Monografia RFID Regivaldo Final

5/6/2018 Monografia RFID Regivaldo Final - slidepdf.com

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UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

PROJETO FINAL DE CURSO

RFID

Aplicação no Controle de Acesso

por

José Regivaldo de Carvalho Júnior

Recife, Novembro de 2008.



2

UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

RFID – Aplicação no Controle de Acesso

Por


Monografia apresentada ao curso de

Engenharia Elétrica – Telecomunicações, daUniversidade de Pernambuco, como parte dosrequisitos necessários à obtenção do grau deEngenheiro de Telecomunicações.

ORIENTADOR: Márcio José de Carvalho

Lima, MSc.

CO-ORIENTADOR: Helder Alves Pereira,

Dr.

Recife, Novembro de 2008.

© José Regivaldo de Carvalho Júnior, 2008



3

UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO - UPE

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCODEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

No dia _____________________________, reuniu-se para deliberar a defesa de

Monografia de Conclusão de Engenharia Elétrica, do aluno

______________________________, orientado pelo professor ___________________, sob

título _______________________________________________________, a banca composta

pelos professores:1. ______________________

2. ________________________

Após a apresentação da monografia esta foi julgada e ____________, sendo-lhe

atribuída nota.

Recife, __ de ________ de 2008.

_____________________________________________________________________

______

Prof. _____________________________

Professor da disciplina de Projeto Final de Curso

__________________________________________________________________________

Prof. __________________________

Professor Orientador

_____________________________________________________________________

_____

Prof. __________________________

Professor Convidado



4

Dedico este trabalho a José

Regivaldo de Carvalho e a Carlota Brito

de Oliveira Carvalho, meus pais



5

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente aos meus pais, irmãos pelo apoio e encorajamento para que

eu conquistasse mais esse degrau na vida.

Aos meus amigos de faculdade, trabalho e colégio por estarem sempre juntos comigo

nessa caminhada.

Ao meu professor orientador Márcio José de Carvalho Lima pelo incentivo e pela

orientação que tornaram esse trabalho realidade.

A Escola Politécnica e os seus docentes pela oferta do conhecimento científico do

curso de Engenharia Elétrica.



6

“Não basta conquistar a sabedoria, é preciso

usá-la.”(Marco Túlio Cícero, 106 – 43 a.C.).



7

Resumo da Monografia apresentada ao curso de Engenharia Elétrica da Escola

Politécnica de Pernambuco.

RFID

Aplicação no Controle de Acesso


Novembro/2008

Orientador: Márcio José de Carvalho Lima, MSc.

Co-orientador: Helder Alves Pereira, Dr.

Área de Concentração: Tecnologia de Identificação por Rádio Freqüência.

Palavras-chave: RFID, Controle de Acesso, Identificação por Rádio Freqüência.

Número de páginas: 67.

Recentemente a tecnologia de identificação por rádio freqüência (RFID) tem

despertado bastante atenção não por ser uma tecnologia nova, já que esta tecnologia data dos

anos 40, mas sim pelo número de aplicações inovadoras. Tais aplicações têm surgido como

uma solução viável para a necessidade cada vez maior que o mercado tem de informação e

controle de seus processos. Com o aprimoramento dos componentes do sistema RFID e o uso

de novas faixas de freqüências, em intervalos pequenos de tempo, novas aplicações e soluções

têm surgido para atender essa demanda do mercado.

Esse trabalho irá estudar o princípio de funcionamento do sistema RFID, descrevendo

o funcionamento de cada um de seus componentes e mostrando suas características nas várias

faixas de freqüência. Abordará, também, os obstáculos a serem superados em cada faixa de

freqüência. Por fim, será vista uma aplicação RFID para o controle de acesso de automóveis,

especificamente para ser implantado no estacionamento da POLI (Escola Politênica de

Pernambuco). No entanto nada impede que o modelo apresentado nesse trabalho possa ser

adaptado para outras localidades ou aplicações.



8

Abstract of Dissertation presented to UPE

RFID

Application in Access Control


November /2008

Supervisor(s): Márcio José de Carvalho Lima, MSc.; Helder Alves Pereira, Dr.

Area of Concentration: Technology for Radio Frequency Identification.

Keywords: RFID, Access Control, Radio Frequency Identification.

Number of Pages: 67.

Recently the technology for radio frequency identification has gained much attention

not because it is a new technology, since this technology dates back to 60 years, but becauseof the number of innovative applications. This applications has emerged as a viable solution

to the growing need for information and process crontrol that the market has. With the

improvement of the components of RFID system and the use of new ranges of frequencies, in

small intervals of time, new applications and solutions have emerged to meet the demand of

the market.

This work will consider the principle of operation of RFID, describing the operation of

each of its components and showing their characteristics in different frequency groups, willalso address obstacles to be overcome in each frequency range. Lastly an RFID application to

control access to cars will be analysed, specifically to be implanted in the parking POLI

(Escola Politênica de Pernambuco). Nothing prevents that the model presented in this work

can be adapted to other sites and applications.



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LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Comparação entre os tipos de comunicação. ............................................19

Figura 2.2. As várias características do sistemas de RFID...................................................... 20Figura 3.1 Ilustração de um tag passivo.. ................................................................................ 25Figura 3.2 Diagrama descritivo da estrutura básica do tag. .................................................... 26Figura 3.3 Funcionamento da coleta de dados. ...................................................................... 31Figura 4.1 Dependência de algumas características RFID com a freqüência. ....................... 38Figura 5.1 Leitor de cartão inteligente em um sistema de transporte público. ....................... 43Figura 5.2 Comparação entre os diversos tamanhos de transponders. ................................... 45Figura 5.3 Local onde deve ser instalado cada tipo de transponder . ..................................... 45Figura 5.4 Secção transversal da estrutura dos vários tipos de tags. ...................................... 46Figura 5.5 Aplicação de um tag subcutâneo. ......................................................................... 46Figura 6.1 Ocupação das faixas de freqüência pela telefonia móvel celular. ......................... 49

Figura 6.2 Leitor RFID em UHF com capacidade para 4 antenas. ........................................51Figura 6.3 Gráfico da potência de saída versus a temperatura ambiente. .............................. 52Figura 6.4 Placa conversora DTS para converter de wiegand para R-232.............................. 53Figura 6.5 Antena retangular UHF para aplicações RFID. .................................................... 54Figura 6.6 Relação entre o ganho da antena e o seu direcionamento. ....................................54Figura 6.7 Tag passivo da Acura para freqüência em UHF. .................................................. 55Figura 6.8 Distribuição e interligação dos componentes do sistema para dois portões. .........56Figura 6.9 Distribuição e interligação dos componentes do sistema para um portão. ............ 57



10

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 Comparação entre os 3 tipos de tags. ................................................................... 28

Tabela 4.1 Faixas de RF para uso de dispositivos RFID em vários países. ........................... 34Tabela 4.2 Faixas de freqüência utilizadas em vários países. ................................................. 37

Tabela 4.3 Características das várias faixas de freqüência RFID. ..........................................38

Tabela 5.1 Tempo de bilhetagem por passageiro com diferentes tecnologias. ...................... 42

Tabela 6.1 Tabela de canais com suas respectivas freqüências. ............................................. 50

Tabela 6.2 Especificações técnicas do leitor RFID. ...............................................................51

Tabela 6.3 Especificações técnicas da antena UHF. ............................................................... 54

Tabela 6.4 Especificações técnicas do tag UHF. .................................................................... 55



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LISTA DE SÍMBOLOS E SIGLAS

Termo DescriçãoEMC Electromagnetic Compatibility Compatibilidade Eletromagnética

RFID Radio Frequency Identification Identificação por Rádio FreqüênciaEPC Eletronic Product Code Código Eletrônico de Produto

EAS Electronic Article Surveillance Vigilância de Artigo EletrônicaFDX Full Duplex Transmissão Bidirecional Simultânea

HDX Half Duplex Transmissão Bidirecional

SEQ Sequential System Sistemas SeqüenciaisEEPROM Electrically Erasable Programmable

Read-Only Memory

Memória Somente de Leitura

Programável Delatável Eletricamente

FRAM Ferromagnetic Random Access Memory

Memória Ferromagnética de Acesso Randômico

SRAM Static Random Access Memory Memória Estática de Acesso

Randômico

PDA Personal Digital Assistant Assistente Pessoal Digital

LF Low Frequency, 30–300 kHz Baixa Freqüência

HF High Frequency, 3-30MHz Alta Freqüência

RF Radio Frequency Radio FreqüênciaUHF Ultra High Frequency, 300MHz–3

GHz

Freqüência Ultra Alta

GPS Global Positioning System Sistema de Posicionamento Global

PDA Personal Digital Assistant Assistente Pessoal DigitalIFF Identify Friend or Foe Identificador de Amigo ou InimigoISM Industrial, Scientific and Medical

radio band

Faixa de rádio para indústria, ciência

e medicina.

ISO International Organization for

Standardization

Organização Internacional para

Padronização

VSWR Voltage Standing Wave Radio Tensão Permanente da Onda de RádioAPI Application Programming Interface Interface de Programação de

Aplicativos

EMTU Empresa Metropolitana de

Transportes Urbanos



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SUMÁRIO

Lista de Figuras..............................................................................................................9

Lista de Tabelas............................................................................................................10 Lista de Símbolos e Siglas ............................................................................................11

1. INTRODUÇÃO....................................................................................................14

1.1. Motivação .............................................................................................................. 15

1.2. Objetivos................................................................................................................ 16

1.3. Metodologia........................................................................................................... 16

1.4. Estrutura do Documento...................................................................................... 17

2 IDENTIFICAÇÃO POR RÁDIO FREQÜÊNCIA (RFID)...............................18

2.1. Histórico RFID...................................................................................................... 18 2.2. Funcionamento da Transmissão de Dados ......................................................... 19

2.3. Vantagens e Desvantagens do RFID ................................................................... 23

3 COMPONENTES DO SISTEMA RFID............................................................25

3.1. TAG s ...................................................................................................................... 25 3.1.1. Inlay.................................................................................................................................26 3.1.2. Tipos de TAGs .................................................... ........................................................... . 27

3.2. Antenas ................................................................................................................. 29 3.2.1. Diretividade.....................................................................................................................29 3.2.2. Ganho ........................................................ ........................................................... ........... 30 3.2.3. Polarização .......................................................... ........................................................... . 30

3.3. Leitores .................................................................................................................. 31 3.3.1. Classe dos Leitores..........................................................................................................31 3.3.2. Tipos de Leitores.............................................................................................................32

4 FAIXAS DE FREQÜÊNCIAS UTILIZADAS...................................................33

4.1. Padronização das Freqüências Utilizadas .......................................................... 33

4.2. Faixas de Freqüência............................................................................................ 34 4.2.1. Faixa de Baixa Freqüência (LF)......................................................................................34 4.2.2. Faixa de Alta Freqüência (HF)........................................................................................35 4.2.3. Faixa de Ultra Alta Freqüência (UHF)............................................................................36

4.2.4. Faixa de Microondas. .................................................... .................................................. 37 4.3. Freqüência e Desempenho.................................................................................... 39

5 APLICAÇÕES DE SISTEMAS RFID ...............................................................40

5.1. Transporte Público ............................................................................................... 41 5.1.1. Ponto de partida...............................................................................................................41 5.1.2 Requerimentos.................................................................................................................41 5.1.3. Benefícios do Sistema RFID ................................................... ........................................ 43

5.2. Identificação Animal............................................................................................. 44

6 RFID PARA CONTROLE DE ACESSO ...........................................................47

6.1. Sistemas Offline..................................................................................................... 47 6.2. Sistemas Online ..................................................................................................... 47

6.3. Sistema de Controle de Acesso de Automóveis .................................................. 48



13

6.4. Sistema Proposto................................................................................................... 48 6.4.1. Freqüência Utilizada ..................................................... .................................................. 49 6.4.2. Componentes Utilizados no Sistema .......................................................... ..................... 50 6.4.3. Distribuição dos Componentes........................................................................................56 6.4.4. Software Utilizado no Controle de Acesso .......................................................... ........... 58

7 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS......................................................59

7.1 Trabalhos Futuros..................................................................................................... 60

Referências Bibliográficas...........................................................................................61

ANEXO A - Orçamento da Empresa A .......................................................................63

ANEXO B - Orçamento da Empresa B ......................................................................67



14

1. INTRODUÇÃO

Com a concorrência globalizada e a necessidade de informações em tempo real,grandes empresas vêm se adaptando a esta realidade, encarando novos desafios e procurando

novos modelos de desenvolvimento, produção e controle dos seus produtos. Visa-se, com

isso, obter redução de custos, melhor aproveitamento de tempo e a qualidade do produto [1].

