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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. ISO/IEC
A
ISO (International Standards Organization) e a IEC
(International Electro-technical Commision) se juntaram em um
subcomitê
(ISO/IEC JTC1) para estabelecer normas em sistemas de RFID. Essas normas se dividem
para diferentes tipos
de aplicações da tecnologia e para diferentes
frequências de operação de
sistemas passivos. Não
existem muitos padrões para sistemas RFID de baixa
frequência
porque estes, geralmente, estão em ambientes facilmente
controláveis e, por
isso, não demandam grande interoperabilidade. No entanto, em
aplicações como
rastreamento animal há necessidade de certa
padronização. Portanto, algumas
normas foram criadas: ISO 11784 e ISO11785. Para
cartões de identificação e
dispositivos relacionados,
funcionando à alta frequência, são
utilizadas atualmente as seguintes normas de
padronização: ISO 10536, ISO 14443 e ISO 15693. Nos
sistemas de RFID mais utilizados atualmente, AIDC
(“Identificação Automática e
Captação de Dados”) e tecnologias de
gestão
que
são largamente aplicados em cadeias de abastecimento, foram
criadas normas para
todas as frequências de operação, desde
sistemas de
baixa frequência até
sistemas que operam nas microondas. Vale destacar dentre as normas
criadas a
ISO 18000, que é dividida em sete partes e especifica as
frequências utilizadas
nas interfaces aéreas de comunicação. ISO
18000-1:
Normas gerais para frequências adotadas mundialmente ISO
18000-2:
Normas para sistemas RFID com frequência abaixo de 125 kHz ISO
18000-3:
Normas para sistemas RFID com frequência de 13.56 MHz ISO
18000-4:
Normas para sistemas RFID com frequência de 2.45 GHz ISO
18000-5:
Normas para sistemas RFID com frequência de 5.8 GHz ISO
18000-6:
Normas para sistemas RFID com frequência de 860-930 MHz ISO
18000-7:
Normas para sistemas RFID com frequência de 433 MHz EPC
Global É
uma organização sem fins lucrativos que visa uma
maior
padronização dos sistemas RFID através
da criação do EPC (“código
eletrônico do produto”) que é
único para cada objeto,
e da criação do que se chama: EPC
Network (“rede EPC”) que funciona como
se fosse uma internet de objetos. Cada
empresa tem um servidor PML(Product
Markup Language- “Linguagem de
Marcação de Produto”)
associado que são regidos por servidores ONS
(Object Name Server-
“Servidor de Nome de Objeto”),
os
últimos nomeiam cada objeto. Fazendo uma analogia com a
internet comum, os
servidores PML seriam os servidores Web e os ONS seriam os servidores
DNS. Dessa
forma, tem-se um inventário completo de cada produto sem a
necessidade de
nenhuma intervenção humana no sistema. O
EPC que atende às necessidades atuais de mercado
é composto de
96 bits, sendo os 8 primeiros bits o cabeçalho, os 28 bits
seguintes
especificam o fabricante daquele determinado EPC, os
próximos 24 bits revelam
qual é o tipo do objeto e os últimos 36 bits
indicam é o número de série
daquele objeto específico.
A EPC Global também criou
padrões
para as suas etiquetas no que diz respeito a tecnologia empregada
à elas.
Variam da Classe 0 até a Classe 5. Onde as classes 0 e 1
são etiquetas passivas
de apenas leitura; a classe 2 é composta de etiquetas
passivas de
leitura/escrita com uma maior funcionalidade; a classe 3 são
etiquetas
semi-passivas com algum tipo de fonte de
alimentação; a classe 4 são etiquetas
ativas com funções similares as da classe 3, no
entanto, também possuem a
capacidade de se comunicar com outras etiquetas da mesma classe e,
finalmente,
a classe 5 são as etiquetas ativas de leitura que tem
funcionalidades similares
as da classe 4, mas também possuem a capacidade de energizar
etiquetas das
classes 1 e 2, e estabelecer comunicação passiva
com as etiquetas da classe 3.
