ES2291097B2 - Procedimiento y sistema para la identificacion de elementos identificadores moviles y lector y elemento identificador movil utilizados en dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y sistema para la identificación
de elementos identificadores móviles y lector y elemento
identificador móvil utilizados en dicho procedimiento.
Procedimiento para identificar elementos
identificadores móviles (504, 506) por un lector (500) que emite
una señal de radio maestra dentro de un canal, comprendiendo el
procedimiento las siguientes etapas: (a) el lector (500) interroga a
los elementos identificadores (506) que pasan por el área de
cobertura (502) durante un tiempo superior a un tiempo mínimo de
paso, para que respondan durante un tiempo acotado de
identificación, y (b) cada elemento identificador (506) envía su
señal de identificación dentro de un intervalo de identificación
del tiempo acotado de identificación.
Se caracteriza por el hecho de que cada elemento
identificador (506) sale de manera independiente de un estado dónde
no observa el canal, cuya duración es inferior al tiempo mínimo de
paso, para observar el canal.
Description
Procedimiento y sistema para la identificación
de elementos identificadores móviles y lector y elemento
identificador móvil utilizados en dicho procedimiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un sistema para la identificación de elementos
identificadores móviles y a un lector y un elemento identificador
móvil utilizados en dicho procedimiento.
Esta invención es aplicable en cualquier
actividad donde se requiera controlar, de manera inalámbrica, un
flujo de productos o seres vivos, a cada uno de los cuales se
asocia un elemento identificador de la invención que coopera, por un
canal inalámbrico, con un lector de la invención que detecta el
paso de los elementos identificadores.
Existen numerosas aplicaciones industriales que
necesitan un sistema de identificación y/o localización
automatizado inalámbrico de unidades que se quieren controlar, como
por ejemplo, productos, contenedores, palés o empleados.
Para ello, existen sistemas de identificación
por radiofrecuencia, llamados sistemas RFID ("Radio
Frequency IDentification"). Un sistema RFID comprende
por lo menos un dispositivo de detección, llamado lector, y unos
elementos 5 identificadores asociados a cada unidad móvil que se
quiere identificar y/o localizar. Estos elementos identificadores
pueden ser etiquetas llamadas etiquetas RFID ("tag
RFID") y se comunican de forma inalámbrica con el lector a
través de un canal inalámbrico cuando están en una zona de
cobertura de dicho lector.
A cada etiqueta RFID se puede asociar un
identificador o matrícula único. En este caso, cada unidad lleva
acoplado una etiqueta RFID que lo identifica unívocamente en
un sistema de información que sigue e interpreta la evolución de las
unidades por el sitio donde se sitúa el lector.
Existen dos tecnologías de identificación por
radiofrecuencia (tecnologías RFID) básicas: la tecnología
RFID pasiva, en la que las etiquetas RFID no incluyen
baterías y obtienen la energía necesaria para comunicarse con el
lector a partir de la energía de la señal emitida por un lector; y
la tecnología RFID activa, en la que las etiquetas
RFID activas están alimentada por baterías.
En la tecnología RFID activa, un etiqueta
RFID activa, que como mínimo comprende un dispositivo de
emisión y de recepción ("transceiver") inalámbrico
acoplado a una antena, una lógica de control y una batería que
alimenta todo el hardware de la etiqueta, puede implementar un modo
de consumo bajo (se dice entonces que la etiqueta está dormida), y
un modo de consumo alto (se dice entonces que la etiqueta está
despierta o activada) para ahorrar energía de las baterías. Una
etiqueta RFID activa necesita estar despierta para
interactuar con un lector.
Existe en el estado de la técnica descripciones
de ciertos procedimientos de identificación de las etiquetas
RFID activas por un lector.
Como el lector no conoce a priori cuantas
etiquetas RFID están en su cobertura, es necesario que el
procedimiento de identificación arbitre el acceso al canal
inalámbrico de transmisión (control de acceso al medio) y las
comunicaciones entre el lector y las etiquetas RFID, para
minimizar las interferencias o colisiones de señales cuando dos o
más etiquetas RFID transmiten a la vez o en periodos de
tiempo solapados, las cuales pueden provocar que el lector no sea
capaz de identificarlas.
El estado de la técnica define un control de
acceso al medio no determinista, donde no se conoce el número de
dispositivos presentes y se requiere que todos tengan las mismas
oportunidades para transmitir. Para disminuir las colisiones de las
señales de las etiquetas RFID, se divide el tiempo en ranuras
(es decir intervalos de tiempo sucesivos) utilizando la
multiplexación por división del tiempo o TDM ("Time
Division Multiplexing").