Os códigos de barras, que nos anos 70 começaram uma revolução nos procedimentos

de identificação e que hoje são onipresentes por seu baixo custo, começam a se mostrar

ineficientes para diversas aplicações, uma vez que possuem uma limitada capacidade de

armazenamento e não podem ser reprogramados fisicamente, visto que a programação érealizada via aplicativo [2].

Uma solução promissora para o problema de identificação de produtos são os

chamados sistemas de Identificação por Rádio Freqüência (RFID, do inglês Radio Frequency

Identification). Esses sistemas possuem uma capacidade de armazenamento maior que o

tradicional sistema de código de barras. Em alguns casos, podem ser reprogramados,

possuindo a vantagem sobre outros sistemas de não necessitar contato mecânico nos

procedimentos de leitura e escrita, evitando assim, qualquer tipo de desgaste por atrito [2].

Com a crescente preocupação com segurança, os Sistemas de Controle de Acesso

Automático usando RFID têm tido grande destaque na captação de recursos, e.g., o Governo

Norte Americano, o qual investe recursos no desenvolvimento de aplicação. Ao se falar em

segurança, nada mais é do que a simples idéia de áreas serem restritas somente a quem ou a

que tiver um identificador remoto com determinadas informações [2].

O número de companhias envolvidas no desenvolvimento e venda de sistemas de

RFID indica que este é um mercado que está em expansão. Considerando que as vendas

globais de sistemas de RFID eram aproximadamente US$ 900 milhões no ano 2000, e em

2005, estes investimentos chegaram a US$ 2650 milhões, nota-se que, o mercado de sistemas

RFID apresenta um dos crescimentos mais rápidos da indústria de tecnologia de rádio

freqüência, incluindo telefones móveis e telefones sem fio [2].

As aplicações de sistemas RFID estão presentes em diversos setores, e.g., setor da

indústria, comércio e serviço onde hajam dados a serem coletados. As principais áreas de

aplicação dos sistemas RFID que atualmente podem ser identificadas são:

Transporte e logística;

Fabricação e processamento;



15

Segurança.

Outros exemplos de aplicação, que estão sendo desenvolvidos com o uso de sistemas

de RFID, a saber:

Marcação de animal;

Acompanhamento postal;

Bagagem de aviões;

Controle de acesso a veículos;

Gerenciamento de catracas de estradas;

Coleta de dados de medições de consumo de energia.

Além disso, os recentes estudos sobre Sistemas de Identificação Remota

desenvolveram um novo campo interdisciplinar independente. Campo este que reúne

elementos de disciplinas extremamente variadas, e.g., Tecnologia de Alta Freqüência (HF, do

inglês High Frequency), Compatibilidade Eletromagnética (EMC, do inglês Electromagnetic

Compatibility), Tecnologia de Semicondutor, Proteção de Dados e Criptografia,

Telecomunicações, Tecnologia Industrial e outras áreas relacionadas [2].

1.1. MOTIVAÇÃO

Existem muitas formas de se fazer a identificação de objetos, pessoas ou animais. A

vantagem do RFID sobre outros métodos ou tecnologias de identificação é a automação que

ele é capaz de proporcionar, uma vez que a etiqueta inteligente, chamada tag, é identificada

assim que entra no campo ativo de cobertura, não sendo necessária a intervenção de um

operador na identificação [3].

O RFID dá a possibilidade de obter informação em tempo real sobre, por exemplo, o

estoque disponível, a entrada ou saída de uma determinada localidade, inclusive fornecendo onúmero, a identificação e horários de todos os indivíduos presentes, proporcionando, dessa

forma, um controle de segurança para a instituição que usa essa tecnologia [3].

Dessa forma, os sistemas de controle de acesso, controle de estoque, controle de

animais, pedágio, entre outros, que, por sua natureza, necessitam de acesso em tempo real e

grande quantidade de informação, podem desfrutar das facilidades oferecidas por um sistema

automático usando a tecnologia RFID [3].



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1.2. OBJETIVOS

Este estudo pretende dar o suporte necessário para a implantação de um sistema

genérico automático de controle de acesso, usando a tecnologia RFID, propiciandoacompanhamento em tempo real sobre a entrada e saída de pessoas, veículos etc.

Descreve-se o funcionamento e as especificações de cada componente do sistema, a

saber, tags, antenas e leitoras. Abordam-se as faixas de freqüências utilizadas, indicando onde

o uso de cada faixa é mais adequado.

Será vista também a possibilidade de interligação do sistema RFID com outros

preexistentes como, por exemplo, a interligação do controle de acesso com o sistema de ponto

eletrônico. Para isso, será apresentado um sistema de RFID teórico, apresentando suasvantagens e desvantagens. Logo depois será visto um modelo para a aplicação da tecnologia

RFID no controle de acesso.

Será realizado o estudo de um caso geral, para criação de um projeto para implantação

de controle de acesso automático na Escola Politécnica do Pernambuco.

Como um objetivo secundário, procura-se acrescentar material sobre a tecnologia

RFID na língua portuguesa, já que esse material é bastante escasso em nossa língua. Um

exemplo disso é a existência de somente um livro publicado em português sobre o assunto(Fernandes, Acauan. Fundamentos de RFID. Primeira Edição. Rio de Janeiro. Alta Books.

2007), e este ainda é uma tradução da versão em inglês (Glover, Bill. RFID Essencial. First

Edition. Alta Books. 2006).

1.3. METODOLOGIA

A metodologia utilizada será feita baseada em uma pesquisa bibliográfica, em que seprocurará obter uma visão geral sobre todas as características e todas as aplicações possíveis

da tecnologia RFID.

Em uma segunda etapa, serão selecionados os tópicos que descrevem os princípios

básicos de funcionamento da tecnologia, como também aqueles considerados de maior

importância para a aplicação desejada, no caso, um sistema automático de controle de acesso.

Em um terceiro momento, será feito um estudo de caso, ou seja, um projeto de controle

de acesso usando a tecnologia RFID. Para isso, serão descritos as ferramentas necessárias à

aplicação, as normas e padrões existentes até o momento, procurando sempre elucidar as

vantagens, desvantagens e limitações do sistema.



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Por fim, será feita uma cotação de preços dos equipamentos disponíveis no mercado

brasileiro para uma possível aplicação prática na Escola Politécnica de Pernambuco. Dessa

forma, esse trabalho terá um caráter exploratório, buscando apresentar o que existe de mais

novo sobre a tecnologia RFID, estabelecendo depois uma fundamentação teórica e focando

nos problemas a serem superados e nas ferramentas a serem utilizadas para a implementação

do sistema de controle de acesso.

1.4. ESTRUTURA DO DOCUMENTO

Este documento foi dividido em cinco capítulos que seguem uma seqüência lógica dos

tópicos abordados e descritos a seguir:

• Identificação por Rádio Freqüência (RFID) – este capítulo apresenta uma

introdução histórica sobre o RFID, estabelece um modelo de transmissão de dados e

mostra as vantagens e desvantagens do RFID.

• Componentes RFID – este capítulo procura apresentar as características dos

principais componentes do sistema, mostrando sua utilização e definindo a melhor

escolha, dependendo da implementação a ser adotada.

• Faixas de Freqüências Utilizadas – este capítulo mostra como utilizar

adequadamente as faixas de freqüência para que o sistema RFID não interfira em

outros sistemas como rádio, celular, TV e etc.

• Aplicações de Sistemas RFID – este capítulo procura dar uma idéia da versatilidade

dos sistemas RFID, listando várias aplicações recentes e descrevendo brevemente

algumas delas.

• RFID para Controle de Acesso – este capítulo especifica as faixas de freqüência

utilizadas para controle de acesso, apresenta os problemas da implementação, mostra

as vantagens e desvantagens, além de indicar as normas e parâmetros em vigor para o

sistema de controle de acesso.

• Conclusão e Trabalhos Futuros – este capítulo faz as considerações finais sobre o

modelo apresentado, além de indicar sugestões de trabalhos futuros na área.



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2 IDENTIFICAÇÃO POR RÁDIO FREQÜÊNCIA (RFID)

Trata-se de um método de identificação automática através de sinais de rádio,

recuperando e armazenando dados remotamente através de dispositivos chamados de tags

RFID. Um tag RFID é um pequeno objeto, que pode ser colocado em uma pessoa, animal ou

produto com o objetivo de realizar a identificação por meio de ondas de rádio [4].

Todos os tags RFID contêm, pelo menos, duas partes: um circuito integrado para

armazenar e processar a informação, modular e demodular o sinal de rádio freqüência e, em

alguns casos, dispõe de funções especiais; e uma antena para receber e transmitir o sinal [4].

A RFID está agrupada sob a categoria de tecnologias de identificação automática. Essa

categoria inclui códigos de barra, leitores ópticos e algumas tecnologias biométricas, como

leitores de retina. Têm sido largamente utilizadas para reduzir a quantidade de tempo e o

trabalho necessários aos lançamentos manuais de dados e, conseqüentemente, assegurar a

exatidão dos dados, já que esses são adquiridos automaticamente [5].

2.1. HISTÓRICO RFIDA tecnologia de RFID tem suas raízes nos sistemas de radares utilizados na Segunda

Guerra Mundial. Os alemães, japoneses, americanos e ingleses utilizavam radares que foram

inventados em 1937 por Sir Robert Alexander Watson-Watt, um físico escocês, para avisá-los

com antecedência de aviões enquanto eles ainda estavam bem distantes [6].

O problema era identificar, dentre esses aviões, qual era inimigo e qual era aliado. Os

alemães, então, descobriram que, se os seus pilotos girassem seus aviões quando estivessem

retornando à base, iriam modificar o sinal de rádio que seria refletido de volta ao radar. Esse

método simples alertava os técnicos responsáveis pelo radar que se tratavam de aviões

alemães (esse foi, essencialmente, considerado o primeiro sistema passivo de RFID) [6].

Sob o comando de Watson-Watt, que liderou um projeto secreto, os ingleses

desenvolveram o primeiro identificador ativo de amigo ou inimigo (IFF – Identify Friend or

Foe). Foi colocado um transmissor em cada avião britânico. Quando esses transmissores

recebiam sinais das estações de radar no solo, começavam a transmitir um sinal de resposta,

que identificava o aeroplano como amigo (Friendly). Os RFID funcionam no mesmo



19

princípio básico. Um sinal é enviado a um transponder , o qual é ativado, e reflete de volta o

sinal (sistema passivo) ou transmite seu próprio sinal (sistema ativo) [6].

Avanços na área de radares e de comunicação RF (Rádio Freqüência) continuaram

através das décadas de 50 e 60. Cientistas e acadêmicos dos Estados Unidos, Europa e Japão

realizaram pesquisas e apresentaram estudos explicando como a energia RF poderia ser

utilizada para identificar objetos remotamente [5].

