. These systems of collecting

information and working with your network intern is necessary to use

telecommunications networks such as the Internet to transmit such

information to the servers, storage units and between host within the

network, to make use of the information remotely .

Keywords RFID, cadena global de suministros, WSN, Redes,

Sensores, Inalmbrica, Motes.

I.

INTRODUCCINLa tecnologa RFID est constantemente en evolucin, se dice

que la tecnologa del futuro para el abastecimiento. Esta

tecnologa est destinada a que las personas o empresas que

usan los cdigos de barra pueda migrar a RFDI que contiene al

cdigo.

La tecnologa RFID da la informacin completa de algn

objeto, animal o persona como por ejemplo la versin, un

numero serial univoco, de que empresa viene etc. toda la

informacin con un mximo de 92 bits.

Su forma de funcionamiento es muy eficiente y acertada ya que

funciona por radiofrecuencia y tiene velocidades de lectura muy

altas, por otro lado no necesita de lnea de vista para leer la

informacin de los tags o tarjetas, por ende es muy utilizadopara alto trfico.

Su funcionamiento consiste en que el lector est interrogando

frecuentemente, cuando la tarjeta est dentro del rea de

cobertura le responde entregndole toda la informacin. As el

lector a travs del transponer adecua la seal para enviarle a un

ordenador central.

Las redes inalmbricas de sensores (WSN) es una red

inalmbrica que consiste en dispositivos distribuidos

espaciados autnomos utilizando sensores para monitorear

condiciones fsicas o ambientales. La idea de esta red de

sensores es gracias a la tecnologa de hoy en da de crea una red

de dispositivos que nos permita registrar y almacenar cierta

informacin, transmitir datos de un dispositivo a otro y despus

retransmitir toda la informacin para almacenarla en una

localizacin central, teniendo en cuenta un gasto de energa

muy reducido.

Un sistema WSN incorpora un Gateway que provee

conectividad inalmbrica de regreso al mundo de cables y

L. Armijos, S. Ramrez, Loja, [email protected],[email protected]

nodos distribuidos. El protocolo inalmbrico que seleccionedepende en los requerimientos de la aplicacin. Algunos de los

estndares disponibles incluyen radios de 2.4 GHz basados en

los estndares IEEE 802.15.4 o IEEE 802.11 (Wi-Fi) o radios

propietarios, los cuales son regularmente de 900 MHz.

II. REDES RFID(IDENTIFICACIONPORRADIOFRECUECNIA)

A. Descripcin de la tecnologa

Esta tecnologa es un mtodo de almacenamiento y

recuperacin remota de datos basado en el empleo de etiquetas

tags en lasque reside la informacin. RFID emplea seales

de radiofrecuencia en diferentes bandas dependiendo de la

aplicacin.

Los sistemas RFID se componen de cuatro elementos los cuales

componen un sistema RFID:

Etiqueta RFID

Lector o interrogador

Ordenador, host o controlador

Middleware.

Figura 1. Componente de un sistema RFID

1)

Etiqueta RFID

Tambin llamada tag o transponedor (transmisor y receptor).

Esta etiqueta se inserta en el objeto, animal o persona, la cual

va a portar informacin de cada uno de ellos.

La etiqueta consta de un microchip que almacena los datos yuna pequea antena para la comunicacin con el receptor a

travs de radiofrecuencia.

2) Lector

Tambin llamado interrogador la cual es encargada de leer los

datos que esta le envi.

L. Armijos, S. Ramrez

Ingeniera en Electrnica y Telecomunicaciones, Universidad Nacional de [email protected]

[email protected]

REDES RFID Y DE SENSORESSENSOR NETWORKS AND RFID


2/6

Consta de un mdulo de radiofrecuencia (transmisor y

receptor), una unidad de control y una antena para interrogar los

Tags. Tambin consta de interfaces estndar que permite enviar

los datos recibidos de la etiqueta a otro sistema para el

procesamiento adecuado de datos como un ordenador.

Algunos lectores adems de su capacidad de lectura vienen

equipados con un programador la cual tiene la habilidad de

escribir informacin en las etiquetas.

3)

Ordenador, host o controlador

Tiene la aplicacin RFID. Recibe la informacin del lector y se

la comunica al sistema de informacin. Adems de poder dar

rdenes al lector.

4) Middleware

Necesario para recoger, filtrar y manejar los datos.

