RFID标签防冲撞算法概述.doc

RFID标签防冲撞算法概述RFID标签防冲撞算法[1]-[4]近年来,RFID(RadioFrequencyIDentification射频识别技术)得到了很大的发展。在射频区域中,阅读器从在家段时间内识别一个目标发展到在较短时间内对射频区域内多个标签进行准确识别。因此也衍生出众多瓶颈问题急需解决,包括编码效率,数据防冲突,传输安全等问题。本文主要针对RFID中数据防冲突问题进行研究和探讨。RFID被动标签因性价比高二广泛应用,但其结构简单,在密集读写器/密集密集标签环境下,当多个读写器同时读取某标签或者多个标签同时与读写器通信时,会导致所有标签数据无法读出,导致冲撞。针对在多个标签参与识别的情况下提高阅读器的识别率,主要研究了两个传统方法——随机算法(ALOHA)和确定性算法(树形算法),以及兼顾两者的新型组合算法。总的来说,这几种传统算法都是基于TDMA(ess时分多路法),它是把整个可供使用的通路容量按时间分配给多个用户的技术。随即性算法中标签利用随机时间响应阅读器的命令,这类算法大都基于ALOHA机制,例如,纯ALOHA,时隙ALOHA,帧时隙ALOHA,动态帧时隙ALOHA等;确定性算法是阅读器根据标签序列号的唯一性选择标签进行通信,确定性防冲突算法都是属于二进制搜索算法,最简单的就是二进制数机制。随机性防冲突算法概括的来说,随机性防冲突算法是在ALOHA是基础上研究与改进的。这类算法要求阅读器作用范围内的标签依据自己的序列号随机产生答应时间,到达阅读器时如果有冲突,则标签要等到下轮时间段来时再重新产生响应时间。[5]即最初的ALOHA算法,是所有的多路存取方法中最简单的方法。这种算法没有检测机制也没有恢复机制,只是以一定的概率确保标签发出的数据帧无误地被阅读器接收。这种方法仅用于只读标签中。这类标签通常只有一些数据(序列号)传输给阅读器,并且是在一个周期性的循环中将这些数据发送给阅读器。数据传输时间只是重复时间的一小部分,以致在传输之间产生相当长的间歇。此外,各个标签的重复时间之间的差别微不足道。所以存在着一定的概率,两个标签可以在不同的时间段内设置它们的数据,使数据包不互相冲突。如果两个信号发生冲突,各站点只需等待一段随机时间后重试。上图是纯ALOHA法的示意图。从图中可以看到,首先阅读器发出读指令,处于射频区的多个应答器收到指令后,立即在随后的几个时隙中随机选择个将信息上传给阅读器,并且应答器会在一个周期的循环时隙内完成数据的土传。加大时隙数量可以降低终端发生冲突的概率,但是信道大部分时问将处于空闲的状态,也即意味着防冲突识别的速度变慢。反之,减小时隙数量,会导致RF终端的冲突明显增加。运用时隙算法的关键就在于寻找一个有效的折衷方案,使得防冲突的可靠性和速度都可以被接受。随着系统复杂程度的加大,防冲突的可靠性显著的变小,冲突的发生不可避免,所以这种没有检测恢复机制的抗冲突算法只适合简单的系统(如只读终端RF系统)。(SA)时隙ALOHA将纯ALOHA算法中标签信息发送的时间离散化,如图所示:(1)时间域被分为离散的时间间隔,即时隙(slots);(2)标签发送信息的起始点不能任意,只能在一个时隙的起始处;(3)标签传送的信息要么不冲突,要么完全冲突;(4)标签信息的发送需要阅读器对其进行同步;(5)与纯ALOHA算法相比,冲突的区间缩小了一半,信道利用率提高了一倍。(FSA)[6]-[8]帧时隙ALOHA算法的“帧”是由读写器定义的一段时间长度,其中包含若干时隙。时隙指标签收到读写器命令后,发送标识的时间长度。标签被随即分派到一个时隙中应答,当一个时隙中分配到多个标签是就产生碰撞。根据帧内式系数是否发生变化分为固定帧时隙ALOHA算法和动态帧时隙ALOHA算法。(FFSA)帧时隙ALOHA算法在时隙ALOHA算法基础上时间域进一步离散。具体操作如下:将N个时隙打包成一个帧,帧大小固定,在整个标签识别过程中不改变帧的大小,没一阵的最大时隙数N需要预先设定,为某默认值;阅读器把帧的大小和在帧中用来选择时隙的随机数发给标签,每个标签通过利用这些随机号码来玄烨实****好吗,并且标签在每个帧(即N个时隙)中值随机发一次信息。上图显示了固定帧时隙ALOHA算法的过程:图中每个帧的大小被分成3个时隙,在读的一轮循环中,标签1和标签3,标签2和标签5分别发生碰撞,因此略过此轮们只能在下一轮中继续传输,第一次阅读器成功的识别了标签4。该算法的帧大小固定,运用简单,单效率不高,若都发生碰撞就会发生无线循环,一个也不能读取。