Companhias começaram a comercializar sistemas anti-furto que utilizavam ondas de

rádio para determinar se um item havia sido roubado ou pago normalmente. Era o advento dos

tags (etiquetas), denominados de "etiquetas de vigilância eletrônica", os quais ainda são

utilizadas até hoje. Cada etiqueta utiliza um bit . Se a pessoa paga pela mercadoria, o bit é

posto em off ou 0, e os sensores não dispararão o alarme. Caso contrário, o bit continua em on

ou 1, e caso a mercadoria saia através dos sensores, um alarme será disparado [5].

2.2. FUNCIONAMENTO DA TRANSMISSÃO DE DADOS

Sistemas de RFID operam de acordo com um de dois procedimentos básicos: full

duplex (FDX)/ half duplex (HDX) e SEQ (sistemas seqüenciais), ver Figura 2.1 [2].

Figura 2.1 Comparação entre os tipos de comunicação.

Em sistemas full e half duplex, a resposta do transponder é no formato radiodifusão(broadcast ) quando o campo de RF do leitor é alcançado. Uma vez que o sinal do



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transponder para a antena do receptor pode ser extremamente fraco comparado com o sinal

do próprio leitor, devem ser empregados procedimentos de transmissão apropriados para

diferenciar o sinal do transponder com o do leitor. Na prática, os dados transferidos do

transponder para o leitor usam modulação de carga; modulação de carga usa uma

subportadora, dos (sub) harmônicos da freqüência de transmissão do leitor [2].

Em contraste, sistemas seqüenciais empregam um sistema por meio do qual o campo

do leitor é desligado brevemente em intervalos regulares. Estas aberturas são identificadas

pelo transponder e usadas para enviar dados do transponder para o leitor. A desvantagem do

sistema seqüencial é a perda de energia do transponder durante a fratura em transmissão, que

deve ser compensada por fontes auxiliares de energia, como capacitores ou baterias. A Figura

2.2 mostra uma comparação entre o sistema SEQ e o FDX [2].

Figura 2.2 As várias características dos sistemas de RFID.

As capacidades de dados de transponders de RFID regularmente varia de alguns bytes

a vários kilobytes. Os sistemas denominados 1-bit transponders representam a exceção a esta



21

regra. Uma quantidade de dados de exatamente 1-bit é o suficiente para sinalizar dois estados

ao leitor: 'transponder no campo' ou 'nenhum transponder no campo [2].

Porém, isto é perfeitamente adequado para cumprir monitoramento simples ou

funções de sinalização, já que estes transponders podem ser fabricados por uma fração de

centavo, porque um 1-bit transponder não precisa de um chip eletrônico. Por isto, números

vastos de 1-bit transponders são usados em EAS (Vigilância de Artigo Eletrônica, do inglês

Electronic Article Surveillance), para proteger bens em lojas e negócios. Se alguém tenta

deixar a loja com bens que não foram pagos, o leitor instalado na saída identifica o estado

'transponder no campo' e inicia a reação apropriada. O 1-bit transponder é retirado ou

desativado do produto quando ele é pago no caixa [2].

A possibilidade de escrever dados no transponder nos proporciona outro modo de

classificar sistemas de RFID. Em sistemas muito simples, o registro de dados do transponder ,

normalmente um número simples (consecutivo), está incorporado quando o chip for

manufaturado, e não pode ser alterado depois disso. Em transponders passíveis de serem

escritos, por outro lado, o leitor pode escrever dados no transponder [7].

São usados três procedimentos principais para armazenar os dados; em sistemas RFID

de acoplamento indutivo, EEPROMs (Memória Somente Leitura Programável e Delatável

Eletricamente, do inglês Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) sãodominantes. Porém, essas têm as desvantagens de consumo alto de energia durante a operação

de escrita e um número limitado de ciclos de escrita (tipicamente da ordem de 100.000 a

1.000.000). FRAMs (Memória Ferromagnética de Acesso Randômico, do inglês

Ferromagnetic Random Access Memory) foram recentemente usadas em casos isolados. O

consumo de energia para leitura usada pela FRAM é inferior ao da EEPROM, por um fator de

100 e o tempo de escrita é mil vezes menor. Problemas industriais impediram sua introdução

difundida no mercado até o momento [2].Particularmente comum em sistemas de microondas, SRAMs (Memória Estática de

Acesso Randômico, do inglês Static Random Access Memory) são também usadas para

armazenamento de dados e possuem um ciclo de escrita rápido. Porém, o armazenamento de

dados requer uma provisão de energia ininterrupta de uma bateria auxiliar [2].

Em sistemas programáveis, acesso à memória para a escrita e leitura ou qualquer

pedido de autorização devem ser controlados pela lógica interna dos dados da onda portadora.

No caso mais simples, estas funções podem ser realizadas por hardware. Podem ser realizadas

seqüências de comandos complexos usando o hardware das máquinas. Porém, a desvantagem

desse processo é a inflexibilidade relativa a mudanças de funções programadas, porque tais



22

alterações necessitam de mudanças no circuito integrado da máquina. Na prática, isso

significa trocar o hardware da máquina, o que envolve um custo alto [8].

O uso de um microprocessador melhora consideravelmente esta situação. Um sistema

operacional para a administração de dados da aplicação pode ser implementado no

microprocessador. Mudanças são assim mais baratas e, além disso, o software

especificamente pode ser adaptado para executar aplicações muito diferentes [2].

Uma característica muito importante de sistemas de RFID é a provisão de energia ao

transponder . Transponders passivos não têm a própria provisão de energia, e então eles

devem tirar toda a energia que necessitam para a sua operação do campo elétrico/magnético

do leitor. Reciprocamente, transponders ativos incorporam uma bateria que provê tudo ou

parte da energia necessária à operação de um microchip [2].

Uma das características mais importantes de sistemas de RFID é a freqüência

operacional e o alcance resultante do sistema. A freqüência operacional de um sistema de

RFID é a freqüência a qual o leitor transmite. A freqüência de transmissão do transponder é

desconsiderada. Na maioria dos casos, essa é igual à freqüência de transmissão do leitor

(modulação de carga, backscatter ). Sempre que o transponder 'transmite energia', ele o faz

com uma potência 10 vezes mais baixa que o leitor [8].

As freqüências de transmissão são classificadas nas três faixas básicas: LF (Baixa Freqüência, 30–300 kHz);

Freqüência de Rádio (3,30MHz) de HF (Alta Freqüência)/RF;

UHF (Ultra Alta Freqüência, 300 MHz–3 GHz)/Microondas (> 3 GHz);

Uma subdivisão adicional de sistemas de RFID de acordo com o alcance nos permite

diferenciar entre acoplamento próximo (0,1 cm), acoplamento remoto (0,1 m) e sistemas de

longo alcance (> 1m) [8].

Os procedimentos diferentes para mandar de volta os dados do transponder para oleitor podem ser classificados em três grupos:

O uso de reflexão ou backscatter (a freqüência da onda refletida corresponde com a

freqüência de transmissão do leitor; razão de freqüência 1:1);

Modulação de carga (o campo do leitor é influenciado pelo transponder ; razão de

freqüência 1:1);

O uso de sub harmônicos (1/n fold ) e a geração de ondas harmônicas (n- fold ) no

transponder .



23

2.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO RFID

A tecnologia de RFID não tem a pretensão de substituir o código de barras ou outra

tecnologia de identificação em todas as suas aplicações. A tecnologia de rádio freqüênciadeve ser vista como um meio adicional de identificação, utilizado em aplicações onde o

código de barras e outras tecnologias de identificação não atendam a todas as

necessidades.[7].

Pode-se usar a tecnologia de RFID sozinha ou em conjunto com outras tecnologias de

identificação. É necessário avaliar as vantagens e as desvantagens existentes em cada uma,

para aproveitar os melhores benefícios de cada tecnologia e montar uma solução ideal.

O uso das etiquetas inteligentes ainda é mais aderente nos processos de movimentaçãode produtos nos centros de distribuição e no abastecimento do varejo, porque pode, assim,

dividir o custo das etiquetas e do sistema por uma grande quantidade de produtos. Além disso,

o gerenciamento da área de Logística oferece outros benefícios após uma análise para o

entendimento das necessidades e, a partir daí, alinha inteligentemente os processos internos e

externos, com os parceiros da cadeia logística, buscando a melhor aderência da tecnologia de

RFID e dos sistemas de informações disponíveis, para oferecer informações em tempo real.

Enumeram-se a seguir algumas vantagens do RFID: Assegurar operação segura em ambiente severo (lugares úmidos, molhados,

sujos, corrosivos, altas temperaturas, baixas temperaturas, vibração, choques);

Operação sem contato e sem necessidade de campo visual;

Etiquetas com grande variedade de formatos e tamanhos;

Aplicação de etiquetas ativas com capacidade de armazenamento para leitura e

envio dos dados;

Reconhecimento da etiqueta inteligente sem a necessidade de proximidade do

leitor;

Durabilidade das etiquetas com a possibilidade de reutilização;

Redução dos estoques como conseqüência do melhor gerenciamento e controle

da logística;

Contagem instantânea dos estoques;

Precisão nas informações de armazenamento;

Velocidade na expedição de produtos;

Facilidade para localização dos itens no estoque;

Eficiência no reabastecimento dos estoques;



24

Controle eficiente na validade dos produtos;

Prevenção contra roubo e falsificação de produtos.

Abaixo se apontam desvantagens presentes do RFID:

O custo elevado da tecnologia RFID e dos equipamentos, quando comparados

com os sistemas de código de barras. Este é um dos principais obstáculos para

o aumento de sua aplicação comercial. Atualmente, uma etiqueta inteligente

custa nos EUA cerca de US$ 0,25, para compra em lotes de um milhão de

chips. Comparando com a impressão do código de barras, a etiqueta do RFID

custa até 10 vezes mais [8];

Como a operação é baseada em campos magnéticos, o metal pode interferir

negativamente no desempenho. O uso em materiais metálicos e condutivos

pode afetar o alcance de transmissão das antenas. Entretanto, encapsulamentos

especiais podem contornar esse problema, fazendo com que automóveis,

vagões de trens e contêineres possam ser identificados;

O alcance das antenas depende da tecnologia e freqüência utilizada, podendo

variar de poucos centímetros a alguns metros (cerca de 30 metros), dependendo

da existência ou não de barreiras;

Falta a padronização das freqüências, que ainda está em andamento; Invasão de privacidade, quando as etiquetas são utilizadas como propósito de

rastrear os produtos da origem até o consumidor final.



25

3 COMPONENTES DO SISTEMA RFID

O sistema RFID é composto de três componentes básicos, onde cada um possui suas

características próprias e que devem ser escolhidas de acordo com as necessidades impostas

pela aplicação na qual se deseja utilizar a tecnologia de RFID. Cada um dos componentes

contribui para o desempenho total do sistema. Desta forma, para se atingir um sistema

otimizado, é necessário conhecer todas as características e comportamento dos componentes

de forma a compor as melhores junções entre esses, proporcionando, assim, o melhor

resultado global do sistema.

Como se pode ver, a implantação da tecnologia de RFID requer muito conhecimento

sobre sistemas de rádio freqüência, além de um estudo detalhado sobre a aplicação na qual se

deseja adotar o RFID. Isto ocorre devido à grande variedade de alternativas que essa

tecnologia proporciona.

3.1. TAGS

O tag, também chamado de etiqueta inteligente ou transponder , é o elemento de

identificação do sistema de RFID. O tag é composto por três componentes básicos: antena,

circuito integrado e encapsulamento, ver Figuras 3.1 e 3.2 [2].

A composição entre a antena e o circuito integrado (CI) recebe o nome de inlay e,

devido à alta tecnologia envolvida na montagem do inlay, a grande maioria dos fabricantes de

tag trabalha no desenvolvimento da melhor combinação inlay e encapsulamento para atender

cada aplicação [8] [10].

