rfid na identificação de pessoas, bens e objectos

8/19/2019 RFID na identificação de pessoas, bens e objectos

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A Tecnologia RFID na Identificação de Pessoas, Animais e Objetos

Arnaldo Canelas 1.

1) Instituto Politécnico de Portalegre

[email protected]

Resumo

Num mundo em constante evolução tecnológica, estimulada em grande parte pelanecessidade de satisfazer as exigências de otimização de tarefas e processos de formaautomática, entre eles a identificação automática de pessoas, animais e objetos, a

tecnologia RFID é uma ferramenta que tem dado um contributo muito importante nestesentido. Com este trabalho pretendo fazer um estudo sobre os princípios básicos da RFID,onde teve origem, identificar quais as suas principais aplicações, quais os seus custos equais os ganhos e melhorias obtidas quando utilizada. A identificação automática depessoas é uma temática sensível, como tal abordarei também a questão da privacidade e dasegurança no uso desta tecnologia.

Abstract

In this world of constant technological evolution, stimulated largely by the need to satisfythe optimization of tasks and processes that are realized automatically, includingautomatic identification of persons, animals and objects, RFID technology is an importanttool that has contributed to this. With this work I intend to do a study on the basics of

RFID, its origin, identify the applications of this technology, their costs and what gainsand improvements made when used. The automatic identification of people is a sensitiveissue, so I will also discuss the issues of privacy and security in the use of technology.

Palavras chave: RFID, identificação automática.

1 Introdução

A identificação de pessoas, animais e objetos de forma automática, ou seja com recurso a umsistema eletrónico, permite a recolha de informação de uma forma rápida, eficiente e barata,como tal isto terá necessariamente um impacto positivo na empresa ou organização que utilizaeste tipo de sistema.

O conceito de identificar ou recolher informação por via eletrónica não é novo. Existematualmente vários sistemas de identificação automática: OCR1, sistemas biométricos (impressãodigital, identificação por voz) e cartão inteligente2. A figura 1 representa os principais tipos oufamílias de sistemas de identificação automática.

1 OCR – Optical Character Recognition, em português reconhecimento ótico de caracteres.2 Tradução do inglês Smartcard. É um cartão em plástico, com dimensões semelhantes a de um cartão de

crédito. No seu interior possui um microprocessador e memória, estes componentes permitem-lhe “serinteligente”.


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Figura 1- Tipos de Sistemas de Identificação Automática.

A forma talvez mais conhecida deste conceito é o código de barras, que tem sido largamenteutilizado em vários sectores desde a indústria, comércio, etc. O seu uso, em logística e venda aretalho por exemplo, é relativamente simples e barato, no entanto a quantidade de informação quecodifica é reduzida e obriga a que haja proximidade entre o objeto e o dispositivo de leitura. Paraalém disso o código de barras tem de estar visível para poder ser lido. Estes aspetos limitam, ouimpossibilitam até, a sua aplicação noutras áreas quando se pretende obter informação sem que

isso obrigue a um contacto direto com o objeto ou individuo (pessoas, animais).

Comparada com utilização de códigos de barras, uma das vantagens mais claras do uso datecnologia RFID é que esta permite ser embutida no objeto, pessoa ou animal, sem que isto altereo seu aspeto, finalidade, desempenho ou interação com o meio. A informação pode ser lida ouescrita sem que haja contacto ou mesmo intervenção do objeto, pessoa ou animal no processo.Este principio está em tudo relacionado com a afirmação de Mark Weiser 3: “As tecnologiasmais profundas são aquelas que se tornam invisíveis. Entrelaçam-se no quotidiano até que se

tornam indistinguíveis deste.”4 [13].

2 RFID

Nas subsecções seguintes: 2.1 – Um pouco de história; 2.2 – O que é a RFID; 2.3 – StandardsRFID; 2.4 – Componentes de um sistema RFID; 2.5 – Frequências Rádio, potências máximas ealcances; 2.6 – Tipos de sistemas RFID e seus componentes;

3 Mark Weiser é considerado o pai da computação ubíqua ou pervasiva, cujo conceito básico é aintegração da informática nas ações naturais das pessoas de forma que estas deem ordens ao computadorsem que de tal se apercebam.4

“…The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric ofeveryday life until they are indistinguishable from it...” Mark Weiser (1991), tradução minha.


