UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
CONTROL DE ACCESOS PARA EL PERSONAL
ADMINISTRATIVO Y VISITAS EN LA MATERNIDAD “ISIDRO
AYORA” UTILIZANDO TECNOLOGÍA RFID
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO MECATRÓNICO
JAIRO ANDRÉS SÁNCHEZ GAVIDIA
DIRECTOR: ING. MARCELA PARRA, MGT
DECLARACIÓN
Yo, JAIRO ANDRÉS SÁNCHEZ GAVIDIA, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_____________________
Jairo Andrés Sánchez Gavidia
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “CONTROL DE ACCESOS PARA EL PERSONAL ADMINISTRATIVO Y VISITAS EN LA
MATERNIDAD “ISIDRO AYORA” UTILIZANDO TECNOLOGIA RFID”, que,
para aspirar al título de Ingeniero Mecatrónico fue desarrollado por Jairo Andrés Sánchez Gavidia, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
_________________________ Ing. Marcela Parra Pintado, Mgt
DIRECTORA DE TESIS
DEDICATORIA
Mi familia, uno de los polos fundamentales de mi vida, me ha aportado desde siempre la valentía suficiente para ser el hombre independiente y emprendedor que soy; desde unas simples palabras o con su trabajo diario, mi Padre, me ha dado el ejemplo de un hombre valiente, fuerte pero a la vez solidario y sensible; mi Mamá, llenándome de cariño y comprensión en los momentos difíciles, se ha convertido en la principal motivación de mi vida; mis hermanos que me han acompañado desde la niñez compartiendo y aprendiendo el uno del otro para encaminarnos por el camino correcto y ser personas de bien.
AGRADECIMIENTO
Muchas personas increíbles se han cruzado a lo largo de mi vida universitaria, me ha llenado de orgullo ser parte de por lo menos una pequeña pero a la vez profunda charla con cada uno de ellos; no podría terminar de enumerar a esas valiosas pero a la vez fugases personas que llegaron a mi vida, pero si quiero reconocerlas y agradecerles profundamente el que hayan iluminado mi camino, pues de esa manera uno siente mucha esperanza en la humanidad y se siente tranquilo pues existen muchas almas de bien que hacen la gran diferencia en la sociedad.
Quiero agradecer profundamente a mis profesores de la Universidad Tecnológica Equinoccial, primeramente por haber elegido ser profesores, por impartir sus conocimientos sin egoísmo alguno y siempre esperar que sus alumnos triunfen y en un futuro sean mejores que ellos, gracias por la paciencia y perseverancia que demuestran cada minuto que se encuentran en el aula de clases.
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ÍNDICE DE CONTENIDOS
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RESUMEN IX
ABSTRACT X
1. INTRODUCCIÓN 0
1.1 OBJETIVO GENERAL 12
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12
2. MARCO TEÓRICO 13
2.1REGULACIÓNYESTANDARIZACIÓN 13
2.1.1 CLASES DE ETIQUETAS EPC GLOBAL 14
2.1.2 REGULACIÓN 15
2.1.3 ESTÁNDARES 15
2.1.3.1 Estándares para tarjetas de identificación: 15 2.1.3.2 Estándares para la gestión a nivel mundial 16
2.1.4 ASPECTRO RADIOLECTRICO EN ECUADOR 17
2.2 CONTROL DE ACCESOS 18
2.3 SISTEMAS DE CONTROL DE ACCESOS 19
2.3.1 TARJETAS INTELIGENTES 20
2.3.1.1 Tipos de tarjetas Inteligentes 21
2.3.1.2 Ventajas y desventajas 23
2.3.2 SISTEMAS BIOMÉTRICOS 23
2.3.2.1 Tipos de Sistemas Biométricos 24
2.3.3 SISTEMAS BASADOS EN TARJETAS MAGNÉTICAS 26
2.3.4 CÓDIGO DE BARRAS 26
2.4 TECNOLOGÍA 27
2.4.1 CARACTERÍSTICAS 28
2.5NFC VS RFID 32
ii
2.6.1 TAG O CHIP NFC/RFID 36
2.6.2 LECTOR 39
2.7FUNCIONAMIENTO 40
2.7.1 ESPECTRO RADIOELÉCTRICO 43
2.7.2 RANGOS DE FRECUENCIA 46
2.7.2.1 Frecuencia ISM 46
2.7.2.2 Transacciones de datos 47
2.7.3 CONECTIVIDAD 47
2.7.4 SEGURIDAD 48
3. SELECCIÓN DE MATERIALES 50
3.1 REDES 48
3.1.1 MODELO OSI VS MODELO TCP/IP 49
3.1.2 DISPOSITIVOS DE RED 53
3.1.3 SERVIDOR WEB 58
3.2 HARDWARE 61
3.2.1 TARJETA 61
3.2.2 FRECUENCIA Y VELOCIDADES DE TRANSMISIÓN 63
3.2.3 LECTOR/ESCRITOR DE TARJETAS 65
3.2.4 CODIFICACIÓN 68
3.2.5 SENSOR MAGNÉTICO 70
3.2.6 SENSOR EXIT INFRARROJO 72
3.3SOFTWARE 73
3.3.1 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN UTILIZADOS 74
3.3.2 C# 74
3.3.3 SISTEMA INFORMÁTICO ACCESCONTROL 75
3.3.3.1 Operaciones básicas del software 76
3.4 PUERTAS 79
3.4.1 PUERTA CORREDERA SIMPLE SIN HOJA LATERAL 79
3.4.2 SISTEMA DE CIERRE PUERTA CORREDERA 81
3.4.3 CIERRE POR MEDIO DE UN MECANISMO 85
4. METODOLOGÍA Y MATERIALES 86
iii
4.2 FUNCIONAMIENTO DE LAS ÁREAS DE INGRESO 88
4.3 ELECTRÓNICA 89
4.3.1 PANEL DE CONTROL 89
4.3.2 CÁMARAS DE SEGURIDAD 92
4.4MECÁNICA 94
4.4.1 CERRADURA 94
4.5INFORMÁTICA 96
4.5.1 PARÁMETROS BSICOS DEL SOFTWARE 96
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 99
5.1 ANALISIS DE RESULTADOS 100
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 103
6.1CONCLUSIONES 104
6.2 RECOMENDACIONES 105
NOMENCLATURA O GLOSARIO 107
BIBLIOGRAFÍA 109
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1.1 Diagrama causa-efecto ISHIKAWA 5
Tabla 2.1 Tabla comparativa sistemas biométricos 25
Tabla 2.2 Etiqueta pasiva vs etiqueta activa 31
Tabla 2.3 Tabla comparativa NFC vs RFID 35
Tabla 2.4 Tipos de etiquetas y características 38
Tabla 3.1 Modelo OSI 50
Tabla 3.2 Modelo TCP/IP vs OSI 51
Tabla 3.3 Comparativo Modelo TCP/IP vs OSI 52
Tabla 3.4 Norma T568A, T568B 56
Tabla 3.5 Cable cruzado (crossover) 57
Tabla 3.6 Apache vs IIS 60
Tabla 3.7 RFID vs Código de barras 62
Tabla 3.8 Comparativo otras tecnologías 64
Tabla 3.9 Características lector 66
Tabla 3.10 Lector utilizado (Key Secura, easyoffice4you) 67 Tabla 3.11 Cableado lector genérico (easyoffice4you) 68
Tabla 3.12 Cableado lector genérico 69
Tabla 3.13 Tipos de Sensores (SECURITRON) 72
Tabla 3.14 Características del servidor 76
Tabla 3.15 Características software ACCESCONTROL V7.55 77
Tabla 3.16 Partes mecanismo puerta (BESAM) 80
Tabla 3.17 Motores (BESAM, VEZE) 81
Tabla 4.1 Especificaciones técnicas placa principal 90
Tabla 4.2 Colores cables 91
Tabla 4.3 Tipos de Cerraduras 94
Tabla 5.1 Verificación de datos 101
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ÍNDICE DE FIGURAS
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Gráfico 1.1 Muestra por edades 7
Gráfico 1.2 Muestra por edades- visitas 8
Gráfico 1.3 Muestra por tipo de parto 8
Gráfico 1.4 Muestra por tipo de parto – días - visitas 9
Gráfico 1.5 Muestra por visitas - familia 10
Gráfico 2.1 Estructura código EPC 14
Gráfico 2.1 Contactos tarjeta inteligente 21
Gráfico 2.2 Tarjeta inteligente sin contacto 22
Gráfico 2.3 Código de barras 26
Gráfico 2.4 Datamatrix 27
Gráfico 2.5 Alcance 28
Gráfico 2.6 Esquema del modo de funcionamiento pasivo 30 Gráfico 2.7 Esquema del modo de funcionamiento activo 30
Gráfico 2.8 Funcionamiento RFID pasivo 32
Gráfico 2.9 Lectores 39
Gráfico 2.10 Componentes de un lector NFC/RFID 40
