BRPI0708553A2 - método para sinalização em uma rede de rfid, e, etiqueta ativa para uma rede de rfid - Google Patents

Abstract

METODO PARA SINALIZAçãO EM UMA REDE DE REID, E, ETIQUETA ATIVA PARA UMA REDE DE RFID é provido um método de sinalização em uma rede de RFID incluindo transponders ativos e unidades de leitor interconectadas em rede desdobradas para receber comunicações de transponders. O método inclui empregar chaveamento de deslocamento de amplitude para codificar dados baseado em transições entre um sinal alto e um baixo de acordo com um esquema no qual os respectivos de uma pluralidade combinações de bit que de números binários são transmitidos como atrasos predeterminados diferentes entre transições de sinal.

Description

"MÉTODO PARA SINALIZAÇÃO EM UMA REDE DE RFID, E,ETIQUETA ATIVA PARA UMA REDE DE RFID"

CAMPO

Esta invenção relaciona-se a sistemas de identificaçãoeletromagnética, por exemplo de um tipo geralmente chamado sistemasidentificação por radiofreqüência (RFID), dispositivos para uso em sistemasde RFID e métodos para operar tais sistemas e dispositivos. Em particular,concretizações da invenção relacionam-se a etiquetas de transponder ativas,dispositivos de leitor interconectados em rede, e esquemas de sinalizaçãoadequados para comunicações através da interface sem fios entre taisetiquetas e leitores.

FUNDAMENTO

Aparelho de RFID é um tipo de sistema de identificaçãoautomática e, como tal, provê meios para sistemas de coleta, monitoração erastreamento. Tipos conhecidos de redes de RFID usam etiquetas "passivas" e"ativas" (transponders), embora não sempre na mesma rede. Uma etiqueta"passiva" é um transponder em miniatura capaz de retornar uma resposta a umestímulo de um dispositivo de leitor. Etiquetas passivas tendem a não ter umafonte de energia e assim respondem com energia de espalhamento ouaproveitando efeitos de indução elétrica em antenas.

Uma etiqueta "ativa" se confia em seu próprio transmissor parase comunicar com dispositivos de leitor através da interface de ar e portantonormalmente também inclui uma fonte de energia e microcontrolador. Comoavanços em projeto de etiqueta ativa habilitam a produção em massa deetiquetas de desempenho mais alto a custos mais baixos, tecnologia deetiqueta ativa pode ser esperada ser desenvolvida mais amplamente em todosos tipos de redes de RFID. Em desenvolvimentos mais sofisticados, etiquetasativas podem ser programadas para habilitar aspectos da sua função seremdefinidos pelo usuário, tipicamente um administrador de rede de RFID.Aplicações para tecnologia de RFID são muitas e variadas.Porém, aplicações incluem todas as maneiras de identificação automática,acesso, monitoração, rastreamento e aplicações sensoras remotas aplicadascom pessoal, animais, produtos e outros ativos.

Como esta tecnologia se desenvolveu, o termo"radiofreqüência" foi usado amplamente crescentemente, para se referir porexemplo a tal aparelho e métodos empregando uma gama considerável defreqüências do espectro eletromagnético em comunicações sem fios. Veja porexemplo a Tabela 1 abaixo que exibe freqüências típicas que podem serencontradas:

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Tabela 1: Termos de referência na arte de RFID e faixas de freqüênciaassociadas

Até mesmo as faixas indicadas acima são exemplares somentepara aplicações de RFID e não deveriam ser interpretadas como limitantes.

Dentro de cada faixa de freqüência indicada acima, certas freqüências tendema ser selecionadas, por exemplo, baseado na disponibilidade de bandasespectrais não licenciadas, padrões, legislação local ou outros critérios.

Aplicações de baixa freqüência usam freqüentemente 125 kHz ou 134,2 kHz;aplicações de alta freqüência usam freqüentemente 13,56 MHz; aplicações deUHF tendem a empregar 433 MHz, 463 MHz, 868 MHz, 915 MHz ou 956MHz; e aplicações de microonda usam tipicamente 2,45 GHz ou 5,8 GHz.

Porém, uma pessoa qualificada apreciará que qualquer faixa satisfatóriacorrespondendo a uma ou mais das faixas exemplares na Tabela 1 (ouqualquer combinação) pode ser usada com concretizações da presenteinvenção. Em algumas circunstâncias, concretizações da presente invençãopodem empregar faixas de freqüência fora dessas indicadas na Tabela 1 e queainda são adequadas para comunicação sem fios.

Crescentemente, aplicações de RFED requerem populaçõesgrandes e diversas de etiquetas, freqüentemente desdobradas com altasdensidades de etiqueta (100 etiquetas por leitor) e em cenários rapidamenteevolutivos. Como desempenho de etiqueta e o número de funções suportadaspor etiquetas aumenta para cumprir estas demandas, se torna crescentementedifícil manter o custo de produção abaixo em níveis aceitáveis paradesenvolvimentos de grande escala.

Concretizações da presente invenção buscam prover sistemasde identificação eletromagnética melhorados, e particularmente redes deRFID melhoradas, incluindo etiquetas ativas, dispositivos de leitor, eprotocolos de comunicação adequados para comunicações de interface de arentre etiquetas e leitores em redes de RFID.

