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凯发k8旗舰厅手机app下载:RFID读写器抗冲突问题如何来解决



1 读写器的滋扰

读写器的冲突是指由一个读写器检测到,并且由另一个读写器所引起的滋扰。它主要有三种体现形式。

(1)读写器与读写器之问的滋扰:当一个读写器发射较强的旌旗灯号与一射频标签反射回的微弱旌旗灯号关连扰时,就引起了读写器与读写器之间的滋扰,其示意图如图1所示。读写器R1位于读写器R2滋扰区。从射频标签Tl反射回的旌旗灯号到达读写器R1,很轻易被读写器R2发射的旌旗灯号滋扰。这种滋扰纵然两个读写器涉猎范围没有重叠也有可能孕育发生。

(2)多读写器到标签问的滋扰:当多个读写器同时涉猎同一个标签时引起了多读写器到标签间的滋扰,如图2所示,两个读写器涉猎范围重叠。从读写器Rl和R2发射的旌旗灯号可能在射频标签Tl处孕育发生滋扰。在这种环境下,标签T1不能解密任何查询旌旗灯号并且读写器R1和R2都不能涉猎T1。由于读写器冲突,读写器Rl能涉猎标签T2和T3,然则不能涉猎标签Tl,是以,读写器R1唆使两个射频标签存在而不是3个。

图1 读写器到读写器间的滋扰

图2 读写器到标签间的滋扰

(3)读写器冲突使载波侦听无效:别的一种读写器冲突的环境如图3所示。两个读写器涉猎范围没有重叠,但读写器R2发射的旌旗灯号与读写器R1发射的旌旗灯号在标签T处滋扰。这种环境同时发生在两个读写器不在互相侦听范围内时,使射频识别收集中载波侦听无效。

图3 读写器冲突使载波侦听无效

除了误操作,读写器冲突同时使射频识别系统总的涉猎速度减慢,而且这些问题在移动或手持式读写器中加倍严重。是以,削减读写器冲突是必须的。

2 相关事情和钻研

2.1 读写器冲突的主要特征

读写器冲突主要有下列特征:

①暗藏节点问题是读写器冲突问题的一个方面。两个读写器不在互相侦听范围内而在标签处滋扰时,使射频识别收集中正常的载波侦听无法事情。

②当多个读写器扣问/发射的旌旗灯号在某射频标签处冲突时,该点的旌旗灯号会变得异常紊乱并且射频标签不能再接管任何读写器扣问/发射的旌旗灯号。

③所钻研的射频标签是被动式标签,是以标签本身既不能调剂也不能主动与读写器通信以避免冲突。射频标签是在被读写器扣问旌旗灯号激活后才能通信。

2.2 相关的多址机制

常用的多址机制不能直接利用在射频识别系统中,由于:

①FDMA。FDMA要领中,读写器应用不合的频率和射频标签通信。因为射频标签没有频率调谐电路,是以射频标签不能选择一个特定的读写器与其通信。假如射频标签增设频率调谐电路功能,将大年夜大年夜增添射频标签的资源,是以FDMA不得当利用在射频识别系统中。

②TDMA。TDMA要领中,读写器被分配不合的时隙,以避免读写器同时扣问/发送射频旌旗灯号。这类似于图论中的图形着色问题,是一个NP-hard问题。在移动式收集中,没有滋扰的读写器由于移动接近而呈现滋扰,必要从新分配时隙。动态的分配时隙减小了RFID系统涉猎速度。

③CSMA。RFID收集,像其他的无线收集一样,存在暗藏节点问题。读写器不在相互侦听范围内在标签处发生滋扰,是以仅仅寄托载波侦听无法避免RFID收集中的冲突问题。

④CDMA。CDMA必要在射频标签上增设额外的电路,大年夜大年夜增添了标签的资源,并且分配码给所有收集中的标签是一件异常繁杂的事情。是以CDMA不是一种资源低且有效的规划。

2.3 相关的抗冲突机制

常见的抗冲突协议,如RTS-CTS,不能直接利用在RFID系统中,由于:

①传统的无线收集,只有一个节点回发CTS旌旗灯号给发送者。然而在RFID系统中,假如读写器广播发送一RTS旌旗灯号,所有在读写器涉猎范围内的标签都得回发CTS旌旗灯号给发送者读写器。这必要给这些CTS旌旗灯号设计别的的抗冲突机制,将使这种协议加倍繁杂。