Gráfico 2.11 Entrada del transponder en el campo electromagnético 41 Gráfico 2.12 Entrada del transponder en el campo electromagnético 41 Gráfico 2.13 Funcionamiento transponder - transceptor 42
Gráfico 2.14 Procesado de datos del Módulo 42
Gráfico 2.15 Espectro electromagnético 45
Gráfico 2.16 Todo en un dispositivo 49
Gráfico 3.1 Router 53
Gráfico 3.1 Router real 54
Gráfico 3.2 Puertos del router 54
Gráfico 3.3 Cable Ethernet 55
Gráfico 3.4 Norma T568A, T568B 56
vi
Gráfico 3.6 Comparativa servidores WEB 58
Gráfico 3.7 Tag tipo tarjeta de crédito 13,56 Mhz 63
Gráfico 3.8 Lector genérico 67
Gráfico 3.9 Código Manchester bifásico 70
Gráfico 3.10 Funcionamiento reed switch NA 71
Gráfico 3.11 Reed switch NC y NA 71
Gráfico 3.12 Botón sensor EXIT 73
Gráfico 3.13 Funcionamiento sensor LED (easyoffice4you) 73
Gráfico 3.14 C# sharp 74
Gráfico 3.15 Puerta de vidrio, apertura hacia la izquierda (BESAM) 79
Gráfico 3.16 Sistema Piñón - cremallera 82
Gráfico 3.17 Sistema Piñón - cremallera 83
Gráfico 3.18 Sistema puerta corredera 83
Gráfico 3.19 Mecanismo, espacio de puerta corredera 84
Gráfico 3.21 Mecanismo cierre por resorte 85
Gráfico 3.22 Puerta simple con mecanismo 86
Gráfico 4.1 Metodología mecatrónica 88
Gráfico 4.4 Placa de control BSL-04 89
Gráfico 4.5 Conexión cables en placa 91
Gráfico 4.6 Conexión cerraduras - placa 92
Gráfico 4.2 Placa y disco duro de cámaras IP 93
Gráfico 4.3 Pantalla principal vía WEB 93
Gráfico 4.7 Cerradura electromagnética DOCOOLER 95
Gráfico 4.8 Circuito de conexión 95
Gráfico 4.9 Configuración básica 96
Gráfico 4.10 Control de accesos 97
Gráfico 4.11 Control de accesos / acceso privilegios 98
Gráfico 4.12 Operaciones básicas 98
Gráfico 4.13 Operaciones básicas/consola 99
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
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ANEXO I 114
Formulario de la encuesta realizada en la maternidad “ISIDRO AYORA” 114
ANEXO II 115
Tabulación de datos de la encuesta realizada a la maternidad “ISIDRO
AYORA” 115
ANEXO III 122
Diagrama tarjeta principal de control 122
ANEXO IV 123
Diagrama fuente de poder 123
ANEXO V 124
Diagrama puerta corredera simple 124
ANEXO VI 125
Prueba equipos, sistema cámaras, laboratorios UTE 125
ANEXO VII 126
Cámaras de seguridad, laboratorios UTE 126
ANEXO VIII 127
Placa cámaras de seguridad, laboratorios UTE 127
ANEXO IX 128
Placa sistema de accesos, laboratorios UTE 128
ANEXO X 129
Instalación equipos, puerta 129
ANEXO XI 130
Instalación cámaras de seguridad 130
ANEXO XII 131
Sistema de ingresos instalado 131
ANEXO XIII 132
ix
RESUMEN
A través de la historia la tecnología ha ido avanzando a pasos agigantados, especialmente en estas últimas décadas, cada vez nuevos aparatos tecnológicos agilitan nuestro entorno hasta el punto de volverse indispensables, el avance hospitalario no se queda atrás y demuestra que sigue a la vanguardia en lo que ha tecnología se refiere, siempre es importante complementar todos estos avances conjuntamente con un sistema integral que permita evidenciar por dentro y por fuera la tecnología implementada en cualquier institución de salud, A diferencia de otro tipo de instituciones el cuidado a los pacientes en los hospitales es sin duda mucho más riguroso, por ende la seguridad y facilidad de acceso en los principales ingresos cumple un rol muy importante en estas entidades.
x
ABSTRACT
Technology has advanced rapidly throughout history, especially in recent decades. Every time new technological devices make our environment more agile to the point of becoming indispensable. The technological advances applied to hospital services has not lagged behind the other sectors but it is always important to complement these advances with a comprehensive system that allows highlighting, inside and out, the technology implemented in any health center. Certainly, unlike other institutions, the care of patients in hospitals is much more rigorous; therefore, safety and easier access to the main entry/exit doors play an important role in theses centers.
With regard to the latter point, a study was carried out in “Isidor Ayora Maternity” in order to identify what improvements need to be made in the establishment, finding that the entry/exit system for patients and visitors through main entry/exit doors was a problem that became more noticeable over time. Applying mechatronic methodology, a sytem according to the needs of the place was designed which has a computer system support that serves as a client-server interface, the mechanical part to open doors automatically and it is very important because there are people with temporary or permanent disabilities, the system also has a smart cards reader, electromagnetic induction locks to avoid entry or exit of unauthorized people; additionally, it has a system of closed-circuit cameras that control the main entrances of the place.
1 Ha empezado una nueva era y con ello la evolución y sofisticación de absolutamente todo lo que nos rodea, hoy en día se puede observar en países desarrollados gran cantidad de tecnología al alcance de cualquier persona, todo lo que uno se puede imaginar lo puede descubrir solo con oprimir un simple botón o dar órdenes a través de la vos o así se escuche descabellado solo con el pensamiento.
La tecnología actual permite ampliar nuestro universo tecnológico a un grado especial ya que podemos desarrollar un sinnúmero de aplicaciones y usos para cualquier tipo de lugar en el que nos encontremos o necesite automatizar sus alrededores.
En este caso ese espacio mencionado son los hospitales públicos que de a poco han ido involucionando en lo que a tecnología se refiere a nivel general.
El proyecto a implementar se ubica en uno de estos hospitales ya mencionados, específicamente en la maternidad “ISIDRO AYORA”, de la capital del país, poco a poco ya va quedando pequeña para la inmensa cantidad de pacientes que en el lugar se atienden, pero a través del control de accesos que se va a realizar se va a tratar de mitigar los problemas en la cantidad de gente que ingresa al establecimiento, ya que no se cuenta con la capacidad física necesaria para la alta demanda que hoy en día cuenta la única maternidad publica que tiene la ciudad.
El control en el ingreso - salida de visitas y pacientes es la principal prioridad en el proyecto ya que la alta demanda provoca errores en el control manual de las mismas.
2 El uso de este tipo de tecnología en los últimos años ha venido desarrollando un sin número de aplicaciones para diversos campos como el profesional o a nivel doméstico que son los más fuertes, un ejemplo muy claro es la aplicación para el control de accesos, asistencias o ingresos a través del celular o por medio de tarjetas o fichas.