SUMÁRIO

De acordo com um aspecto da presente invenção, é expostoum método para sinalização em uma rede de RFID incluindo transpondersativos e unidades de leitor interconectadas em rede desdobradas para recebercomunicações de ditos transponders, o método incluindo:

empregar chaveamento de deslocamento de amplitude paracodificar dados como baseado em transições entre um sinal alto e um baixo deacordo com um esquema no qual os respectivos de uma pluralidade decombinações de bit de números binários são transmitidos como atrasospredeterminados diferentes entre transições de sinal.

Preferivelmente, cada dito atraso predeterminado inclui umatraso entre estados de sinal altos consecutivos. Na concretização exposta,cada atraso predeterminado indica uma combinação de dois bits de númerosbinários.

A duração em um estado de sinal alto é preferivelmente menosque ou igual à duração do atraso predeterminado mais curto entre estados desinal alto. Na concretização exposta, a duração de um estado de sinal alto éum valor selecionado de um das faixas seguintes: 40 a 5 με; 30 a 10 με; e 25 a15 με. Ainda mais preferivelmente, a duração de um estado de sinal alto écerca de 20 μs.

Na concretização exposta, o atraso predeterminado mais curtoentre estados de sinal altos é maior que 20 με. Preferivelmente, pelo menosprimeiro e segundo de ditos atrasos predeterminados diferem um do outro porcerca de metade da duração do intervalo mais curto. Em uma concretização,primeiro, segundo, terceiro e quarto atrasos incluem durações diferentesselecionadas respectivamente das faixas: 18 a 38 με; 32 a 52 με; 48 a 68 με e62 a 82 με. Em outra concretização, um primeiro, 8egundo, terceiro e quartode dito8 intervalo8 predeterminado8 8ão respectivamente cerca de 28 με; 42μs; 58 μ8 e 72 με.

Na concretização expo8ta, um sinal de sincronização éaplicado à frente de dito 8inal de dado8. Preferivelmente, dito 8inal de8incronização inclui uma pluralidade predeterminada de pulsos. Ainda maispreferivelmente, um ou mais de dito8 pulso8 inclui um estado de sinal altodurante um período entre 100 e 300 με. Tipicamente intervalo8 entre pul808incluem um período entre 50 e 70 μs.

Vantagens adicionais e características modernas da invençãoserão publicadas em parte na de8crição que 8egue, e em parte 8e tornarãoaparente8 àqueles qualificados na arte no exame dos de8enhos seguintes eacompanhantes ou podem ser aprendidas por prática da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para um melhor entendimento da presente invenção e como amesma pode ser levada em efeito, referência será feita agora, só por meio deexemplo, aos desenhos acompanhantes, em que:

Figura 1 mostra uma rede de RFID exemplar;

Figura 2 mostra uma organização de rede de malha exemplar;Figura 3 mostra um dispositivo de leitor de acordo com umaconcretização da presente invenção;

Figura 4 mostra uma estrutura de pacote de mensagem deacordo com uma concretização da presente invenção;

Figura 5 mostra uma estrutura de pacote de mensagem deresposta de acordo com uma concretização da invenção;

Figura 6 mostra um transponder de etiqueta de acordo comuma concretização da invenção;

Figuras 6A e 6B mostram respectivamente sinais desincronização e codificação de dados exemplares;

Figura 7 mostra uma mensagem geral para uso emcomunicações entre etiquetas e leitores;

Figuras 8A-8G mostram uma pluralidade de formatos depacote de etiqueta mensagem exemplares;

Figura 9 mostra uma estrutura de pacote de mensagemgeneralizada para classes de etiqueta potenciais adicionais; e

Figura 10 mostra um processo exemplar para o processamentode dados de etiqueta.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Figura 1 mostra uma rede de RFBD exemplar de acordo comuma concretização da presente invenção. A rede tem uma interface decontrole 100 incluindo um servidor de aplicativo 120 para correr umprograma aplicativo, uma rede de leitor 102, e uma pluralidade de etiquetas detransponder 104, pelo menos algumas das quais são "ativas". As numerosasetiquetas individuais 105 são desdobradas, por exemplo, em produtos ououtros bens, animais ou humanos, ou combinações disso.

A rede de leitor 102 pode ser qualquer rede por fios ou semfios capaz de ser organizada para suportar leitores distribuídos fisicamente103 arranjados para receber dados das etiquetas 105 através da interface de ar112, e retransmitir esta informação de volta à interface de controle 100, comoserá explicado em mais detalhe em seguida. Enquanto em redes de RFIDconvencionais leitores não são sempre configurados para enviar mensagens aetiquetas e ao invés atuarem como nós só para receber mensagens deetiquetas, na presente concretização cada leitor 103 pode enviaradicionalmente certos tipos de mensagens a etiquetas 105 em seu campo pelainterface de ar 112. Embora a rede de leitor exemplar 102 na Figura 1 sejaorganizada linearmente, uma pessoa qualificada apreciará que uma gama deorganizações de rede conhecidas, e futuras, pode ser usada como a colunavertebral da rede de leitor, por exemplo a organização de rede de malhamostrada na Figura 2.