Una estrategia particular y adecuada para un
procedimiento de identificación puesto en práctica por un sistema
RFID recibe el nombre de estrategia RTF/ITF
("Reader/Interrogator-Talk-First"):
el lector es siempre el primero en transmitir y envía una orden que
indica a las etiquetas RFID que están en su cobertura el
momento en el cual pueden empezar a competir por identificarse y
cuánto tiempo disponen para enviar sus identificadores. En la
estrategia RTF, una etiqueta RFID transmite
únicamente si recibe una orden específica y concreta de un lector,
sirviendo dicha orden además para sincronizar las etiquetas
RFID presentes en la cobertura de la señal de radio del
lector, con el lector. Estas etiquetas RFID son
transpondedores (dispositivos que emiten una señal identificable en
respuesta a una señal maestra de interrogación que reciben en el
área de cobertura de dicha señal maestra).
En la estrategia RTF, el procedimiento de
identificación más usado para sistemas RFID con etiquetas
activas se basa en la multiplexación por división del tiempo
(TDM): se inicia un ciclo de identificación; un lector envía
una interrogación (también llamada orden de identificarse)
ID(N) que indica el inicio de un tiempo acotado de
identificación, llamado trama de contienda, que tiene una duración
de "N" intervalos y en el cual se pueden producir las
identificaciones de elementos identificadores que reciben dicha
interrogación.
\newpage
En la patente US6,563,417 B1 se contempla un
procedimiento para identificar etiquetas RFID activas que
está en este ámbito. Una etiqueta RFID que recibe la
interrogación, escoge un intervalo aleatorio, de entre los "N"
intervalos disponibles, en el que transmite una señal de
identificación que incluya su identificador. A continuación, dicha
etiqueta RFID se pone en modo recepción a la espera de una
señal del lector que comprenda un acuse de recibo (ACK) y que
le indique que ha sido identificada. Si no recibe un acuse de
recibo ACK (por ejemplo porque se ha producido una colisión
con otra(s) señal(es) de identificación de otra
etiqueta RFID y que el lector no ha recibido dicha señal de
identificación) y escucha una nueva interrogación del lector, es
decir, el comienzo de otro tiempo acotado de identificación, la
etiqueta RFID vuelve a competir por identificarse según el
proceso descrito anteriormente.
Una etiqueta RFID participa tantas veces
como sean necesarias hasta que reciba un acuse de recibo ACK o
salga del área de cobertura del lector.
El número "N" de intervalos comprendidos en
la trama de contienda es un parámetro del procedimiento y la trama
de contienda siempre dura un número entero de "N"
intervalos.
Por lo tanto, para reducir el número de
colisiones y disminuir el tiempo de identificación, y a su vez
lograr un ahorro de energía en cada etiqueta RFID, se puede
adaptar el tamaño de la trama de contienda aumentando el valor de
"N" en el siguiente ciclo de identificación. En la patente US
6,563,417 B1 y en la solicitud de patente publicada con el número
US2003/02207011 A1, se especifica un procedimiento, en el contexto
de la tecnología RFID activa, para adaptar el tamaño de la
trama de contienda a partir de una estimación de la tasa de
colisiones en las transmisiones de las etiquetas RFID. Como
el consumo de una etiqueta RFID alimentada con baterías en
modo de consumo alto (si tiene su
transmisor-receptor radio y lógica de control
activos) es elevado, es interesante que la etiqueta RFID se
quede en modo de consumo bajo el mayor tiempo posible.
Existe un procedimiento de ahorro de baterías de
etiquetas RFID activas: una etiqueta RFID alterna
estados de activación (donde por lo menos observa el canal) cuando
pasa por el área de cobertura de un lector, y estados de
desactivación o sueño, donde no observa el canal, cuando está fuera
del área de cobertura de un lector.
En efecto, salvo que se le indique, una etiqueta
RFID nunca sabe cuando va a estar en el rango de cobertura
de un lector, por lo que si se queda despierta o observando el canal
en modo de recepción a la espera de una orden de algún lector,
malgasta sus baterías y puede quedarse en pocos días sin
energía.
En la patente US 6,593,845 B1 se propone para
ello que una etiqueta RFID incorpore un circuito de
activación adicional que la despierta cuando recibe una señal
específica de radio por parte de un lector, aunque dicho circuito
por una parte, aún teniendo un consumo mínimo de corriente, gasta
la batería, y por otra parte aumenta la complejidad y coste de un
etiqueta RFID y del lector.
En la solicitud de patente publicada con el
número US2003/02200711 A1, se indica, en una realización de la
invención, un procesador de la etiqueta RFID que entra en
modo "sueño", cortando temporalmente la observación del canal
de la etiqueta RFID para conservar la batería. Se describe
que la etiqueta RFID puede despertarse con una señal
específica, para quedarse despierta durante su paso (y únicamente
durante su paso) por el área de cobertura del lector.