RFID nos encamina a un cambio de época que nos va a facilitar muchas de las transacciones que hoy en día se las realiza a través de varios medios, nos va a ayudar a globalizar este tipo de transacciones únicamente usando una simple tarjeta o etiqueta, existen muchas otras aplicaciones como por ejemplo pago en los medios de transporte, control de accesos, pagos en establecimientos, identificación.
En muchos campos ya se comienza a tener demanda en algunas de las aplicaciones que RFID nos ofrece, una de estas es el control de accesos para la maternidad ubicada en quito, cada día el aumento de personas ha obligado a muchas de estas instituciones a mejorar sus sistemas de control para visitantes, trabajadores y pacientes en muchos establecimientos públicos y privados en el país.
El sector Sanitario del país durante muchos años vivió en el abandono era común poder mirar en muchos hospitales del país el gran deterioro de la infraestructura, personal ineficiente, y la insalubridad que allí perduraba ante la mirada impotente de muchos usuarios insatisfechos, hace aproximadamente 2 años el gobierno Nacional destino cerca de 400 millones de dólares a este sector, argumentando una estado de emergencia sanitario en todo el país, estos últimos anos la cara de los hospitales ha ido cambiando, conjuntamente con la tecnología que se va aplicando, en este caso la automatización en muchos hospitales del país es un hecho que se lo puede apreciar a simple vista en hospitales nuevos, en cambio en hospitales antiguos todavía se tiene mucho por hacer.
3 a la institución son problemas que se dan a diario, por tal motivo los robos son muy comunes pues los ingresos se encuentran pobremente resguardados, el contratar personal únicamente para resguardar los ingresos se desperdicia recursos con los que no se cuenta, por tal motivo no es muy común encontrarse con personas debidamente preparada en este tipo de lugares.
Al momento, el Hospital Gíneco-Obstétrico “Isidro Ayora” de Quito es una unidad del Ministerio de Salud de tercer nivel, considerada como Hospital de Especialidad, que atiende a mujeres adultas y adolescentes gestantes, en labor de parto, madres lactantes, recién nacidos/as normales y patológicos y mujeres en la esfera ginecológica.
Este hospital actualmente tiene una demanda excesiva de pacientes por tal motivo las seguridades deben ser extremas, los problemas más comunes se dan con las madres adolescentes que promovidas por su juventud he inmadurez les lleva a cometer delitos como el abandono de sus bebes en el lugar, la salida de estas personas lo hacen sin dificultad ya que no se cuenta con las seguridades suficientes en el lugar, de igual manera la entrada y salida de personas ajenas al lugar que pueden llegar a cometer algún robo dentro del lugar.
Un cambio de medidas para erradicar este tipo de problemas de los hospitales públicos del país es un hecho, un control de ingreso y salida es muy necesario para controlar a pacientes, personal y público en general por lo menos en las áreas de mayor vulnerabilidad, la cantidad de pacientes que actualmente cuenta la maternidad es excesivo y por lo tanto las seguridades deben ser cada vez más rígidas.
4 Uno de los casos más comunes en las instituciones públicas del país es la falta de control en las entradas de estos establecimientos, este es el caso de la maternidad ”Isidro Ayora”, donde el control debería ser mucho más riguroso en comparación a otras instituciones, el control al ingreso y salida de personas es muy complicado por la falta de personal y la gran cantidad de gente que visita este lugar, de esta manera se va a tratar de reducir al mínimo el riesgo de entrada de personas no deseadas al lugar.
Es de suma urgencia un control en primera instancia de visitantes, madres y recién nacidos y la mejor manera de realizar esto es el control de los principales accesos de entrada y salida de personas a estas principales zonas del lugar.
En la maternidad no se cuenta con un sistema efectivo de atención a las visitas, por falta de ayuda tecnológica se cometen muchos errores en el ingreso de personas al lugar, no se facilita ningún tipo de identificación para que la visita sea totalmente formal y se pueda tomar de mejor manera medidas de seguridad internas que ayuden a identificar a personas no autorizadas.
No se cuenta tampoco con ningún tipo de identificación interna en la salida de pacientes cualquier persona que ingresa puede también salir sin ningún tipo de restricción, por eso uno de los problemas más grandes es la fuga de pacientes sin sus respectivos infantes, y el ingreso de personas no deseadas al lugar.
5
Tabla 1.1 Diagrama causa-efecto ISHIKAWA
6 preguntó por la cantidad de visitas que reciben a diario, los días que se mantuvieron en el hospital, y la cantidad de personas que componen sus familias. A continuación se ofrece una breve síntesis de los resultados obtenidos. Anexo 1
A continuación vamos a detallar todas las preguntas de la encuesta con su respectivo análisis y explicación.
Principalmente para realizar esta encuesta se utilizó preguntas sencillas con el fin de no perturbar demasiado al paciente ya que la mayoría se encuentran bajo resultados del pos-parto, de igual manera únicamente se hizo 6 preguntas que son suficientes para nuestro análisis.
Encuesta Informativa-madres recientes de dar a luz
Maternidad “Isidro Ayora”
1.- Edad: 10-18 19-25 26-35
La maternidad es un factor social que está directamente relacionado con la edad, por lo tanto mediante esta pregunta se va a determinar la incidencia más alta de embarazos y por ende va a influir en la carga familiar que el paciente tenga.
2.- Estado Civil Soltera Casada Unión
Libre
El estado civil de una madre recién dada a luz está estrictamente relacionado con el volumen de personas de su núcleo familiar.
3.- Tipo de parto Normal Cesaría
7 4.- Días de permanencia, Cuantos días va a permanecer en la casa de salud?
Esto va a variar en función del estado de salud de la persona, de igual manera también va a influir la edad del paciente y el tipo de parto al que se sometió.
5.- Cantidad de visitas diarias.
Mediante esta pregunta vamos a determinar el promedio de visitas por paciente que vamos a tener, esto también va a estar relacionado con algunas preguntas anteriores como edad, estado civil, tipo de parto.
6.- Cantidad de miembros en su familia.
Esta pregunta va a ayudar a relacionar las anteriores para determinar en qué estado la persona forma parte de una familia más grande o más pequeña.
Gráfico 1.1 Muestra por edades
Se observa que casi en la mitad de los pacientes la edad oscila entre los 19 y 25 años, el 45% pertenece a este grupo.
30%
45% 25%
Personas en la muestra por edad
8
Gráfico 1.2 Muestra por edades- visitas
Y también podemos determinar según los datos obtenidos que de igual manera el grupo de 19 y 25 años son los que más visitas reciben al día, esto quiere decir que mientras más pacientes de esta edad estén internos, más visitas recibirá el hospital.
El grupo de pacientes entre 19 y 25 años reciben un promedio de x2.11, donde x 2 personas por día, el doble de lo que reciben los pacientes del grupo de 10 a 18 años x 0,83, donde x 1 personas por día y de igual
manera el grupo de 26 a 35 años x 1 paciente por día.
Gráfico 1.3 Muestra por tipo de parto
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Entre 10 y 18 años
Entre 19 y 25 años Entre 26 y 35 años
9 Otro dato muy importante que se muestra en los datos es la cantidad de mujereres que tienen parto por Cesaria que representa en 35%, siendo el restante 65% parto Normal.
Gráfico 1.4 Muestra por tipo de parto – días - visitas
Las mujeres que dan a luz por cesaría normalmente se mantienen internas por más tiempo, con estos datos damos por hecho esta lógica pues las mujeres que dieron a luz por cesaría se mantuvieron x 8,43 días en el
hospital, mientras que las que dieron a luz por parto normal se mantuvieron un promedio de x 3,85 días en la casa asistencial.
En base a estos datos las visitas por también tienen una variación importante por el tipo de parto, las personas con cesaría recibieron un promedio de x 1,71, donde x2 visitas por día, mientras los pacientes con parto normal x1.31, donde x 1 visitas por día.
