WPAN (Wireless Personal Area Network)
As Redes de área pessoal, é uma rede de curta distância que tem por objetivo conectar os dispositivos pessoais do usuário (gadgets) que estão ao seu alcance, como fone, impressora, celular, caixa de som, televisor, tablet, etc.
Para essa rede de curto alcance há diversas tecnologias que foram desenvolvidas ao longo do tempo para objetivos especificos. Elas são formadas geralmente na forma ponto-a-ponto, mas podem operar na forma ponto-multiponto.
As redes sem fio surgiram como redes complementares às redes cabeadas, com o intuito de promover a mobilidade e a visualização rápida dos dados independente da localização do usuário, tendo os dados transmitidos pelo ar ou espaço livre, que se constituem como meio físico para propagação de sinais eletromagnéticos, provendo uma interconexão completa, e permitindo uma grande flexibilidade na localização das estações, sendo essa a principal diferença entre as redes sem fio e as redes convencionais.
A ideia é permite conexões entre dois dispositivos (celular e fone de ouvido) em uma pequena distância com baixo custo, baixo consumo de energia e baixas taxas de transferência.
RFID
RFID(“Radio-FrequencyIDentification” ) é um método de identificação automática através de sinais de rádio, recuperando e armazenando dados remotamente através de dispositivos denominados etiquetas RFID.
Uma etiqueta ou tagRFID é um transponder, pequeno objeto que pode ser colocado em uma pessoa, animal, equipamento, embalagem ou produto, dentre outros. É uma tecnologia que faz parte do grupo de tecnologias de Identificação e Captura de Dados Automáticos. Tal qual o código de barras.
O sistema RFID é composto por um transceptor que transmite uma onda de radiofrequência, através de uma antena, para um transponder, ou mais conhecido por tag.
O tag absorve a onda de RF e responde com algum dado. Ao transceptor é conectado um sistema computacional que gerencia as informações do sistema RFID.
A tecnologia de RFID se popularizou muito com as praças de pedágio, pois com a instalação das TAGs os carros passam a se comunicar com as cancelas, fazendo o debito de forma automática, pois no Pedágio há um sistema de rádio para captura de dados que estão colados no para brisa dos veiculos, e essas ondas de rádio fazem também a alimentação elétrica do chip e assim e liga e repassa as informações do carro para o Pedágio.
Atualmente existem milhares de aplicações que podem ser utilizadas com o RFID e por isso existem diversos métodos de identificação, mas o mais comum é armazenar um número de série que identifique uma pessoa, animal, carro, objeto, ou outra informação, em um microchip. Desta forma ele permite a captura automática de dados, para alimentar um banco de dados, sem precisar de código de barras ou com anotações em papel.
A identificação de objetos é única e ele estará associada sempre com um determinado dispositivo eletrônico, sendo tratada com a sua Certidão de Nascimento, atualmente existem protocolos que são utilizados mundialmente para padronizar os campos que formam as TAGS conhecidas como etiquetas eletrônicas, RF tags ou transponders.
As Radiofreqüência também são padronizadas para haver compatibilidade com os leitores que captam estas informações. Sabia que essa tecnologia existe desde a década de 40? ela veio para complementar a tecnologia de código de barras, bastante difundida no mundo.
COMPONENTES RFID
Componentes do RFID
Um sistema de RFID é basicamente composto por dois componentes:
Transponder (tag)
O transponder representa o dispositivo que carrega os dados reais de um sistema de RFID. Consiste normalmente de uma antena e um microchip eletrônico. Quando o transponder, que não possui geralmente sua própria fonte de energia (bateria), não está dentro da freqüência de resposta de um leitor, é considerado totalmente passivo.
O transponder é ativado somente quando está na mesma freqüência de um leitor. A energia requerida para ativar o transponder é fornecida a ele através da antena, que também transmite o pulso e os dados. Os Transponders (ou RF Tag) estão disponíveis em diversos formatos (pastilhas, argolas, cartões, etc), tamanhos e materiais utilizados para o seu encapsulamento que podem ser o plástico, vidro, epóxi, etc.
O tipo de Tag também é definido conforme a aplicação, ambiente de uso e performance.
Existem duas categorias de RF Tag:
- Ativos – São alimentados por uma bateria interna e tipicamente permitem processos de escrita e leitura.
- Passivos – Operam sem bateria, sendo que sua alimentação é fornecida pelo próprio leitor através das ondas eletromagnéticas.
O custo dos RF Tag ativos são maiores que o RF Tag passivos, além de possuírem uma vida útil limitada de no máximo 10 anos (os passivos têm, teoricamente, uma vida útil ilimitada).
Os Tags passivos geralmente são do tipo só leitura (read-only), usados para curtas distâncias.
A capacidade de armazenamento também varia conforme o tipo de microchip. Por exemplo, em sistemas passivos, as capacidades podem variar entre 64 bits e 8 k que se situa no objeto a ser identificado,
Leitor
O leitor ou antena, utiliza um sinal de rádio, pois são as ondas eletromagnéticas que liga e ativa a Tag, que uma vez ligada passa a trocar/enviar informações. As antenas são fabricadas em diversos formatos e tamanhos com configurações e características diferentes, cada uma para um tipo de aplicação. Existem soluções onde a antena, o transceiver e o decodificador estão no mesmo aparelho, recebendo o nome de “leitor completo”. Além disso, muitos leitores são feitos com uma interface adicional que permite a ele enviar os dados recebidos a um outro sistema (PC, sistema de controle de um robô, etc).que, dependendo da tecnologia usada, pode ser um dispositivo de captura de dados ou de captura/transmissão de dados.
