Fundamentos e referências de RFID
Os sinais de RF, também conhecidos como ondas, têm a capacidade de viajar por longos períodos de tempo e de penetrar em vários materiais sólidos. No entanto, sua força pode ser reduzida devido a fatores como perda de caminho e absorção. Isso torna difícil confiná-los em uma área específica e também significa que devemos levar em consideração o impacto dos sinais de rádio emitidos por dispositivos localizados a grandes distâncias, possivelmente a milhares de metros. Esses dispositivos têm o potencial de interferir em nosso sistema de RF e vice-versa. Esses tipos de interferências podem afetar muito o desempenho de um sistema de RF, podendo causar uma diminuição no alcance da leitura ou tornar o sistema inoperante, dependendo de sua força relativa.
Um motivo importante para regulamentar a transmissão de RF é evitar danos a seres humanos e animais. Os dispositivos de RF enviam e recebem energia de RF. Por exemplo, os dispositivos Wi-Fi que operam em 2,4 GHz, a mesma frequência usada por fornos de micro-ondas, podem causar danos graves ao tecido humano se forem transmitidos em um nível muito alto. Entretanto, em níveis baixos, eles são considerados seguros. É necessário definir um padrão para níveis de exposição seguros e implementar um sistema para garantir a conformidade e a certificação.
As regulamentações para o uso de RF (radiofrequência) variam entre países e regiões devido à alocação histórica de diferentes partes do espectro de RF. Nos estágios iniciais da tecnologia, diferentes áreas atribuíram diferentes frequências para seus próprios fins específicos. Atualmente, não existe um padrão universal para muitas partes do espectro, o que torna difícil encontrar uma faixa mundial para novos aplicativos de RF. Por exemplo, embora os EUA tenham designado a faixa de frequência de 902-928 MHz para sistemas RFID UHF, essa faixa já está em uso para outros fins em países europeus e, portanto, não está disponível. Na Europa, a faixa de frequência designada para sistemas RFID UHF é de 865 a 868 MHz. No Brasil os equipamentos RFID UHF devem operar em uma frequência com largura de banda de 902 a 907,5 MHz e 915 a 928 MHz. Como resultado, uma etiqueta projetada para os EUA pode ter dificuldades para ser lida na Europa e vice-versa. Para resolver esse problema, os sistemas RFID devem ser projetados para incorporar todas as faixas de frequência na banda UHF usada globalmente. Isso foi alcançado por meio da implementação dos padrões EPCglobal Gen-2 e ISO 18000-6C, garantindo que os leitores e as etiquetas projetados de acordo com esses padrões possam operar sem problemas em qualquer lugar do mundo.
As normas que regem as etiquetas e os leitores de RFID UHF abrangem os seguintes fatores principais:
- Potência do campo de RF – Refere-se à EIRP (Effective Isotropic Radiated Power, potência isotrópica radiada efetiva) em watts.
- Utilização da largura de banda – Refere-se à faixa de frequência atribuída.
- Canais e espaçamento de canais – Descreve a divisão da faixa de frequência atribuída em canais para acomodar possíveis interferências entre leitores.
- Ciclo de trabalho – Representa a proporção de tempo em que um leitor é capaz de transmitir ativamente.
(*este artigo não será necessariamente atualizado para acompanhar alterações das regulamentações após 09/04/2024)
Regulamentações
Regras e diretrizes no Brasil
A Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL) classifica os dispositivos RFID como equipamentos de radiocomunicação de radiação restrita, que emitem uma radiação de frequência que gera um campo eletromagnético controlado dentro de limites predeterminados. Esses equipamentos classificados como RFID UHF, que operam em uma frequência com largura de banda de 902 a 907,5 MHz e 915 a 928 MHz, geralmente utilizando tecnologia de espelhamento espectral possuem limites que não devem ultrapassar os limites de prédios, construções ou qualquer outro tipo de propriedade. Para atender aos requisitos da regulamentação deve-se observar a potência pico na saída do transmissor e a largura de banda ocupada pelo canal. Não é necessária uma licença para instalação e operação do equipamento, desde que ele tenha sido previamente certificado pela Anatel e a certificação seja válida na data atual.
Requisitos para a homologação da Anatel
Os equipamentos RFID funcionam em segundo plano sem ter o direito de se proteger contra possíveis interferências prejudiciais de outros dispositivos, e também não podem causar interferências em equipamentos de maior importância. Caso algum equipamento RFID esteja causando interferências, é necessário desativá-lo imediatamente até que seja consertado.
