当前位置:文档之家 > 基于时隙的RFID防碰撞算法分析

基于时隙的RFID防碰撞算法分析

无线射频识别技术(RFID)是一种非接触的自动识别技术,因其具有识别距离远、穿透能力强、多物体识别、抗污染等优点,现已广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、产品证件防伪、防盗等众多领域,成为当前IT业研究的热点技术之一。

RFID系统一般由标签(Tag)和读写器(Reader)两个部分组成。在系统工作时,当有多个标签同时发送数据时就会出现碰撞,其结果会导致传输失败。因此需制定适当的防碰撞算法,避免或减少碰撞,从而有效地提高系统性能。一般防碰撞算法可以分为随机型和决定型。本文主要研究随机防碰撞算法中常见的两类算法:帧时隙ALOHA算法及其改进型的、时隙随机算法。

1帧时隙ALOHA算法

在RFID系统中,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。标签被随机分配到一个时隙应答,当一个时隙中分配到多个标签时就产生碰撞。根据帧内时隙数是否变化分为固定帧时隙ALOHA算法和动态帧时隙ALOHA算法。

1.1固定帧时隙ALOHA算法

固定帧时隙ALOHA(FFSA)算法是最基本的一种算法,每帧时隙数的大小都一样。识别过程开始时,由读写器向识别场内所有标签发送一个包含时隙数L的命令。这些标签收到命令后,将其时隙计数器复位为1,开始记录时隙数,同时从1 ̄L中选择一个数做为其时隙数值。当时隙计数器值与标签随机选择的时隙数值相同时,标签向读写器发出应答信息。若标签被读写器成功识别,则退出识别系统。一个帧完成后,读写器开始时隙数同样为L的新帧。

FFSA算法设计简单,但缺点是如果标签数远远多于固定的时隙数,会产生过多碰撞;反之,会产生较多空闲时隙,造成资源浪费。只有在标签数与时隙数差不多的一段时间内,系统吞吐率最大。可见,由于FFSA算法的时隙数不能随着标签数而变化,系统无法获得稳定的吞吐率。为改善这一缺点,提出一种改进算法——

—动态帧时隙ALOHA算法。

1.2动态帧时隙ALOHA算法

动态帧时隙ALOHA(DFSA)算法是每帧时隙数都会根据标签数的不同而变化。为获得系统最大吞吐率, DFSA算法需要在识别过程中估算标签数,用以确定匹配时隙数。在标签总数未知的情况下,当初始时隙数L< 16时,第一次读取过程通常不能识别出标签。因此为节约初始时间,设置初始时隙数L init=16[1]。

标签估算的方法有很多种[2-4],例如:

(1)估算出参与识别的标签总数。设时隙数为L,标

签数为n,则一个帧中碰撞时隙率C ratio=1-(1-1

L

)n(1+ n

L-1

)[2]。在读写器识别过程中,已知当前帧时隙数为L,并且可以统计出该帧时隙碰撞率C ratio,采用逼近算法,可以估算出n。

(2)直接估算出未识别的标签数。当系统达到最大吞吐率时,一个时隙的碰撞率C tag s=0.4180[2],因此一个时

隙碰撞的标签数C tag s=1

C rate

=2.3922[2]。读写器在识别过程中,统计前一个帧的时隙碰撞数N co ll,则未识别标签数n est=2.3922×N co ll。

得到未识别标签估计数n est后,从理论上讲最优的时隙数L应该等于n est[2],但在实际应用中,读写器能够设定的时隙数是定值,通常为1,8,16,32,64,128,256。因此,读写器需要根据n est从以上几个数中选择一个数作为下一帧的时隙数。对250个以内不同数目的标签,选择不同时隙数,计算一个帧的吞吐率。对不同标签数选择吞吐率最大所对应的时隙数如图1所示,得到标
签数与匹配时隙数的对应关系如表1所示。这样就可以在估算出未识别标签数之后,在下一帧中选择匹配的时隙数,从而提高系统吞吐率。