B. Clasificacin

RFID se clasifica en diferentes sistemas.

Segn su capacidad de programacin. De solo lectura: las etiquetas se programan

durante su fabricacin y no pueden ser

reprogramadas.

De una escritura y mltiples lecturas:

permiten una nica reprogramacin.

De lectura y escritura: permiten mltiples

reprogramaciones.

Segn el modo de alimentacin

Activas: requieren de una batera para

transmitir la informacin

Pasivas: no0 necesitan batera. Segn el rango de frecuencia de trabajo:

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.

Segn el protocolo de comunicacin:

Dplex: el transpondedor transmite su informacin en

cuanto recibe la seal del lector y mientras dura sta.

A su vez pueden ser:

- Half dplex, cuando transpondedor y lector

transmiten en turnos alternativos.

- Full dplex, cuando la comunicacin es

simultnea.

Secuencial: el campo del lector se apaga a intervalos

regulares, momento que aprovecha el transpondedor

para enviar su informacin. Se utiliza con etiquetas

activas, ya que el tag no puede aprovechar toda la

potencia que le enva el lector y requiere una batera

adicional para transmitir, lo cual incrementara el

coste.

C.

Funcionamiento

Para obtener una respuesta de una etiqueta RFID, el lector emite

una onda de radio, cuando el tag se encuentra dentro del rango

del lector, le responde identificndose as mismo. Las etiquetas

pueden leerse a distancia sin contacto fsico o lnea de vista con

el lector. La distancia dentro de la cual un lector puede

comunicarse con una etiqueta se llama rango de lectura. Las

comunicaciones entre lectores y etiquetas estn gobernadas por

protocolos y estndares emergentes

Figura 2. Funcionamiento bsico del sistema RFID

D.

Estndares

Existen numerosos organismos regulatorios que influyen en

mayor o menor medida en la estandarizacin de la tecnologa

RFID.

Entre ellos tenemos:

ISO el cual define estndares comerciales e

industriales a nivel mundial.

EPCGlobal .

1.

EPCGlobal (Cdigo Electrnico De Producto).

Es un estndar mundial para la identificacin automtica deobjetos en la cadena de suministro.

EPC est dividido en nmeros que identifican el fabricante y un

nmero serial correspondiente al producto y su versin. . Los

rangos de memoria del cdigo EPC van desde los 64 a los 256

bits, con cuatro campos distintivos.


3/6

Figura 3. Formato del cdigo de una tag

Se puede decir que este consta de un sub estndar llamado

EPCGlobal Network el cual es un medio para usar la tecnologa

RFDI en la cadena global de suministros y compartir la

informacin obtenida entre usuarios autorizados a travs del

internet. Esta tiene varios componentes los cuales en

coordinacin proporcionan la habilidad de capturar y compartir

informacin dentro de la red. Los objetos se etiquetan con tags

de bajo coste que contienen su cdigo de identificacin EPC.

En cada agente de la red se coloca un sistema de identificacin

formados por lectores y antenas que recogen los cdigos EPC

de todos los objetos. Estos datos son gestionados, filtrados yconsolidados por el middleware EPC el cual los entrega a los

sistemas corporativos y sistemas de informacin EPC.

Figura 4. Interfaces de una red EPC Global

2.

Cdigo de producto EPC

El EPC es el cdigo numrico estandarizado de 96 bits que

identifica de forma univoca un objeto. Este cdigo no contiene

ninguna informacin referente al objeto. Toda la informacin

asociado a un cdigo EPC la contiene la EPC global network.

Figura 5. Funcionamiento de la tecnologa RFID junto con el cdigo de barras

3.

Middleware EPC

Componente critico dentro de la red EPCGlobal ya que por un

lado debe asegurar la integracin de los equipos RFID de los

distintos fabricantes y por otro lado facilita a los sistemas de la

empresa los datos recogid0s por los lectores. Dado que loslectores pueden estar recogiendo datos de cientos de tags por

segundo, este debe filtra y consolidar bien los datos antes de

enviarlos a los sistemas corporativos.

Figura 6. Esquema de los componentes de Middleware

4.

EPC informacin server (EPCIS)

Es el intrprete para el intercambio de informacin entre

aplicaciones remotas. Una de sus principales caractersticas

consiste en la existencia general de un repositorio central de

datos compartidos cuya informacin es actualizada por todos

los que conforman la red.