Figura 3 mostra um dispositivo de leitor exemplar 103 deacordo com concretizações da presente invenção. O leitor 103 inclui ummódulo de RF 300 tendo uma antena e circuitos de receptor. O módulo de RFestá acoplado a um microcontrolador 302. O microcontrolador 302 tem acessoa uma memória não volátil regravável 304 e também está conectadoindependentemente a um circuito de indicador 306 e aos circuitos de interfacede rede de leitor 308.

Em uso, o módulo de RF 300 recebe sinais de radiofreqüênciaanalógicos transmitidos de etiquetas dentro de alcance de rádio efetivo doleitor e converte estes sinais a dados digitais por meio de tecnologiaconhecida de conversão de analógico para digital. O módulo de RF 300também inclui memórias temporárias e similar (não mostrado) para enfileirarmensagens de chegada de etiquetas à frente de processamento pelomicrocontrolador 302. O microcontrolador 302 pode acessar informação decontrole residindo tanto localmente (dentro do microcontrolador) ou namemória 304. O microcontrolador usa esta informação de controle paracontrolar as operações de leitor. Em particular, o microcontrolador 302controla o processamento de mensagens de etiqueta que recebe do receptor deRF 300 e do processamento de mensagens de rede de leitor recebidas da ecolocadas na interface de rede 308. Nesta concretização, o circuito deindicador 306 tem uma pluralidade de LEDs que podem ser usados, ondedesejado, para indicar estado do leitor.

A rede de leitor 102 é graduável automaticamente de formaque leitores possam ser adicionados como desejado. A rede de leitor 102também permite ao programa aplicativo endereçar individualmente nós deleitor 103, e portanto dirigir mensagens para nós de leitor individuais. Nestaconcretização, também é possível para o programa aplicativo endereçar edirigir mensagens para todos os nós 103 ou para grupos (subconjuntos) de nós103. As mensagens enviadas através da rede de leitor podem ser limitadaspara o aplicativo 120, um nodo ou nós de leitor 103, ou uma etiqueta ouetiquetas 105. Arquiteturas de rede gerais capazes de suportar estes critériosde roteamento serão conhecidas a uma pessoa qualificada.

A rede de leitor 102 opera duas classes básicas de mensagensde aplicativo, "mensagens de comando" e "mensagens de resposta".

Figura 4 mostra uma estrutura de pacote de mensagemexemplar adequada para mensagens de comando transferíveis pela rede deleitor. Com referência à Figura 4, o pacote de mensagem de comando incluiuma porção de cabeçalho 402 indicando que a mensagem é uma mensagem decomando, um campo adicional 404 indicando o número de bytes em umaseção de dados da mensagem, um ou mais campos adicionais 406 incluindoinformação de endereçamento de rede tais como ID de nós de leitor e se ID deetiqueta apropriada ou múltiplos IDs de etiqueta, um campo 408 indicando otipo de comando, um campo de dados 410, e uma soma de verificação 412. Ocomprimento global do pacote de mensagem de comando e os tamanhosrelativos de vários campos dentro disto dependerão por exemplo doaplicativo, configuração de mensagem, organização e escala de rede.

O número e natureza de tipos de comando diferentessuportados pela rede de leitor 102 dependerão em particular dos aplicativos,mas tipicamente inclui, por exemplo: Adquira Dados de Etiqueta; Despertarde Etiqueta; Sono de Etiqueta; Reinicio de Rede; Fixar Modo; FixarInformação de Endereço; Fixar Informação de Sistema; Medir Intensidade deSinal (RSSI); Fixar Ganho de Receptor; Fixar Critérios de Alarme; FixarCritérios de Relatório; Fixar Taxa de Baud; e Adquirir Informação de Versão.Comandos tais como Adquirir Dados de Etiqueta, Despertar de Etiqueta eSono de Etiqueta suportam os denominados aplicativos de "fale quandofalado com". Este tipo de aplicativo opera tal que comunicações de etiquetassejam minimizadas ou eliminadas completamente a menos que uma etiquetaseja endereçada especificamente por um leitor. Aplicativos de 'fale quandofalado com' são importantes por exemplo onde o desenvolvimento tem altasdensidades de etiqueta, legalização local impede níveis ordinários debalizamento ou vida de bateria de etiqueta precisa ser estendida além delimites normais.

Figura 5 mostra uma estrutura de pacote de resposta exemplar,para mensagens de resposta transferíveis pela rede de leitor. Com referência àFigura 5, o pacote de resposta inclui uma porção de cabeçalho 502 indicandoque a mensagem é uma mensagem de resposta, um campo 504 indicando onúmero de bytes em uma seção de dados da mensagem, um campo 506incluindo informação de endereçamento de rede tais como ID de nós ouinformação equivalente, um campo 508 indicando o tipo de resposta, umcampo de dados de etiqueta 510, e uma soma de verificação 512. Ocomprimento global da mensagem e o comprimento e configuração dos várioscampos dentro disto dependerão por exemplo do aplicativo, configuração demensagem, organização e escala de rede.