La presente invención es consecuencia de la
constatación de que en el estado de la técnica actual para
elementos identificadores RFID activos que cooperan con un
lector utilizando la multiplexación por división del tiempo, los
elementos identificadores activos observan el canal durante un
tiempo largo (el paso por el área de cobertura del lector), lo que
conlleva una consumo importante de la energía acumulada en sus
baterías y reduce su vida útil.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente
invención proporcionar un procedimiento de identificación que
reduzca el tiempo durante el cual un elemento identificador observa
el canal inalámbrico, a través del cual comunica con un lector
maestro
Este objetivo se consigue de acuerdo con la
reivindicación 1 proporcionando un procedimiento para identificar
elementos identificadores móviles por un lector que emite
discontinuadamente en una área de cobertura una señal radio maestra
dentro de un canal inalámbrico, comprendiendo dicho procedimiento
las etapas siguientes:
- (a)
- el lector interroga a los elementos identificadores que pasan por el área de cobertura durante un tiempo superior a un tiempo mínimo de paso, para que respondan emitiendo una señal de identificación durante un tiempo acotado de identificación dividido en intervalos temporales,
- (b)
- cada elemento identificador envía su señal de identificación dentro de un intervalo de identificación del tiempo acotado de identificación, durante cuyo intervalo de identificación el lector observa el canal y no emite.
Este procedimiento de la invención está
caracterizado por el hecho de que cada elemento identificador sale
de manera independiente de un estado dónde no observa el canal,
estado cuya duración es inferior al tiempo mínimo de paso, para
observar el canal durante un tiempo de observación.
Con este procedimiento de la invención, cada uno
de los elementos identificadores pone en práctica un procedimiento
de ahorro con ciclo de trabajo de manera independiente, o sea, de
manera aleatoria. Durante un tiempo llamado "Ton", el elemento
identificador, después de despertarse, es decir de salir del estado
donde no observa el canal, observa el canal inalámbrico, para:
- -
- volverse al estado donde no observa el canal si no detecta la señal maestra en el canal,
- -
- responder a una interrogación del lector si recibe una señal maestra que incluya dicha interrogación, o
- -
- permanecer observando el canal si detecta la señal maestra (significándole entonces que está en el área de cobertura) en el canal, sin que está incluya la interrogación del lector, en espera de una señal maestra que incluya una interrogación del lector.
La duración del estado en el que el elemento
identificador no observa el canal, llamada "Toff", es
ventajosamente en la invención inferior al tiempo mínimo de paso
para garantizar que, durante el paso de cualquier elemento
identificador por el área de cobertura, el elemento identificador
se despierte por lo menos una vez y observe el canal. Este tiempo
mínimo de paso es un tiempo determinado que está ligado a la
velocidad máxima que puede alcanzar un elemento identificador a su
paso por el área de cobertura.
Como los ciclos de trabajo de cada unas de las
etiquetas que entran en el área de cobertura no están
sincronizados, cada una de ellas se despierta en momentos
distribuidos de manera aleatoria en el intervalo ("Ton" +
"Toff").
Así, ventajosamente, el número de etiquetas que
compiten en un ciclo de identificación determinado y, por lo tanto,
la probabilidad de colisión entre varias señales de identificación
(función del número de etiquetas competidores y el número "N"
de intervalos de contienda disponibles), se reduce. Por
consiguiente, se disminuye también el tiempo de identificación por
elemento identificador, lo que minimiza las colisiones
(transmisiones simultáneas de varias etiquetas en un mismo
intervalo que implican una pérdida de la información en el lector) y
permite disminuir el tiempo
"Ton".
"Ton".
Gracias a esta invención, se puede pues reducir
el tiempo "Ton" durante el cual dicho elemento de
identificación tiene un consumo elevado de energía eléctrica. Esto
se consigue al introducir emisiones de señal maestra en el tiempo
acotado de identificación, llamado trama de contienda en algunas
realizaciones de la invención. Se aumenta paralelamente el tiempo
"Toff", durante el paso del elemento de identificación por el
área de cobertura, tiempo durante el cual el elemento de
identificación tiene un consumo más bajo que cuando observa el
canal.
Ventajosamente, también se consigue prolongar la
vida útil de los elementos identificadores sin añadir componentes
adicionales a dichos elementos identificadores y/o a los lectores,
es decir sin que sus costes unitarios aumenten.
Según una realización de la invención, el lector
emite la señal maestra en unos intervalos de reserva distribuidos
en el tiempo acotado de identificación, en cuyos intervalos de
reserva los elementos identificadores no pueden emitir su señal de
identificación. Como consecuencia, se puede reducir el tiempo
"Ton" durante el cual dicho elemento de identificación tiene un
consumo elevado de energía eléctrica, al introducir emisiones de
señal maestra en el tiempo acotado de identificación.