As
etiquetas mais utilizadas, ou seja, as que são aplicadas na
indústria, são as
mais simples e, portanto, as mais baratas (EPC Classe 1). No entanto,
esse tipo
de etiqueta não se mostra tão mais eficiente no
que diz respeito à capacidade
de armazenamento de informação que o
código de barras e, por isso, sofreu certa
represália. Para contornar a situação
e fazer com que o RFID se tornasse mais
eficiente, criou-se a EPC Classe 1, Geração 2,
que tem maior capacidade de
armazenamento e mais funcionalidades, o que motivou uma
maior adoção por
empresas que já utilizavam
RFID amplamente, como Wal-Mart e DoD, e por outras que ainda
não usufruíam da
tecnologia. O sucesso dessa segunda geração fez
com que a ISO reconhecesse a
EPC C.1 G.2 como padrão internacional. Este tipo de etiqueta
funciona, na
grande maioria das vezes, nas frequências ultra-altas. Protocolos
padronizados mais utilizados: Baseados
em algoritmos tipo “árvore”:
Um
dos exemplos desse tipo de algoritmo utilizado
atualmente é o Protocolo Anti-colisão Btree usado
nos padrões ISO 18000-6-B.
Esse protocolo funciona utilizando uma transmissão em blocos
(slots) e
selecionando um valor aleatório para decidir quais etiquetas
irão transmitir
seu código de identificação para o
leitor. Há apenas um bloco permitido para a
transmissão, é o bloco de valor zero.
Ocorrerão colisões se mais de uma
etiqueta contiver o valor zero. Caso isso aconteça estas
etiquetas deverão escolher
aleatoriamente entre zero e 1, e as outras (as que não
continham o bloco zero
no início) incrementam o valor de seus blocos. As etiquetas
que escolheram
aleatoriamente o valor zero continuam colidindo e as que escolheram 1
tem seu
valor incrementado e, por isso, não enviam mais seus sinais.
O processo é
repetido até que exista apenas uma etiqueta com valor zero.
Quando isso ocorre,
as outras etiquetas, então, podem ter seus valores
decrementados.
É possível calcular que
o número de
iterações necessárias para identificar
uma etiqueta em meio a outras N-1 é dado
por: L=
(log2(N))
+ 1 Ou
seja,
para identificar uma única etiqueta em uma amostra de 64
etiquetas são
necessárias 7 iterações. Baseados
em compartilhamento do canal de comunicação
(algoritmos ALOHA):
Dois exemplos desses algoritmos
anti-colisão são o ALOHA FST (Fast Slot Mode)
utilizado em padrões ISO
18000-6-A e o Random Slotted (ou algoritmo Q) utilizados nos
padrões ISO
18000-6-C e EPC C.1 G.2, que são equivalentes.
O funcionamento do algoritmo Q
também
é baseado na geração de um
número aleatório, para um bloco, que
terá seu valor
armazenado em cada uma das etiquetas presentes na área de
leitura. O valor dos
blocos é decrementado, seguindo
instruções do leitor, até que uma
etiqueta contenha
o bloco de valor zero e então possa enviar seu sinal de
identificação para o
leitor.
A grande diferença entre esse e
outros algoritmos ALOHA é que o Random Slotted permite que
as etiquetas
funcionem na presença de múltiplos leitores. Isso
ocorre devido à criação de
sessões. Cada etiqueta será configurada para
pertencer a uma delas e cada
leitor será configurado pra varrer cada uma das
sessões.
O processo de
identificação da
etiqueta acontece em três camadas: a camada de
seleção, na qual é selecionado
um conjunto de etiquetas para inventário e acesso; o
inventário, no qual o
leitor faz um pedido de leitura para identificar uma das quatro
sessões para
inicialização; e a camada de acesso em si, que
consiste na leitura/escrita na
etiqueta.
O algoritmo escolhe determinadas
etiquetas para participarem do processo de
identificação. Essas etiquetas devem
escolher, aleatoriamente, um valor para seus blocos (slots) entre zero
e (2N –
1) e a etiqueta que escolher o valor zero para seu bloco irá
começar a transmissão
de dados com o leitor.
Assumindo o caso mais simples em que
somente uma etiqueta responde o algoritmo segue: 1)
A
etiqueta envia um valor aleatório de 16 bits para
o leitor; 2)
O
leitor confirma com um ACK e retorna a mesma
seqüência de 16 bits; 3)
A
etiqueta, enfim, envia seus dados
identificadores; 4)
O
leitor manda um sinal de volta deixando a
etiqueta identificada novamente pronta para ser lida e decrementa em
uma
unidade o valor do bloco de todas as outras; 5)
A
próxima etiqueta que atingir o valor zero inicia
o processo desde o passo 1. Este
algoritmo possui uma performance de 36.8%. |