得到未识别标签估计数n est后,从理论上讲最优的时隙数L应该等于n est[2],但在实际应用中,读写器能够设定的时隙数是定值,通常为1,8,16,32,64,128,256。因此,读写器需要根据n est从以上几个数中选择一个数作为下一帧的时隙数。对250个以内不同数目的标签,选择不同时隙数,计算一个帧的吞吐率。对不同标签数选择吞吐率最大所对应的时隙数如图1所示,得到标签数与匹配时隙数的对应关系如表1所示。这样就可以在估算出未识别标签数之后,在下一帧中选择匹配的时隙数,从而提高系统吞吐率。

1.3带延迟的帧时隙ALOHA算法

帧时隙ALOHA算法中,若帧时隙数远远小于标签

基于时隙的RFID防碰撞算法分析*

刘佳,张有光

(北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083)

摘要:介绍了几种常见的基于时隙的防碰撞算法:帧时隙ALOHA算法和时隙随机算法,并通过仿真,比较分析这些算法识别所用总时隙和对系统吞吐性能的影响。

关键词:RFID防碰撞时隙

*国家863计划:无线射频关键技术研究与开发,编号:2005AA420050

通信与网络Communication and Network

94

《电子技术应用》2007年第5期欢迎网上投稿http://www.doczj.com/doc/cdab0520aaea998fcc220e7c.html http://www.doczj.com/doc/cdab0520aaea998fcc220e7c.html

下载Word文档免费下载:

基于时隙的RFID防碰撞算法分析下载

(共4页)

基于时隙冲突预判的RFID防碰撞算法

基于时隙冲突预判的RFID防碰撞算法 - 射频识别技术的应用场景中,由于存在大量标签同时响应阅读器的情况,导致ALOHA协议中标签长时间无法被识别,为提高ALOHA协议的识别...

基于空闲时隙消除的超高频RFID防碰撞算法

基于空闲时隙消除的超高频RFID防碰撞算法 - 标签防碰撞是射频识别系统中的一项重要研究课题.为了进一步提高射频识别系统的性能和降低复杂度,提出了一种基于空闲时隙...

基于ALoha的RFID系统防碰撞算法仿真与性能分析(PPT)

基于ALoha的RFID系统防碰撞算法仿真与性能分析(PPT) - 基于ALOHA的RFID系统 防碰撞协议与仿真研究 指导老师:阳小龙 答辩人:周雪 学号:40850374 目录 研究背景...

基于分组动态帧时隙的RFID防碰撞算法

基于分组动态帧时隙的RFID防碰撞算法 - 第 35 卷 Vol.35 第 20 期 No.20 计算机工程 Computer Engineering 文章编号:1000—3428(...

基于动态帧时隙ALOHA防碰撞算法研究_刘念硕士论文

基于动态帧时隙ALOHA防碰撞算法研究_刘念硕士论文_信息与通信_工程科技_专业资料。...对现有常用的 RFID 无线通信技术中 的防碰撞算法和安全协议等做了详细分析研究...

基于时隙预测的RFID防碰撞ALOHA算法

基于时隙预测的RFID防碰撞ALOHA算法 - 在得出EPC协议防碰撞机制中累加因子C的基础上,通过比较预设差值门限的方法调整帧长,并明确了识别结束条件;同时,采用时隙预二...

降低无效时隙开销的RFID防碰撞算法

降低无效时隙开销的RFID防碰撞算法 - 为了进一步提高射频识别系统的识别效率,降低空时隙碰撞时隙时长,提出了一个降低无效时隙开销的防碰撞算法.该算法将空时隙和...

BIS_一种降低空时隙开销的RFID防碰撞算法

BIS_一种降低空时隙开销的RFID防碰撞算法 - 第30卷第9期2009年9月 通信学报 、,01.30№.9Septembcr2009 Jounlal册Cb咖uIli训ons ...

基于Aloha的RFID防碰撞算法仿真与实现

基于Aloha的RFID防碰撞算法仿真与实现 - 摘 要 RFID 是利用空间电磁波耦合进行通信的无线传输模式,其防碰撞算法的优劣决定 了其性能及其应用领域。为了满足 RFID ...

基于Aloha的RFID防碰撞算法仿真与实现

为了满足 RFID 系统低标签成本和高识别性能的要求,当前主 要采用基于 Aloha 的防碰撞算法。 本文首先回顾了基本的 Aloha 算法、时隙 Aloha 算法和固定帧时隙 Aloha...