Mientras más pacientes por cesaría se encuentren en el establecimiento sin importar el número de días mayor va a ser el promedio de visitas que van a recibir. 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
DIAS EN HOSPITAL VISITAS AL DIA "14h00 A 15h00"
MIEMBROS FAMILIA
dias en el hospital y personas por
paciente
10
Gráfico 1.5 Muestra por visitas - familia
El resultado de nuestro análisis es muy satisfactoria ya que con ello hemos determinado la cantidad de pacientes tope que ingresan normalmente en la maternidad “Isidro Ayora”, con la ayuda de los datos limite que son las mujeres del grupo entre 19 y 25 años y las mujeres con Cesaría.
Se puede observar que la cantidad de visitas limite se da en el grupo de 19 a 25 años con un promedio de x2,11, donde x2 personas por paciente, de igual manera se da en el grupo de mujeres con cesaría con un promedio de visitas de x x 1,71, donde x 2 personas por paciente.
Máximo reciben 2 visitas al día los pacientes de la maternidad “Isidro Ayora”, por ende este es el límite de visitas por paciente que se va a permitir el ingreso cuando el sistema automático este ya instalado en el lugar.
VISITAS POR PACIENTE xmax2
Por ende se va a dotar de identificaciones a las personas que van a visitar a los internos para su debido control dentro del hospital, el sistema únicamente va a aceptar dos visitas por paciente la cual se vuelve a activar a su salida, y únicamente en los horarios permitidos que son de 14 a 15 horas.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
VISITAS AL DIA MIEMBROS FAMILIA
d ias -p ers o n as
Visitas por dia
11 Los avances tecnológicos han permitido desarrollar muchos dispositivos con diferentes tipos de conexiones y funcionamientos, RFID nos permite usar ese mismo tipo de tecnologías pero de una manera mucho más eficiente y segura, en el país existen muchas instituciones públicas y privadas que han probado estas aplicaciones sin muy buenos resultados, RFID nos permite de una manera mucho más efectiva y usando tecnologías que ya las tenemos en las manos conjugarlas y sacar el mayor provecho de estas.
En el país se está comenzando a implementar este tipo de tecnología, y que mejor incentivar a este tipo de instituciones públicas para que implementen el control de accesos y de esta manera optimizar personal y mejorar notablemente el control.
El proyecto mejorara de manera notable el flujo de personas en las salas a implementarse, se restringirá de manera absoluta el ingreso de personas no deseables, o en tal caso su identificación será mucho más eficaz, los pacientes no podrán salir sin una autorización previa la cual se efectuara de manera automática a través de sus identificaciones, el personal contara con un registro de ingreso y salida que deberá cumplir a cabalidad a fin de no afectar sus horas laborables de trabajo, las puertas van a ser automáticas únicamente van a poder ser abiertas por personas que cuenten con su identificación y autorización para ingreso o salida de las mismas.
12
1.1 OBJETIVO GENERAL
Implementar un control de accesos de entrada y salida de personas en la maternidad “Isidro Ayora” utilizando tecnología RFID.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Analizar el lugar en donde se va a implementar el control de accesos. - Analizar la zona y los accesos que se van a controlar para realizar el
diseño.
13 En este capítulo se va a detallar la teoría más relevante acerca de la tecnología RFID para su correcta instalación y funcionamiento, para a través de una forma técnica conocer cada una de sus partes y posteriormente el conjunto de aplicaciones que nos va a permitir la interacción cliente – servidor de una manera correcta.
Se va a detallar de forma puntual el tipo de tecnología que se está usando, así también la variedad de tecnologías que disponemos en el mercado con sus respectivas diferencias, ventajas y desventajas de cada una de ellas, los elementos indispensables que se necesitan para el funcionamiento RFID, y el funcionamiento de cada uno de ellos.
2.1 REGULACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN
EPC (código electrónico de producción), este es un estándar de codificación que se encuentra almacenado en las tarjetas (tag), es un número único de identificación en el cual se puede almacenar información relacionada a la tag como fecha de nacimiento, lugar, torso, etc.
“La EPCGlobal Network es un medio para usar la tecnología RFID en la cadena global de suministros y compartir la información obtenida entre los usuarios autorizados a través de internet.” (Libera, 2010, p.10).
Esta red EPC está conformada por algunos parámetros que permiten la identificación automática y el seguimiento físico en tiempo real.
- Código electrónico de producto (EPC): Número único que identifica el ítem u objeto.
14 - Middleware RFID (software): Actuara como “sistema central” de la red,
encargado de administración y movimiento de los datos EPC.
- Servicio de nominación de objetos (ONS): servicio de red automático para acceder via web
- Servicio de información EPC (EPCIS): servidor para almacenar información de los ítems.
Existen 2 visiones de códigos de 96 bits y 512 bits.
Gráfico 2.1 Estructura código EPC (Uniform code concil)
2.1.1 CLASES DE ETIQUETAS EPC GLOBAL
Se las clasifica dependiendo de la función que efectúan, de acuerdo a:
- Capacidad de lectura
- Fuente de poder
- Capacidad de comunicación
15
2.1.2 REGULACIÓN
Alrededor del mundo existen algunos organismos de regularización, entre ellos existen las ISO que defienden estándares industriales y comerciales y los IEC que promueve la estandarización en la electrónica y tecnologías, estos organismos crean las ISO/IEC, a nivel mundial no hay ningún organismo que regule las frecuencias usadas por RFID, cada país fija sus propias regulaciones locales, algunas de ellas son:
- EEUU: FCC(federal Communicatiosn Commission)
- Canadá: DOC(Departamento de la Comunicacion)
- Europa: ERO, CEPT, ETSI
- Japón: MPHPT (Ministry of Public Managemet, Home Affairs, Post and Telecommunication)
- China: Ministerio de Industria de la información
2.1.3 ESTÁNDARES
A través de los estándares se logra que los fabricantes puedan tener una línea de seguimiento para el diseño de sus prototipos en el cual sean compatibles con el resto, en este caso la tecnología RFID.
2.1.3.1 Estándares para tarjetas de identificación:
- ISO/IEC 10536 Identification cards – Contactless integrated
16 características físicas, dimensiones, señales electrónicas, reset, protocolo y transmisión.
- ISO/IEC 14443 Identification cards – proximity integrated circuit
cards: Tarjetas rango superior a 1 metro, con frecuencia 13,56 Mhz, características físicas, interfaz aérea, inicialización anticolisión.
- ISO/IEC 14443 Contactlesss integrated circuit cards – Vicinity
cards: Características físicas interfaz aéreas y protocolos de transmisión y anticolisión para tarjetas sin contacto UF 13,56 Mhz.
2.1.3.2 Estándares para la gestión a nivel mundial
- ISO/IEC 15961 RFID for managemet – data protocol: application interface: tipos de etiquetas, formatos de almacenamiento de datos.
- ISO/IEC 15962 RFID for ítem management – protocol: data
encoding rules and logical memory fuctions: Sistema RFID para intercambiar information.
- ISO/IEC 15963 for ítem management – unique identification of RF tag: Sistema de numeración, registro y uso de etiquetas RFID, trazabilidad e etiquetas y anticolisión.
- ISO/IEC 19762: Harmonized vocabulary – part 3: radio-frequency
identification: captura tecnica de datos, tecnologia RFID
- 13,56 Mhz ISM Band Class 1 Radio Frecuancy (RF) Identification
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2.1.4 ASPECTRO RADIOLECTRICO EN ECUADOR
“A través del espectro radioeléctrico es posible brindar una variedad de servicios de telecomunicaciones que tienen una importancia creciente para el desarrollo social y económico de un país.” Senatel, (s.f), Espectro
radioeléctrico, Recuperado 15 de Abril 2014, de
www.regulaciontelecomunicaciones.gob.ec.