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2.1 Um pouco de história

Por detrás de cada tecnologia existe sempre uma base, seja ela matemática ou física. A RFID nãoé diferente e como tal tenho de referir a sua base física teórica [4] – No final do século XIXalguns físicos tais como Michael Faraday 5 e James Clerk Maxwell6 conseguiram, através defórmulas matemáticas, prever o comportamento das ondas eletromagnéticas. Esta descoberta deuorigem à comunicação por rádio e radar e por conseguinte à RFID.

A primeira forma de RFID conhecida surgiu na II Guerra Mundial [5]. O sistema de radar erautilizado pelos Alemães, Japoneses, Americanos e Britânicos para detetar aviões que seaproximavam quando estes ainda se encontram a milhas de distância. Porém não tinham forma desaber se se tratava de um avião inimigo ou de um dos seus. Os alemães descobriram que semovimentassem o avião de certa forma, ao regressar à base, alteravam as ondas de rádiorefletidas para o radar e isso permitia serem identificados como aviões “amigos” (este foi oprimeiro sistema de RFID passivo). Por sua vez os ingleses desenvolveram o primeiro sistemaativo de RFID, o IFF7. Este sistema consistia, basicamente, em ter em cada avião um transmissor

que quando recebia sinais do radar transmitia por sua vez um sinal rádio de volta para que fosseidentificado como “amigo”.

2.2 O que é a RFID

RFID é um acrónimo de Radio Frequency Identification que traduzido para português significaidentificação por radiofrequência. O principio que está por detrás da RFID é a marcação de itens,sejam eles objetos, pessoas ou animais, através de um dispositivo eletrónico que guardainformação acerca desses itens e que é acedida e registada recorrendo a ondas de rádio [6].

Existem três tipos de sistemas RFID: ativo e passivo e semi-passivo. Estes diferemprincipalmente no tipo de transmissão de informação (ativa ou passiva), no alcance dessa

transmissão (determinada pela frequência rádio que utilizam) e se possuem ou não alimentaçãoelétrica própria (bateria).

Veremos isto com maior detalhe na subsecção 2.6.

2.3 Standards RFID

O estabelecimento de padrões [8] são essenciais para os vários tipos de aplicação de RFID, taiscomo sistemas de pagamento automático, localização/identificação de bens ou recipientes eembalagens reutilizáveis em cadeias de logística abertas.

Percebe-se facilmente o porquê da necessidade da criação de padrões. Imagine-se por exemplo se

em Portugal existissem normas e características técnicas dos códigos de barras diferentes das dosEstados Unidos. Isto tornaria inviável qualquer interação logística entre este dois países.

Nos últimos anos tem sido feito muito trabalho no desenvolvimento de padrões para diferentesfrequências de RFID e suas aplicações.

5 Michael Faraday (1791-1867), um dos mais famosos físicos do século XIX.6 James Clerk Maxwell (1831-1879), matemático e físico.7

IFF – acrónimo de Identify Friend or Foe, traduzido para português significa identificar um amigo ouinimigo.


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Podemos dividir os padrões e normas propostas para a RFID da seguinte forma [8]: protocolo deinterface aérea (forma como etiquetas e leitores comunicam através de rádio), o conteúdo dosdados (como os dados são organizados ou formatados), conformidade (formas de testar que osprodutos respeitam os padrões) e aplicativos (como os padrões são usadas em etiquetas de

expedição de produtos, por exemplo).Alguns dos padrões estabelecidos [8] pela International Organization for Standardization (ISO):A norma ISO 11784 define como os dados são estruturados numa etiqueta RFID. A norma ISO11785 define o protocolo de interface aérea. A ISO 14443 estabelece um padrão para o protocolode interface aérea para etiquetas RFID utilizadas em sistemas de pagamento e cartõesinteligentes. A ISO 18047 estabelece normas para testar a conformidade de etiquetas e leitoresRFID. Para testes do desempenho de etiquetas e leitores RFID, a ISO 18046.