O número e natureza de tipos de mensagem de respostadiferentes pela rede de leitor 102 podem variar, mas tipicamente podemincluir pelo menos tipos de resposta para todos os comandos suportados paraquais o aplicativo poderia esperar uma resposta. Nesta concretização, osconteúdos do campo de tipo de resposta 508 repete isso do campo de tipo decomando no comando correspondente. Por exemplo, no caso de umamensagem de resposta a um comando de "Adquira "Dados de Etiqueta", ocampo de tipo de resposta é idêntico ao campo de tipo de comando presentena mensagem de comando emitida. Esta combinação de campos indica que opacote de mensagem de resposta contém dados pertinentes da etiquetasondada pela mensagem de comando correspondente. Nesta concretização, ocampo de dados de etiqueta contém os conteúdos inteiros do pacote demensagem da etiqueta pertinente para seu leitor, embora depois de conversãode analógico para digital e depois de tido sido empacotado à mensagem derede de leitor maior pelos componentes do leitor. Conteúdo de pacote demensagem de etiqueta exemplar é descrito em seguida com referência àFigura 7.

Figura 6 mostra um transponder de etiqueta adequado para usocom concretizações da presente invenção. A etiqueta tem ummicrocontrolador 602, uma interface de programação externa 604, umapluralidade de dispositivos periféricos, tais como dispositivos de sensor 606 edispositivos de contador 605, uma fonte de energia 608 tal como uma bateria,e um módulo de transceptor de RF 609 provido com um oscilador 610 e umaantena 612. Nesta concretização, o circuito de RF transmite a uma freqüênciade 433,92 MHz. Uma memória 620 armazena a identidade única da etiqueta,dados de etiqueta registrados pelos periféricos e código de controle paracontrolar operações de etiqueta tais como construir e programar mensagensdestinadas para a rede de leitor. Alternativamente, ou além disso, código decontrole pode ser armazenado em uma memória local do microcontrolador602.

Em geral, as etiquetas desdobradas em uma dada rede podemincluir uma mistura de etiquetas ativas e passivas, e entre as etiquetas ativas,capacidades de sensor diferentes podem ser suportadas. Os dispositivosperiféricos tipicamente incluem dois ou mais periféricos capazes de sentir umaspecto do ambiente externo ou local ou evento aplicando à etiqueta. Porexemplo, aqui os periféricos incluem vários sensores e dispositivos decontador diferentes. Os contadores podem registrar por exemplo o número detransmissões pela etiqueta ou o número de vezes que um sensor particular ououtro periférico é ativado. Nesta concretização, uma pluralidade de sensoresdiferentes é provida e o protocolo de interface de ar suporta comunicação dedados de etiqueta relativo à pluralidade de sensores e dos dispositivos decontador simultaneamente. Na prática, tipos de sensor podem incluir dois oumais sensores selecionados de um sensor de temperatura, um sensor delocalização (receptor de GPS ou similar), um sensor de movimento(acelerômetro ou similar), um sensor de vibração, outros sensores mecânicos(tal como um trinco), um circuito de fraude, um sensor químico, um sensorbiológico, um sensor biométrico, um sensor sísmico, sensor de proximidade,sensor magnético, sensor de força, sensor de tensão, sensor de umidade,sensor de posição, sensor rotativo, sensor de luz, sensor de pressão, etc.

Concretizações exemplares com duas ou mais funções desensor incluem:

Etiquetas com movimento e fraude;

Etiquetas com fraude e temperatura;

Etiquetas com GPS e acelerômetro e fraude.

Os exemplos e combinações não são pretendidos seremlimitantes e uma pessoa qualificada apreciará prontamente que um númeroconsiderável de combinações multi-periféricas diferentes pode ser suportado,incluindo combinações de sensor envolvendo dois, três, quatro, cinco, seis oumais tipos de sensor, dependendo da aplicação ou aplicações.

Neste exemplo, os circuitos de transceptor de RF 609 sãoconfigurados para transmitir a 433,92 MHz5 que é uma banda não licenciadana maioria dos países. As etiquetas tipicamente também se conformam arequisitos bem conhecidos do FCC, SATRA, CE e ETSI. Em outrasconcretizações, uma etiqueta pode suportar transmissão à rede de leitor 102 aqualquer freqüência indicada, ou próxima àquelas indicadas, nas faixas daTabela 1, ou realmente combinações de tais freqüências. A ou cada etiqueta105 pode ser programada para transmitir por exemplo a intervalos regularespredeterminados, a intervalos irregulares ou aleatórios, de acordo comseqüências de temporização predeterminadas, e/ou baseado em algoritmos desalto de freqüência. Ademais, ou além disso, etiquetas podem serprogramadas para transmitir em resposta a serem endereçadas por um leitor, eem certas concretizações só transmitem em resposta a um tal endereço(denominadas configurações de "fale quando falado com"). Em certasconcretizações, uma etiqueta pode responder a um leitor depois de atrasospredeterminados e isto pode ser usado como um mecanismo para nomearintervalos de transmissão a uma pluralidade de etiquetas no campo de umleitor particular. Tais técnicas têm aplicação particular em desenvolvimentosenvolvendo altas densidades de etiqueta.