Figura 3.1 Ilustração de um Tag passivo.



26

Figura 3.2 Diagrama descritivo da estrutura básica do tag.

3.1.1. INLAY

O inlay é a junção entre o circuito integrado e a antena. Devido ao processo de junção

entre antena e chip ser muito complexo, a montagem do inlay é realizada por poucas empresas

que dominam esta tecnologia. Essas empresas investem cada vez mais para diminuir os custos

envolvidos, a fim de poder entregar ao mercado inlays de baixo custo, para que os fabricantes

dos tags possam expandir as opções, atendendo, assim, a uma maior variedade de aplicações

[7].

O circuito integrado fabricado para sistemas de RFID possui funcionalidades básicas:

sistema de armazenamento de energia, acesso à memória e transmissão das informações. O

outro componente do inlay é a antena. Normalmente, é neste componente que está o

diferencial de desempenho do tag em relação aos vários modelos que são fabricados. Como

por exemplo, tags com duas antenas independem da polarização da antena utilizada. Não

existem fabricantes apenas de antena; na realidade, os fabricantes de inlay são os responsáveis

pela fabricação e projeto da antena. Os principais fabricantes de inlay do mercado atual são:

Alien Technology, Impinj Co, RafSec, Symbol, Texas [8].



27

3.1.2. TIPOS DE TAGS

Os tags podem ser divididas em 3 grupos; a saber, ativos, passivos e semi-passivos.

Descreve-se o princípio de funcionamento de cada uma delas.

3.1.2.1. TAGs Passivos

Os tags passivos são aqueles que não possuem fonte própria de energia, como uma

bateria, e não iniciam a comunicação. Eles respondem ao sinal emitido pelo leitor através da

antena e retiram sua energia desse sinal. Em outras palavras, o sinal do leitor é quem acorda o

tag e o coloca para funcionar. O funcionamento dos tags segue os seguintes passos [8] [10]:

I. A antena do tag passivo recebe o sinal do leitor;

II. A antena envia o sinal recebido para o circuito integrado do tag;

III. Parte da energia do sinal é usada para fornecer energia para o circuito

integrado;

IV. O circuito integrado processa o sinal e envia uma resposta de volta.

Algumas características dos tags passivos:

Localização: Como os tags passivos dependem da energia recebida do sinal do

leitor, eles precisam estar dentro do campo emitido pelo leitor, para adquirirem

energia suficiente para enviar uma resposta;

Tamanho: Como eles não têm bateria, seu tamanho é geralmente reduzido;

Alcance: O seu alcance é menor do que os tags ativos; esse alcance varia de

alguns milímetros até aproximadamente 5 metros;

Vida útil: Como eles não precisam trocar baterias, possuem uma longa vida

útil;

Memória: Eles podem armazenar de 1 bit até vários kilobytes;

Operação: Eles podem operar nas seguintes freqüências: LF, HF, UHF;

Custo: É reduzido, por serem mais simples de fabricar. Atualmente, é o tipo de

tag mais usada.

3.1.2.2. TAGs Ativos

São chamados de tags ativos aqueles que possuem fonte própria de energia, como uma

bateria, e podem iniciar a comunicação com o leitor. Esse tipo de tag não precisa ser ativado

pelo sinal do leitor e não utiliza a energia recebida pelo sinal para alimentar seu circuito [8].



28

As características dos tags ativos incluem:

Operação: Como eles possuem bateria, pode-se escolher entre deixá-los ligados todo

o tempo ou que esperem o sinal do leitor para poderem começar a comunicação. No

caso em que ele está em operação todo o tempo, ele envia mensagens em broadcast a

intervalos regulares;

Tamanho: Por causa da bateria, esses tags possuem um tamanho grande. Mas, com o

avanço da tecnologia, hoje já tem se tags do tamanho de uma moeda;

Alcance: Eles usam a energia da bateria para poderem enviar um sinal de resposta

mais forte e, desta forma, alguns tags chegam a lançar o sinal a uma distância de 1 km

e podem ser integrados ao sistema GPS (Sistema de Posicionamento Global), para dar

a exata localização de um objeto. No entanto, esses tags são produzidos, na maioria

das vezes, com um alcance de 10 metros;

Vida útil: O tempo de vida desses tags está vinculado ao tempo de vida da bateria;

Memória: A capacidade de armazenamento desse tipo de tag é muito maior do que os

tags passivos, chegando até 8 MB de capacidade;

3.1.2.3. TAGs Semi-passivos

Esses tags estão entre os tags passivos e ativos. Eles possuem bateria, mas não podeminiciar uma comunicação com o leitor. Para uma melhor comparação desse tag com os dois

outros tipos, ver Tabela 3.1 [8].

Tabela 3.1 Comparação entre os 3 tipos de tags [8]. Característica do Tag Passivo Semi-Passivo Ativo

Fonte de Energia

Não tem fonte de energiaprópria, recebe sua

energia do sinal do leitor.Tem fonte de energia

própria (bateria).Tem fonte de energia

própria (bateria).

ComunicaçãoA comunicação só podeser iniciada pelo leitor.

A comunicação só podeser iniciada pelo leitor.

Pode ser iniciada tanto peloleitor como pelo tag .

Tamanho

Pequena, da ordem de(0,15mm x 0,15mm x

7,5µm). Média.Grande, tipicamente (3,81 x

7,63 x 1,27)cm3.

Alcance

Curto, de 2mm até algunsmetros, dependendo dafreqüência de operação. Mais de 100m.

Pode alcançar até 1kM,mas é limitada por normas

e padronizações.

Tipo de Memória

Possui 3 tipos: SomenteLeitura, Escrita Somente

uma vez eEscrita/Leitura.


uma vez eEscrita/Leitura.


uma vez e Escrita/Leitura.

Capacidade daMemória

A maioria vai até 128bits ,mas algumas chegam a64KB. Até de 8MB. Mais de 8MB.

Custo Baixo. Intermediário. Caro.



29

3.2. ANTENAS

A antena é o componente responsável pela propagação do sinal de RF gerado pelo

leitor. É o componente mais simples e de baixo custo global de todo sistema. Uma vez queantenas são elementos passivos que dependem apenas da freqüência de operação, pode-se,

assim, escolher uma entre a grande variedade de antenas disponíveis no mercado, desde que

essa trabalhe na freqüência utilizada pelo sistema de RFID.

Como o mercado oferece uma grande variedade de opções, é neste componente onde

são preferencialmente feitos os ajustes para solução de problemas do sistema de RFID. As

principais grandezas físicas que caracterizam as antenas e influenciam no comportamento do

sistema são diretividade, polarização e ganho. Detalhe-se cada uma dessas grandezas.

3.2.1. DIRETIVIDADE

A característica física da antena que define a direção de propagação do sinal de RF

emitido, pela mesma, é chamada de diretividade. É ela quem define a área de cobertura das

antenas. Desta forma, existem várias classificações para as antenas, de acordo com a sua

diretividade. Para o sistema RFID, tem-se 3 tipos principais de antenas: diretivas,onidirecionais e portal, as quais são descritas a seguir:

Antenas Diretivas: antenas nas quais o campo de RF é propagado em um feixe bem

restrito, delimitando uma pequena área, mas com uma intensidade maior. Antenas

diretivas são utilizadas para aplicações onde o tag e a antena estarão em posições

definidas e distantes entre eles e não haverá alteração desta posição [9].

Antenas Onidirecionais: antenas nas quais o campo de RF é propagado a 360 graus

em relação à antena, ou seja, o sinal de RF é propagado para todas as direções, só que

a energia do campo é dissipada em todas as direções, diminuindo, assim, a intensidade

do campo. Esse tipo de antena deve ser utilizado em aplicações nas quais o tag pode

estar de qualquer lado da antena, só que devem passar mais próximas da antena [9].

Antenas Portal: grande maioria das antenas utilizadas para sistemas de RFID é deste

tipo. Estas antenas propagam sinal de RF em meio hemisfério (um campo de

aproximadamente 160 graus). Estas são as antenas utilizadas para a montagem de

portais [9].



30

3.2.2. GANHO

O ganho de uma antena representa quão bem ela aumenta a potência do sinal, com o

decibel (dB) como unidade de medida. O número do dB é 10 vezes o logaritmo da potência dasaída dividida pela potência de entrada. Como um exemplo, uma potência de entrada de 30

miliwatts e a potência da saída de 60 miliwatts igualam a 3dB do ganho. Um fato conveniente

a recordar é que 3dB do ganho significa dobrar a potência. Esta é a característica mais simples

das antenas. O ganho é o nível de amplificação de sinal que uma antena vai acrescentar no

leitor de RFID, para fazer com que o sinal de RF alcance o tag com níveis suficientes para

atender as necessidades do sistema [9] [11].

Quanto maior o ganho da antena, maior será a densidade de energia que irá alimentar otag, aumentando, assim, a distância em que o leitor pode identificar o tag. As antenas mais

comuns de RFID possuem em torno de 6 dB de ganho [1].

3.2.3. POLARIZAÇÃO

A polarização de uma antena é definida em termos da orientação do vetor campo

elétrico na direção da máxima radiação. Esta é uma característica muito importante para

aplicações de RFID, principalmente para sistemas passivos, uma vez que os tags passivos

retiram sua energia do campo irradiado. A definição para polarização é algo muito complexo,

que exige um alto grau de conhecimento na área de engenharia de antenas [9] [11].

Para facilitar a utilização desta característica para um projeto, devem-se relacionar os

dois tipos principais de polarização às suas principais aplicações. Estes dois tipos são:

polarização linear e polarização circular.

Polarização linear: antenas com este tipo de polarização têm uma maior concentração

de energia do campo de RF. Mas, para utilizar essa antena, a orientação do tag e da

antena deve ser a mesma. De uma forma geral, a orientação do tag está relacionada

com sua maior dimensão física. Em relação ao formato das antenas lineares, elas

possuem, normalmente, um aspecto retangular. Esse tipo de antena deve ser usado

quando a orientação do tag em relação à antena não muda, e quando são necessários

campos de energia mais fortes [2][11].

Polarização circular: antenas com polarização circular têm uma menor concentração

de campo, mas, por sua vez, independem da orientação do tag. O aspecto físico de

uma antena com polarização circular, na maioria dos casos, é uma forma quadrada ou



31

circular. Sendo assim, este tipo de antena é indicado para aplicações onde não se pode

controlar a orientação dos tags, mas, por sua vez, terá um menor alcance dos tags

[2][11].

3.3. LEITORES

O sistema RFID é baseado na comunicação entre o leitor e o tag. O tag fica fixado em

algum produto, e contém a identificação e informações sobre o mesmo. O trabalho do leitor é

ler essas informações do tag e enviar para outro computador. Para que o leitor possa ler as

informações contidas no tag, é necessário que o tag esteja dentro do campo de leitura. O

funcionamento de coleta de informações pelo leitor é descrito a seguir (ver Figura 3.3.) [9].

I. O leitor recebe uma solicitação de informação do computador;

II. O leitor solicita dos tags que estão na zona de leitura essa informação;

III. Os tags respondem com as informações solicitadas;

IV. O leitor envia as informações coletadas para o computador.

Figura 3.3 Funcionamento da coleta de dados.

3.3.1. CLASSE DOS LEITORES

São produzidos vários tipos de leitores, cada um deles adequados a situações

específicas. Esses vários tipos de leitores são organizados em duas classes:

Somente Leitura: Todos os leitores que somente fazem a leitura dos dados

contidos no tag e não têm a possibilidade de escrever novos dados ou apagar os já

existentes são classificados nessa classe.

Leitura e Escrita: Os leitores que podem gravar novos dados no tag, além de

fazer a leitura dos dados já existentes, são classificados nessa classe.