Outra interveniente importante na padronização para a tecnologia RFID é a EPCGlobal [9], umaentidade sem fins lucrativos que procura desenvolver, fomentar a utilização e estabelecer padrõespara a RFID.

2.4 Componentes de um sistema RFID

Figura 2 - Esquema geral dos componentes de um sistema RFID.

Na figura 2 vemos os principais componentes de um sistema RFID. Este esquema aplica-seindependentemente da natureza do sistema RFID (ativo, passivo ou semi-passivo). Quando sepretende implementar RFID temos que reunir todos estes componentes para que se torne eficaz osistema. Em um dos “lados” é necessário ter um transcetor, que é o componente que enviainformação do sistema informático para o Transponder 8 através da antena. A antena é ocomponente onde serão concentradas as ondas de rádio, quer na emissão quer na receção.Teremos de ter também um sistema informático que usará a informação obtida do outro “lado”do sistema para desencadear uma ação (mostrar informação no ecrã, ativar um alarme, etc.). Dolado do Transponder temos um dispositivo eletrónico que ao receber o sinal rádio “responde” aotranscetor enviando a informação guardada no seu interior (ex.: etiqueta RFID). Esta informaçãoserá tratada pelo sistema informático de forma a criar Business Value [7] , ou seja, informaçãoútil para a organização ou negócio.

8 Abreviação de Transmitter-responder. Em português poder-se-á traduzir como emissor-recetor.


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2.5 Frequências rádio, potências máximas e alcances

As frequências rádio com que os sistemas RFID trabalham estão estreitamente relacionadas comas bandas ISM ( Industrial, Scientific and Medical) [2]. O uso das bandas ISM não carece delicenciamento obrigatório mas como a sua utilização é muito disputada, tem de haver um controlorigoroso pelas entidades reguladoras de cada país (ANACOM no caso de Portugal). Como estecontrolo é realizado a nível nacional, normalmente torna-se difícil chegar a um acordo mundial noque respeita ao uso de uma banda para determinada tecnologia.

No caso da RFID, apesar de não se ter chegado a consenso para o uso da banda defuncionamento comum a todo o mundo, conseguiu-se dividir o seu uso em três áreasregulamentares: região 1, região 2 e região 3. Da região 1 fazem parte a Europa, a África e Norteda Ásia. As Américas detém a região 2 e a região 3 fica atribuída à Ásia do Sul e Oceânia [2].Vejamos graficamente esta divisão na figura 3.

Figura 3 - Divisão da utilização banda ISM para RFID pelo mundo9.

Os países de determinada região são obrigados a cumprir as indicações da entidade reguladora daregião a que pertencem. Como as bandas rádio de funcionamento dos sistemas RFID sãorelativamente próximas, podem-se ainda subdividir em grupos que utilizam frequências desde os100kHz até aos 5,8GHz. As frequências dos 5,4 GHz até 24,5GHz serão utilizadasprovavelmente num futuro próximo. Na tabela 1 encontra-se um resumo das frequências defuncionamento dos sistemas RFID, sua regulamentação, alcance e vantagens e exemplos da sua

utilização.

Frequência Regulamentação Alcance Vantagens Exemplo de

aplicação /

observações

< 135 kHz Banda ISM,

alta potência

Até 10cm(sistemapassivo)

Boa penetraçãoem líquidos

Controlo de acesso,identificação animal

9 Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/ITU_region


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6.78 MHz

13.56 MHz

27.125 MHz

Banda ISM, regulação

praticamente igual emtodo o mundo

Até 1m(sistemapassivo)

Penetraçãomédia emlíquidos

Cartões inteligentes,Controlo de acesso,Imobilização deveículos

433 MHz Banda ISM paradispositivos decomunicação de curtoalcance, Banda nãouniforme

Até 100m(sistema ativo)

Funciona bemem ambientescom metais

Etiquetas ativas

888 - 956 MHz Banda não uniforme

mundialmente

Até 10m(sistema

passivo US)

Até 4m(sistema

passivo UE)

O melhoralcance paracomunicaçõespassivas

Normas Wal-Mart10,DoD11

2.45 GHz Banda ISM Até 3m(sistemapassivo)

Até 50m(SAW12)

Alternativa paraos 900 MHz

Wi-Fi, Bluetooth

5.4 - 6.8 GHz

24,05 -24,5GHz

Bandas salvaguardadaspara uso futuro

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Tabela 1 - Tabela comparativa das bandas rádio utilizadas pelos sistemas RFID [2].