Es así que este elemento es considerado por la Constitución de la República como un sector estratégico, por ello el Estado se reserva el derecho de su administración, regulación, control y gestión. En el Ecuador de acuerdo a la legislación de telecomunicaciones vigente se define como un recurso natural limitado, que pertence al dominio público, el cual es inalienable e imprescriptible.
Plan Nacional de Frecuencias (PNF)
“Se establecen las normas para la atribución de las bandas, sub-bandas y canales radioeléctricos para los diferentes servicios de radiocomunicaciones, convirtiéndose éste en el documento de referencia para normalizar a los usuarios del espectro radioeléctrico.” Senatel, (s.f), Espectro radioeléctrico, Recuperado 15 de Abril 2014, de www.regulaciontelecomunicaciones.gob.ec.
El PNF establece claramente normas para la adjudicación de bandas y asignación de frecuencias, entre ellas se encuentran:
Determinación de las prioridades de las bandas del espectro radioeléctrico en función de los diferentes servicios radioeléctricos.
Reserva de bandas, sub-bandas y frecuencias del espectro radioeléctrico para uso privativo, compartido, experimental.
18 Es así que personas naturales o jurídicas que deseen hacer uso del espectro radioeléctrico pueden disponer de guías para los servicios radioeléctricos. “El objetivo principal del PNF es el de proporcionar los lineamientos para un proceso eficaz de gestión del espectro radioeléctrico, asegurar una utilización óptima del mismo; así como, la prevención de interferencias perjudiciales entre los distintos servicios.” Senatel, (s.f), Espectro
radioeléctrico, Recuperado 15 de Abril 2014, de
www.regulaciontelecomunicaciones.gob.ec.
El PNF es un documento de carácter público y entre sus características se encuentra la de mantener una nomenclatura de fácil interpretación.
El Plan consta de tres partes fundamentales, las cuales se indican a continuación:
- Primera: Términos y definiciones establecidos en el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT
- Segunda: Cuadro de Atribución de Bandas de Frecuencias en el rango de 8,3kHz – 3000 GHz.
- Tercera: Descripción de las Notas de pie de Cuadro tanto nacionales como internacionales
2.2 CONTROL DE ACCESOS
19 futuro que ya lo estamos viviendo, a través de la interacción inteligente de cualquier acceso o con algún tipo de tarjeta NFC, la seguridad y comodidad se ha hecho algo muy cotidiano, podemos controlar el ingreso de personas a un lugar determinado y en un futuro muy cercano usar este tipo de tecnología para agilitar cualquier pago móvil que queramos realizar solo a través de nuestro celular.
Con esta tecnología tenemos el control total de los accesos en el hospital, se puede controlar el ingreso restringido a ciertas áreas del lugar, también a través de un registro se puede controlar los horarios específicos para el ingreso y salida de visitas y personal.
2.3 SISTEMAS DE CONTROL DE ACCESOS
Los sistemas de control de accesos son variados, van a depender principalmente del grado o nivel de seguridad que vamos a requerir, los más utilizados y comunes en el mercado son los que a través de una dato o una señal envían información para la autorización o negación de entrada a un lugar específico utilizando en este caso algún electroimán, chapa, magneto, perno para el acceso.
Este tipo de accesos son de gran uso en instituciones públicas, hospitales, escuelas, trabajo, y últimamente también son muy usados en el hogar con la reciente incorporación de la Domótica.
Alguno de estos sistemas son:
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2.3.1 TARJETAS INTELIGENTES
Es muy común encontrarnos con tarjetas de uso diario en bancos, edificios, bancos, etc. Conforme pasa el tiempo estas tarjetas van evolucionando hoy en día podemos encontrarlas con un chip interno que las vuelve más seguras.
Este tipo de tarjetas suelen funcionar a través de un lector el cual es la interfaz entre el usuario y el sistema.
Este tipo de tarjetas tienen 3 zonas o seguridades dependiendo del uso que se le va a dar
- Zona Abierta:
Poseen el nombre y dirección de la persona, es la zona más sencilla en este caso la seguridad no es muy rígida.
- Zona de Trabajo:
En este caso la información ya es más reservada, se las usa por ejemplo para transacciones bancarias como cupo de crédito disponible, número de transacciones, etc.
- Zonas Secretas:
Estas tarjetas son totalmente confidenciales y no revele ningún tipo de información.
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2.3.1.1 Tipos de tarjetas Inteligentes
Tarjetas Inteligentes de Contacto
Este tipo de tarjetas obligatoriamente necesitan ser insertadas en un lector para que a través de sus contactos pueda ser leída como lo muestra la figura 2.1
La transferencia de datos se lo realiza a través de las salidas de la tarjeta únicamente se utilizan 6 de los ocho contactos existentes.
C1= VCC.- Fuente alimentación
C2= RTS.- Reset chip
C3= CLK.- Reloj
C4= RFU.- Reservado futuros usos
C5= GND.- Tierra
C6= VPP.- Voltaje externo que permite
Programar la memoria de la tarjeta
C7= I/O.- Entrada – Salida información
22 Este tipo de tarjetas trabajan acogiéndose a los estándares ISO, donde se especifica ciertas características que deben cumplir.
Estas tarjetas cumplen con los estándares de la serie ISO 7816 del 1 al 10
Tarjetas Inteligentes sin Contacto
Estas poseen la misma funcionalidad que las anteriores, excepto que estas ya no necesitan el contacto físico para su funcionamiento, una de sus ventajas es la mayor durabilidad ya que no tienen fricción con otro elemento en este caso el lector de las tarjetas de contacto, la rapidez de transmisión también es otra ventaja que poseen estas tarjetas, además de esto se evita la falla en la lectura por el deterioro de la tarjeta.
Gráfico 2.2 Tarjeta inteligente sin contacto (Idensis, 2014)
Este tipo de tarjetas se alimentan a través de una batería insertada junto al chip, por no tener contactos estas tarjetas ya trabajan con un protocolo diferente de comunicación que es el estándar ISO 1443.
Este tipo de tarjetas trabajan acogiéndose a los estándares ISO, donde se especifica ciertas características que deben cumplir.
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2.3.1.2 Ventajas y desventajas
Ventajas
- Tiempo de vida
- Capacidad de Almacenamiento y procesamiento
- Estándares internacionales
- Pueden trabajar en diferentes aplicaciones
Desventajas
- Costo alto
- Lectores escasos para el uso masivo de estas tarjetas
- Compatibilidad con otras tecnologías
- Propiedad intelectual de sus protocolos
2.3.2 SISTEMAS BIOMÉTRICOS
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2.3.2.1 Tipos de Sistemas Biométricos
Existen algunas partes del cuerpo en las cuales nos podemos basar para identificar a un individuo, ya que sus características van a ser únicas he inconfundibles.
Iris de los ojos
Este es un procedimiento totalmente ajeno y raro para los seres humanos ya que no nos reconocemos de esta manera, para ello se utiliza una cámara de alta resolución y el sistema analiza una serie de patrones que diferencian a cada individuo, este sistema es uno de los más precisos y costosos que existen.
Huella Digital
Este procedimiento biométrico es uno de los más populares, ya que la huella es una marca personal única la cual no va a desparecer ni a cambiar jamás, es muy común para la identificación de las personas en el registro civil de cada país, en la actualidad existen aparatos electrónicos que ya tienen incorporado este sistema de autentificación de usuario como una medida de seguridad.
Rostro
Este sistema de identificación es el más común, pues procesa una serie de patrones únicos en el rostro como la geometría o tez de la piel de la persona, algo muy común es la identificación fotográfica sin necesidad de tener físicamente a la persona, la fotografía se procesa en una base de datos hasta llegar a coincidir con alguna identificación.
25 Este tipo de sistemas de identificación van mucho más allá de solo receptar las ondas sonoras de la voz, a través de esto podemos identificar o crear modelos de anatomía humana, de la tráquea, cuerdas vocales y cavidades de la persona.