32

3.3.2. TIPOS DE LEITORES

Os leitores RFID são também organizados quanto a sua mobilidade em 3 tipos: fixos,

móveis e embarcados. Fixos: são aqueles que possuem interface direta para microcomputadores ou mesmo

interfaces de rede e conectam-se diretamente com a rede de computadores local. Estes

leitores possuem desempenho otimizado, em relação a potência do sinal emitido, e

proporcionam as maiores distâncias de leitura. São utilizados para aplicações nas quais

os objetos identificados passam por eles e estes, automaticamente, capturam as

informações dos tags e enviam para os sistemas que necessitam da informação. São

responsáveis pela maior parte das aplicações para RFID. Os leitores fixos sãoutilizados para portais, prateleiras inteligentes, controle de objetos em esteiras,

apontamento automático de linha de produção, entre outras [1].

Móveis: são aqueles que estão conectados a um PDA (Assistente Pessoal Digital, do

inglês Personal Digital Assistant ), coletores de dados ou notebooks e são utilizados

para aplicações onde é necessário ir até o item identificado e realizar a leitura do tag.

Leitores móveis são muito aplicados aos processos de conferência e inventário.

Devido à fonte de alimentação reduzida (normalmente compartilham a bateria do

equipamento no qual estão conectados), o desempenho de leitura é menor e a distância

de leitura também é menor, comparados com os leitores fixos [1].

Embarcados: são usados principalmente para aplicações logísticas. Grande parte das

movimentações de cargas nos depósitos, centros de distribuição, portos e pátios é feita

com máquinas de movimentação, como empilhadeiras e guindastes, e o ideal seria

juntar as funcionalidades de movimentação [1].



33

4 FAIXAS DE FREQÜÊNCIAS UTILIZADAS

Como o sistema RFID usa ondas eletromagnéticas, ele é classificado legalmente como

um sistema de rádio. A funcionalidade de outros serviços de rádio não deverá sob nenhuma

circunstância ser interrompida ou prejudicada pela operação dos sistemas RFID. É

particularmente importante garantir que os sistemas RFID não interfiram com sistemas

vizinhos de rádio e de televisão, serviços de rádio móveis (polícia, serviços de segurança,

indústria), Marinha e Aeronáutica e telefones móveis [8].

A necessidade de exercer cuidados em relação a outros serviços de rádio restringe

significativamente a faixa de freqüências de funcionamento à disposição de um sistema RFID.

Por este motivo, é possível utilizar normalmente apenas faixas de freqüência que têm sido

reservadas especificamente para a indústria, pesquisa ou aplicações médicas.

4.1. PADRONIZAÇÃO DAS FREQÜÊNCIAS UTILIZADAS

É muito importante não haver interferências entre os sistemas de rádio freqüência

existentes e o sistema RFID a ser implantado. Dessa forma, foram regulamentadas faixas de

freqüência para os diferentes grupos de sistemas RFID. Os sistemas RFID estão presentes em

todas as faixas de freqüências LF, HF, UHF e Microondas. A seguir temos a situação atual de

distribuição de faixas de freqüências [8]:

LF: As freqüências de 125KHz e 134KHz são aceitas como padrão mundial para

utilização de RFID;

HF: A maioria dos países usam 13,56MHz como padrão para os sistemas RFID;

UHF: Não existe ainda um padrão mundial para essa faixa de freqüência e cada país

define quais as freqüências a serem utilizadas;

Microondas: Também não existe um padrão mundial e as freqüências a serem

utilizadas são definidas por cada país;

Nas faixas de freqüências de LF e HF já se formou um padrão mundial de freqüência para

o uso de sistemas RFID. Entretanto, para a faixa de UHF, por ser uma faixa de aplicaçãorelativamente nova, ainda não foi estabelecido um padrão mundial e esta ausência de



34

padronização e regulamentação única tem estimulado cada país a adotar sua própria

padronização e regulamentação. A Tabela 4.1 demonstra o perfil de distribuição atual de

freqüências por país em suas respectivas faixas de freqüência [8].

Tabela 4.1 Faixas de RF para uso de dispositivos RFID em vários países.

País LF HF UHF Microondas

USA 125, 134 kHz 13,56 MHz 902-928 MHz 2,40-2,48 GHz 5,72-5,85 GHzEuropa 125, 134 kHz 13,56 MHz 868-870 MHz 2,45 GHzChina 125, 134 kHz 13,56 MHz N/A N/AÍndia 125, 134 kHz N/A 865-867 MHz 2,40 GHz

Japão 125, 134 kHz 13,56 MHz 950-956 MHz 2,45 GHzCingapura 125, 134 kHz 13,56 MHz 923-925 MHZ 2,45 GHz

Assim como a freqüência a ser utilizada, a máxima potência que pode ser emitida é um

fator crucial para o uso de tags passivos, já que estes não possuem fonte de energia própria e

retiram sua energia do campo emitido pela antena do leitor para alimentar seus circuitos e

compor o sinal de resposta. A energia irradiada por RF é dissipada rapidamente quando as

ondas viajam pelo espaço e, quando a distância dobra, a potência diminui quatro vezes.

Podemos então dizer que o alcance do leitor é diretamente proporcional à raiz quadrada da

potência emitida.

4.2. FAIXAS DE FREQÜÊNCIA

Na hora de projetar um sistema RFID, será necessário decidir em quais freqüências os

componentes RFID (leitoras, antenas e tags) irão operar. Para tomar a decisão mais acertada,

é fundamental conhecer os requerimentos mínimos de desempenho da aplicação desejada e

como a escolha da faixa de freqüência irá impactar no desempenho.

4.2.1. FAIXA DE BAIXA FREQÜÊNCIA (LF).

A faixa de LF (Baixa Freqüência, do inglês Low Frequency) vai de 30KHz a 300KHz. Os

sistemas RFID que operam nessa faixa de freqüência geralmente usam a faixa de freqüência

reservada para indústria, ciência e medicina (ISM, do inglês Industrial, Scientific and Medical

radio band ) [8]. Algumas características importantes relacionadas com o desempenho dosistema RFID operando nessa faixa de freqüência são relacionadas a seguir:



35

Pequeno alcance de leitura: A máxima distância de leitura para sistemas RFID

operando nessa faixa de freqüência é de 50 cm;

Baixa velocidade de leitura: Em geral, quanto mais alta a freqüência, maior será a

distancia de leitura e mais veloz será a taxa de transferência de dados. A taxa de

transferência é diretamente proporcional à largura de banda disponível;

Baixa Absorção: O comprimento de onda é inversamente proporcional à freqüência.

Baixas freqüências implicam grandes comprimentos de onda. Como o sinal LF tem

um grande comprimento de onda, ele não é facilmente absorvido pela atmosfera e

passa direto através dos materiais. Devido a essa propriedade, sistemas RFID

operando na faixa de LF funcionam melhor próximo à água e a metais;

Devido à pequena distância de leitura e à baixa absorção, sistemas RFID em LF são mais

robustos contra influências externas, mas por outro lado a taxa de transferência de dados fica

em volta de 5 kbits/segundo. Algumas aplicações possíveis com essas características são:

controle de acesso, rastreamento de pessoas e animais e imobilizadores de veículos.

4.2.2. FAIXA DE ALTA FREQÜÊNCIA (HF)

A faixa de HF (Alta Freqüência, do inglês High Frequency) vai de 3MHz a 30MHz. Os

sistemas RFID, nessa faixa de freqüência, usualmente operam em 13,56MHz, que é aceito

mundialmente como padrão. Algumas características importantes relacionadas com o

desempenho do sistema RFID operando nessa faixa de freqüência são relacionadas a seguir

[8]:

Alcance da leitura: de aproximadamente 3 metros;

Pequeno comprimento de onda: devido a essa característica, o sinal em HF não

penetra tão bem os materiais como o sinal em LF;

Alta velocidade de leitura: Essa faixa de freqüência oferece altas taxas de leituras

comparadas com a faixa de LF.

Como o sistema RFID tem uma freqüência (13,56MHz) aceita mundialmente comopadrão, esse é o tipo de sistema RFID mais adotado atualmente. Algumas das aplicações mais



36

comuns são: controle de acesso predial, rastreamento de produtos, rastreamento de bagagens e

controle em livrarias.

4.2.3. FAIXA DE ULTRA ALTA FREQÜÊNCIA (UHF).

A faixa de UHF (Freqüência Ultra Alta, do inglês Ultra High Frequency) vai de

300MHz a 3GHz. As freqüências usualmente utilizadas são a de 344 MHz e a faixa entre 860

– 960 MHz. As taxas de transferência de dados e velocidade de leitura são altas. Contudo, por

ser uma faixa de freqüência em que o uso de sistemas RFID é relativamente novo, ela

apresenta alguns problemas a serem superados. Alguns desses problemas são relatados a

seguir [8]:

Micro comprimento de onda: A energia do sinal RF pode ser facilmente absorvida

por líquido e outros materiais, isso reduz bastante o alcance de leitura;

Alta velocidade de leitura: A alta taxa de leitura na qual os componentes operam

aumenta a probabilidade de erro na leitura;

Alocação da faixa de freqüência: Como ainda não existe um padrão bem definido

para os sistemas RFID na faixa de UHF um sistema desenvolvido em um certo paíspode não ser aceito em outros países, ver Tabela 4.2;

Interferência: Muitos eletrodomésticos e utensílios operam nessa faixa de freqüência

e então o sistema RFID fica sujeito a interferências provenientes do sinal desses

aparelhos.

Mesmo com essas dificuldades, a alta velocidade de leitura e o maior alcance tornam o

uso do sistema RFID, nessa faixa de freqüência, atrativo para aplicações, como: sistemasautomáticos de coleta de preço, gerenciamento de estoque e controle de inventário.



37

Tabela 4.2 Faixas de freqüência utilizadas em vários países na faixa de UHF.

PaísFreqüência

(MHz)

USA 902 - 928

Porto Rico 902 - 928Canadá 902 - 928Taiwan 917 - 922

Cingapura 922 - 928Hong Kong 923 - 925

Malásia 920 - 925Filipinas 915 - 928

Tailândia 902 - 928Brasil 902 - 928

Argentina 902 - 928Chile 902 - 928Costa Rica 902 - 928

México 902 - 928Austrália 920 - 926África do

Sul 917 - 921Uruguai 902 - 928

4.2.4. FAIXA DE MICROONDAS.

A faixa de microondas se estende de 1GHz a 300GHz.Os sistemas RFID geralmente

operam em 2,44GHz e 5,80GHz, oferecendo uma alta taxa de transferência de dados.

Algumas características dos sistemas RFID em microondas são relatados abaixo [8]:

Alta taxa de leitura e transferência de dados.

Longas distâncias de leitura.

Baixo desempenho operando próximo a líquidos e metais.

Levando em consideração essas características, os sistemas RFID na faixa de

microondas são geralmente utilizados para: controle de acesso e identificação de veículos a

longas distâncias, coleta automática de preços e em administração logística ou cadeia de

abastecimento (do inglês, supply chain). Na Tabela 4.3 apresenta-se um resumo sobre as

principais características dos sistemas RFID, e na Figura 4.1 mostra-se como essas

características dependem da freqüência.



38

Tabela 4.3 Características das várias faixas de freqüência RFID. Faixa deFreqüência Vantagens Desvantagens

AplicaçõesTípicas

LF

Pode trabalhar próximo a água ea metais; émundialmenteaceito

Pequenadistância deleitura e baixavelocidade deleitura

Identificação

animal,identificação de

itens com altoteor de água

HF

Maior precisão evelocidade naleitura, pode ser

lido a distânciasmaiores,transporta maisinformação

Requer maior energia

Livrarias,controle deacesso depessoas,controle debagagens

UHF

Maior precisão evelocidade naleitura, pode ser lido a distânciasmaiores,transporta maisinformação

Não trabalhabem próximo ametais e aágua

Controle deacesso paraveículos, varejo

MicroondasAlta velocidadede leitura

Não trabalhabem próximo ametais e aágua

Controle deacesso paraveículos, varejo

Figura 4.1 Dependência de algumas características RFID com a freqüência.



