1 / 14

RFID 系统中标签 ID 预测防碰撞算法

RFID 系统中标签 ID 预测防碰撞算法. ID Prediction Algorithm for Tag Collision Arbitration in RFID System. Hyun Jun Yeo, Yong Hwan Kim, Hwa Young Lim. 摘要.

mary-mullins
Download Presentation

RFID 系统中标签 ID 预测防碰撞算法

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RFID系统中标签ID预测防碰撞算法 ID Prediction Algorithm for Tag Collision Arbitration in RFID System Hyun Jun Yeo, Yong Hwan Kim, Hwa Young Lim

  2. 摘要 • 在无线射频识别（RFID）系统中，阅读器需要用防碰撞算法来快速识别阅读器射频区域（interrogation zone）的所有的标签。本文提出了基于树的ID预测算法来（IPA）解决标签的碰撞。在IPA算法中，用“计数位”（count-bit）来表示ID中含1的个数，并将其加在标签ID的左边位置。阅读器通过“计数位”、碰撞位的位数、已经识别出来的位来准确预测出ID。使用IPA算法，阅读器能够一次识别多个的标签。IPA算法能够减少阅读器请求的传送次数，因此能够缩短识别所有在射频区域标签的时间。

  3. 1 引言 • RFID系统由两部分组成：阅读器和标签。每个标签都有各自的唯一的ID，阅读器通过无线的方式来识别标签。阅读器到标签的信号或者标签到阅读器的信号会发生碰撞，因为阅读器和标签共享无线通道进行通信。 • 碰撞可以分为两类：阅读器碰撞及标签碰撞。阅读器碰撞，当两个相邻阅读器同时对一个标签发请询问时发生；标签碰撞，当多于两个标签同时响应阅读器的请求时就会发生。碰撞导致阅读器不能识别任何一个标签。阅读器的碰撞可以避免，因为一个阅读器可以和相邻的阅读器通信；但标签的碰撞不容易解决，因为标签不能检测到相邻的标签。为了解决标签碰撞，阅读器检测碰撞，然后需要用防碰撞算法来解决碰撞。

  4. 2 ID预测算法 • 曼切斯特编码

  5. 阅读器和标签之间的问答

  6. 计数位 （count-bit） 这时IPA算法的重要特点之一，IPA利用ID中包含1的位数来预测标签ID。为了支持这个功能，我们采用标签ID的高位来作为“计数位”。 标签ID由“ID位”和“计数位”组成。ID位存储标签的唯一标致数字。“计数位”表示“ID位中”包含1的位数。“计数位”的长度可以根据下式计算：

  7. 计数位 通过将计数位加在标签ID的高位部分，我们得到如下属性： （1）“计数位”总是在识别过程中的前面被识别出来，因为阅读器从最高有效位（MSB）到最低有效位（LSB）来识别标签ID。 （2）当阅读器识别了“计数位”后，所有响应的标签的“ID位”包含“1”的位数一样。因为“计数位”包含在前缀中作为请求命令一起发送出去。 • 识别算法 识别标签ID的时候，阅读器分析标签响应的复合信号。阅读器存储一下四个值： （1）Ncb：“计数位”的值，即“ID位”中包含1的位数； （2）Nc：碰撞位数； （3）N1：到目前为止已经识别出的“1”的个数； （3）Nr：目前为止还没有被识别出来的“1”的位数。 Nr的值可以通下式计算：

  8. 识别算法 阅读器利用Nr的值来识别标签。阅读器通过下面的方法来识别标签。 （1）Nr=0：这意味着ID位中所有的位已经被识别。即不存在碰撞，一个标签被识别； （2）Nr=1：表示没有被识别的“1”只有1个。我们可以将标签ID中的一个碰撞位用“1”代替，其余碰撞位用“0”。有Nc个碰撞位，因此有Nc个标签被识别。 （3）Nr=Nc-1：说明还有1个“0”还没有被识别。因此，我们可以将标签ID中的一个碰撞位用“0”代替，其余的碰撞位用“1”代替，总共有Nc种可能，因此能够识别Nc个标签。 例如，假设阅读器接收到标签的复合信号01110XXX1。这种情况下，“计数位”是“011”，值为3；碰撞位数Nc是3。“ID位”中已经确定的“1”的位数N1是2。因此，还没有被识别的“1”的个数Nr是1。阅读器可以识别出3个标签：011101001、011100101和011100011。

  9. 识别流程 识别过程开始的时候，作为第一步，阅读器将空前缀压入堆栈。接着阅读器从堆栈中弹出前缀作为请命令发送给标签。标签将接收到的前缀和自己的标签ID的前缀相比较，一样时发出自己的标签ID。接下来，阅读器根据接收到的信号中的最高碰撞位，判断“计数位”是否已经被识别出来。如果是，阅读器存储识别信息（Nr, Nc,N1和Nr），并判断能否识别出标签。 在“计数位”被识别出来之前，或者阅读器不能识别出标签。新的前缀将被压入堆栈，用于下一流程。新的前缀是这样形成的：第一个碰撞位分别用“0”和“1”代替。然后阅读器将新前缀压入堆栈。下一流程，阅读器重新从堆栈弹出前缀，重复上面的过程直到堆栈空为止。 阅读可以利用堆栈来检测识别过程是否可以结束。

  10. 示例

  11. 示例

  12. 3 性能评价 • 仿真程序用C语言编写，可以选择标签的数量、标签ID的长度及分配标签ID的方式。在试验时，标签ID的分配使用两种方法：随机分配和顺序分配。使用随机分配，所有标签ID的值在一个ID范围内均匀分布。而顺序分配将所有标签ID集中在一个指定的ID范围。 • 实验计算了不同标签数量，不同标签ID长度下，分别在随机分配ID和顺序分配ID方式下的阅读器和标签之间的请求/应答的次数。 • 在实验中用的标签ID长度为8位和16位。

  13. （a）8位随机分配 （b）8位顺序分配 （c）16位随机分配 （d）16位顺序分配

  14. 4 结论 • 为了能够快速、完全识别所有在射频区域的标签，阅读器需要防碰撞算法。在本文里，我们提出了ID预测算法（IPA）。IPA算法通过利用ID中包含1的位数、当前请求中碰撞位的个数和已经被识别的1的个数，能够让阅读器准确预测标签ID。通过仿真评估，IPA算法性能优于其它算法。在最好的情况下，IPA算法性能比查询树算法的性能提高了约四倍，比二进制查找算法的性能提高了约两倍。继续研究改进IPA算法，以加速识别过程是很重要的。

More Related