②有可能由于冲突,一些标签(如T1)没有接管到RTS旌旗灯号而别的一些标签(如T2)接管到了RTS旌旗灯号。在这种环境下,从T2回发的CTS旌旗灯号不能确定在读写器的涉猎范围内没有冲突。若何确定读写器接管了在其涉猎范围内的所有标签的CTS旌旗灯号,对付读写器是否存在冲突是异常紧张的。

2.4 相关的读写器抗冲突措施

2.4.1 UHF第二代标签标准:UHF第二代标签标准是由EPCglobal拟订的。该标准把读写器和射频标签的旌旗灯号传输瓜分开,这样冲突只能在标签与标签间或者读写器与读写器问发生。这种瓜分使读写器和射频标签旌旗灯号在不合的频道上传输,办理了读写器问的滋扰。然而,标签没有频率选择性。由于当两个读写器用不合的频率同时与标签通信时,标签不能调谐到特定的频率.以是会在标签处发生冲突。是以该标准仍存在多读写器到标签间的滋扰。

2.4.2 Colorwave算法:Colorwave算法是一种基于TDMA散播式算法。该算律例定每一个读写器从0到maxColors中随机选择一个时隙(颜色)传输数据。假如发生了冲突,读写器选择一个新的时隙(颜色),并且发送一个kick(较小的节制包)给它所有左近的读写器,奉告它们它选择了一个新的时隙(颜色)。假凯发k8旗舰厅手机app下载如左近的读写器有同样的时隙(颜色),它从新选择一个新的时隙(颜色)并发送一个kick。这样不停继承下去。这种转换和驻留的动作就被称为kick。每一个读写器跟踪当前的时隙是什么颜色。Colorwave算法要求在读写器之凯发k8旗舰厅手机app下载间光阴同步,同时假定读写器能够检测到RFID系统中的冲突。然而,仅仅用一个读写器检测在标签处发生的冲突是弗成行的,除非标签也参加冲突检测,并且读写器移动将会从新分配时隙,从新分配的时隙传播全部收集,将会导致全部系统的无效。

2.4.3 ETSl EN 208标准:ETSI EN 208是一个为RFID读写器开拓的标准,它基于CSMA协议的“先听再说”。读写器首先在一特定的小光阴段里侦听数据通道里任何正在进行的通信。假如在那段光阴里,数据通道余暇,它将涉猎标签;假如通道忙,它随机选择一段退避光阴。然而,正如前面所讲,读写器仅仅寄托载波侦听不能检测到冲突。

2.4.4 Q进修算法:Q进修算法提出了一种HiQ、多层、在线的进修算法。该算法经由过程进修读写器的冲突模式和有效地分配频率给读写器,动态地办理RFID系统中读写器的冲突问题。Q进修算法多层布局如图4所示。读写器发送冲突消息给读写器级办事器层(R-Server)。然后单个的R-server然后分配资本给它的读写器,这样的要领可使它们之间的互相通信不呈现滋扰。R-Server经由过程Q进修办事器(Q-server)被分配到频率和时隙。根Q-server具有所有频率和时隙资本的整个常识,并且能分配它们。Qserver不像R-Server一样,没有单个读写器问约束关系,这种关系经由过程该层下面的办事器之问的互相感化来揣摸。

图4 Q进修算法多层布局

这种措施假如利用在RFID系统中,将存鄙人面的问题:

①协议维持多层布局必要额外的治理开销。

②对付移动的读写器来说,收集拓扑布局不确定的变更将会改变Q进修算法的多级布局。这就必要从新分配时隙,将花去更多的光阴并使系统无效。

③Q进修假定读写器的冲突检测不在读写凯发k8旗舰厅手机app下载器互相的侦听范围内。然而,并不是所有的冲突都能检测到,这将导致协议的不精确操作。

④应用时隙必要所有的读写器同步,这种同步将是全部系统的额外开销。

综上所述,这些读写器抗冲突措施不得当具有移动读写器的RFID收集系统。是以,必须寻求一种具有实际意义且有效的得当各类环境的RFID系统。

3 一种削减读写器冲突的新算法

3.1 新算法的提出

在设计读写器抗冲突协议时,要斟酌的一个紧张身分便是射频标签是被动式的,是以不能介入抗冲突;同时任何增添给标签的新功能都将增添标签的资源。是以盼望寻求一种标签不介入的抗冲突协议。