39

4.3. FREQÜÊNCIA E DESEMPENHO

Os tags e leitores têm que operar na mesma freqüência, para poderem se comunicar

um com o outro. Diferentes freqüências demonstram diferentes características decomportamento, e tal propriedade possibilita o uso dos sistemas RFID nas mais diversas

aplicações. Como exemplo tem o caso dos tags LF, que são mais baratos que os tags HF,

usam menos energia e são melhores para operar perto da água. Dessa forma, eles são usados

para identificar objetos que contém um alto teor de água, como frutas, e que requerem uma

baixa distância de leitura. Já os sistemas em HF oferecem uma alta taxa de leitura e

transferência de dados, mas demandam uma maior quantidade de energia e não são tão

adequados para passar através de materiais. Os sistemas em UHF apresentam um maior taxade transmissão e leitura de dados em relação ao HF, mas requerem um maior alinhamento

entre a antena e os tags e, desta forma, são geralmente usados para aplicações em portal, onde

os objetos a serem identificados não sofrem grandes variações de posição.

A performance de leitura e o alcance são importantes características do sistema RFID

e são determinados pelos fatores a seguir [8]:

A energia irradia pela antena a qual é regulamentada: Esse fator é importante, umavez que tags passivos adquirem sua energia da energia irradiada pela antena;

Freqüência de operação: A energia recebida pelos tags depende do tamanho da

antena e que, por sua vez, depende do comprimento de onda utilizado pelo sinal;

Sensibilidade do tag: A máxima distância de leitura depende da energia requerida

pelo tag, que depende do tipo de tag utilizado (passivo ou ativo) e do tamanho da

antena do tag;

Comunicação utilizada: A distância de leitura depende também da técnica de

comunicação utilizada, se por indução ou backscattering.



40

5 APLICAÇÕES DE SISTEMAS RFID

A tecnologia RFID é muito versátil, capaz de ser usada nas mais diversas aplicações

comerciais ou governamentais. O uso de RFID para controle de estoque foi uma das primeiras

aplicações do sistema no setor comercial mas atualmente a variedade de aplicações possíveis

ofusca essa aplicação inicial e a cada semana cresce o numero de empresas e agencias

governamentais que utilizam o sistema RFID para controle de parte de seus processos. Abaixo

uma lista com usos recentes de sistemas RFID [12]:

Inventário e estoque, incluindo a rede atacadista e supermercados (e.g., Wal-Mart,

DoD,Target,Tesco, Metro Group);

Controle de itens para consumo e nas prateleiras (e.g., Marks & Spencer;Tesco’s;

Prada);

Pedágio (e.g., E-ZPass);

Cartão inteligente (e.g., sistema de metrô de Washington e Londres; Philips);

Cartão de crédito inteligente (e.g., Mobil SpeedPass; Mastercard e American

Express’s);

Logística (e.g., Kimberly Clark);

Rastreamento de produtos (e.g., Boschl; Coors UK brewery ; Goodyear NASCAR);

Sistema automotivo de acionamento sem chave (e.g.,Toyota, Lexus, e Audi);

Esportes (e.g., usados em maratonas);

Ingresso (e.g., Tennis Master Cup 2005; Olimpíadas de 2008; 2005 Canon Expo em

Paris);

Controle de acesso (e.g., como controle para universidades, empresas ou salasrestritas);

Controle de animais (e.g., usado em fazendas; animais de estimação; animais

selvagens e zoológicos);

Controle de pessoas (e.g., usado como forma de evitar seqüestros e troca de bebes na

maternidade.);

Rastreamento de bagagens (e.g., Hong Kong Airport; Delta Airlines; Globalbagtag);

Passaporte e controle de fronteiras (e.g., USA; Japão; Holanda; Noruega; Paquistão;Malásia);



41

Bibliotecas (e.g., Biblioteca do Vaticano; Berkeley Biblioteca; Universidade de

Connecticut);

Gerenciamento de arquivo (e.g., A 3M oferece um sistema de controle de arquivo

para escritório de advocacia);

Contra falsificação de medicamentos (e.g., Purdue Pharma’s OxyContin).

Serão vistos, com maiores detalhes, algumas dessas aplicações.

5.1. TRANSPORTE PÚBLICO

Esta é uma das aplicações de grande potencial para uso do sistema RFID, em

particular os sistemas europeus e americanos, que operam com grandes perdas, chegando até a

40% (Czako, 1997) do volume de negócios, perdas essas que são subsidiadas pela

comunidade do país em questão. Devido à escassez crescente de longo prazo dos recursos, há

que procurar soluções que irão reduzir essas perdas, pela redução dos custos, e aumentar o

rendimento. A utilização de cartões inteligentes sem contato (Cartão de viagem, do inglês

Electronic travel) poderia dar uma contribuição importante para melhorar a situação, em

particular, na gestão da tarifa [2].

5.1.1. PONTO DE PARTIDA

A não saudável situação financeira das empresas de transporte, de modo geral, tem

muitas causas diferentes. No entanto, os fatores como a falsificação de passagem e os custos

elevados através da venda de passagens por distribuidores automáticos são diretamente

ligados ao gerenciamento da venda de passagens, e podem ter, como solução, o cartão de

viagem. O distribuidor automático tem custos fixos como manutenção, reparação, enchimento

com notas e moedas, e a reparação de danos causados pelo vandalismo [2].

5.1.2 REQUERIMENTOS

O sistema de tarifa eletrônica deve ser projetado com certas especificações, como:

facilidade de utilização, alta velocidade de leitura e resistência à degradação. Todos essesrequisitos são atendidos satisfatoriamente por um sistema RFID.



42

5.1.2.1. Tempo de Leitura

O tempo necessário para a compra ou a verificação de uma passagem éparticularmente crítico nos sistemas de transporte em que a passagem só pode ser verificada

no interior do veículo. Este é um problema particular dos ônibus metropolitanos. Uma

comparação entre diferentes sistemas feito na República Tcheca, em 1997, mostra a clara

superioridade dos sistemas RFID em termos de operação, ver Tabela 5.1 [2].

Tabela 5.1 Tempo de Bilhetagem por Passageiro com Diferentes Tecnologias.

TecnologiasTempo Gasto por Passageiro

(s)RFID - com

longa distanciade leitura

1,7

Verificaçãovisual pelomotorista

2

RFID - compequena

distancia deleitura

2,5

Cartãointeligente

com contato3,5

Dinheiro > 6

5.1.2.2. Resistência à Degradação

Os cartões inteligentes sem contato (do inglês, Contactless smart cards) possuem uma

vida projetada de 10 anos e chuva, frio, calor, sujeira, poeira e arranhões não são problemaspara a correta leitura do cartão. Esses tipos de cartões podem ser mantidos em uma pasta ou

carteira e são, portanto, muito convenientes para o uso (Figura 5.1). Transponders também

podem ser instalados em relógios de pulso [2].



43

Figura 5.1 Leitor de cartão inteligente em um sistema de transporte público (República Tcheca)

5.1.3. BENEFÍCIOS DO SISTEMA RFID

A substituição de papel convencional (bilhetes) por um moderno sistema de gestão

eletrônica da tarifa, baseado em cartões inteligentes sem contato, prevê uma grande

quantidade de benefícios, para todos os envolvidos. Embora os custos de aquisição de um

sistema de cartões inteligentes seja ainda maior que o custo de um sistema convencional, o

investimento tem seu reembolso a curto prazo. A superioridade do sistema RFID é

demonstrada pelos benefícios para os utilizadores e operadores de empresas de transportes

públicos. Podem-se listar os seguintes benefícios [2].



44

Benefícios para os passageiros: Os passageiros serão beneficiados, uma vez que não

precisam mais levar dinheiro para a passagem, nem se preocupar com o valor, pois o

sistema desconta automaticamente o valor correto, e o cartão não tem prazo de

validade;

Benefícios para o motorista: Não existe dinheiro no veículo, evitando assaltos, e não

é necessário fechar o caixa no final do expediente;

Benefícios para a companhia de transporte: Redução nos custos de funcionamento

e manutenção das vendas de passagens, maior segurança contra vandalismo, facilidade

na mudança de preços (nenhum novo bilhetes deve ser impresso) e a possibilidade de

redução nos preços das passagens, aumentando a competividade;

Vantagens para a associação de transportes: É possível calcular o desempenho de

cada um dos parceiros da associação. Os dados são precisos, obtidos automaticamente

através do sistema de gestão eletrônica de tarifa e, dessa forma, pode ser montado um

expressivo banco de dados com várias estatísticas;

Vantagens para o governo: Redução da necessidade de subsídios ao setor de

transporte público. A melhor utilização do transporte público, devido à melhora do

serviço, tem um efeito positivo sobre a população.

5.2. IDENTIFICAÇÃO ANIMAL

No atual estado da arte, o sistema RFID pode ser usado, não somente para controlar

rebanhos, mas para muitas outras aplicações, como a alimentação automática do animal

através do histórico armazenado no chip, para o cálculo do desenvolvimento do animal e sua

produtividade, controle de qualidade e também como uma forma de combate a epidemias,

pois é possível ter informações sobre toda a trajetória do animal e sua origem. Esse tipo desistema já tem uma normatização em vigor: as ISO (Organização Internacional para

Padronização, do inglês International Organization for Standardization) 11784 e 11785. A

freqüência, que deve ser utilizada para esse tipo de aplicação, é 134,2 kHz com comunicação

FDX. Vários tipos de transponders estão disponíveis, ver Figura 5.2 [2].



45

Figura 5.2.Comparação entre os diversos tamanhos de transponders disponíveis, como o colar deaproximação, tag de orelha, transponder de estômago e transponder subcutâneo.

Cada tipo de transponder tem uma maneira própria de ser fixado no animal, conforme

mostra a Figura 5.3 [2].

Figura 5.3. Local onde deve ser instalado cada tipo de transponder .



46

O colar de aproximação pode ser facilmente transferido de um animal para outro, o

que permite a reutilização do tag. Esse tipo de sistema pode ser usado para controlar a

alimentação do animal. O tag de orelha é tão barato quanto os tradicionais brincos com

códigos de barras. No entanto, o tag pode ser lido a distâncias de até 1 metro e vários de uma

só vez, enquanto que o código de barras necessita de uma distância de alguns centímetros e

apenas um pode ser lido por vez. O tag subcutâneo deve ser injetado sobre a pele do animal

com uma ferramenta especial e só pode ser retirado com uma micro operação. Dessa forma,

esse tipo de transponder é bastante recomendado para o rastreamento de animais e controle de

epidemias. O transponder de estômago é feito de um material resistente ao ácido, como a

cerâmica, e é introduzido no estômago do animal, onde permanece. A vantagem desse

transponder é que ele não causa nenhum dano ao animal e pode ser facilmente retirado e

colocado, quando comparado com o tag subcutâneo. Na Figura 5.4 mostra-se detalhes dos

vários tipos de tags para essa aplicação e na Figura 5.5 mostra-se a aplicação de um tag

subcutâneo [2].

Figura 5.4 Secção transversal da estrutura dos vários tipos de tags para aplicação em animais.

Figura 5.5 Aplicação de um tag subcutâneo.