Este sistema es también muy conocido ya que es un método de interacción y reconocimiento humano.
Firma Digital
Este tipo de sistema también va mucho más allá de solo un reconocimiento visual de la firma, dependiendo de la base en donde se hace el procedimiento este tipo de sistemas procesan la forma y manera en que se hace la firma, hasta llegar al punto de conjugar todos estos datos para la identificación exacta del usuario.
Tabla 2.1 Tabla comparativa sistemas biométricos
OJO (IRIS) HUELLA DACTILA R GEOMETRI A MANO ESCRITUR A Y FIRMA
VOZ CAR
A
FIABILIDAD Muy
alta
Alta Alta Media alta Alta
FACILIDAD USO
Medi
a
Alta Alta Alta Alta Alta
PREVENCIO N ATAQUES
Muy
alta
Alta Alta Media Medi
a Media ACEPTACIO N Medi a
Media Alta Muy alta Alta Muy
alta
ESTABILIDA D
alta Alta Media baja Medi
a
Media
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2.3.3 SISTEMAS BASADOS EN TARJETAS MAGNÉTICAS
Este tipo de tarjetas utilizan varios medios de identificación única, y se utilizan en todo tipo de aplicaciones como sistemas de identificación.
Este tipo de tarjetas magnéticas poseen una banda oscura, que produce un pequeño campo magnético, esta trabaja como pequeños imanes que se encuentran en diferentes posiciones y con diferente polaridad, de esta manera la identificación al pasar por los cabezales se hace factible.
Las tarjetas permiten grabar información en sus bandas magnéticas en tres tipos de formatos que son:
Formato:
IATA (International Air Association): 79 caracteres, espacios, números, letras ABA (American Bankers Association): solo números, caracteres especiales. TTS (Thrift Third Standard): solo números, caracteres especiales. (Datacard, 2014)
2.3.4 CÓDIGO DE BARRAS
Este código se caracteriza por poseer barras negras verticales de una manera secuencial con espacios de diferente ancho que permite la captura de información. Estos códigos son identificados a través de un escáner.
Esta es una forma muy simple de codificar información que puede ser leída por medios ópticos, para ello se usa patrones de espacios y simbología.
27 Este tipo de sistema de código de barras se usa comúnmente de forma masiva para la identificación de productos por ejemplo en los supermercados se identifica a los productos mediante su código de barras que proporciona la información básica que se necesita.
Existen también códigos de barra en segunda dimensión, esta es una simbología no lineal, este tiene una gran capacidad de hasta 1800 caracteres que lo hace muy útil cuando se necesita bastante información.
DATAMATRIX, en cambio tiene una capacidad de 2334 caracteres, actualmente es muy popular este tipo de código que viene incluido el lector en algunas marcas de celulares. Uno de ellos es el conocido NeoReader que lee cualquier tipo de código datamatrix.
Gráfico 2.4 Datamatrix (QR Code.com)
2.4 TECNOLOGÍA
La identificación por radiofrecuencia (RFID), es una tecnología que captura la información almacenada en las tarjetas electrónicas (tag).A través de estas tarjetas se transmite toda la información de los usuarios cuando se acercan al radio de frecuencia del equipo RFID.
28 posibilidad de que en el trascurso del tiempo vayan apareciendo nuevas aplicaciones y servicios basados en esta tecnología.
En este caso RFID va a funcionar en un corto radio de acción en la que va a aumenta la seguridad de intercambios y evita conexiones accidentales o mal intencionadas, actúa en un radio máximo de 20cm.
Gráfico 2.5 Alcance (Fundación EROSKI)
2.4.1 CARACTERÍSTICAS
Esta es una tecnología que fue creada con la idea que sea compatible con otras tecnologías por lo tanto es una extensión de estándar ISO/IEC 14443 de tarjetas de proximidad.
Magnetismo de la comunicación
29 RFID no requiere la inducción de los dos campos magnéticos, esa es una de sus características más importantes ya que puede usar un solo dispositivo para crearlo, mientras que el otro va a funcionar de forma pasiva para la transferencia de datos, otro método de transferencia también es cuando los dos dispositivos crean al campo magnético a este se lo denomina funcionamiento activo, mientras que al primer método se lo llama pasivo.
El magnetismo es un fenómeno físico que atrae y repele. A diferencia de la gravedad, la cual sólo atrae y que afecta a todos los objetos, sólo algunos tipos de materiales se pueden imantar de modo que ejerzan fuerza magnética, y sólo ciertos materiales se ven afectados por esa fuerza, principalmente metales como el hierro y el níquel. Cuando un objeto se magnetiza y ejerce fuerza magnética, se denomina imán. Un imán tiene un polo magnético en cada extremo, denominados polo norte y polo sur respectivamente. Los polos iguales se repelen, y los polos contrarios se atraen. Es decir, un polo norte atrae al polo sur de otro imán, pero repele un polo norte, y un polo sur atrae al norte pero repele al sur. La tierra es en realidad un imán gigante, razón por la cual tiene un polo magnético norte y otro sur, y por la cual el polo sur de un pequeño imán (por ejemplo, la punta d la aguja de una brújula magnética) apuntará siempre al norte. La fuerza magnética alrededor de un imán forma un campo magnético. El campo está formado por líneas de fuerza que van desde el polo norte al polo sur. Cuando se juntan los polos opuestos, sus líneas de fuerza se atraen, pero cuando se juntan los polos iguales, sus líneas hacen fuerzas contrarias.
Cuando el lector se acerca a un lector emite una señal de corto alcance con la que se puede leer una pequeña cantidad de datos almacenados
30
Gráfico 2.6 Esquema del modo de funcionamiento pasivo
TRANSPONDER ACTIVO.- a diferencia del pasivo en este los dos son los que generan el campo electromagnético para la transmisión de datos, ambos dispositivos contienen su propia fuente de energía.
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Tabla 2.2 Etiqueta pasiva vs etiqueta activa
CARACTERISTICAS CIRCUITO PASIVO CIRCUITO ACTIVO
ALCANCE 0.01 – 10 Metros 10 – 100 Metros
ALIMENTACIÓN Campo Magnético (RF) Batería
TIEMPO DE VIDA Ilimitado Limitado por la batería
DIMENSIONES Portable, muy pequeño Grande
TIPO DE
COMUNICACIÓN
Señalización pasiva Señalización activa
EJEMPLOS Rastreo de animales,
Tarjetas inteligentes, Inventario de objetos,
Contenedores de transportes, Utilización en humanos, ganado
(Rfidpoint, 2014)
Las etiquetas pasivas son las más utilizadas ya que no cuentan con ningún tipo de fuente de alimentación para su comunicación, como es el caso de las tarjetas de identificación que cuentan con un chip incorporado.
Comunicación inalámbrica por proximidad
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Gráfico 2.8 Funcionamiento RFID pasivo (Fundación para el conocimiento)
2.5 NFC vs RFID
Near Field Communication (NFC) y la identificación por radiofrecuencia (RFID) son dos tecnologías de comunicación inalámbricas que conectan dos dispositivos inalámbricos.
NFC o Near Field Communication es en realidad una extensión o una subcategoría de RFID. Es una tecnología que se está volviendo más popular debido a las aplicaciones y la aplicación que ofrece hoy en día en nuestra vida cotidiana. Es muy similar a otros métodos de identificación, tales como códigos de barras y códigos QR sin embargo, utiliza ondas de radio invisibles para identificar un objeto desde una distancia. NFC es la versión más reciente de la tecnología RFID que es típicamente para su uso en una distancia muy corta para hacer pagos y la descarga de anuncios.