FAIXA DE FREQUENCIA
Uma vez que os sistemas de RFID geram irradiam ondas eletromagnéticas, são classificadas como sistemas de rádio. A função de outros serviços de rádio deve sob nenhuma circunstância ser prejudicada ou danificada pela operação de sistemas de RFID. É particularmente importante assegurar-se que os sistemas de RFID não interfiram em serviços de rádio móveis (polícias, serviços de segurança, indústria), serviços de rádio marinhos e aeronáuticos e telefones móveis.
A necessidade de se fazer valer este cuidado acaba por restringir significativamente a escala de freqüência apropriadas e disponíveis para o funcionamento de um sistema de RFID. Por esta razão, geralmente só é possível usar as escalas de freqüência que foram reservadas especificamente para aplicações industriais, científicas ou médicas ou para dispositivos curtos em escala. Estas são as freqüências classificadas mundialmente como de escalas de freqüência de ISM (Industrial-Cientific-Medical), e podem também ser usadas para aplicações de RFID.
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Tipos |
Frequencia |
Aplicação |
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Baixa Frequencia |
100 a 500 KHz |
Identificação animal, realização de inventários |
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Alta Frequencia |
10 a 15 MHz |
Logística, crachá, passaporte cartão de crédito, datalogger e cartão TRI, etc. |
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Ultra Alta Frequencia |
900, 2.400 e 5,8 MHz |
Logística, cancelas, identificação veicular, pedágios, etc. |
COMO FUNCIONA?
Essa tecnologia pode operar de diversas maneiras. Deve ser destacado os dois princípios mais importantes que são o acoplamento indutivo e o acoplamento backscatter
Acoplamento indutivo
Um transponder indutivo é composto de um microchip e uma bobina, que funciona como uma antena. Os transponders operados por meio indutivo são quase sempre passivos. Para a transmissão de energia, a bobina da antena do leitor gera um campo eletromagnético forte, de alta freqüência, que penetra a seção transversal tanto da bobina como da área a sua volta. Uma vez que a escala de freqüência da onda que se usa é várias vezes maior do que a distância entre a antena do leitor e o transponder, o campo eletromagnético pode ser tratado como um campo magnético em alternância.
Uma parte pequena do campo emissor interage com a bobina da antena do transponder, que está a uma determinada distância da bobina do leitor. Pela indução magnética, uma tensão é gerada na bobina da antena do transponder. Esta tensão é retificada e serve como a fonte de alimentação para o microchip. Um capacitor é conectado paralelamente à bobina da antena do leitor. A capacitância é selecionada de forma a combinar com a indutância da bobina da antena para dar forma a um circuito ressonante paralelo, ou seja, para se obter uma freqüência ressonante que corresponda com a freqüência da transmissão do leitor. Correntes muito elevadas são geradas pela bobina da antena do leitor pelo amplificador de ressonância no circuito ressonante paralelo, que pode ser usado para gerar a energia requerida do campo para a operação do transponder remoto. A bobina da antena do transponder e o seu capacitor em paralelo dão forma a um circuito ressonante ajustado à freqüência da transmissão do leitor. A tensão na bobina do transponder alcança um valor máximo devido ao amplificador de ressonância no circuito ressonante paralelo.
Acoplamento backscatter
Pela tecnologia de radares nós sabemos que as ondas eletromagnéticas são refletidas por objetos com dimensões superiores à metade do seu comprimento de onda. A eficiência com que um objeto reflete ondas eletromagnéticas é descrita pela sua seção transversal de reflexão
A energia P1 é emitida pela antena do leitor, mas somente uma pequena parte desta energia alcança a antena do transponder . A energia P1′ (P1′< P1) é fornecida às conexões da antena como a tensão e após a retificação feita pelos diodos D1 e D2, esta pode ser usada como voltagem inicial tanto para a desativação como para a ativação do modo econômico de energia. Os diodos usados são os diodos de barreira fraca de Schottky, que têm uma tensão particularmente baixa no ponto inicial. A tensão obtida pode também ser suficiente para servir como uma fonte de alimentação para distâncias curtas. Uma parte da energia entrante P1 ‘ é refletida pela antena e retornada como o sinal P2. As características da reflexão da antena podem ser influenciadas alterando a carga conectada à antena.
A fim transmitir dados do transponder ao leitor, um resistor RL é ligado conectado em paralelo com a antena, trabalhando de modo alternado em sincronia com a transmissão dos dados. A amplitude de P2 refletida do transponder pode assim ser modulada. O sinal P2 refletido pelo transponder é irradiado no espaço livre. Uma parte pequena deste é captado pela antena do leitor. O sinal refletido viaja através da conexão da antena do leitor no sentido contrário, e pode ser desacoplado usando um acoplador direcional para depois ser transferido ao receptor de um leitor. Em média, o sinal do transmissor é aproximadamente dez vezes mais forte do que o recebido de um transponder passivo.