Nesta concretização, aspectos de funcionalidade de etiqueta, eparticularmente funções periféricas, podem ser programados por um usuáriopela interface de programação 604. Tal capacidade de programação éparticularmente útil por exemplo em aplicações sensoras remotas sofisticadas.

Por exemplo, onde os sensores incluem um sensor de temperatura, umaetiqueta pode ser programada para enviar um alerta (ou leituras regulares) emresposta a condições de temperatura predeterminadas ou um padrão específicode temperaturas. Como outro exemplo, uma etiqueta com um sensor delocalização de GPS e um sensor de temperatura pode ser programada paraenviar dados de temperatura quando a etiqueta está dentro de uma certa áreageográfica. Em outra concretização, onde uma etiqueta inclui um sensorbiométrico, ela pode ser programada com códigos representativos deindivíduos prováveis para empregar o sensor. Como outro exemplo, umaetiqueta com um sensor de temperatura, sensor de umidade e sensor depressão pode ser programada para só enviar dados de pressão só se a mediçãode temperatura e a medição de umidade caírem dentro de uma faixa pré-configurada.

A interface de programação 604 tipicamente inclui um circuitode micro- interruptor, ou dispositivo alternativo adequado, representando umainterface de programação externa pela qual o usuário pode programaraspectos da etiqueta diretamente, isto é sem necessariamente programar pelarede de leitor. Em concretizações alternativas, a interface de programação deetiqueta 604 pode incluir um módulo de receptor de RF capaz de operar a umafreqüência diferente ao módulo de RF principal 609 da etiqueta (por exemplodenominadas etiquetas de "banda dual"). Neste caso, é possível programaretiquetas, ou reprogramá-las, remotamente, isto é, pela rede de leitor.

Em geral, qualquer técnica de modulação adequada pode serusada através da interface sem fios 112 entre as etiquetas 105 e leitores 103.Nesta concretização, chaveamento por deslocamento de amplitude ASK éusado (com uma profundidade de modulação de 90%).

Figura 6A ilustra um sinal de sincronização adequado para usopor circuitos de transmissão de etiqueta, e Figura 6B mostra um esquema decodificação de dados exemplar. Informação de sincronização 650 é requeridaporque o canal sem fios entre a etiqueta e o leitor é assíncrono. Um leitorrecebendo a informação de sincronização detecta a informação desincronização como uma indicação de quando iniciar ler pacotes de dados daetiqueta. A informação de sincronização também é usada pelo leitor paratreinar seus circuitos de receptor a um nível de ganho adequado. Nestaconcretização, o sinal de sincronização exemplar é uma seqüênciapredeterminada de pulsos. Cada um do primeiro, segundo e terceiro pulsos desincronização 652, 654, 656 tem uma duração de 200 με e um atrasosubseqüente de 60 με. Vantajosamente, este esquema de sincronizaçãootimiza o alcance entre uma etiqueta e um leitor, enquanto minimizando oconsumo de energia.

Figura 6B ilustra um esquema de codificação e compressão dedados que transmite 2 bits por atraso (ou em outro palavras, 2 bits porativação/desativação de chave do pulso de RF). Cada uma das quatropossíveis combinações de dois dígitos de zeros e uns é representada por umatraso diferente entre pulsos. Tempos de atraso exemplares, x, porque ascombinações de dois dígitos são como ilustrado na Tabela 2.

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Tabela 2: Parâmetros de codificação de dados exemplares

Com referência à Tabela 2, pode ser visto que a concretizaçãoexposta usa durações de pulso de RF de 20 με com atrasos intermitentesselecionados de 28, 42, 58 e 72 με, em dependência da combinação de doisbits a ser transmitida. A maioria da energia é consumida durante o estado desinal alto dos pulsos. Os estados de sinal alto de 20 με são otimizado8 paramaximizar alcance de leitura dinâmica e minimizar consumo de energia. Comreferência à Figura 6B, pode ser visto que por seleção dos atrasos entrepulsos, o esquema pode ser usado para transmitir qualquer seqüência denúmeros binários. Aplicações de RFID preferivelmente requerem os circuitosde transmissor serem capazes de gerar pulsos com tempos de caimento demenos que 11 με e tempos de ataque de meno8 que 5 με. Vantajosamente, oesquema de codificação de dados εχροείο otimiza proce88amento de dado8sem requerer indevidamente um esquema de sinalização complicadoindevidamente.

No leitor, os circuitos de receptor de RF recebem um sinaldegradado com características dependendo das propriedades do canal de rádioligando a etiqueta e o leitor. Por exemplo, largura de pulso relativa tende adiminuir com distância de transmissão e assim se o receptor estiver longe daetiqueta (digamos mais de 200 m), então os atrasos são relativamente longoscomparados com os atrasos do sinal originalmente transmitido. Por outrolado, quando o receptor está perto da etiqueta (digamos dentro de 0,5 m), ospulsos são alargados e os atrasos recebidos podem ser significativamente maiscurtos que os atrasos transmitidos. Estes aspectos fazem detecção seguraatravés de distâncias de leitor-etiqueta variadas difícil de alcançar. Aconcretização exposta resolve este problema provendo leitores configuradospara processar o sinal codificado determinando atrasos correspondentesbaseado em amostragem entre as bordas ascendentes de pulsos adjacentes.Deste modo, a duração amostrada mostra ser uma aproximação melhor daaproximação do atraso no sinal originalmente transmitido e isto significa quea rede de RFID pode trabalhar seguramente em desenvolvimentos maisdiversos.