El proceso de comunicacin se realiza mediante servicios web

para que cualquier aplicacin pueda comunicarse con sistemas

remotos.

5.

ONS (servidor de nombres de objetos)

Su funcin dentro de la red EPC global es identificar la

localizacin del servidor que contiene la informacin que

necesita una aplicacin. Este utiliza la informacin del cdigo

EPC para obtener la localizacin de un servicio perteneciente a


4/6

un servidor EPCIS de su base de datos local o de un servidor

ONS.

III. REDES INALMBRICAS DE SENSORES

Las redes inalmbricas de sensores (WSN) es una red

inalmbrica que consiste en dispositivos distribuidos

espaciados autnomos utilizando sensores para monitorear

condiciones fsicas o ambientales. La idea de esta red de

sensores es gracias a la tecnologa de hoy en da de crea una red

de dispositivos que nos permita registrar y almacenar cierta

informacin, transmitir datos de un dispositivo a otro y despus

retransmitir toda la informacin para almacenarla en una

localizacin central, teniendo en cuenta un gasto de energa

muy reducido.

Un sistema WSN incorpora un Gateway que provee

conectividad inalmbrica de regreso al mundo de cables y

nodos distribuidos. El protocolo inalmbrico que seleccione

depende en los requerimientos de la aplicacin. Algunos de los

estndares disponibles incluyen radios de 2.4 GHz basados enlos estndares IEEE 802.15.4 o IEEE 802.11 (Wi-Fi) o radios

propietarios, los cuales son regularmente de 900 MHz

A. Arquitectura del Sistema WSN

Las redes de sensores estn formadas por un conjunto pequeos

de dispositivos denominado nodos o motas, estos dispositivos

se encuentran dispersos de manea ad-hoc en un rea

determinada a monitorear. En redes de comunicacin, dicha

expresin hace referencia a que no existe un nodo central, sino

que todos los nodos estn en igual condiciones.

Tpicamente, en las diferentes aplicaciones se realiza una serie

de mediciones sobre el medio, transforma dicha informacin en

digital en el propio nodo y transmite fuera de la red de sensores

va un elemento Gateway a una estacin base, donde la

informacin es almacenada y tratada.

En una red de sensores inalmbricos, por lo general se puede

encontrar:

Nodos inalmbricos

Puerta de enlace

Estacin base

Figura 7. Sistema de WSN

1) Nodo Inalmbrico

Los nodos inalmbricos se llaman motas o motes en ingles por

su pequeo tamao y porque pueden estar distribuidos en

cualquier lugar, gracias a que los dispositivos son autnomos

que funcionan con bateras, adems que en algunos permiten

carga mediante paneles solares.

Adems del hecho de que sus comunicaciones se basan en

protocolos de bajo consumo como es el caso de ZigBee gracias

al cual pueden pasar de un estado de inactividad a realizar una

transmisin y luego regresar a su estado inicial evitando el

desgaste de energa.

La estructura de una mota se puede ver en la siguiente figura:

Figura 8. Estructura de un nodo inalmbrico

Procesador:Componente quien interpreta y procesa

los datos para tramitarlos a otra estacin, adems

puede encontrarse en diferentes modos (dormido,

ocioso, dormido)

Fuente de alimentacin:Las bateras son la principal

fuente de energa para las motas, pudiendo ser

recargables o no recargables, en la actualidad se

estudia sistemas de energa renovables como paneles

solares.

Memoria: Para almacenamiento de datos y uso del

programa, las clases ms relevantes de memoria son la

memoria integrada en el chip de un microcontrolador

y la memoria flash, la memoria RAM fuera del chip es

raramente utilizada.

Comunicacin Inalmbrica: Para enviar y recibir

datos se realiza va radio, para que se puedan

comunicar entre dispositivos. Los medios a elegir para

realizar una comunicacin inalmbrica son varios

como: radio frecuencia, comunicacin ptica

mediante infrarrojos o laser. Sensores:son dispositivos de hardware que produce

una expuesta medible ante un cambio en un estado

fsico, como puede ser temperatura o presin. Estos

sensores detectan o miden cambios fsicos en el rea

que se est monitoreando.


5/6

2) Puerta de enlace (Gateway):

Elementos para la interconexin entre la red de sensores y una

red de datos (TCP/IP), el objetivo es actuar como puente entre

dos redes de diferente tipo. La red de sensores no pueden operar

completas aisladas por eso se debe contar con alguna forma de

monitoreo y acceso a la informacin adquirida. Por eso se

conecta las redes de sensores a redes existentes tales como

internet, LAN e intranet privadas.

