發布日期：2022-07-14 點擊率：48
無線射頻識別(RFID)是一種非接觸式的自動識別技術,其基本原理是刺用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)的傳輸特性,實現對特定物體的自動識別。 RFID技術可以追溯至第二次世界大戰期間。后來發展應用到鐵路、軍隊的貨物跟蹤甚至寵物識別上。在過去的半個多世紀里,RFID的發展經歷了從技術探索、試驗研究、商業應用和標準化建立等幾個重要階段。從現有發展趨勢看,RHD將構建虛擬世界與物理世界的橋梁。可以預見在不久的將來,RFID技術不僅會在各行各業被廣泛采用,最終RFID技術還將會與普適計算技術相融合,對人類社會產生深遠影響。
RFID系統一般由電子標簽和讀寫器兩個部分組成,讀寫器具有同時讀取多個電子標簽的功能。在多標簽對一個讀寫器的RFID系統中,標簽經常會同時向讀寫器傳輸數據,這就要求RFID系統建立一種仲裁機制來避免數據發生碰撞。考慮到電子標簽本身尺寸、能耗的限制,防碰撞機制在保障功能的同時還要求盡量簡單易行,這正是RFID系統設計的挑戰之一。
算法A基于隨機避讓、沖突檢測的原理,使用1個8位寄存器和1個8位隨機數產生器,最大可以仲裁標簽的數量只有256個。算法B基于二進制數的原理,使用 1個8位寄存器和1個l位隨機數產生器,理論上最大可以實現2256個標簽的仲裁。文獻提出了對該算法的一個實現方案,文獻對該算法做了很大改進。算法C 類似于算法A,使用1個16位寄存器和16個l位隨機數產生器,最大可以仲裁標簽的數量是65536個。本文中,作者提出一種分群避讓、群內沖突檢測的算法和其改進算法,僅需要1個8位寄存器和1個1位隨機數產生器就可以實現最大1048 576個標簽的仲裁．而且碰撞次數相對干算法B要大大減少。
1 仲裁機制描述
本方法的核心思想是:首先把電子標簽隨機分群,并將群隨機排序以實現群問的隨機避讓,然后在群內進行沖突檢測和標簽的仲裁。實現時標簽僅需一個寄存器:利用其高位存儲群號,低位存儲沖突檢測時退避的步數,實現極為簡單。下面以8位寄存器為例具體說明本算法的仲裁機制。
當讀寫器初始化標簽時,所有標簽在0~15之間任選一個整數存人寄存器高4位(相當于隨機選擇一個群)并把寄存器低4位設為全O,同時產生一個O或l的隨機數加到寄存器中。如果此時寄存器中的8比特數為全0則圓傳該標簽的ID(ID是指電子標簽的惟一標識,在不同的編碼系統中有不同的含義)。如果多個標簽同時回傳數據,則沖突發生。發生沖突后,其他寄存器高4位為O的標簽寄存器中的數加l,而寄存器中的8比特數為全0的標簽則再產生一個0或1的隨機數加到寄存器中。如果寄存器作加法后仍為全零。則繼續回傳該標簽的ID；如果回傳時不發生碰撞,則其他寄存器高4位為O的標簽僅把寄存器低4位減1后重復前面的回傳操作。當寄存器高4位全為0的標簽全部回傳完ID,則所有其他標簽把寄存器高4位減1后重復前面的操作。
此外依本算法．由于所有標簽隨機選擇群,有可能會出現某個群中的標簽數目過大,使該群中的標簽在仲裁過程中始終發生碰撞,標簽寄存器始終加1,導致寄存器低4位向高4位進位。進位意味著所有進位的標簽的寄存器低4位清零而高4位加1,這使得這些標簽不再屬于原有的群而歸人到下一個群中,從而優化了因隨機選擇而產生的分布不均勻的群標簽數。
本算法中,標簽最大退讓步數為24=16步,因此每個群最大能仲裁的標簽數目為216=65536,則本算法能仲裁的標簽數理論上限是16×216=1048576。
2 算法步驟
給出算法步驟,假設使用一個8位寄存器,則本算法包括以下步驟:
(1)在所述RFID系統的被動方一標簽中設計一個4+4位的寄存器(Rel)和1個“0”、“l”隨機數產生器(RGI),如圖l所示。
(2)在所述RFID系統的主動方一讀寫器向所有處在等待態的標簽發送初始化命令。標簽因此進入仲裁態,用RGI產生4比特隨機數,加載到Rel高4位R7~R4,低4位R3~R0全部清零。
(3)讀寫器等待一定時間后發送允許回傳命令。
(4)Rel為全零的標簽向讀寫器回傳標簽ID。
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