2.6 Tipos de sistemas RFID e seus componentes

A natureza de um sistema RFID é determinado pelo tipo de emissor (etiqueta) que usa. Existemtrês tipos de etiquetas: passivas, semi-passivas e ativas. Esta caracterização depende ainda doalcance máximo que o sistema tem, que por sua vez está dependente da potência máximapermitida dentro da banda rádio em que funciona.

Passivos Semi Passivos Ativos

Fonte de energia Passiva Bateria Bateria

Emissor Passivo Passivo Ativo

Alcance máximo 3 m 3 m 100m

Potência do sinal Baixa Média Média-alta

Custo Baixo Moderado Elevado

Tamanho Muito pequeno Pequeno Pequeno

10 WalMart – Multinacional Americana, pioneira no uso de RFID.11 DoD - Department of Defense, pioneiro no uso de RFID.12 SAW – Surface Acoustic Wave.


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Durabilidade Elevada Moderada Moderada

Necessita

manutenção ?

Não Eventualmente Eventualmente

Exemplos deAplicação Sistemas antiroubo de livros,

roupa;Identificação depessoas eanimais; Chavesde veículos;Cartõesinteligentes.

Sensores detemperatura RF; Portagensautomáticas;Localização depacientes emhospitais;

Tabela 2 - Sistemas RFID Ativos, Passivos e Semi-Passivos [12] [10] [2] [3].

Cada tipo de sistema e suas etiquetas tem caraterísticas técnicas, hardware e aplicações

diferentes, que serão apresentadas nas subsecções 2.6.1, 2.6.2, 2.6.3 e 2.6.4.

2.6.1 Etiquetas Passivas

As etiquetas passivas podem ser consideradas as mais simples e baratas (na ordem dos cêntimosde euro), uma vez que o seu número de componentes é reduzido. Basicamente uma etiqueta destanatureza é constituída por um circuito integrado que inclui a memória com a informação que aetiqueta guarda, normalmente do tipo ROM que devido ao facto da etiqueta não possuir baterialimita a sua capacidade, por uma antena ligada ao CI e uma camada protetora (plástico, vidro,etc.). Na figura 4 podemos ver estes componentes.

Figura 4- Componentes de uma etiqueta passiva13.

Uma etiqueta RFID passiva pode ser quase tão pequena como um grão de arroz, no caso dasimplementadas em animais domésticos ou mesmo em pessoas. O seu tamanho permite que sejamembutidas em todo o tipo de objeto que possa imaginar: porta chaves, pulseiras, etc. As etiquetaspassivas não possuem alimentação elétrica própria (bateria), são alimentadas através das ondasde rádio recebidas pelo transcetor, ou seja de forma passiva. Tem uma distância de leiturarelativamente pequena (de cerca de 10 cm até 3 metros). O seu tempo de vida elevado, por seremfeitas normalmente de materiais flexíveis e resistentes.

Podemos encontrar a aplicação de etiquetas RFID passivas, por exemplo, nos seguintes casos:Proteção contra roubo em peças de vestuário, CD’S , DVD’S ; Identificação animais domésticos;

13 Fonte: http://www.morerfid.com/upload/report/2007/rfidbook_070921-3-1.jpg


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Identificação de livros numa biblioteca; Identificação de medicamentos numa farmácia; Noacesso às refeições de uma cantina aos alunos de uma escola14, etc.

Na figura 5 podemos ver algumas imagens exemplificativas de etiquetas RFID passivas.

Figura 5 - Exemplos de etiquetas RFID passivas.

2.6.2

Etiquetas Semi-Passivas

As etiquetas semi-passivas (ou semi-ativas) foram criadas com o intuito de se aumentar o tempode vida útil da bateria das etiquetas ativas. A ideia consiste basicamente em manter a etiquetadesligada até que receba um sinal do transcetor (leitor), desta forma a bateria apenas será usadano instante que recebe o sinal rádio do leitor.