3)

Estacin base:

Recolector de datos basado en un ordenador. En una estructura

normal todos los datos van a parar a un equipo servidor dentro

de una base de datos, desde los usuarios pueden acceder

remotamente y poder observar y estudiar los datos.

B.

Topologa de Red WSN

Los nodos WSN estn tpicamente organizados en uno de tres

tipos de topologas de red. Topologa de estrella, cada nodo se

conecta directamente al Gateway. Topologa de rbol, cada

nodo se conecta a un nodo de mayor jerarqua en el rbol y

despus al Gateway, los datos son ruteados desde el nodo demenor jerarqua en el rbol hasta el Gateway. Finalmente, para

ofrecer mayor confiabilidad, las redes tipo malla, la

caracterstica de esta topologa es que los nodos se pueden

conectar a mltiples nodos en el sistema y pasar los datos por

el camino disponible de mayor confiabilidad. En enlace malla

es referido como un ruteador.

Figura 9. Topologas de redes WSN

C.

Aplicaciones

Existen un sin nmero de aplicaciones de las redes inalmbricas

de sensores en la cuales podemos sealar las siguientes:

Aplicaciones militares:

Monitorizacin de fuerzas y equipos

enemigos

Vigilancia en el campo de batalla

Reconocimiento del terreno

Deteccin de ataques biolgicos qumicos o

nucleares, etc.

Aplicaciones medioambientales:

Seguimiento de animales

Monitorizacin de las condiciones

ambientales en cultivos

Riego

Agricultura de precisin

Deteccin de incendios forestales

Deteccin de inundaciones

Estudios de contaminacin

Prevencin de desastres

Monitorizacin de reas afectadas por

desastres, etc.

Estudios ssmicos

Seguridad de estructuras

Aplicaciones mdicas:

Telemonitorizacin de datos fisiolgicos en

pacientes

Diagnstico

Administracin de medicamentos

Seguimiento de mdicos y pacientes en

hospitales, etc.

Aplicaciones en el hogar/edificios

Domtica

Control de electrodomsticos

Entornos inteligentes

Control ambiental

Aplicaciones industriales

Seguimiento de vehculos

Control de inventarios

Aplicaciones tursticas

IV.

CONCLUSIONES

La tecnologa RFID es la tecnologa del futuro, en

cuanto a control y almacenamiento de informacin de

distintos objetos.

El funcionamiento de RFID es muy eficaz en cuanto a

la lectura de informacin, es capaz de obtener la

informacin a grandes distancia y sin lnea de vista,

adems de velocidades de lectura muy elevadas, lo

cual se utiliza para alto trfico.

Existen estndares en el mercado para la

implementacin de RFDI en las distintas empresas,

que son capaces de fusionar con otras tecnologas sin

problema como el de barras. En estos estndares

tambin contempla la transmisin de esta informacin

a travs de la red, una base de datos, sistemas de

nombres y servidores destinados a las aplicaciones dela tecnologa.

Las redes se sensores inalmbricos tienen un papel

muy importante en el desarrollo de la labores

cotidianas del ser humano, ya que gracias a ellos es

posible medir parmetros fsicos en tiempo real y

poder tomar la acciones necesarias al rea que se est

midiendo o monitoreando.


6/6

REFERENCIAS

[1]. Grupo de Investigacin EDMANDS. Redes Inalmbricas de Sensores:teora y aplicacin prctica. Espaa: Universidad de la Rioja 2009.

[2]. ACHILA, Diana y SANTAMARIA, Frey. Estado del Arte de las Redes

de Sensores Inalmbricos. Colombia: Universidad Pedaggica yTecnolgica de Colombia (UPTC), 2013.

[3]. NATIONAL INSTRUMENTS. [En lnea] 2015. [Citado el: 04 de 11 de

2015.] http://www.ni.com/white-paper/7142/es/[4]. Teletronica. Introduccin a la identificacin por radio. Argentina:

Universidad de Palemo, 2007.[5]. Libera Networks. RFID: tecnologa, aplicaciones y perspectivas. Espaa.

2010.

Redes Rfid y de Sensores

Documents

Transcript of Redes Rfid y de Sensores