33 de radio, necesitamos dispositivos separados. La tecnología NFC es cada vez más utilizada a nivel mundial, en países desarrollados encontramos esta tecnología en todas partes ya que se utiliza para hacer pagos con la ayuda de los teléfonos inteligentes. La tecnología NFC puede ser embebido en un teléfono inteligente. Por otra parte, la RFID es una tecnología más antigua de la NFC. RFID también se puede utilizar para hacer pagos y otras transacciones pero NFC cuenta con una encriptación mucho más segura para realizar este tipo de transacciones.
RFID permite que las ondas de radio enviar información bastante grandes distancias a los receptores. Cuando se les da grandes cantidades de energía que se pueden enviar distancias extremas, como en el caso del radar del aeropuerto. Esto también es muy útil en el seguimiento de los animales y vehículos. En el otro lado del espectro de cosas como los pasaportes y las tarjetas de pago sería una mala idea tener transmisiones de larga distancia debido al riesgo de que alguien pueda robar sus fondos o información personal.
NFC fue desarrollada por esta misma razón. A corta distancia de seguridad de la información y de los fondos en una nueva tecnología fiable. Esto permite que la tecnología sea transmisiones principalmente pasivas, ya que no necesita tanta potencia. Esto también es bueno porque es mejor para el medio ambiente también. La tecnología NFC ha añadido elementos de seguridad que hace que sea mucho más difícil de robar información de la que antes eran populares equivalente RFID. Esto es lo que hace que esta tecnología tan útil para convertir su teléfono celular en una billetera.
34 - RFID y NFC son las tecnologías inalámbricas que pueden operar en ambos modos de comunicación activa y pasiva, para el intercambio de datos dentro de los dispositivos electrónicos.
- RFID utiliza frecuencias de radio para la comunicación, y NFC es una extensión de esta tecnología RFID. El origen de la tecnología RFID tiene una duración de varios años, pero NFC es una de desplegado en el pasado reciente.
- RFID se puede utilizar en cualquier frecuencia o estándar que se están utilizando, pero NFC requiere 13,56 MHz de frecuencia, y algunas otras especificaciones para funcionar correctamente.
- RFID puede operar en un rango de larga distancia, por lo que no es adecuado para aplicaciones confiables, ya que es susceptible de diversos ataques de fraude, como la corrupción de datos, escuchas y man-in-the middle, mientras que el intercambio de datos de forma inalámbrica. Pero NFC ha salido con una solución para este problema, y su rango corto reduce el riesgo hasta un nivel considerable.
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Tabla 2.3 Tabla comparativa NFC vs RFID
(NFC fórum)
2.6 ELEMENTOS
La tecnología RFID cuenta con algunos elementos indispensables para su funcionamiento, en este caso los celulares cuentan con una bobina o antena
NFC RFID
Tiempo de
preparación <0.1ms <0.1ms
Normas ISO14443 ISO14443, 15693, 18000
Alcance Hasta 10cm hasta 1m
Usabilidad Para humanos
Fácil, intuitivo, rápido
Para artículos Fácil
Selectividad Alta, seguridad Parte determinada
Casos de uso Pagos, accesos, servicios, fácil
instalación.
Seguimiento de elementos
Experiencia del
consumidor Tacto, movimiento, conexión simple Obtener información
Seguridad Cercanía de dispositivos Cercanía de dispositivos
Consumo de
36 incorporada en el interior, chip, y el elemento seguro que es un chip de seguridad que se encarga de todo tipo de transacciones, en el caso de las tarjetas inteligentes estos componentes vienen incorporados en el lector y trabaja conjuntamente con la tarjeta inteligente de una manera pasiva, en este caso se cuenta con Tags, readers, servidores, etc.
2.6.1 TAG O CHIP NFC/RFID
Este tipo de Tags principalmente se diferencian por su número de identificación con un tamaño que va desde 4 a 10 bytes de capacidad, este se da por la empresa fabricante y el la tecnología (mifare, felica) que este va a usar.
En la actualidad existen 4 tipos de Tags que pueden ser manejados con NFC, de esta manera se crea un estándar entre todos los fabricantes para evitar una estandarización propia de alguna marca y la restricción para su uso.
Estos formatos están basados en el ISO 14443 Tipo A y B (Estándares internacionales para tarjetas inteligentes sin contacto) y FeliCa (derivado el ISO 18092, modo de comunicación pasivo).
- Etiqueta Tipo 1: Se basa en la norma ISO14443A. Las etiquetas permiten ser de lectura y reescritura, aunque los usuarios pueden configurarlas sólo para lectura. La memoria disponible es de 96 Bytes y expandible a 2 Kb; la velocidad de comunicación es de 106 Kbps.
37 - Etiqueta Tipo 3: Se basa en la Japanese Industrial Standard (JIS) X 6319‐4, también conocido como FeliCa. Se encuentran ya configuradas desde la fabricación, ya sea para escritura, o sólo para lectura. La memoria disponible es variable, pero teóricamente el límite de memoria es 1 MB por servicio; la velocidad de comunicación es de 212 Kbps o 424 Kbps.
38
Tabla 2.4 Tipos de etiquetas y características
TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4
Interfaz RF ISO 14443
A-2 ISO 14443 A-2 FeliCa (ISO 18092, modo de comunicación
pasivo a 212 Kbits/sec)
ISO 14443 A-2
Inicialización ISO 14443 A-3 ISO 14443 A-2 FeliCa (ISO 18092, modo de comunicación
pasivo a 212 Kbits/sec)
ISO 14443 A-2
Velocidad 106
Kbits/sec
106
Kbits/sec 212 Kbits/sec
106 Kbits/sec Protocolo Conjunto de comandos específicos Conjunto de comandos específicos Protocolo FeliCa Comandos ISO 14443 A-4 ISO7816-4 Tamaño de memoria Mayor de 1KB Mayor de
2KB Mayor de 1MB
Mayor de 64KB Coste (dependiendo de la memoria)
Bajo Bajo Moderado Moderado
Casos de uso
Etiquetas con tamaño de memoria pequeño para
aplicaciones sencillas
Etiquetas flexibles con tamaño de memoria grande
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2.6.2 LECTOR
Este tipo de transmisor/receptor es el que lee el contenido de los Tags y dispositivos, el lector permite interactuar de forma pasiva o activa con los Tags o dispositivo, va a depender del uso que se le va a dar la central puede ser una PC, portátil, PDA , teléfono celular, etc. Cuando se utiliza la PC o portátil se va a activar el momento en que se acerca el tag o dispositivos, cuando estos hagan contacto, cuando se usa un dispositivo móvil únicamente va a funcionar localmente.
40
Gráfico 2.10 Componentes de un lector NFC/RFID (Servicios Informáticos KIFER, S.L.)
2.7 FUNCIONAMIENTO
41
Gráfico 2.11 Entrada del transponder en el campo electromagnético
El transponder contiene una pequeña antena en forma de chip, este necesita una pequeña carga eléctrica para su funcionamiento, al momento en que se acerca al lector este se activa a través de la señal que emite el transceptor.
El transceptor emite el campo magnético a través de una bobina, esta señal la recepta directamente el transponder para su funcionamiento, esta señal electromagnética se convierte en energía para su funcionamiento y posterior intercambio de datos.
Gráfico 2.12 Entrada del transponder en el campo electromagnético
42 distancia, al momento en el que el proceso de carga termino inmediatamente el funcionamiento de este módulo de radio frecuencia es controlado por el modulo digital que permite la conexión de los datos.
Gráfico 2.13 Funcionamiento transponder - transceptor
En los 90ms de proceso el tag se carga con la señal del lector 50ms para dar una respuesta de datos de aproximadamente 20ms, siempre entre cada proceso va a ver un periodo de sincronización que va a ir ajustando el tiempo para cada ciclo para de esta manera evitar cualquier error en la carga y lectura de los datos.
Gráfico 2.14 Procesado de datos del Módulo
43 envía al receptor donde está conectado el lector en formato que este necesite, la distancia al que el lector va a poder realizar cualquier lectura va a depender del tipo de alcance de la antena, pero para RFID HF por lo general se lo utiliza en distancias muy cortas por lo cual la distancia no va a tener una real importancia.