Somente os dispositivos com função de transmissão, também conhecidos como equipamentos ativos, devem ser certificados e homologados pela Anatel. Isso não inclui tags passivos, por exemplo. Os equipamentos ativos têm uma fonte de energia e transmitem sinais regularmente, independentemente do contato com o leitor. Por outro lado, os dispositivos passivos utilizam o campo magnético criado pelo leitor como fonte de energia, emitindo ondas de sinais que são moduladas em dados digitais. Há também equipamentos semipassivos que operam de forma semelhante aos dispositivos passivos, ou seja, dependem da leitora para funcionar, mas também têm uma fonte de energia para alimentar o microchip, aumentando sua capacidade de processamento.
A certificação emitida pela Anatel deve incluir as condições de operação do RFID, como a intensidade máxima do campo em uma distância de medição e o tipo de antena utilizada no equipamento.
Em 09 de Abril de 2024 estão disponíveis as seguintes referências no site da Anatel:
(*este artigo não será necessariamente atualizado para acompanhar alterações da regulamentação):
10.2.5. Em adição ao estabelecido nos subitens anteriores, os requisitos a seguir se aplicam aos sistemas de salto em radiofrequência operando nas faixas 902-907,5 MHz e 915-928 MHz:
10.2.5.1. A potência de pico máxima de saída do transmissor não deve ser superior a 1 Watt para sistemas que empreguem no mínimo 35 canais de salto e 0,25 Watt para sistemas empregando menos de 35 canais de salto;
10.2.5.2. Se a largura de faixa do canal de salto a 20 dB for inferior a 250 kHz, o sistema deve usar, no mínimo, 35 radiofrequências de salto e o tempo médio de ocupação de qualquer radiofrequência não deve ser superior a 0,4 segundos num intervalo de 14 segundos;
10.2.5.3. Se a largura de faixa do canal de salto a 20 dB for igual ou maior que 250 kHz, o sistema deve usar, no mínimo, 17 radiofrequências de salto e o tempo médio de ocupação de qualquer radiofrequência não deve ser superior a 0,4 segundos num intervalo de 7 segundos;
10.2.5.4. A máxima largura de faixa ocupada do canal de salto a 20 dB deve estar limitada a 500 kHz.
10.5. Exceto nos casos previstos a seguir, equipamentos utilizando tecnologia de espalhamento espectral ou outras tecnologias de modulação digital, que façam uso de antenas de transmissão com ganho direcional superior a 6 dBi, devem ter a potência de pico máxima na saída do transmissor reduzida para valores abaixo daqueles especificados nos subitens 10.2.5, 10.2.6 e 10.2.7 e no subitem 10.3.3, pela quantidade em dB que o ganho direcional da antena exceder a 6 dBi:
10.5.1. Sistemas operando na faixa de 2.400-2.483,5 MHz e utilizados exclusivamente em aplicações ponto-a-ponto do serviço fixo podem fazer uso de antenas de transmissão com ganho direcional superior a 6 dBi, desde que potência de pico máxima na saída do transmissor seja reduzida de 1 dB para cada 3 dB que o ganho direcional da antena exceder a 6 dBi.
10.5.2. Sistemas operando na faixa 5.725-5.850 MHz e utilizados exclusivamente em aplicações ponto-a-ponto do serviço fixo podem fazer uso de antenas de transmissão com ganho direcional superior a 6 dBi sem necessidade de uma correspondente redução na potência conduzida na saída do transmissor. (Redação dada pelo Ato nº 4776, de 1 de setembro de 2020)
10.5.2.1. Sistemas utilizados de acordo com o estabelecido nos subitens 10.5.1 e 10.5.2 excluem o uso de aplicações ponto-multiponto, aplicações omnidirecionais e múltiplos equipamentos numa mesma instalação transmitindo a mesma informação;
10.5.2.2. O responsável pela operação de um equipamento funcionando de acordo com o estabelecido nos subitens 10.5.1 e 10.5.2 deve assegurar que o sistema seja utilizado exclusivamente em aplicações ponto-a-ponto do serviço fixo. Informações sobre tal responsabilidade devem constar, com destaque, no manual de instruções fornecido pelo fabricante.