RFTD收集存在暗藏节点问题,如图5所示。R1和R2不在互相的侦听范围内,然则在T处从读写器R2发射的旌旗灯号与从读写器R1发射的旌旗灯号发生滋扰。在这种情形下,R1和R2间必要一个看护机制。这样,当Rl和T正在通信,R2被看护R1的通信,是以R2可以延迟与射频标签的通信。我们把这种经由过程广播形式发送的消息称为“信标”。当一个读写器正在与射频标签通信时,它将周期性地在一个自力的节制通道里发送信标。

图5 新算法节制通道范围

节制通道的通信范围,指任何两个读写器在互相的数据通道(该通道用来涉猎标签)滋扰,能够在节制通道通信。图5中只管读写器R1和R2互相在数据通道滋扰,但它们将在节制通道通信。这是经由过程在节制通道比数据通道发射更高的功率达到的。节制通道是RFID频谱中除那些用作读写器与标签间通信的频谱外的子频带。是以,在节制通道上的传播不影响任何在数据通道上正在进行的通信。数据通道被用作读写器与标签之间的通信,而节制通道被用作读写器与读写器之间的通信。假定读写器能够同时接管节制通道和数据通道上的旌旗灯号。

3.2 新算法信标的帧款式

新算法只为读写器设计,由于射频标签不介入抗冲突活凯发k8旗舰厅手机app下载动。信标的帧款式如下:

①帧类型,唆使该数据包是信标数据。它可以瓜分成帧类型和序列号,序列号指明将被发送的信标的数量。

②源地址,包括发射信标的读写器的地址。在该布局中信标没有目标地址,由于信标是在节制通道广播发送。

③CRC查验,用来检测差错和校对,是数据包轮回冗余查验部分。

3.3 新算法的事情流程和步骤

图6为该算法的事情流程图,主要包括下列步骤:

图6 新算法流程图

①读写器在与射频标签通信前,必须在等待状态至少等待tmin时长。该时长即是3倍的信标距离光阴。时长tmin类似于802.11算法DIFS光阴。在该状态,读写器每接管到一个信标,它从新复位等待时长为tmin。

②读写器假如在时长tmin耗损完了还没有接管到任何信标,读写器揣摸出在其相近没有其他的读写器在涉猎标签。于是读写器进入竞争阶段,并且从光阴距离[OACW]中选择一随机退避光阴。假如它选择i,那么读写器必须在竞争状态等待i个信标光阴距离光阴。假如读写器现在接管到一个信标,它就损掉现在的周期,鄙人一个周期等待。例如在tmin时长接管到了信标,它将鄙人一个tmin时恒久待。假如随机退避光阴停止,读写器还没有接管到信标,该读写器就觉得没有其他的读写器和它竞争,是以该读写器就在节制通道上发送信标,并且在数据通道上和标签通信。该随机退避光阴赞助读写器问避免孕育发生冲突。否则,许多其他读写器在等待时长tmin后会同时发送信标凯发k8旗舰厅手机app下载。随机退避光阴是多倍的信标距离长,前进了竞争的公道性。

③当读写器与标签通信时,读写器在节制通道上每隔一信标距离时长发送一个信标。该信标看护左近的读写器,以便阻拦它们与标签的通信,这样避免了冲突。在与标签通信停止后,读写看从新回位到等待状态,继承余下的周期。

④每次读写器发送一信标,它首先检测节制通道。假如节制通道忙,就不停检测下去。一旦检测到节制通道余暇,读写器就等待一随机延迟并再一次检测通道和发送信标。该随机延迟是多倍的信标传播延迟,以避免冲突。否则,许多读写器在信道余暇时会同时发送信标。算法中的竞争延迟及发信标前延迟与平日的无线收集中的退避相似。一旦节制通道检测到余暇竞争延迟和发信标前延迟,计数器削减;当检测到发送时,计数器竣事计时;当节制通道检测到余暇后,计数看从新计数。并且,假如读写器在竞争阶段的退避时代接管到信标,它就会存储余下的退避谋略光阴等待下一次时机。例如,在tmin光阴内读写器接管了信标,当读写看从新进入竞争阶段时,读写器使用余下的退避光阴。这样做的目的是前进读写器间的公道。

4 结论

散播式读写器抗冲突算法,经由过程在节制通道上周期地发送信标来达到抗冲突的目的。与CSMA机制比拟,它可以低落读写器冲突1%~2%,前进读写器的涉猎速度高达98%。它必要读写器较少的花销,完全不必要射频标签介入抗冲突。该算法同时还得当移动或手持式涉猎器的射频收集,具有重大年夜的实用代价。

责任编辑:ct

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