Uma pessoa qualificada apreciará prontamente que outrastécnicas de modulação adequadas podem ser usadas em concretizaçõesdiferentes da invenção, por exemplo FSK, QBPSK, BPSK e similar. Aspectosadicionais do protocolo de etiqueta-leitor sem fios estão definidos aqui abaixocom referência à Figura 7. À parte de informação de sincronização, pacotes demensagem de etiqueta tendem a incluir: um cabeçalho 702 indicando que amensagem é uma etiqueta e seu comprimento; um campo de classe de etiqueta704 (que também pode indicar um tipo de etiqueta dentro de uma classe e/ouum modo particular de operação), um campo de ID único de etiqueta 706, umcampo de dados 710, e informação de verificação de erro 712. Na prática, ocomprimento global da mensagem e configuração dos vários campos dentrodisto dependerá por exemplo da classe de etiqueta.

A informação de cabeçalho é usada para alcançarsincronização de nível de pacote e identificar o tipo de mensagem e seucomprimento em bytes. Outro exemplo de informação tipicamente incluída nocabeçalho são taxas de repetição para etiquetas de balizamento. Em geral, ainformação de cabeçalho facilita e otimiza decodificação de mensagens eevita usar energia desnecessária. A informação no campo de classe de etiquetaindica uma classe de etiqueta na qual a etiqueta cai de uma pluralidade declasses de etiqueta, cada classe de etiqueta tendo capacidades periféricaspredeterminadas e conseqüentemente um formato de mensagem de etiquetacom campos de dados correspondentes. Opcionalmente, o campo de classe deetiqueta pode carregar informação de etiqueta adicional, tal como tipo oumodelo de etiqueta e, onde pertinente, modo de operação. Nestaconcretização, a ID único de etiqueta é um valor de multi-byte que é nomeadoantes de desenvolvimento, por exemplo durante fabricação. O campo dedados contém dados de etiqueta dos periféricos, que não defmíveis porusuário como também dados de etiqueta que são defmíveis por usuário, comoserá descrito em mais detalhe abaixo. A informação de verificação de erro éusada para verificação e validação de pacote, e pode ser implementada porexemplo como um LRC de 16 bits calculado por adição linear de todos osbytes pertinentes. Uma pessoa qualificada apreciará que as estruturas depacote de mensagem de etiqueta precisas definidas aqui são exemplaressomente e por exemplo que alguns campos são cabeçalho opcionais e certainformação de "cabeçalho" ou "campo" poderia possivelmente ser colocadaem outro lugar ou omitida completamente em algumas concretizações.

Figuras 8A-8G mostram uma pluralidade de formatos depacote de mensagem de etiqueta exemplares, cada pacote de mensagem tendouma estrutura diferente correspondendo à classe de etiqueta da qual amensagem se origina.

Com referência à Figura 8A, um primeiro pacote de mensagemde etiqueta (para classe de etiqueta 1) tem um cabeçalho 702, informação declasse de etiqueta 704, ID de etiqueta 708, e, opcionalmente, informação decorreção de erro 712. Este pacote de mensagem de etiqueta pode ser enviadopor exemplo em situações onde a etiqueta é requerida só prover identificaçãode etiqueta sob circunstâncias predeterminadas. Um exemplo é construiraplicativos de acesso.

Com referência à Figura 8B, um pacote de mensagem deetiqueta adicional (para classe de etiqueta 2) tem um cabeçalho 702, campo deinformação de classe de etiqueta 704, um campo de ID de etiqueta 708, umcampo de dados 710 e informação de verificação de erro 712. Neste caso, ainformação de classe de etiqueta indica que a uma porção predeterminada docampo de dados de etiqueta é usada para relatar sobre "idade de etiqueta", queé estimada por um contador que incrementa cada vez que a etiqueta transmite.Em lugar de ser uma idade verdadeira baseada em tempo, esta é na realidadeuma medida de idade em termos do ciclo de vida de etiqueta que está limitadona prática pela vida de bateria.

Com referência à Figura 8C, um pacote de mensagem deetiqueta adicional (para classe de etiqueta 3) tem um cabeçalho 702,informação de classe de etiqueta 704, uma campo de ID de etiqueta 708, umcampo de dados 710, e informação de verificação de erro 712. Neste caso, ainformação de classe de etiqueta 704 indica que pelo menos uma porção docampo de dados de etiqueta 710 é usada para carregar dados definidos porusuário de algum tipo. O programa aplicativo é capaz de decodificar os dadosdefinidos por usuário.