2.7.1 ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
El espectro radioeléctrico conforma una pequeña parte del espectro electromagnético, este está fijado por debajo de los 3000 GHz, a través de este espectro radioeléctrico se brindan los servicios de telecomunicaciones en este caso el servicio NFC u otros como RFID, bluetooth, etc.
Estas ondas electromagnéticas viajan libremente en nuestro entorno, por lo tanto no necesitan algún tipo de material conductor para su fluidez, como por ejemplo de ondas electromagnéticas podemos tomar las ondas de radio, rayos x, gamma únicamente difieren en la frecuencia y longitud de onda, este espectro radioeléctrico no es más que una porción del espectro electromagnético.
Dependiendo de la frecuencia se va a derivar su uso para algunos servicios de telecomunicaciones como radio, televisión, transporte, seguridad, Wifi, etc
Este es un bien limitado por ende es de gestión pública o del estado de cada país, ellos se encargan de la regulación local.
Los usos más frecuentes que se les da a estas ondas son:
44 bajas para cortas distancias, estas se encuentran entre los 125 Khz y los 148.5 Khz, en LF, o en HF trabaja a 13,56 Mhz.
- NFC: Este tipo de etiquetas guardan más información que las rfid por lo tanto trabajan con una frecuencia más alta como en este caso a 13.56 Mhz pero a un rango de conexión mucho más corto, este tipo de comunicación son las denominadas de proximidad.
- Radio comercial: La radio comercial de más popularidad es la frecuencia modulada FM, estas emisoras por lo general trabajan en un espectro que va desde los 87 Mhz hasta los 107 Mhz.
- Televisión analógica: la televisión analógica está a punto de desaparecer a nivel mundial, esta trabaja a dos rangos de frecuencia la VHF que funciona entre los rangos de 30 Mhz y 300 Mhz. Y la UHF (Ultra High Frecuency) que trabaja entre los 300 Mhz y 3 Ghz. En países desarrollados este tipo de televisión ya desapareció para dar paso a la televisión digital.
- Televisión digital: La TDT(Televisión Digital Terrestre) emplea el rango UHF para emitir, pero es mucho más eficaz pues por cada canal analógico se transmite cuatro digitales, este tipo de televisión digital es usada ya en gran parte del mundo.
- Telefonía móvil: este tipo de servicio emplea rangos de frecuencia mucho más altas, GSM trabaja a 900 Mhz, y 3G que transporta también datos trabaja a 1,8 Ghz.
- Wifi: este tipo de tecnología que va vinculada con internet trabaja con routers estandarizados de 2,4 Ghz, esto permite una mayor velocidad, continuamente se trata de buscar nuevos estándares Wifi para que trabaje con frecuencias menos saturadas.
45 - Hornos microondas: este trabaja a 2,54 Ghz y causan mucha
interferencia a las de internet Wifi.
- Telefonía fija inalámbrica: los más modernos trabajan a 5,8 Ghz, existen también muchos que todavía trabajan a 2,4 Ghz por ende interfieren mucho con las redes Wifi.
- Mandos a distancia: esta frecuencia es una de las más altas que existen son nada más que 390 billones de Hz o 390 Thz, esta frecuencia es de gran uso para los control remoto de tv, dvd’s, cine en casa, equipo de sonido, etc. Este rango es muy cercano a la luz visible pero todavía es invisible para el ojo humano.
46
2.7.2 RANGOS DE FRECUENCIA
Estos rangos de frecuencia van a depender del uso de la aplicación, agrupándolos en cuatro rangos de frecuencia.
- Banda de Baja Frecuencia LF (9 – 135 KHz): Esta banda esta estandarizada a nivel mundial se la puede usar en cualquier lugar del mundo, su rango de uso es de 1 metro, es muy útil para el uso en la identificación de productos.
- Banda de Alta Frecuencia HF (13,56 MHz): Esta frecuencia es una de las más usadas y tiene un gran futuro, en este rango trabaja NFC o RFID, y tiene algunas aplicaciones muy útiles como pagos, identificación, transferencia de datos, accesos, etc.
- Banda de Frecuencia Ultra-Alta UHF (433 MHz y 860 – 960 MHz): Este rango no tiene ningún tipo de regulación ni estandarización, esta depende únicamente de la regulación de cada país o región.
- Banda de Frecuencia de Microondas (2,45 – 5 GHz): Estas tampoco cuentan con ningún tipo de estandarización a nivel mundial, esta frecuencia permite lecturas lejanas asi también transmisión de datos a alta velocidad.
2.7.2.1 Frecuencia ISM
47 La frecuencia de 13,56 Mhz pertenece al conjunto de banda de radio ISM (Industrial Scientific Medical) que son utilizados en la industria, de igual manera para este tipo de banda no se necesita ningún tipo de licencia.
Otro tipo de comunicación que utilizan bandas de frecuencia son bluetooth, wi-fi
2.7.2.2 Transacciones de datos
Este sistema de comunicación RFID trabaja a 4 velocidades para transmitir los datos:
- 106 kbit/s 212 kbit/s 424 kbit/s 848 kbit/s
Este tipo de comunicación no está orientada a la transmisión masiva de datos por ende la velocidad de 848 Kbit/s es casi obsoleta.
2.7.3 CONECTIVIDAD
Cuando se implementa un sistema de este tipo la conectividad de los lectores son de suma importancia para el buen funcionamiento ya que va a ver algunas pautas que debemos tener en cuenta.
Por lo general la fabricación de este tipo de artefactos RFID se han desarrollado a través de conexiones seriales RS-232 o RS-485, últimamente se trata de cambiar la conectividad por medio de Ethernet o a su vez wireless.
48 - RS-232. Este fue uno de los primeros desarrollos para este tipo de comunicaciones de corto alcance, posee una baja velocidad de comunicación (9600 bps – 115.2 Kbps), puede llegar a tener un máximo de alcance de cable de 30m, no posee control de errores y su conexión es punto a punto.
- RS-485. Este protocolo es el desarrollo del anterior, tiene una longitud de cable de 1200m. Alcanza velocidades de 2.5 Mbps, y permite la conexión de algunos dispositivos a la vez (protocolo tipo BUS)
- Ethernet. La velocidad abastece bastante bien a los lectores NFC, la confiabilidad del protocolo TCP/IP aseguran los datos pues es una estructura común en redes. Este protocolo es el más usado la mayoría de conexiones se usan de este tipo.
- Wireless 802.11. Este se utiliza en los dispositivos móviles que cuentan con NFC, elimina los cables y por lo tanto también costos, seguramente es una de las tecnologías a desarrollarse para el futuro.
- USB. Algunos dispositivos NFC también cuentan con esta conexión, aunque son escasos los fabricantes que usan este protocolo que sustituyo a los puertos seriales.
2.7.4 SEGURIDAD
49 aunque RFID todavía se encuentra en un desarrollo constante es una tecnología que ya está siendo utilizada en todo tipo de servicios con una excelente acogida, lo cual nos verifica su correcto funcionamiento y seguridad para realizar cualquier tipo de transacción.
- Para la inducción electromagnética producida por un acercamiento entre los dos, se obtiene el valor de tensión inducida en el circuito transceptor.
- Encriptar los datos originales con una clave de encriptación, obteniendo unos datos encriptados.
- Transmitir al terminal esclavo, mediante el circuito transceptor, un valor que es función de la clave de encriptación y del valor de tensión inducida.
- Transmitir al terminal esclavo, mediante el circuito transceptor, los datos encriptados.
Por su parte, el terminal esclavo está configurado para:
- obtener el valor de tensión inducida en su circuito transceptor producida por el acercamiento mutuo.
- obtener, a partir del valor recibido y del valor de tensión inducida, la clave de encriptación.
- desencriptar, empleando la clave de encriptación, los datos encriptados recibidos, obteniendo los datos originales.