47

6 RFID PARA CONTROLE DE ACESSO

Modelos tradicionais de administração de controle de acesso baseiam-se na permissão

dada por um operador. Os sistemas eletrônicos de controle de acesso usam o transporte de

dados para checar automaticamente a autorização de acesso, sendo o sistema RFID um desses

novos sistemas de acesso. O controle do acesso eletrônico usa um banco de dados para

verificar a autorização de acesso de indivíduos a edifícios comerciais, eventos, instalações e

salas restritas. Tais sistemas podem ser divididos primeiramente em dois conjuntos: os

sistemas que usam um banco de dados offline e os que usam um banco de dados online.

6.1. SISTEMAS OFFLINE

Sistemas offline são geralmente usados nas situações em que muitos quartos

individuais, aos quais apenas algumas pessoas têm acesso, devem ser equipados com sistema

de controle de acesso eletrônico. Cada terminal possuem uma lista dos indivíduos que tem

acesso autorizado. O terminal compara os dados armazenados em um transportador com

aqueles armazenados na sua própria lista e permite o acesso, logo que a correspondência é

encontrada. Além de autorizar o acesso, o transponder também pode ser programado com o

prazo de validade que, quando expirar, cancela automaticamente a autorização de acesso.

No entanto, nesse tipo de sistema, não existe uma rede com outros terminais ou um

computador central e, dessa forma, mudanças na lista de autorização devem ser programadas

terminal por terminal o que demandaria um certo trabalho. Por exemplo, em um hotel com

400 quartos, o sistema também não é capaz de fornecer relatórios ou levantar estatísticas, pois

as informações ficam armazenadas em cada terminal e devem ser colhidas uma por uma.

Dessa forma, sistemas de controle de acesso offline não atendem mais as exigências do

mercado de segurança, operacionalidade e de fornecimento de informação.

6.2. SISTEMAS ONLINE

Neste tipo de sistema, todos os terminais são conectados a um computador central por

meio de uma rede. O computador central administra uma base de dados em que é atribuído, a

cada terminal, uma lista de pessoas autorizadas a acessar aquele terminal A mudança da



48

autorização de acesso de um indivíduo pode ser feito por uma única entrada no computador

central do sistema de controle de acesso. Como só uma entrada no banco de dados central tem

que ser editada, isto é vantajoso, porque significa que podem ser protegidas áreas de

segurança sensíveis contra acesso sem autorização, como por exemplo, a perda de um cartão

de acesso. Assim que o operador for comunicado sobre á perda do cartão, todos os terminais,

aos quais aquele cartão dava acesso, são programados instantaneamente para bloquear o

acesso e o terminal ainda pode enviar um sinal de aviso ao computador central, no caso da

tentativa de uso do cartão.

6.3. SISTEMA DE CONTROLE DE ACESSO DE AUTOMÓVEISEsse sistema de controle de acesso de carros foi projetado para implementação na

Escola Politécnica de Pernambuco (POLI), a qual possui um precário sistema de controle do

seu estacionamento. O atual sistema de controle da POLI é baseado na visualização de um

adesivo colado no pára-brisa do carro, por um guarda estadual responsável pelo selo

patrimonial da escola, mas que tem que dividir sua atividade principal com o controle de

estacionamento.

A POLI não possui um amplo estacionamento e, desta forma, as vagas são restritas a

professores e funcionários da faculdade. Porém, como a faculdade não tem um controle

adequado do estacionamento, muitas vezes alunos e não alunos conseguem ter acesso ao

estacionamento, ocupando as vagas restritas a professores e funcionários, gerando, desta

forma, uma grande dificuldade para encontrar vagas.

6.4. SISTEMA PROPOSTO

Para um controle eficiente do acesso, o sistema a ser implementado deve ser seguro

quanto a falhas de segurança, ser automático, veloz, armazenar informações de acesso, além

de gerar relatórios estatísticos e ser facilmente reprogramado. Todos os requisitos necessários

são atendidos por um sistema RFID.



49

6.4.1. FREQÜÊNCIA UTILIZADA

As faixas de freqüências utilizadas para que um sistema RFID possa atuar

satisfatoriamente no controle de acesso de carros são as faixas de HF e de UHF. Na faixa deHF, a freqüência utilizada nos sistemas atuais é de 13,8MHz que permite uma distância de

leitura de 10cm a 90cm, dependendo da potência emitida pelo leitor. Essa necessidade de

aproximação torna o sistema lento, uma vez que o motorista terá que parar o carro e

aproximar o tag do leitor para obter a autorização de acesso.

Os sistemas atuais de UHF, no Brasil, utilizam as faixas de 902MHz a 928MHz e

865MHz a 870MHz, que permitem, devido à restrição de potência um alcance de até 4m. Essa

distância de leitura elimina o problema apresentado pela faixa de HF, pois a 4 metros dedistância, o usuário é identificado e o acesso desobstruído, sendo necessário ao motorista do

carro somente diminuir a velocidade, não é necessário nem parar o carro.

A faixa de UHF utilizada não irá interferir no sistema de internet sem fio a ser

implantado na POLI, pois esses sistemas utilizam a faixa de freqüência de 2,4GHz a 5GHz. A

interferência nos sistemas celulares também não acontece porque, conforme pode ser visto na

Figura 6.1, existem faixas como a de 902MHz a 906MHz e de 911MHz a 942MHz, que não

são usadas pelo sistema celular e podem ser utilizadas por sistemas RFID de baixa potência.

Figura 6.1. Ocupação das faixas de freqüências pela telefonia móvel celular no Brasil. (Fonte ,http://www.anatel.gov.br).

E então, no intervalo de freqüência desejado, devemos escolher em qual canal vamos

operar, de acordo com a Tabela 6.1 [13].



50

Tabela 6.1 Tabela de canais com suas respectivas freqüências

Canal Freqüência Canal Freqüência

1 901,75 26 915,252 902,25 27 915,75

3 902,75 28 916,254 903,25 29 916,755 903,75 30 917,256 904,25 31 917,75

7 904,75 32 918,258 905,25 33 918,759 905,75 34 919,2510 906,25 35 920,7511 906,75 36 920,25

12 907,25 37 921,7513 907,75 38 922,2514 908,25 39 922,7515 908,75 40 923,2516 909,25 41 923,7517 909,75 42 924,2518 910,25 43 924,7519 911,75 44 925,2520 912,25 45 925,7521 912,75 46 926,25

22 913,25 47 926,7523 913,75 48 927,2524 914,25 49 927,7525 914,75 50 928,25

6.4.2. COMPONENTES UTILIZADOS NO SISTEMA

De posse da faixa de freqüência a ser utilizada, escolhe-se os componentes adequadospara operar nessa faixa de freqüência. Todos os componentes, como tags, antena e leitor,

devem operar na mesma freqüência.

6.4.2.1. Leitor RFID

Um leitor RFID apropriado para trabalhar na faixa de UHF é o EDGE 100, da Acura

Security, divisão da empresa canadense Acura Technology Group, ver Figura 6.2. Este leitor

RFID possui um alcance de leitura de até 5 metros e permite ainda o uso de até 4 antenasindependentes, possibilitando, por exemplo, o controle de acesso da entrada e saída de um

estacionamento, com o mesmo leitor. Ele opera conectado à rede Ethernet e vem equipado



51

com um processador Intel, o que permite programá-lo e integrá-lo a qualquer sistema em

Windows, Linux, dentre outros. As especificações técnicas para este leitor estão descritas na

Tabela 6.2.

Figura 6.2.Leitor RFID em UHF com capacidade para 4 antenas.

Tabela 6.2 Especificações Técnicas do Leitor RFID [7].

Processadores

Intel IXP420 266MHzNetwork Texas InstrumentsTIC5502 300MHz DSP

Memória64MBytes DRAM - 16MBytesFLASH

Conectividade Ethernet 10/100 Base T

Freqüências deoperação

902 a 928MHz - 865 a870MHz

Dimensões 25,4 x 25,4 x 3,8 cmAlimentação 24V DC, 2A

Peso 1,6 Kg

Temperaturade operação 0 ~ 40º CUmidade 0 ~ 90% sem condensação

O gráfico, apresentado na Figura 6.3, demonstra a variação da potência de saída do

sinal versus a variação de temperatura do ambiente onde o leitor foi instalado.



52

Figura 6.3 Gráfico da potência de saída versus a temperatura ambiente [15].

Como o leitor utiliza o protocolo Wiegand de 26bits, que não é reconhecido pela

maioria dos computadores, utiliza-se a placa conversora DTS, ver Figura 6.4, que converte oprotocolo Wiegand para o protocolo R-232, utilizado pelas portas seriais da maioria dos

computadores [14].

Figura 6.4 Placa conversora DTS para converter de wiegand para R-232 [14].



53

6.4.2.2. Antena RFID

Não é necessário que a antena seja do mesmo fabricante do leitor RFID. Qualquer

antena, que trabalhe na mesma freqüência do leitor, pode ser usada. Para este projeto, será

utilizado uma antena UHF circular bistatic, a qual apresenta um ótimo desempenho em uma

ampla gama de aplicações RFID. Projetada para operar em diversos ambientes, ela pode ser

instalada em muros, paredes, no piso ou no teto para cobrir a zona de leitura desejada. O

formato retangular, ver Figura 6.5., permite à antena ter um maior campo de leitura e uma

conversão otimizada de sinal RF para uma eficiente transferência de dados entre os tags e o

leitor RFID, em aplicações que requerem grandes distâncias de leitura. Na Tabela 6.3.

descreve-se as especificações técnicas dessa antena. O gráfico apresentado na Figura 6.6.,

indica o direcionamento da antena e seu ganho. De posse dessa informação pode-se

posicionar corretamente a antena em relação a passagem dos carros.

Figura 6.5. Antena retangular UHF para aplicações RFID [16].



54

Tabela 6.3 Especificações técnicas da antena UHF [7].

Características FísicasTipo: Dual circular polarizadas patch array

Dimensões: 71,7 x 31,7 x 3,8 cm (A x L x P)Peso: Aprox.3,0 KgMaterial: Alumínio e PVC para a tampa plástica

Ambiente para Operação

Temperatura:Operação: 0° a +50° C Armazenamento: -20°

a +70° CConectores: 2 tipo "N" fêmeaVoltagem Standing Wave Ratio(VSWR):

1,25

Isolação -db: -37

Largura de banda3db: 60°Ganho em dbd/Linear: 6,75

Características ElétricasFrequência de Operação: 900-928 MHzGanho: 5,25 dBi linear Front-to-Back Ratio: 20 dBLargura de Banda Horizontal 3dB: 70°Largura de Banda Vertical3dB: 70°Voltagem Standing Wave Radio(VSWR):

< 1.5:1 através da faixa de frequência

Máxima Potência de Entrada: 5 wattsConector: "N" fêmea



55

Figura 6.6. Relação entre o ganho da antena e o seu direcionamento [16].

6.4.2.3. TAG RFID

O tag utilizado no projeto foi o ACURA T-1, o qual opera em UHF e é compatível

com o leitor. O formato de cartão, ver Figura 6.7., foi escolhido para que o tag possa ser

instalado no pára-brisa do veículo, podendo ainda ter o logotipo da faculdade impresso em sua

face. Ele também apresenta uma alta taxa de transferência de dados e pode ser utilizado, tanto

no controle de acesso automático de veículos, como em crachás de pessoas. Esse tipo de tag

vem com fita dupla face para fixação na parte interna do para brisa do veículo. A Tabela 6.4.

apresenta as especificações desse tag.

Figura 6.7. Tag passivo da Acura para freqüências em UHF.