Com referência à Figura 8D, um pacote de mensagem deetiqueta adicional (para classe de etiqueta 4) tem um cabeçalho 702,informação de classe de etiqueta 704, um campo de ID de etiqueta 708, umcampo de dados 710, e informação de verificação de erros 712. Neste caso, ainformação de classe de etiqueta 704 indica que pelo menos uma porção docampo de dados de etiqueta 710 é usada para carregar um código deidentidade definido por usuário da etiqueta.Com referência à Figura 8E, um pacote de mensagem deetiqueta adicional (para classe de etiqueta 5) tem um cabeçalho 702,informação de classe de etiqueta 704, um campo de ID de etiqueta 708, umcampo de dados 710, e informação de verificação de erro 712. Neste caso, ainformação de classe de etiqueta 704 indica que porções predeterminadas docampo de dados de etiqueta 710 são usadas para carregar dados periféricospredeterminados (DADOS P) e dados definidos por usuário (DADOS DEUSUÁRIO). Os próprios dados periféricos podem ter elementos definidos porusuário. Por exemplo, este pacote de mensagem de etiqueta poderia serempregado para enviar dados de uma etiqueta tendo um sensor de temperaturae um código de identidade definido por usuário.

Com referência à Figura 8F, um pacote de mensagem deetiqueta adicional (para classe de etiqueta 6) tem um cabeçalho 702,informação de classe de etiqueta 704, um campo de ID de etiqueta 708, umcampo de dados 710, e informação de verificação de erro 712. Neste caso, ainformação de classe de etiqueta 704 indica que porções predeterminadas docampo de dados de etiqueta 710 são usadas para carregar dados de primeiro esegundo periféricos (DADOS Pl e DADOS P2). Os próprios dadosperiféricos de qualquer periférico podem ter os elementos definidos porusuário. Por exemplo, este pacote de classe de etiqueta poderia ser empregadopara enviar dados de uma etiqueta tendo um sensor de temperatura e umsensor de localização de GPS. Um exemplo de dados periféricos tendoelementos definidos por usuário é onde um usuário programou a etiqueta sópara informar temperatura excedendo um limiar de temperaturapredeterminado. Neste tipo de pacote, a informação de classe de etiqueta podeser completada com informação de tipo de etiqueta que indica, por exemplo,que a etiqueta tem que duas funções de sensor e está operando em um modode suporte (por exemplo, sensores de temperatura e GPS). Qualquer tipo dedados periféricos, em ambos, pode ter elementos definidos por usuário.Com referência à Figura 8G, um pacote de mensagem deetiqueta adicional (para classe de etiqueta 7) tem um cabeçalho 702,informação de classe de etiqueta 704, um campo de ID de etiqueta 708, umcampo de dados de etiqueta 710, e informação de verificação de erro 712.

Neste caso, a informação de classe de etiqueta 704 indica que porçõespredeterminadas do campo de dados de etiqueta 710 são usadas para carregardados de primeiro e segundo periféricos, e dados definíveis por usuário. Porexemplo, este pacote de mensagem de etiqueta poderia ser empregado paraenviar dados de uma etiqueta tendo um sensor químico, sensor de fraude e umcódigo de identificação definível por usuário. Como antes, o campo de classede etiqueta pode ser completado por informação de tipo de etiqueta queindica, por exemplo, que a etiqueta tem uma função de dois sensores e estáoperando em um modo suportando um sensor químico específico (digamosum sensor de gás) e sensor de fraude com um código de ID de etiquetadefinível por usuário. Dados de qualquer um ou ambos os periféricos tambémpodem ter elementos definidos por usuário.

Com referência em particular à Figura 9, que mostra umarepresentação esquemática de uma estrutura de pacote de mensagemgeneralizada para classes de etiqueta potenciais adicionais, será aparente queo esquema de pacote de mensagem de etiqueta usado em concretizações dapresente invenção é capaz de suportar vários projetos de etiqueta de multi-periféricos em virtude de uma pluralidade de pacotes de mensagem deetiqueta predeterminados providos com um ou mais campos definindo aclasse de etiqueta da qual a mensagem se origina, e opcionalmente tambémum tipo de etiqueta ou modo dentro dessa classe.

Figura 10 ilustra por meio de um gráfico de processo exemplarcomo dados de etiqueta são carregados da etiqueta ao programa aplicativo emconcretizações da presente invenção.

Em 1000, o microprocessador de etiqueta inicia um processode envio de mensagem de etiqueta. Por exemplo, isto pode ser em resposta auma investigação de leitor ou pode ser sob um tipo de regime de balizamentoconhecido nas artes de RFID. Em 1010, o microprocessador constrói umpacote de mensagem de um tipo adequado baseado na classe de etiqueta.

Neste exemplo, é assumido que o pacote de mensagem de etiqueta adotará umformato 1012 correspondendo a uma classe de etiqueta predeterminada donúmero de possíveis classes de etiqueta (veja Figura 8) e estende a um total decomprimento de pacote de 64 bytes. Informação de sistema pertinente 1014 edados de etiqueta 1016 (incluindo dados periféricos e dados definidos porusuário como pode ser apropriado) são providos da memória de etiqueta e opacote de mensagem é construído por conseguinte. O pacote de mensagem deetiqueta é provido aos circuitos de transmissão analógicos incluindo ooscilador de RF e a antena e transmitidos 1020 através da interface de ar 112para um leitor 103.