Según otra realización de la invención, el
tiempo de observación es igual o superior a la suma del tiempo
máximo entre dos intervalos de reserva de un mismo tiempo acotado
de identificación y de la duración de un intervalo de reserva. Se
puede pues regular y optimizar el tiempo de observación en función
de la densidad de intervalos de reserva dentro del tiempo acotado de
identificación, asegurando que el elemento identificador observe la
señal maestra en su paso por el área de cobertura.
Según una realización de la invención, el tiempo
de observación es inferior al tiempo acotado de identificación si el
elemento identificador no observa la señal maestra. De otro modo, el
elemento identificador se queda observando el canal hasta que al
procedimiento de identificación que le concierne concluye.
Según otra realización de la invención, en el
tiempo acotado de identificación, se suceden un numero "X" de
periodos de identificación de un número "ni" de intervalos de
identificación seguidos, y entre cada periodo de identificación hay
un intervalo de reserva.
De acuerdo con una realización de la invención,
un intervalo de reserva tiene la misma duración que un intervalo de
identificación.
De acuerdo con otra realización de la invención,
el elemento identificador, después de enviar su señal de
identificación, queda a la espera de un acuse de recibo del lector,
acuse de recibo cuya recepción por parte del elemento identificador
valida su identificación; si el elemento identificador no recibe el
acuse de recibo antes de una nueva interrogación del lector, vuelve
a intentar su identificación en un nuevo tiempo acotado de
identificación correspondiente a la nueva interrogación del
lector.
\newpage
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un sistema para identificar elementos identificadores
móviles, incluyendo dicho sistema:
- -
- un lector que comprende medios de emisión de una señal maestra en una área de cobertura por medio de un canal inalámbrico y medios de observación de unas señales de identificación emitidas a través del canal por los elementos identificadores, en respuesta a la señal maestra del lector cuando dichos elementos identificadores pasan por el área de cobertura de la señal maestra del lector durante un tiempo superior a un tiempo mínimo de paso por el área de cobertura; y
- -
- dichos elementos identificadores que comprenden medios de emisión de una señal de identificación en un canal inalámbrico y medios de observación de dicho canal.
Según una realización de la invención, cada
elemento identificador comprende medios para salir de un estado
dónde no observa el canal, estado cuya duración es inferior al
tiempo mínimo de paso, para observar el canal durante un tiempo de
observación.
Según otra realización de la invención, el
sistema de la invención pone en práctica el procedimiento para la
identificación de elementos identificadores de la invención según
cualquier modo de realización de dicho procedimiento de la
invención anteriormente descrito.
Según otro aspecto, la invención proporciona un
lector que comprende medios de emisión de una señal maestra dentro
de un canal inalámbrico en un área de cobertura y medios de
observación de dicho canal, para detectar el paso de elementos
identificadores por dicha área de cobertura.
Según una realización de la invención, dicho
lector pone en práctica el procedimiento para la identificación de
elementos identificadores de la invención según cualquier modo de
realización del procedimiento de la invención anteriormente
descrito.
Según aún otro aspecto de la invención, se
proporciona un elemento identificador que comprende medios de
emisión de una señal de identificación en un canal inalámbrico y
medios de observación de dicho canal para observar si está en un
área de cobertura de una señal maestra de un lector, siendo superior
el tiempo de paso por el área de cobertura a un tiempo mínimo de
paso.
Según una realización de la invención, dicho
elemento identificador comprende medios propios e independientes de
otros elementos identificadores para salir de un estado dónde no
observa el canal, estado cuya duración es inferior al tiempo mínimo
de paso, para observar el canal durante un tiempo de
observación.
Según otra realización de la invención, el
elemento identificador de la invención pone en práctica el
procedimiento para la identificación de elementos identificadores
de la invención según cualquier modo de realización de dicho
procedimiento de la invención anteriormente descrito.
Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompañan unos dibujos en los cuales, esquemáticamente y sólo a
título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de
realización.
En los dibujos:
La figura 1 muestra una representación
esquemática de un diagrama de bloques de un sistema de información
empresarial, de un lector y de una etiqueta activa conformes a una
realización de la invención;
La figura 2 muestra una representación
esquemática de una máquina de estados del lector maestro en una
realización de la invención;
La figura 3 muestra una representación
esquemática de una máquina de estados de un elemento en una
realización de la invención;
La Figura 4 muestra una representación
esquemática de una máquina de estados modificada de un lector
maestro para un caso especial de la realización de la invención
descrita en las figuras anteriores;
La figura 5 muestra esquemáticamente el paso de
etiquetas en una cobertura de un lector; y
La figura 6 es una descripción esquemática de la
sucesión de intervalos temporales según la realización de la
invención, descrita gracias a las figuras 1, 2 y 3, en el caso
particular de "ni" = 4, "X" = 3.
