Conocimiento

¿Qué es el valor RSSI en un sistema RFID?

12 de Febrero de 2016

Los lectores RFID de largo alcance a menudo pueden reportar el valor RSSI junto las lecturas de los tags. En este artículo abordamos las características de este valor:¿Qué es el RSSI? ¿Para qué sirve? ¿Cómo puede ayudar en la implementación de un sistema RFID?

RSSI, literalmente y traducido del inglés, significa indicador de fuerza de la señal recibida (Received Signal Strength Indicator), y tal y como su nombre dice, nos permite medir el nivel de potencia de las señales recibidas, en este caso concreto que nos ocupa, se refiere al nivel de potencia de la señal RF recibida de un tag, de hecho, el RSSI nos aporta una escala de referencia de medida de este concepto.

La mayoría de los equipos RFID de largo alcance pueden reportar, junto con la lectura del tag, el valor RSSI, y este es un valor muy importante porque nos puede ayudar a conocer de forma aproximada ciertos datos, o a hacer ciertas estimaciones:

 

► Distancia entre un tag y el lector/antena RFID

Como el RSSI nos indica la potencia con la que responde el tag RFID, nos da también una idea de la distancia a la que se encuentra. El RSSI no es un dato 100% fiable ya que, como todos sabemos, en la tecnología RFID el entorno provoca grandes efectos en su funcionamiento. Así, podemos observar que, por ejemplo, aunque un objeto con tag RFID esté estático, el valor RSSI puede ir variando y no dar siempre el mismo valor. Esto es debido al entorno. Cuando el tag RFID responde al lector, está emitiendo información vía RF, y estas ondas RF pueden rebotar sobre el metal y otras superficies, o bien ser absorbidas por materiales líquidos; incluso si ponemos una mano delante del tag, va a tener un enorme efecto en su valor RSSI y va a condicionar el hecho de poder ser leído o no. Es por ello que el valor RSSI lo podemos tener en cuenta, pero siempre que previamente hayamos hecho un trabajo de observación y hayamos establecido unos rangos de valores válidos y observado unos comportamientos más o menos predecibles y reproducibles en un mismo entorno.

En general, lo que sí se puede decir es que, cuanto mayor sea el valor del RSSI, más cerca se encuentra el tag al lector, pero ojo, siempre teniendo en cuenta lo que acabamos de comentar en cuanto a la fiabilidad del dato.

 

► Dirección de movimiento del tag

Por los mismos aspectos comentados en el apartado de arriba, podemos también deducir la dirección de movimiento del tag con el valor RSSI. A medida que el tag se aproxima al lector o antena, el valor del RSSI se incrementa. Cuando el tag se aleja del lector, el RSSI disminuye. El RSSI sólo nos da un valor aproximado de la potencia de respuesta del tag y, por lo tanto, de la distancia a la que éste se encuentra, pero no nos dice dónde está yendo. A menudo hay aplicaciones que requieren tener datos fiables de acerca de la dirección de movimiento del tag, en estos casos también se recomendaría utilizar otras técnicas de soporte, como la “diferencia de fase”, con el objetivo de obtener resultados más fiables. La fase de la señal RF del tag depende tanto del canal de propagación como de las propiedades de modulación del tag, que a su vez dependen de la frecuencia y la potencia. Para obtener este valor, se requiere la lectura del tag por parte de diferentes antenas y frecuencias y la realización de determinados cálculos matemáticos.

 

► Establecer unas condiciones óptimas para la lectura/escritura de los tags

Los valores de RSSI también pueden ser usados para analizar las condiciones de lectura y escritura de los tags. Es importante ser consciente de que la situación óptima es aquella en la que se puede usar la mínima potencia posible con la que se pueden realizar las acciones RFID necesarias, es decir, la mínima potencia con la que se puede leer/escribir un tag. Acciones diferentes requieren también potencias de salida distintas y parámetros RSSI concretos.

Muchas operaciones de cadenas de suministro y al por menor requieren una aplicación en la que se localice al tag. El valor del RSSI puede ser usado para guiar al usuario y que se sitúe más cerca del objetivo.

 

► Analizar y optimizar el entorno

Tal y como hemos comentado en los puntos anteriores, un tag más cercano al lector, nos va a dar un valor del RSSI mayor, y cuanto más lejos esté, menor. A pesar de esto, en determinados puntos, podemos observar una variación del RSSI que nos puede llevar a engaño. Es decir, imaginemos que estamos haciendo pruebas, y estamos acercando el tag al lector, el RSSI va subiendo, pero en un punto determinado, vemos que baja, y se repite con la gran mayoría de tags. Esto puede ser debido a que en una zona determinada hay más ruido e interferencias. En ese caso, en ese punto intentaremos no hacer lecturas ni escrituras de tags, pues no es la mejor zona para ello.