Em 1030, o leitor recebe o pacote de mensagem de etiqueta e oprocessa como necessário convertê-lo de formato análogo para digital. Omicroprocessador do leitor então constrói um pacote do de tipo de resposta derede de leitor (ou um pacote de rede de leitor geral de construção semelhante)1032 e o enfileira em uma memória temporária de leitor para transmissãoatravés da rede de leitor para o aplicativo 120 da interface de controle 100.

Para este processo de construção, o leitor usa o formato de mensagem deformato de rede de leitor apropriado 1032 (veja a Figura 5), que nestaconcretização incorpora o pacote de mensagem de etiqueta 1034 em suatotalidade. Em 1040, a rede de leitor envia o pacote de mensagem de rede deleitor ao programa aplicativo conforme o protocolo de comunicação de colunavertebral de rede de leitor.

Ademais será aparente que a concretização descrita é útil emparticular com etiquetas tendo múltiplos sensores e similar, e que tambémpermitem ao usuário dados definíveis serem programados. Os dadosdefiníveis por usuário podem ser tanto independentes das funções periféricasou para controlar um ou mais aspectos das funções sensoras ou informativasperiféricas.

Em resumo, concretizações provêem, entre outras coisas, umprotocolo de comunicação de etiqueta-leitor funcionalmente rico e versátil,capaz de desenvolvimento graduável para suportar uma gama extensa deaplicações atuais e futuras. Ao mesmo tempo, concretizações descritas aquialcançam alto processamento de dados e interoperabilidade, enquantominimizando consumo de energia.

Aqueles qualificados na arte apreciarão que enquanto oantecedente descreveu o que é considerado ser o melhor modo e, ondeapropriado, outros modos de executar a invenção, a invenção não deveria serlimitada às configurações específicas e métodos expostos nesta descrição daconcretização preferida. Aqueles qualificados na arte reconhecerão que ainvenção tem uma ampla gama de aplicações em muitos tipos diferentes deaplicações de identificação remota, dados e sensor, e que as concretizaçõespodem levar uma ampla gama de modificações sem partir do conceitoinventivo como definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, a invençãotem aplicações de todas as maneiras de administração de patrimônio,administração pessoal, aplicações de administração de cadeia de provisão econtrole de processo em vários campos de operação tais como industrial,médico, militar, doméstico, escritório e outros.

Claims (15)

1. Método para sinalização em uma rede de RFID incluindotransponders ativos e unidades de leitor interconectadas em rede desdobradaspara receber comunicações de dito transponders, o método caracterizado pelofato de que inclui:empregar chaveamento de deslocamento de amplitude paracodificar dados baseado em transições entre um sinal alto e um baixo deacordo com um esquema no qual os respectivos de uma pluralidade decombinações de bit de números binários são transmitidos como atrasospredeterminados diferentes entre transições de sinal.

2. Método de sinalização de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que cada dito atraso predeterminado inclui umatraso entre estados de sinal alto consecutivos.

3. Método de sinalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que cada atrasopredeterminado indica uma combinação de dois bits de números binários.

4. Método de sinalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a duração em umestado de sinal alto é menos que ou igual à duração do atraso predeterminadomais curto entre estados de sinal alto.

5. Método de sinalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a duração de umestado de sinal alto é um valor selecionado de uma das faixas seguintes: 40 aμs; 30 a 10 με; e 25 μs 15 με.

6. Método de 8inalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a duração de ume8tado de 8inal alto é cerca de 20 με.

7. Método de 8inalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o atra80predeterminado mais curto entre estados de sinal alto é maior que 20 με.

8. Método de sinalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que pelo menos primeiroe segundo de ditos atrasos predeterminados difere um do outro por cerca demetade da duração do intervalo mais curto.

9. Método de sinalização de acordo com qualquerreivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que primeiro, segundo,terceiro e quarto atrasos incluem durações diferentes selecionadasrespectivamente das faixas: 18 a 38 με; 32 a 52 με; 48 a 68 με e 62 a 82 με.

10. Método de acordo com reivindicação 9, caracterizado pelofato de que um primeiro, 8egundo, terceiro e quarto de dit08 intervalospredeterminados são respectivamente cerca de 28 με; 42 με; 58 με e 72 με.

11. Método de acordo com qualquer reivindicação precedente,caracterizado pelo fato de que um 8inal de 8incronização é aplicado à frentede dito sinal de dado8.

12. Método de acordo com reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que dito 8inal de 8incronização inclui uma pluralidadepredeterminada de pulso8.

13. Método de sinalização de acordo com reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que um ou mais de ditos pulsos inclui um estado desinal alto durante um período entre 100 e 300 με.

14. Método de 8inalização de acordo com reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que intervalos entre pul808 incluem um períodoentre 50 e 70 με.

15. Etiqueta ativa para uma rede de RFID, caracterizada pelofato de que inclui:meio de tran8mÍ88ão empregando meio de chaveamento dede8locamento de amplitude adaptado para codificar dado8 de transmÍ88ãoba8eado em transições entre um sinal alto e um baixo de acordo com umesquema no qual os respectivos de uma pluralidade de combinações de bit denúmeros binários são transmitidos como atrasos predeterminados diferentesentre transições de sinal.