Normalmente as etiquetas semi-passivas não utilizam a bateria para alimentar o sinal rádio deresposta ao leitor [2] . A bateria é usada para alimentar, por exemplo um circuito interno deleitura de temperatura através de um sensor. A figura 6 mostra os componentes de uma etiquetasemi-passiva.

Figura 6 - Componentes de uma etiqueta semi-passiva [2].

Comparadas com as etiquetas passivas, as semi-passivas têm de ter uma dimensão superior porincluírem bateria e circuitos integrados para outras funções (leitura de temperatura por ex.). Asua flexibilidade dos seus materiais também será mais reduzida uma vez que terá de proteger abateria e os restantes componentes. A potência do sinal e o alcance de leitura não é, normalmente,muito diferente do das etiquetas passivas. O seu custo é ligeiramente mais elevado uma vez quetambém possui eletrónica adicional. A sua durabilidade depende da vida útil da bateria, quepoderá ser eventualmente substituída.

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Na Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Portalegre está implementadoeste sistema.


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tal como no caso das semi-passivas. O seu custo é relativamente elevado, comparado com asduas soluções anteriores, no entanto o seu potencial de aplicação é muito maior.

Podemos encontrar etiquetas RFID ativas em identificadores de portagens (via verde por ex.), emhospitais que monitorizam os sinais vitais dos seus doentes e a sua localização, empresas que

monitorizam em tempo real a localização dos seus colaboradores, etc.Na figura 9 encontramos exemplos de etiquetas RFID ativas.

Figura 9 - Exemplos de etiquetas RFID ativas.

2.6.4 Transcetores (leitores)

Outro dos componentes indispensáveis num sistema RFID é o transcetor, ou como é maisconhecido “leitor”. Este dispositivo é o componente que faz a solicitação de informação àetiqueta, enviando um sinal rádio. A etiqueta por sua vez responde com outro sinal rádio que serálido pelo leitor. Este poderá ser apenas um mero “intermediário” na troca de informação entre aetiqueta e um sistema informático (leitores fixos), e como tal obriga a que haja uma ligação física

entre os dois, ou então ter capacidade de processamento própria e realizar algumas tarefas deforma autónoma (leitores portáteis).

A complexidade do leitor está estritamente ligada ao tipo de etiqueta a ler e às tarefas que osistema tem de realizar.

Na figura 10 vemos alguns exemplos de leitores fixos e portáteis.

Figura 10 - Exemplos de leitores de etiquetas RFID.

3 Privacidade e Segurança

Como em qualquer outro sistema automático que processe informação sensível, por exemplodados pessoais, registo clínico, dados de acesso a determinada zona restrita, etc., a RFID também

apresenta alguns riscos, que como tal têm de ser acautelados.


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Entre as vulnerabilidades[1] mais conhecidos encontram-se: o Sniffing – possibilidade de alguémmunido de equipamento adequado e a distância suficiente ler a informação numa etiqueta RFIDque transeunte traga consigo. O Spoofing – iludir um sistema RFID fingindo ter uma identidadediferente da real, obtendo assim benefícios para si. Denial of services – provocar o mau

funcionamento intencional do sistema para impedir que o seu legítimo utilizador o possa usarcorretamente. Existe também o risco de as etiquetas serem infetadas com vírus, estes podemexecutar instruções maliciosas, Sql injection por exemplo, e pôr em causa a integridade da basede dados utilizada pelo sistema RFID.

A privacidade é outro dos aspetos de elevada importância a ter em conta quando se usatecnologia RFID e mais ainda quando esta é implementada em humanos.

Vejamos o caso em que é utilizada na localização de pessoas num hospital, através de etiquetasRFID ativas, controlando o seu acesso a determinadas áreas. O fator positivo é que poder-se-ãoevitar e controlar infeções hospitalares, por outro lado o sistema “saberá” sempre onde seencontra determinado enfermeiro, médico ou auxiliar [11].