\newpage
En la figura 1, se representa esquemáticamente
un lector 103 y un elemento identificador 107 según una realización
de la invención. El lector, llamado lector maestro, que está fijo en
un lugar determinado en esta realización, tiene como misión
identificar a una pluralidad de unidades móviles que pasan por su
área de cobertura un tiempo mínimo de paso llamado en esta
realización tiempo "tcov", que es función de la aplicación
industrial.
Cada unidad lleva acoplada un elemento
identificador 107 que es, en la presente realización, una etiqueta
RFID activa 107, la cual tiene asociado un identificador ID
único.
Cuando el lector maestro 103 identifica a una
etiqueta 107, se lo comunica a un sistema de información
empresarial 101 a través de una red de comunicaciones 112, tal como
una red Ethernet. En otras realizaciones está red puede ser,
por ejemplo, Internet.
El lector maestro 103 dispone de un controlador
104 con suficiente capacidad de procesamiento y almacenamiento de
memoria, por ejemplo, del tipo usado en un ordenador personal o un
PC empotrado (embedded). El lector maestro 103 comprende
además un dispositivo de radio de emisión y de recepción
("transceiver RF") 105 para comunicarse, a través de un
canal inalámbrico, con la etiqueta RFID 107 que incluye, a
su vez, un dispositivo de radio de emisión y de recepción 109 que
lleva acoplado una antena 110.
El dispositivo de radio de emisión y de
recepción 105 del lector maestro lleva acoplado una antena 106 para
poder radiar en el canal inalámbrico. La etiqueta 107 comprende en
esta realización una lógica de control 108 de bajo coste y reducida
capacidad de cómputo, sobre la base, por ejemplo, de un
microcontrolador o un componente programable FPGA
("Field-Programmable Gate Array").
Adicionalmente, la etiqueta 107 puede llevar una
memoria de datos y sensores (temperatura, humedad, etc.) que no se
muestran en la figura 1. Además, la etiqueta 107 se alimenta con
una batería 111 que puede ser reemplazable o no.
La presente realización utiliza tiempo ranurado,
es decir dividido en intervalos gracias a la mutiplexación por
división del tiempo ("TDM"). La transmisión de un
paquete de información se realiza dentro de un intervalo de tiempo,
también llamado ranura.
El tiempo acotado de identificación de la
invención se llama en esta realización trama de contienda y se
divide en un número entero "X" de periodos de "ni"
intervalos de identificación, en cada uno de los cuales los
elementos identificadores pueden radiar su señal de identificación,
y en un número de (X-1) intervalos de reserva en
los que una etiqueta 107 no puede transmitir y el lector emite su
señal maestra. La señal maestra, de manera general, es lo radiado
por el lector, independientemente de lo que incluya. Dicha señal
maestra puede llevar información, tal como una orden de
identificación o interrogación para los elementos identificadores
107, o acuses de recibo, o no. En este último caso, sólo transmite
tráfico en el canal y sirve para indicar a los elementos
identificadores 107 que están en el área de cobertura del lector. En
esta realización, la duración de un intervalo de reserva es igual a
la duración de un intervalo de identificación.
Por lo tanto una etiqueta dispone de
N = (X) x (ni)
intervalos de
identificación
para transmitir su identificador y
la duración total de una trama de contienda
es:
TC = N +
(X-1) = (X) x (ni) + (X-1)
intervalos
En la figura 2, se representa esquemáticamente
diferentes etapas de esta realización del procedimiento de la
invención desde la perspectiva del lector maestro 103 de la figura
1 en su cooperación con la etiqueta 107.
El procedimiento para la identificación de los
elementos identificadores, llamado también procedimiento de
identificación, comienza con el lector en el estado llamado
"M_ID" 201. Este lector envía una orden de identificación
M_ID(N,ni) que marca que en el siguiente intervalo empieza
la trama de contienda, el número de N intervalos disponibles y el
parámetro "ni" para que la etiqueta RFID calcule cuando
puede y no puede transmitir su identificador. A continuación el
lector pasa al estado llamado "CONTENTION" 202 durante un
número TC de intervalos de la trama de contienda: se comienza en el
sub-estado "Waiting tag ID" 203 durante un
numero "ni" de intervalos de identificación donde el lector
está en modo recepción a la espera de una señal de identificación
(que incluya un paquete de información que sea un identificador de
la etiqueta RFID) de la etiqueta RFID.
Si durante el sub-estado
"Waiting tag ID" 203 se recibe algún paquete identificador de
la etiqueta RFID, se guarda el identificador en memoria y se
incrementa un contador llamado "counter_ID". En dicho
sub-estado "Waiting tag ID" 203 se actualiza
un contador de intervalos llamado "counter_N" que indica el
número de intervalos consumidos por una etiqueta RFID para
transmitir su ID y un contador llamado "counter_ni" para saber
cuando se tiene un grupo de "ni" intervalos, es decir cuando
se acaba un periodo de identificación dentro de la trama de
contienda.