EUA – FCC PARTE 15
O uso de dispositivos RFID em frequências UHF é permitido nas bandas industriais, científicas e médicas (ISM), conforme descrito na seção 15.247 das regras da parte 15 da FCC. Essas bandas incluem as faixas de 902-928 MHz, 2400,0-2483,5 MHz e 5725-5850 MHz. A faixa de 902-928 MHz é ideal para aplicativos de cadeia de suprimentos devido à sua ótima cobertura. Para aproveitar a potência máxima permitida de transmissão para os leitores, os sistemas RFID que atendem às normas da parte 15 normalmente utilizam modulação de espectro espalhado por salto de frequência. Os leitores UHF que atendem aos padrões da parte 15 podem transmitir no máximo 1 watt, ou até 4 watts com uma antena direcional, desde que saltem por um mínimo de 50 canais. Para obter mais informações, o site da FCC oferece todos os detalhes das regras da Parte 15.
A utilização de dispositivos de RF é descrita em nove parágrafos distintos na Seção 15.247 da FCC. As especificações podem ser vistas na seção a seguir.
| PARÁGRAFO | ESPECIFICAÇÕES PARA |
| A | Requisitos de conformidade para radiadores intencionais convencionais e modulados digitalmente usando salto de frequência |
| B | Potência de saída máxima de pico conduzida para radiadores intencionais |
| C | Restrições sobre exposição a níveis de energia de radiofrequência |
| D | Integração de inteligência na tecnologia de espectro espalhado por salto de frequência |
| E | Combinação de diferentes sistemas |
| F | Limites de densidade espectral de potência para sistemas modulados digitalmente |
| G | Restrições à emissão de energia de RF fora da banda de frequência designada |
| H | Diretrizes para operações com antenas direcionais que excedam o ganho de 6 dBi |
| I | Regulamentos de densidade espectral de potência para sistemas modulados digitalmente |
A Seção 15.247(b) da FCC rege as regras para salto de frequência na faixa de 902-928 MHz.
- Se o canal de salto tiver uma largura de banda de 20 dB inferior a 250 kHz, o sistema deverá usar pelo menos 50 frequências de salto. O tempo médio de ocupação em qualquer frequência não deve exceder 0,4 segundos em um período de 20 segundos.
- Se a largura de banda de 20 dB do canal de salto for igual ou superior a 250 kHz, o sistema deverá utilizar pelo menos 25 frequências de salto. O tempo médio de ocupação em qualquer frequência não deve exceder 0,4 segundos em um período de 10 segundos.
- A largura de banda máxima permitida de 20 dB para o canal de salto é de 500 kHz.
- A Seção 15.247(b) da FCC trata do pico máximo de potência de saída conduzida de radiadores intencionais:
- Para sistemas que usam modulação digital nas bandas de 902-928 MHz, 2400,0-2483,5 MHz e 5725-5850 MHz, o pico máximo de potência de saída conduzida de radiadores intencionais é limitado a 1 watt.
- O limite para a potência de saída conduzida em várias bandas de frequência baseia-se no uso de antenas direcionais com ganhos que não excedem 6 dBi.
- Se forem empregadas antenas direcionais com ganho superior a 6 dBi (consulte a Seção 15.247(c)), a potência de saída conduzida do radiador intencional deverá ser reduzida abaixo dos valores especificados, de acordo com a quantidade em dB que o ganho direcional da antena exceder 6 dBi.
- Em vez de medir a potência de pico, a conformidade com o limite de 1 watt pode ser determinada medindo-se a potência máxima de saída conduzida.
O padrão ETSI EN 300-220
O escopo desta norma inclui transmissores e receptores de rádio SRD, abrangendo transmissores com uma faixa de potência de 25 a 1000 MHz e até 500 mW, bem como receptores dentro da mesma faixa de frequência. Ela descreve as especificações para equipamentos de rádio, que também incluem sistemas RFID.
A faixa de frequência de 869,4 a 869,65 MHz, a largura de banda de 0,25 MHz, a potência máxima de 0,5 watts ERP, um canal e um ciclo de trabalho de 10% estão entre os parâmetros definidos. Deve-se observar que certas restrições nacionais podem ser impostas a esse regulamento. Essa regulamentação altamente restritiva limitou muito a funcionalidade dos sistemas RFID na Europa, até a adoção da ETSI EN 302-308 como a nova regulamentação.
O padrão ETSI EN 302-208
Os principais elementos descritos na norma EN 302-208 do ETSI incluem:
– Uso compartilhado da banda de 865-868 MHz com uma potência máxima de transmissão de 2 watts de potência irradiada efetiva (ERP)
– Operação em sub-banda com uma largura de banda de 200 kHz
– Implementação obrigatória de um recurso de “ouvir antes de falar”.
– Opções de potência de transmissão de 100 mW, 500 mW e 2 W ERP
– Tempo de escuta necessário de mais de 5 ms antes de cada transmissão
– Período máximo de transmissão contínua de 4 segundos
– Pausa de 100 ms entre transmissões repetidas na mesma sub-banda ou mudança imediata para outra sub-banda disponível pelo interrogador.