4 Conclusão

A tecnologia RFID tem tantas aplicações quantas as que conseguirmos imaginar. Apesar de serbaseada em conceitos e princípios muito simples, tais como as ondas de rádio que estãolargamente estudadas e aplicadas, permite implementar sistemas de extrema utilidade. Quer sejana identificação de um produto na prateleira de um supermercado, na localização de umindivíduo, veículo ou animal ou no controlo do acesso a determinada área restrita de um edifício,é certo que a RFID em muito pode contribuir para que estas tarefas sejam realizadas da melhorforma possível. A procura constante de soluções mais simples, eficientes e baratas estimula odesenvolvimento da tecnologia e ao surgimento de novas soluções e produtos. As etiquetas deRFID tornam-se cada vez mais leves, com maior alcance, autonomia, capacidade de armazenarinformação e não menos importante, com menor custo. O tipo de etiqueta utilizada define anatureza do sistema RFID, adaptando-o assim à realidade do problema que propõe resolver. Noque concerne à padronização ainda há algum trabalho a fazer, porém, tem sido feito um grandeesforço pelas entidades reguladoras competentes e mesmo por parte da indústria, para que seestabeleçam normas e padrões comuns a todo o mundo para o uso da RFID.

Como reflexão final da elaboração deste trabalho é importante referir que, pelo facto da RFID teruma vasta abrangência tecnológica, muitos conceitos, áreas de aplicação, especificidades,variantes e caraterísticas poderão ter sido omitidas.

5 Referências

[1] Franco E.R.C., Jesus P. W., “Segurança”, (acedido emhttps://sites.google.com/site/portalrfid/seguranca), (visualizado em 21/01/13).

[2] Gomes C. H, “Construção de um sistema RFID com fins de localização especiais”,Dissertação de Mestrado, Departamento de Eletrónica e Telecomunicações daUniversidade de Aveiro, 2007.

[3] Hoang B., Caudill A., “RFID”, (acedido emhttp://www.ieee.org/about/technologies/emerging/rfid.pdf), (visualizado em 20/01/13).

[4] Monteiro V. F., Pacheco C. F. G e Lima C. L.,“ RFID, Radio Frequency Identification”,Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2010. (acedido em

http://www.gta.ufrj.br/grad/10_1/rfid/index.html), (visualizado em 18/01/13).


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[5] RFID JOURNAL, “ A Guide to Understanding RFID, The History of RFIDTechnology.”, (acedido em http://www.rfidjournal.com/article/articleview/1338/1/129)(visualizado em 18/01/13).

[6] RFID JOURNAL, “ A Guide to Understanding RFID, What is RFID?”, (acedido em

http://www.rfidjournal.com/article/articleview/1339/1/129), (visualizado em 18/01/13).[7] RFID JOURNAL, “ A Guide to Understanding RFID, The Basics of RFID Technology”,

(acedido em http://www.rfidjournal.com/article/articleview/1337/1/129/), (visualizadoem 18/01/13).

[8] RFID JOURNAL, “ A Guide to Understanding RFID, A Summary of RFID Standards”,(acedido em http://www.rfidjournal.com/article/view/1335/1), (visualizado em 18/01/13).

[9] RFID JOURNAL, “Why Buy EPCglobal-Certified Products?”, (acedido emhttp://www.rfidjournal.com/article/view/4781), (visualizado em 19/01/13).

[10] RFID JOURNAL, “ A Guide to Understanding RFID, RFID System

Components and Cost ”, (acedido emhttp://www.rfidjournal.com/article/articleview/1336/1/129/), (visualizado em 19/01/13).

[11] Teixeira T., “Controle de Fluxo de Pessoas Usando RFId ”, (acedido emhttp://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/f/fa/TCC_TiagoTeixeira.pdf), (visualizado em21/01/13).

[12] Weis A. S, “Security and Privacy in Radio-Frequency Identification Devices”,Massachusetts Institute Of Technology, p 18, 2003.

[13] Weiser, M. - "The Computer for the Twenty-First Century", ScientificAmerican, pp. 1, September 1991 – (acedido emhttp://www.ics.uci.edu/~corps/phaseii/Weiser-Computer21stCentury-SciAm.pdf),

(visualizado em 18/01/13).

rfid na identificação de pessoas, bens e objectos

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