RFID防碰撞协议原理分析

RFID防碰撞协议原理分析

姓名： _____***__________ 学号： ____***********______ 院系： ____计算机学院_______ 专业： _____网络工程________ 指导教师：_____**__________

目录

摘要 (3)

Abstract (3)

1.RFID系统中防碰撞协议 (4)

1.1 二进制防碰撞协议 (5)

1.2 查询树防碰撞协议 (5)

2.RFID中防碰撞算法 (6)

2.1基于Aloha的算法 (6)

2.1.1纯Aloha (6)

2.1.2时隙Aloha (7)

2.1.3 FSA (8)

2.1.4 DFSA (8)

2.2基于二进制树的算法 (9)

2.2.1 二进制搜索算法 (9)

2.2.2 动态二进制搜索算法 (9)

2.2.3后退式二进制搜索算法 (9)

结束语 (10)

参考文献 (11)

摘要

RFID是一种非接触式的自动识别技术，碰撞问题是影响RFID系统读取效率的关键问题。导致标签识别效率的降低和资源的浪费。本文介绍了两种防碰撞协议的性能。指出其优缺点和研究进展情况。

关键词：RFID ; 防碰撞协议

Abstract

RFID is a non-contact automatic identification technology, which is the key problem of the RFID system. Reduce the efficiency of label identification and the waste of resources. In this paper, the performances of three kinds of anti-collision protocols are compared. Points out their advantages and disadvantages and the research progress.

Keyword: RFID ; Anti-collision protocol

1.RFID系统中防碰撞算法

为了解决碰撞问题，产生了很多的防碰撞算法，目的就是把众多的标签按照某种方式分隔开进行逐个读取，主要有频分多路法(FDMA)、空分多路法(SDMA)、时分多路法(TDMA)和码分多路法(CDMA)四种方法。防碰撞算法结构图如图所示

空分多路法由于其复杂的天线系统的高费用使得应用不是很广泛，频分多路法由于其阅读器的费用比较高，应用也受到了限制。码分多路法的多路方式软件设计困难，读写器每一路都需要相应的硬件或软件支持，非常复杂，所以不适合RFID系统。因此，TDMA成为反碰撞算法最广泛的选择，该方法又分为标签驱动法和阅读器驱动法，标签驱动法中具有代表性的算法是Aloha算法。阅读器驱动法需要准确的同步进而无错误的检测出碰撞位，它再划分为“轮询法”和“分裂法”。由于Aloha算法不能有效地解决标签饿死的问题，所以本文的研究主要在分裂法的基础上进行。

1.1 二进制防碰撞协议

二进制防碰撞协议中，阅读器应用二进制搜索算法能够成功地读取它范围内的所有标签。标签含有唯一的ID序列号(由一些二进制码构成)，阅读器在每次查询过程中只发送一位0或1，标签中与接收的位相同的才会发生应答，并发送自己的下一位直至所有ID序列号传完。标签中与接收到的位不相同的就会转到待机状态，直到某个标签被识别剩余的标签重置。在一个识别过程中，如果阅读器发现冲突就会发0，否则发送从标签接收的那一位作为下一个查询位。

1.2 查询树防碰撞协议

查询树算法是一种无记忆标签防碰撞算法。读写器发送一个前缀查询信息，与这个前缀相匹配的标签做出响应。读写器发出的前缀决定了碰撞的标签如何分裂。标签除了其自身的ID号以外无需记忆其他额外的信息。一旦一个标签被成功识别，读写器就开始新一轮的读取操作。协议原理：读写器发送长度为k的前缀；ID中前k bit和前缀匹配的标签反馈第(k+1)bit至最后1 bit。如果阅读器收到的ID

碰撞，再先后将前缀加“0”或“1”，作为新的前缀发送出去。如果没有发生碰撞，就表明有一个标签被识别了。

2.RFID中防碰撞算法

本文主要研究基于时分多址技术的防碰撞协议，这些协议根据是由阅读器驱动还是标签驱动可以分为阅读器先发言(reader-talk-first，RTF)和标签先发言(tag-talk-first，TTF)，其中用得最广泛的是RTF，而基于RTF有两种防碰撞算法，即Aloha算法和基于二进制树的算法。

2.1基于Aloha的算法

2.1.1纯Aloha

Aloha算法是一种随机接入方法，其基本思想是采取标签先发言的方式，当标签进入阅读器的识别区域时自动向读写器发送其自身的ID号，在标签数据的过程中，若有其他标签也在发送数据，那么发生信号重叠导致完全冲突或部分冲突，读写器检测接收到的信号是否发生冲突，一旦发生冲突，读写器就发送命令让标签停止发送，随机等待一段时间后再重新发送以减少冲突。在纯Aloha算法中，存在部分碰撞和完全碰撞的问题。它有如下3种工作状态

关断。在协议中用Muting命令时，成功识别一个标签就会让在阅读器识别范围标签总数目减，减少阅读器的负载。当两个标签同时发送数据时就会发生碰撞，随机等待一段时间再重新发送。当系统成功识别后，阅读器发送Muting命令让标签处于“沉默”状态。

·减慢标签信息发送速度。在这种工作模式下，主要降低数据的传输速率，这样能减少碰撞的几率。

·载波监听。当阅读器侦测到一个标签开始传送数据时，会发送一个“Silence”命令。目的是阻止其他标签传送数据，直到阅读器发送“ACK”或标签等待时间到时，标签重新传送数据。其他结合Fast Mode和Muting、PA with and Fast Mode 和Slow Down各自的特性组成另外两种工作模式。由于纯Aloha算法存在着部分碰撞现象，因此其碰撞概率很大，适用于阅读器只负责接收标签发射的信号，而标签只负责向阅读器发射信号的情况。

2.1.2时隙Aloha

在时隙Aloha算法中，标签数据传输只在每个时隙的起始，因此它只会发生，不会发生部分碰撞。时隙Aloha算法有如下几种工作状态。

·Muting/Slow Down。作用相似于在纯Aloha算法中的作用，只是运行在单个时隙中.

·Early End。当在这个时隙没有检测到有数据传送时，阅读器马上关闭该时。在这个工作模式中，有两个命令应用：第一，Start-of-Frame(SOF)开始一个阅读循环；第二，End of-Frame(EOF)关闭一个空闲的时隙。

·Early End and Muting。成功识别标签后，阅读器发送Mute命令减少需要识反之，在一个短暂时间内侦测到没有数据传输，阅读器就发出EOF命令终止这个。

·Slow Down and Early End。提前结束状态时间。总的来说，Fast Mode仅用