Si cuando:
"counter_ni" =
ni
se cumple
que:
"counter_N" <
N
se pasa al
sub-estado "M_B" 204 durante el
cual:
- -
- el lector maestro emite la señal maestra (que en esta realización incluye un paquete emitido "M_B" que sólo sirve para generar tráfico en el canal); y
- -
- una etiqueta no puede transmitir.
En dicho sub-estado "M_B"
204, se anula el valor del contador "counter_ni". A
continuación se vuelve al sub-estado "Waiting tag
ID" 203 durante otros "ni" intervalos.
Si cuando el contador:
"counter_ni" =
ni,
se cumple
que:
"counter_N" =
N
entonces la trama de contienda ha
acabado.
Se pueden entonces dar dos casos en esta
realización:
- 1)
- Si el contador "counter_ID" > 0 (se ha recibido uno o varios paquetes identificadores), se pasa a un estado llamado "M_ACK" 205 para confirmar, mediante el envío de acuses de recibo incluidos en paquetes llamados estado previo de "CONTENTION" 202. Cuando finaliza el envío de paquetes "M_ACK" a la o las etiquetas RFID, que han sido identificadas durante el "M_ACK", se vuelve al estado inicial "M_ID 201" para comenzar un nuevo ciclo de identificación.
- 2)
- Si el contador "counter_ID" = 0, lo que significa que el lector no ha recibido ningún identificador, se vuelve al estado inicial "M_ID" 201 y se comienza un nuevo ciclo de identificación.
En una realización, el número "N" de
intervalos de identificación, también llamados intervalos de
contienda, puede variarse de un ciclo de identificación al siguiente
aplicando una adaptación del número de intervalos de la trama de
contienda.
En la figura 3 se representan algunas etapas o
estados de una etiqueta RFID durante el procedimiento de
identificación conforme a esta realización de la invención, desde
el punto de vista de una etiqueta RFID.
Para ahorrar en el consumo de la batería, en
esta realización de la invención, una etiqueta RFID
implementa un ciclo de trabajo ("duty cycle") alternando
tiempos de observación o de comunicación activa llamados también
periodos despiertos durante un tiempo "Ton" (que corresponden
a un estado de la etiqueta RFID llamado "Carrier Sense"
302) y tiempos donde la etiqueta RFID ni observa ni
comunica, llamados periodos de sueño con una duración de un tiempo
"Toff" (que corresponden a un estado de la etiqueta
RFID llamado "Sleep" 301).
La etiqueta RFID está en estado
"Sleep" 301 durante un tiempo "Toff" de muy bajo consumo
con varios (o todos) de sus bloques funcionales desactivados. Cuando
expira el tiempo "Toff", la etiqueta 117 pasa al estado
"Carrier Sense" 302, en donde se despierta y observa el canal
inalámbrico (modo activado de elevado consumo) durante el tiempo
"Ton".
Si la etiqueta RFID no detecta actividad
durante el tiempo "Ton", se duerme y vuelve al estado de
"Sleep" 301. Si la etiqueta RFID detecta actividad en el canal,
permanece activa y pasa al estado "Active Waiting M_ID" 303 en
espera de una interrogación, llamada también orden de
identificación del lector maestro.
\newpage
Si la etiqueta RFID detecta actividad en
el canal, significa que está en el área de cobertura del lector.
Cuando la etiqueta RFID recibe una orden de identificación
llamada "M_ID (N,ni)", escoge entonces de forma aleatoria un
intervalo "n" donde transmitir un paquete con su identificador
"ID" según los valores de "N" y "ni" (n =
función_aleatoria_intervalo(N,ni)), inicializa un contador de
intervalos llamado "counter_n" y pasa al estado "Active
Waiting Contention" 304. También es posible que la etiqueta pase
al estado "Active Waiting Contention 304" desde el estado
Carrier Sense 302.
En el estado "Active Waiting Contention"
304, la etiqueta RFID permanece despierta actualizando el
contador "counter_n" y chequeando su valor. Cuando el contador
"counter_n" = n, la etiqueta RFID transmite una señal de
identificación que comprende un paquete de información con su
identificador "ID" y pasa al estado "Active Waiting
M_ACK" 305. En el estado "Active Waiting M_ACK" 305, la
etiqueta RFID permanece activa en modo recepción a la espera
de recibir un acuse de recibo "M_ACK(ID)", incluido en
esta realización en una señal maestra del lector emitida al final
de una trama de contienda, para confirmar su identificación.
Si recibe dicho paquete "M_ACK(ID)",
la etiqueta RFID pasa a un estado "Identificada" 306.