Asimismo, haciendo estas pruebas, podemos condicionar al lector de manera que le “digamos” que sólo puede escribir un tag si su RSSI es mayor a un determinado valor. De esta manera, estaríamos asegurándonos que las condiciones en las que se está realizando la escritura son las mejores posibles, y por lo tanto, habrá menos posibilidades de que dé algún tipo de error.

 

► Encontrar tags perdidos

Como venimos diciendo, gracias al valor RSSI de un tag podemos saber más o menos a qué distancia del lector se encuentra. Si en un momento determinado un tag se “pierde” pero lo podemos leer, analizando su RSSI podemos llegar a encontrarlo, ya que sabremos más o menos en qué área se puede a encontrar.

 

EFECTOS DEL ENTORNO EN LOS VALORES RSSI

Como estamos viendo en los puntos que vamos detallando, en espacios cerrados estamos siempre rodeados por obstrucciones y situaciones que representan un desafío del propio entorno. En espacios abiertos también, pero en menor medida. Esto puede crear problemas al intentar estimar la localización y movimientos de un tag.

• Es importante conocer qué tipo de factores pueden causar variabilidad en el valor del RSSI:

• Metales y otros materiales reflectantes que provocan que las señales “reboten” de forma incontrolable

• Elementos líquidos que absorben la señal (incluido el cuerpo humano, o cualquier otro elemento que esté formado por un alto porcentaje de agua)

• Algunos tipos de materiales donde están colocados los tags RFID y que afectan a las señales

• Objetos y/o construcciones entre el tag y el lector RFID que bloquean las comunicaciones

• La diferencia de altura (que se traduce en mayor distancia) entre el tag RFID y el lector

• Orientación relativa del tag y el lector RFID

 

APLICAR FILTROS RSSI

¿Cómo podemos aplicar todo esto en los proyectos reales?, aplicando filtros que analicen los valores RSSI de los tags que está leyendo.

Cuando estamos “escaneando”, queremos leer los tags correctos, únicamente estos. Esto puede realizarse aplicando un filtro que “desestime” los tags con valores RSSI demasiado fuertes o demasiado débiles.

Gráficas de valores RSSI máximos y mínimos para sistema RFID

 

De forma más simple, esto significa que, modificando el filtro RSSI, permitiremos al lector que sólo “vea” tags que están dentro del rango de distancia que hayamos fijado (por ejemplo, 30 – 60 cm) dependiendo de las necesidades de una operación en particular.

Rango de lectura óptimo de un tag a través del valor RSSI

 

En los entornos de tiendas o almacenes y a lo largo de la cadena de suministro, habitualmente nos encontramos en situaciones en las que es importante que el lector sólo lea tags que se encuentran a una cierta distancia del lector. Encontrando los parámetros de filtraje más adecuados para la operación y el entorno concretos, podemos asegurar que sólo los tags “correctos” o deseados son reportados, evitando lecturas cruzadas innecesarias.

De hecho, en cualquier entorno, incluso los más “estables”, podemos utilizar el valor RSSI simplemente para asegurar que leemos/grabamos los tags correctos. Imaginemos un entorno de una cinta automática, por ejemplo. En este caso los tags siempre pasan a la misma distancia (con escasa variación) y en la misma dirección. A priori podemos pensar que el valor RSSI no nos aporta ningún dato. ¿Qué pasa si alguien pasa cerca del lector, con una pieza que está fuera del circuito de la cinta, pero que lleva un tag identificativo? El lector puede detectar el tag, e intentar interactuar. Si, gracias al valor RSSI, detecta que pasa más lejos de lo habitual, puede filtrar ese tag e “ignorarlo”.

Para finalizar, debemos tener en cuenta que el valor del RSSI será más inestable en el caso de instalaciones UHF, ya que se trata de una frecuencia que “rebota” mucho más en determinadas superficies (metal, el cuerpo humano, etc), por lo que es mucho más susceptible de falsas lecturas. La frecuencia HF es mucho más estable, ya que el cuerpo humano y los líquidos prácticamente no le afectan, y el metal, aunque sí afecta mucho, provoca sobre todo conducciones no deseadas, más que “rebotes”.


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