Resumen de Análisis y eficiencia de comunicaciones y recursos en sistemas de identificación por radiofrecuencia
Jesús Blanco Rodríguez de Guzmán
En el actual marco de implantación del Internet de las Cosas (IoT), la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) es clave para identificar automáticamente de forma unívoca cada objeto que pueda participar en la red. En su sentido más amplio, la identificación por radiofrecuencia engloba a todas las tecnologías que empleen ondas de radio para identificar cosas. Por lo que en esta tesis se ha trabajado con diversas vertientes tecnológicas asociadas a la RFID, contribuyendo a su evolución, desarrollo y aplicación.
Algunas etiquetas incorporan sensores para obtener mayor información sobre los objetos que las portan, aparte de la identificación. Lo que ha derivado en la aparición de las redes inalámbricas de sensores (Wireless Sensor Network, WSN), que a su vez se han desarrollado en otras vertientes como las redes inalámbricas de sensores y actuadores (Wireless Sensor and Actuator Network, WSAN) o las redes inalámbricas de ámbito personal (Wireless Body Area Network, WBAN). En esta tesis se abordan varios estudios y desarrollos con estas tecnologías, prestando especial atención a cómo se producen las comunicaciones entre dispositivos, obteniéndose como resultados varios sistemas totalmente operativos y preparados para trabajar en el marco de la IoT.
La tecnología RFID pasiva es la más extendida e implantada, ya que un lector puede identificar multitud de etiquetas en un corto periodo de tiempo. Entre otros aspectos, presenta un amplio rango de cobertura, un reducido coste de las etiquetas y la posibilidad de funcionar en entornos con alta densidad de etiquetas. Todo ello la convierte en la tecnología más apropiada para emplear cuando sea necesario identificar grandes cantidades de cosas de manera rápida y eficiente.
Focalizando la atención en el estudio de las comunicaciones de los sistemas RFID pasivos, en un nivel físico, se ha abordado el diseño y desarrollo de un completo sistema de caracterización electromagnética de materiales de construcción y soluciones constructivas, que permite averiguar el comportamiento de las señales electromagnéticas cuando interactúan con las muestras bajo estudio. Este sistema puede ser aplicado en beneficio de la tecnología RFID, así como a otras tecnologías inalámbricas que utilicen radiofrecuencia.
Estudiando profundamente los protocolos y cómo se producen las comunicaciones entre lectores y etiquetas RFID, cabe destacar la relevancia del generador de números pseudoaleatorios que las etiquetas deben implementar, así como su influencia para que las comunicaciones se produzcan de manera adecuada. En este sentido, se propone un novedoso algoritmo ultraligero que cumple con la normativa vigente y supone una importante simplificación de la lógica de los chips que incorporan las etiquetas. Tras los resultados obtenidos al implementar el algoritmo en el emulador de etiquetas desarrollado y comparándolos con los generadores que incorporan las etiquetas, se propone utilizar la propuesta para sustituir los mecanismos actualmente empleados. De tal manera que se reduciría la complejidad lógica de los chips de las etiquetas, dado que precisarían de menos energía para funcionar, lo que a su vez ampliaría el área de cobertura de los lectores.
Por otro lado, se ha realizado un estudio para caracterizar el comportamiento de la frecuencia de enlace por retrodispersión (Backscatter-Link Frequency, BLF), que es la subportadora con la que cada etiqueta transmite la información al lector. Los resultados arrojan un comportamiento bastante aleatorio de este parámetro, tanto en las variaciones que se producen respecto al valor esperado por el lector en la primera respuesta de la etiqueta, así como en el resto de los intercambios de información que se producen. Esto podría ser aprovechado como una característica diferenciadora de cada etiqueta y emplearse en los protocolos de comunicación.
Como consecuencia de todo ello, se propone la creación de dos clases de etiquetas pasivas: una clase ligera, en la que las etiquetas sean simplificadas empleando las propuestas que se realizan en esta tesis, manteniendo toda su funcionalidad y orientadas a labores de identificación masiva de objetos; y una clase robusta, con etiquetas más complejas que las actuales y que incluyan nuevas funcionalidades, estando más orientadas a aplicaciones específicas.
Los principales resultados obtenidos en los distintos trabajos llevados a cabo se han difundido mediante publicaciones en varias revistas científicas indexadas, la participación en distintos foros como congresos nacionales e internacionales y la obtención de una patente nacional.
Con todo ello, se ha pretendido contribuir al desarrollo de la RFID y todas las tecnologías asociadas, para facilitar su adopción masiva por todos los sectores a nivel mundial y como pieza clave sobre la que articular la implementación real del IoT.