Tabela 6.4 Especificações técnicas do tag UHF [7]. Freqüência de operação 900 a 928MHz

Dimensões 102 x 50 x 1mm (L x A x E)Material Poliéster Peso aprox. 5gCor Laranja ou sob consultaTemperatura Operação: -10 a +70 ºCArmazenamento . -20 a +80 ºC



56

6.4.3. DISTRIBUIÇÃO DOS COMPONENTES.

Serão necessárias duas antenas, uma direcionada para a entrada de veículos e outra

direcionada para a saída. Será necessário somente um leitor, já que o leitor indicado nesteprojeto permite a ligação com até 4 antenas. Quanto aos tags, será necessária uma quantidade

um pouco maior que o número total de carros, para que se possa manter uma certa reserva

técnica para eventuais problemas ou incremento de novos usuários. Na Figura 6.8. mostra-se

como ficaria a disposição dos componentes, no caso da entrada ser independente da saída.

Para está configuração, o portão do lado esquerdo da POLI, que hoje é usado para

entrada e saída de veículos, seria usado somente para o acesso de veículos, e o portão do lado

direito da POLI, que hoje permanece fechado, seria aberto para permitir a saída dos veículos.

Figura 6.8. – Distribuição e interligação dos componentes do sistema no caso do uso de dois portões



57

Já na figura 6.9. mostra-se como ficaria a distribuição dos componentes, no caso de ser

mantido um único portão para a entrada e saída de veículos.

Figura 6.9. Distribuição e interligação dos componentes do sistema no caso de um único portão.

Neste caso, como o veículo vai passar pela antena de entrada e, logo em seguida, pela

antena de saída, é necessário a implementação no leitor RFID de um tempo mínimo entre a

entrada e saída, do mesmo veículo, para que a cancela não seja acionada duas vezes.Implementação análoga deve ser programada também para a saída de veículos.



58

Nos Anexos A e B, são cotados dois orçamentos para a implantação do referido

sistema, os nomes das empresas representantes foram ocultados.

6.4.4. SOFTWARE UTILIZADO NO CONTROLE DE ACESSO

O software utilizado no controle de acesso deve ser desenvolvido para ambiente WEB

e utilizar o protocolo TCP/IP, para que seja possível aos operadores do sistema conectar-se a

ele através de qualquer computador da POLI, pela intranet ou externamente, pela internet .

Também é necessário que o software possua bancos de dados robustos, para não haver

problema com a expansão de usuários. Ele deve ainda permitir o maior número possíveis de

ferramentas como: captura de fotos, pré-agendamento de visitas, geração de relatórios,

cadastro de turnos e jornadas, cadastro de feriados, entre outras aplicações.

Não é necessário comprar o software oferecido pelo fabricante, já que ele fornece os

APIs (Interface de Programação de Aplicativos, do inglês Application Programming

Interface) utilizados pelos equipamentos. Dessa forma, não seria difícil aos próprios alunos de

Ciências da Computação da POLI desenvolverem esse software. No entanto, como os

equipamentos ficariam parados até o aplicativo estar pronto, é necessário comprar a licença,

de pelo menos um ano, de algum software de controle de acesso. Neste caso, a preferência é osoftware do fornecedor dos equipamentos, para que não haja problemas de incompatibilidade

de difícil solução, uma vez que esses softwares não são de códigos fonte aberto.

É interessante que a POLI desenvolva seu próprio software, uma vez que todas as

permissões de acesso, como também os relatórios e a segurança da informação constante no

banco de dados, dependem da robustez do software utilizado.



59

7 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS

Para fazer esse trabalho, foram utilizados livros, artigos científicos, datasheets, white

papers e alguns sites da Internet. Vale ressaltar que fontes não totalmente confiáveis foram

descartadas. Ao longo da pesquisa, foi possível quebrar a percepção inicial do RFID como

uma tecnologia para controle de produtos em um supermercado, e perceber o quão promissora

é a área de identificação por rádio freqüência; um verdadeiro mundo de aplicações, sendo a

aplicação no supermercado apenas uma delas. Existem, atualmente, aplicações nas mais

diversas aéreas e praticamente qualquer operação, que necessite de identificação para a

automação, pode usar uma das variações do sistema RFID como solução.

O uso da tecnologia RFID para controle de acesso mostrou-se plenamente viável,

atrativo e já uma realidade em vários segmentos e empresas. No Brasil, o número de empresas

que usam o sistema RFID para controle de acesso ainda é pequeno, mas esse número vem

crescendo rapidamente e, inclusive a EMTU (Empresa Metropolitana de Transportes

Urbanos) anunciou, durante o período de escrita desse trabalho, a implementação de

bilhetagem eletrônica, usando a tecnologia RFID, em todos os ônibus do Recife, com um

contrato para a implantação do sistema de 4,3 milhões de reais (valor anunciado pela própria

EMTU em 15 de outubro de 2008). Desse modo, a EMTU Pernambucana passa a ser pioneira

no uso desse tipo de tecnologia no Brasil, adicionando diversas facilidades aos usuários e

ferramentas administrativas mais eficientes.

Quando o número de usuários é grande, a solução RFID para controle de acesso se

mostra como a mais atraente na relação custo benefício, além do nível de automação, que

somente esse sistema atualmente possui. No entanto, quando o número de usuários é pequeno,

ela se mostra pouco atraente na relação custo beneficio. Isso ocorre porque, apesar de atecnologia RFID não ser nova, suas aplicações, principalmente na faixa de UHF e

Microondas, são e, desse modo, os equipamentos ainda são caros e não possuem uma

concorrência elevada. Como exemplo, só existem dois fornecedores de leitores RFID no

Brasil, a Intermec e a Acura Technologies.

Por fim, a percepção que ficou depois de feito esse trabalho foi a de que o uso da

tecnologia RFID para controle de acesso vai ser, nos próximos anos, um verdadeiro nicho de

negócios e oportunidades, pois existem ainda muitas grandes e médias empresas carentes deum controle de acesso eficiente, robusto e automático. No mais, uma empresa que comece



60

trabalhando no controle de acesso vai adquirir experiência suficiente para migrar para outras

áreas de aplicações RFID, pois o conceito de funcionamento permanece o mesmo, mudando

apenas as características dos componentes dos sistema.

7.1 TRABALHOS FUTUROS

Apesar da ampla gama de aplicações já existentes, a tecnologia RFID ainda não está

madura e existem muitos obstáculos que precisam ser superados, como o caso da leitura

próximo a líquido e metais. Ainda não existe uma padronização para a faixa de UHF e de

Microondas, algo extremamente importante pois, com a padronização, surgem novos

fabricantes e, com isso, aumenta-se a concorrência, abaixando os preços dos equipamentos.

Já na área de aplicação da tecnologia já existente, um trabalho futuro seria estender o

sistema de controle de acesso usando RFID para abranger também o fluxo de pessoas na

POLI. Alunos, funcionários e professores estariam cadastrados para acessar as áreas da

faculdade que lhe fossem permitidas, enquanto que eventuais visitantes receberiam um cartão,

que lhe daria acesso unicamente ao local da visita, bloqueando todos os demais acessos. As

informações sobre a presença de professores e alunos na faculdade poderiam ser diretamente

obtidas do banco de dados de acesso, e o acesso de alunos a laboratórios poderiam ser pré-

agendados, de acordo com as aulas ou com uma prévia autorização do professor da cadeira. O

uso de tags ativos poderia ser utilizado para localizar visitantes, em qualquer lugar dentro da

faculdade.



61

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] RFID Journal. Pagina de artigos acadêmicos e estudos de caso sobre RFID. Disponível em

http://www.rfidjournal.com/whitepapers. Acesso em 04/05/2008).

[2] Kinkenzeller, Klaus. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless

Smart Cards and Identification. Tradução para o ingles de Rachel Waddington. Second

Edition. New Jersey. John Wiley & Sons Ltd. 2003.

[3] RFID Ásia. Site da Comunidade Asiática de RFID. Disponível em http://www.rfid-

asia.info/index.htm. Acessado em 04/04/2008.

[4] Intermec Education Services. Site da empresa de soluções de identificação Intermec.

Disponível em http://www.intermec.com/. Acessado em 06/04/2008.

[5] Carnegie Mellon University. Site sobre tecnologia da Universidade Carnegie Mellon.

Disponível em http://www.cmu.edu/index.shtml. Acessado em 04/04/2008.

[6] Landt, Dr. Jeremy. Shrouds of Time – The History of RFID. Outubro de 2001. Disponível

em http://www.aimglobal.org. Acessado em 04/04/2008.

[7] ACURA Technologies Ltd. Casos e Aplicações da Tecnologia RFID. Disponível em

www.acura.com.br. Acessado em 04/05/2008.

[8] Sanghera, Paul. RFID Study Guide and Practice Exam. First Edition. Rockland. Syngress

Publishing. 2007.

[9] Hunt, V. Daniel. RFID - A Guide to Radio Frequency Identification. First Edition. New

Jersey. John Wiley & Sons Ltd. 2007.

[10] Sweeney, Patrick J. RFID For Dummies. Fist Edition. Indianapolis: Wiley Publishing

Inc, 2005.

[11] Strassner, Bernd Herbert. Microwave Rectifying and Antennas for Radio Frequency

Identification and Wireless Power Transmission Applications. Texas, 2001. Dissertação em

Engenharia Elérica – Rose-Hulman Institute of Technology, Texas A&M University.

[12] Thornton, Frank; Haines, Brad. RFID Security: Protect the Supply Chain. First Edition.

Canada. Syngress Publishing Inc. 2006.

[13] WJ Communications. 2006. Datasheet MPR5000: Multi-Protocol RFID Read Module.



62

[14] MADIS RODBEL. Soluções para controle de acesso. Disponível em

www.rodbel.com.br. Acessado em 25/09/2008.

[15] WJ Communications. 2007. Datasheet WJM1000: Next Generation RFID Reader

Module.

[16] Tyco Electronics, MARCOM. 2006. Datasheet MAANAT0123: RFID Antenna Dual

Circular Polarized.



63

ANEXO A - ORÇAMENTO DA EMPRESA A



64



65



66



67

ANEXO B - ORÇAMENTO DA EMPRESA B

Prezado Senhor,

Atendendo à solicitação de V.Sas., a ___ tem o prazer de submeter para análise nossaproposta comercial de produtos RFID.

Item Produto Descrição Qtde Unitário Total

1

RFID READER

UHF

IF30 - Leitora de longa distância, Leitura/ Escrita com Ethernet ate 4 Antenas com

fonte 1 R$ 5.695,00 R$ 5.695,00

2 ANTENA UHF Antena IA36B 4 R$ 892,50 R$ 3.570,00

3 Suporte AntenaSuporte em alumínio ajustável para

calibração de posição da Antena 4 R$ 110,00 R$ 440,00

4 Tags UHFTag UHF Etiqueta Branca Encapsulada

com Polímero Gen2 - 12 bytes 100 R$ 5,10 R$ 510,00

5 SW RFID Serviço Windows 1 RS 7.000,00 RS 7.000,00

TOTAL R$ 17.215,00

Obs: Consideramos que a distância entre as antenas e o módulo está limitada a 5m. Sea distância for maior, será necessário adquirir mais 1 cabo extensor.

Impostos sobre produtos para Vendas São Paulo

Descrição Classificação Fiscal ICMS IPI

Tags 8542.39.99 18,00% 5,00%

Antena 8471.90.19 18,00% 15,00%

Módulos Com. 8471.90.19 18,00% 15,00%

Condições Comerciais

1 Condições de Pagamento 50% no Pedido - 50% na Entrega total ou parcial.

2 Prazo de Pagamento 15 ddl da data de cada evento gerador.

3 Reajuste Preços Equipamentos Preços fixos e irreajustáveis

4 Prazo de Entrega Ate 35 dias do Pedido

5 Preços À Vista em Reais - EX WORKS

6 Transporte FOB- OTA - Sao José dos Campos

7 Garantia 12 Meses contra defeitos Reais de Fabricação

8 Validade 30 Dias a partir da Data da sua Emissão

Atenciosamente,



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Monografia RFID Regivaldo Final

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