A regulamentação da banda UHF na Europa agora permite que os interrogadores de RFID tenham desempenho semelhante aos que operam de acordo com as diretrizes da FCC nos EUA. Essa regulamentação atualizada expande a faixa de frequência dos interrogadores de RFID de 865 para 868 MHz, em comparação com a faixa anterior da norma EN 302-200. Isso resulta em uma faixa de espectro mais ampla de 250 kHz a 3 MHz. Além disso, o número de canais disponíveis para a transmissão do leitor foi aumentado de 1 para 15. A nova banda é dividida em três sub-bandas e permite uma potência de emissão mais alta. De acordo com a regulamentação anterior, EN 300-220, os leitores UHF eram limitados a meio watt de ERP. As novas normas permitem níveis de ERP de 0,1 watt entre 865 e 865,5 MHz, 2 watts entre 865,6 e 867,6 MHz e 0,5 watt entre 867,6 e 868 MHz.
ETSI EN 302-208: Divisão de bandas e potência de transmissão permitida (ERP)
Gráfico de divisão de banda de RFID
As limitações anteriores do ciclo de trabalho foram substituídas pela implementação do algoritmo listen before talk (LBT). Isso significa que o dispositivo agora pode permanecer em um canal específico por no máximo 4 segundos, após os quais deve fazer uma pausa de pelo menos 0,1 segundo para permitir que outros dispositivos acessem o canal. Como alternativa, o dispositivo também pode mudar imediatamente para um canal desocupado e transmitir dados. Para dispositivos sem recursos LBT, o ciclo de trabalho máximo é limitado a 0,1%. Devido ao menor espectro disponível para RFID na Europa (3 MHz), a taxa de transmissão de dados é menor em comparação com os Estados Unidos, onde há 26 MHz disponíveis.
Regras e diretrizes no Japão
O MPHPT, agora conhecido como MIC, é responsável pela criação de políticas relativas às comunicações no Japão e recentemente permitiu o uso da tecnologia RFID na faixa de espectro UHF de 952-954 MHz. Os sistemas de etiquetas passivas de alta potência podem utilizar uma potência de antena de 10 mW a 1 W e um ganho de antena de 6 dBi, resultando em uma potência máxima de saída de 4 W EIRP. O usuário precisa adquirir uma licença para operar esse sistema de RFID, enquanto os sistemas com potência de saída de 10 mW ou menos não precisam de licença.
Regras e regulamentos na China
Nos últimos anos, a China tem trabalhado no estabelecimento de seus próprios padrões de RFID para se alinhar aos padrões globais. Esse processo é liderado pela Standardization Administration of China (SAC), uma organização em nível de ministério do governo chinês. A SAC tem vários Comitês Técnicos dedicados a áreas específicas de tecnologia e negócios. O Grupo de Trabalho de Padrões Nacionais de RFID, que faz parte do Registro Nacional de Códigos de Produtos e Serviços da China (NPC), é responsável pela padronização de questões relacionadas a hardware, como alocação de frequência, largura de banda e comunicação entre tags e leitores. O Article Numbering Center of China (ANCC) é responsável por garantir que o formato de codificação de etiquetas usado na China esteja em conformidade com o esquema de codificação do Electronic Product Code (EPC).
Regulamentos na Índia
O Department of Telecommunication (Departamento de Telecomunicações), órgão governamental responsável por supervisionar o uso de ondas de rádio, liberou o espectro de 865 a 867 MHz para dispositivos de RFID. Essa recente decisão, tomada pelo Ministério de Comunicações e Tecnologia da Informação, significa que as pessoas não precisam de licença para operar equipamentos de RFID nessa faixa de frequência. Os regulamentos estabelecem que as operações não devem causar interferência, exigir proteção ou ser exclusivas, e estão limitadas a uma potência máxima de transmissor de 1 W, potência irradiada efetiva de 4 W e uma largura de banda de portadora de 200 kHz.
Regulamentos na Austrália
A faixa de frequência usada para atividades de RFID na Austrália é de 918-926 MHz e tem uma potência máxima de saída de 1 W EIRP. A tecnologia RFID está sendo adotada pelo setor de gado, alimentos e bebidas para ajudar na integração da Austrália no mercado global. Para estabelecer diretrizes de RFID no país, a Australian Communication Authority está avaliando os padrões universalmente aceitos pelo setor para o Electronic Product Code (EPC).