Si no recibe un acuse de recibo "M_ACK" y recibe una nueva
orden de identificación "M_ID(N,ni)", vuelve a competir
según el proceso anterior descrito.
En la presente realización de la invención, el
tiempo "Toff" se puede ajustar según el tiempo mínimo en
cobertura "tcov" que es función de la aplicación industrial y
se debe cumplir que "Toff"< "tcov".
Para lograr un elevado ahorro de batería es una
condición necesaria que el tiempo "Ton" sea reducido y debe
ser independiente del valor de "N" y del tiempo "Toff".
En la presente realización de la invención el periodo "Ton"
mínimo necesario para garantizar que se despierta una etiqueta
RFID que entra en el área de cobertura de un lector está
acotado y es función exclusivamente del parámetro "ni", es
decir que:
"Ton"
mínimo = (ni +
1)
que coincide con el periodo de
tiempo mínimo en el cual se garantiza que hay al menos una
transmisión de señal maestra en el canal. Por lo tanto se asegura
que cualquier etiqueta RFID que entra en el área de
cobertura se despierta dentro de un tiempo ("Ton" +
"Toff").
Además, como los medios para salir del estado
dónde una etiqueta RFID no observa el canal comprendidos en
dicha etiqueta RFID conforme a la invención son propios e
independientes de las otras etiquetas, los ciclos de trabajo de las
diferentes etiquetas que entran en el área de cobertura no están
sincronizados. Esta característica, por ejemplo, es diferente del
estado de la técnica anterior que utiliza una señal común para
despertar todas las etiquetas RFID que están en su área de
cobertura, y que sincroniza todos los cambios de estado de etiqueta
RFID dormida a etiqueta RFID despierta.
Ventajosamente, la presente realización de la
invención garantiza que las etiquetas RFID se despiertan
distribuidas en el intervalo de duración ("Ton" + "Toff").
Por lo tanto, el número de etiquetas RFID que compiten en un
ciclo de identificación determinado es muy reducido y se reduce
drásticamente la probabilidad de colisión (función del número de
etiquetas competidoras y del número "N" de intervalos de
contienda disponibles) y, por consiguiente, disminuye el tiempo de
identificación por etiqueta.
En esta realización, se despierta e identifica
cualquier etiqueta en un tiempo acotado, consiguiendo un ahorro
elevado en el consumo de su batería. Un caso particular o variante
de la presente realización de la invención es cuando el parámetro
"ni" vale 1.
En la figura 4, se muestran esquemáticamente
algunas etapas del procedimiento de la invención, según la presente
realización, desde el punto de vista del lector maestro: se
introduce un estado "M_ACK" 404 como un
sub-estado del estado "CONTENTION" 402.
Un ciclo de identificación comienza en el estado
"M_ID" 401 con el envío de una orden de identificación
"M_ID(N,1)" que marca que en el siguiente intervalo
empieza la trama de contienda, el número de "N" intervalos
disponibles y el parámetro "n"i = 1 para que la etiqueta
RFID calcule cuando no puede transmitir su identificador. A
continuación, el lector maestro pasa a estado "CONTENTION" 402
durante un número "TC" de intervalos: se comienza en el
sub-estado "Waiting Tag ID" 403 durante un
número "ni" = 1 de intervalo en modo recepción a la espera de
un paquete identificador de la etiqueta RFID.
Si durante el sub-estado
"Waiting TAG ID" 403 se recibe algún paquete identificador de
la etiqueta RFID, justo en el siguiente intervalo se pasa al
estado "M_ACK" 405 para el envío de acuse de recibo de
identificación "M_ACK(ID)". Si no se recibe nada en el
sub-estado "Waiting etiqueta ID" 403, en el
siguiente intervalo se pasa al sub-estado
"M_B" 404 durante el cual el lector maestro envía una señal
maestra que contiene un paquete "M_B" y la etiqueta RFID
no puede transmitir.
\newpage
A continuación, se vuelve al
sub-estado "Waiting Tag ID" 443. Cuando
finaliza la trama de contienda (contador "counter_N" = N) se
vuelve al estado inicial "M_ID" 401 y se repite el proceso
anterior descrito.
En la descripción anterior de la realización y
de su variante de la invención se ha considerado, para simplificar,
una única etiqueta RFID, pero es fácil extrapolar al caso
real que contiene un número variado de ellas.
La figura 5 muestra esquemáticamente el paso de
etiquetas RFID 506, movidas a una velocidad 508, por el área
de cobertura 502 de una señal maestra de un lector 500. Las
etiquetas 504 no están en el área de cobertura.
La figura 6 es una descripción esquemática de la
sucesión de intervalos temporales que transcurren en el tiempo según
la realización de la invención descrita gracias a las figuras 1, 2
y 3, en el caso particular de "ni" = 4 y X = 3.
