RFID技術(shù)工作原理圖
為使RFID讀寫器能順利完成其作用范圍內(nèi)的標(biāo)簽標(biāo)識、信息讀寫等操作,防止碰撞,RFID主要采用TDMA時分多路接入法,每個標(biāo)簽在單獨(dú)的某個時隙內(nèi)占有信道與讀寫器進(jìn)行通信。然而,在多讀寫器、多個電子標(biāo)簽的系統(tǒng)中,信號之間的沖突與干擾在所難免,這會導(dǎo)致信息疊混,嚴(yán)重影響RFID的使用性能。信號之間的沖突分為標(biāo)簽沖突和讀寫器沖突兩類,解決沖突的關(guān)鍵在于使用放碰撞算法。
1. 標(biāo)簽沖突
當(dāng)多個電子標(biāo)簽處于同一個讀寫器的作用范圍時,在沒有采取多址訪問控制機(jī)制的情況下,信息的傳輸過程將產(chǎn)生干擾,這將導(dǎo)致信息讀取失敗。
(1)隨機(jī)性解決方案
對于標(biāo)簽沖突,一般采用Aloha搜索算法。例如,目前高頻頻段的電子標(biāo)簽都是用Aloha法來處理。Aloha法在一個周期性的循環(huán)中將數(shù)據(jù)不斷地發(fā)送給讀寫器,數(shù)據(jù)的傳輸時間只占有重復(fù)時間的很小部分,傳輸間歇長,標(biāo)簽重復(fù)時間小,各標(biāo)簽可在不同的時段上傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)包傳送時不易發(fā)生碰撞。改進(jìn)型的Aloha算法還可以對標(biāo)簽的數(shù)量進(jìn)行動態(tài)評估,并根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則,自適應(yīng)選取延遲的時間及幀長,顯著地提高了識別速度。由于同類型的電子標(biāo)簽工作在同一頻率,共享同一個通信信道,Aloha算法中標(biāo)簽利用隨機(jī)時間響應(yīng)讀寫器的命令,其延遲時間和檢測時間是隨機(jī)分布的,是一種不確定的隨機(jī)算法。
(2)確定性解決方案
除隨機(jī)性方案外,還有一種確定性解決方案,主要用于超高頻頻段。確定性解決方案的基本思想是,讀寫器將沖突區(qū)域的標(biāo)簽不斷劃分為更小的子集,根據(jù)標(biāo)簽ID的唯一性來選擇標(biāo)簽進(jìn)行通信。在確定性解決方案中,最典型的是樹形搜索算法,這種算法由讀寫器發(fā)出請求命令,N個標(biāo)簽同時響應(yīng)造成沖突后,檢測沖突位置,逐個通知不符合要求的標(biāo)簽退出沖突,最后一個標(biāo)簽予以響應(yīng)。余下的N-1個標(biāo)簽重復(fù)上述步驟,經(jīng)過N-1次循環(huán)后,所有標(biāo)簽訪問完畢。確定性解決方案的缺點(diǎn)是標(biāo)簽識別速度較低。
2. 讀寫器沖突
在實(shí)際應(yīng)用中,有時需要近距離布局多個RFID讀寫器,一個標(biāo)簽同時接收到多個讀寫器的命令,從而導(dǎo)致讀寫器間相互干擾。
位沖突示意圖
RFID讀寫器 沖突有兩種,一種是由多個讀寫器同時在相同頻段上運(yùn)行而引起的頻率干擾,一種是由多個相鄰的讀寫器試圖同時與一個標(biāo)簽進(jìn)行通信而引起的標(biāo)簽干擾。解決干擾最簡單的做法是,對相鄰的讀寫器分配在不同的頻率或時隙,而對物理上足夠分離的讀寫器分配在同一頻率或時隙。目前已提出的Colorwave算法提供了一個實(shí)時、分布式的MAC協(xié)議,該協(xié)議可以為讀寫器分配頻率與時隙,從而減少了讀寫器間的干擾。
在ETSI標(biāo)準(zhǔn)中,讀寫器在同標(biāo)簽通信前,每隔100ms探測一次數(shù)據(jù)信道的狀態(tài),采用載波偵聽的方式來解決讀寫器的沖突。在EPC標(biāo)準(zhǔn)中,在頻率譜上將讀寫器傳輸和標(biāo)簽傳輸分離開,這樣讀寫器僅與讀寫器發(fā)生沖突,標(biāo)簽僅與標(biāo)簽發(fā)生沖突,簡化了問題。
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