La señal maestra del lector incluye en un
intervalo 600 la orden de identificación (llamada también
interrogación) para las etiquetas RFID que estén en el área
de cobertura de dicha señal. Esto inicia una trama de contienda 602
que incluye X = 3 series de "ni" = 4 intervalos de
identificación 604, separados por (X-1) = 2
intervalos de reserva 606.
Una etiqueta RFID elige un intervalo de
identificación 610 entre los intervalos de identificación 604, lo
espera y emite durante dicho intervalo de identificación 610 su
señal de identificación. Al concluir la trama de contienda 602,
comienza un tiempo 612 durante el cual la señal maestra incluye los
diferentes acuses de recibo correspondientes a las etiquetas
RFID que han sido identificadas durante la trama de contienda
602.
El experto en la materia puede introducir de
manera evidente variantes y/o modificaciones de estas realizaciones
descritas, o sustituir características técnicas por otras
técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección
definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Procedimiento para identificar elementos
identificadores móviles (107, 504, 506) por un lector (103, 500)
que emite, de forma discontinua en una área de cobertura (502), una
señal de radio maestra dentro de un canal inalámbrico, comprendiendo
este procedimiento las etapas siguientes:
- (a)
- el lector (103, 500) interroga a los elementos identificadores (107,506) que pasan por el área de cobertura (502) durante un tiempo superior a un tiempo mínimo de paso, para que respondan emitiendo una señal de identificación durante un tiempo acotado de identificación (602), dividido en intervalos temporales (604),
- (b)
- cada elemento identificador (107, 506) envía su señal de identificación dentro de un intervalo de identificación (610) del tiempo acotado de identificación (602), durante cuyo intervalo de identificación (610) el lector (502) observa el canal y no emite,
caracterizado porque cada
elemento identificador (107, 506) sale de manera independiente de
un estado (301) en el que no observa el canal, estado cuya duración
es inferior al tiempo mínimo de paso, para observar (302) el canal
durante un tiempo de observación que es igual o superior a la suma
del tiempo máximo entre dos intervalos de reserva (606) de un mismo
tiempo acotado de identificación (602) y de la duración de un
intervalo de reserva
(606).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el lector (103, 500)
emite la señal maestra en los intervalos de reserva (606)
distribuidos en el tiempo acotado (602) de identificación, en los
cuales los elementos identificadores (107, 506) no pueden emitir
su señal de identificación.
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que el
tiempo de observación es inferior al tiempo acotado de
identificación (602) si el elemento identificador (107, 504) no
observa la señal maestra.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 3, caracterizado por el hecho de que, en
el tiempo acotado de identificación (602), se suceden un número
"X" de periodos de identificación de un numero "ni" de
intervalos de identificación (604) seguidos, y entre cada periodo de
identificación hay un intervalo de reserva (606).
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por el hecho de que un
intervalo de reserva (606) tiene la misma duración que un intervalo
de identificación (604).
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el
elemento identificador (107, 506), después de enviar su señal de
identificación, queda a la espera de un acuse de recibo del lector
(103, 500), acuse de recibo cuya recepción por parte del elemento
identificador (107, 506) valida su identificación; si el elemento
identificador (107, 506) no recibe el acuse de recibo antes de una
nueva interrogación del lector (103, 500), vuelve a intentar su
identificación en un nuevo tiempo acotado de identificación (602)
correspondiente a la nueva interrogación (600) del lector (103,
500).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200503124A ES2291097B2 (es) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Procedimiento y sistema para la identificacion de elementos identificadores moviles y lector y elemento identificador movil utilizados en dicho procedimiento. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200503124A ES2291097B2 (es) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Procedimiento y sistema para la identificacion de elementos identificadores moviles y lector y elemento identificador movil utilizados en dicho procedimiento. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2291097A1 ES2291097A1 (es) | 2008-02-16 |
| ES2291097B2 true ES2291097B2 (es) | 2009-08-17 |
Family
ID=39031160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200503124A Active ES2291097B2 (es) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Procedimiento y sistema para la identificacion de elementos identificadores moviles y lector y elemento identificador movil utilizados en dicho procedimiento. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2291097B2 (es) |
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| IL126799A (en) * | 1998-10-29 | 2005-05-17 | Elpas Electro Optic Systems Lt | System for infrared communication and method therefor |
| WO2001041043A1 (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-07 | Gemplus Tag (Australia) Pty Ltd | Electronic label reading system |
| US6369710B1 (en) * | 2000-03-27 | 2002-04-09 | Lucent Technologies Inc. | Wireless security system |
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-
2005
- 2005-12-20 ES ES200503124A patent/ES2291097B2/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| ES2291097A1 (es) | 2008-02-16 |
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