基于Aloha的RFID防碰撞算法仿真与实现

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1、北京科技大学本科生毕业设计（论文）摘要RFID是利用空间电磁波耦合进行通信的无线传输模式，其防碰撞算法的优劣决定了其性能及其应用领域。为了满足RFID系统低标签成本和高识别性能的要求，当前主要采用基于Aloha的防碰撞算法。本文首先回顾了基本的Aloha算法、时隙Aloha算法和固定帧时隙Aloha算法（FSA），并将其运用于RFID系统中。接着讨论一种动态帧时隙Aloha算法（DFSA）：每一帧的开始，阅读器向工作范围内的标签广播一个包含该帧帧长的数据包；标签收到包后，进行时间同步，同时读取帧长N，随机选择1-N中的一个时隙，等该时隙到来即向阅读器发送自身ID信息；阅读器在每一时隙结束

2、时判断该时隙是否收到包，如果没收到则该时隙空闲，如果收到的包有错则说明该时隙内发生多标签碰撞，如果收到正确的包、则读取包中ID信息、并向空间广播带有该ID的包；标签收到包后判断，如果该包中包含自身ID信息、则证明该标签在上一时隙中被正确识别、标签进入静默状态、一段时间内不再与阅读器通信；如果标签未被正确识别，只能等待下一帧开始后，重新选择时隙，重复上述过程。一轮识别（即一帧）结束后，阅读器统计该帧中包含的空闲时隙数、冲突时隙数和成功识别时隙数，若冲突时隙数超过一定阈值则增加下一帧的帧长，若空闲时隙数超过一定阈值则减少下一帧的帧长，实现帧长的动态控制。这样求得系统的时隙利用率和碰撞概率的平

3、衡，提高了系统识别率，缩短了识别时间。本文第4章详细构建了基于OPNET的RFID系统模型，并嵌入固定帧时隙Aloha算法，找出了不同负载条件下的系统识别率最高的帧长，作为DFSA帧长动态改变的依据。为了验证DFSA的性能优势，第5章中将DFSA算法嵌入RFID模型，得出基于DFSA的RFID系统识别率与负载关系曲线，并与固定帧长为8、16的基于FSA的RFID系统识别率与负载关系曲线比较。证明，当待识别标签数量很大时，基于DFSA算法的RFID系统识别率远高于FSA，系统性能更加优异。关键词：AlohaOPNETRFID防碰撞算法-1-北京科技大学本科生毕业设计（论文）Abstract

4、RFID(RadioFrequencyIdentification)systemcommunicateswirelesslybyelectromagneticcouplinginthespace.Theanti-collisionalgorithmdeterminesitsperformanceanditsapplication.Inordertomeetthelowlabelcostandhighrecognitionperformancerequirements,alohabasedanti-collisionalgorithmiswidelyusednow.Thispaperfir

5、streviewsthepureAlohaalgorithm,AlohaalgorithmandfixedtimeslotFrameSlottedAlohaalgorithm(FSA),anduseditinRFIDsystem.ThendiscussedaDynamicFrameSlottedAlohaalgorithm(DFSA):Atthebeginningofeachframe,readerbroadcastdatapacketscontainingframelengthNtotagsinitsworkingarea.Tagsreceivethesepackets,synchro

6、nizetime,andreadframelengthN.Theythenselectoneslotrandomlyfrom1-N.Whenthetimeslotcomes;tagtransmitsitsownIDinformationtoreader.Foreachslot,ifnopacketreceived,thetimeslotisidle,ifmorethanonepacketisreceived,thetimeslotiscollision,ifthereisonlyonepacketinaslot,readergetthepackageIDinformation,andbr

7、oadcasttotags.TagwhichhasthesameIDstopscommunicationafterreceivedthispacket.Ifatagisnotidentifiedcorrectly,itcanonlywaitforthebeginningofthenextframetochooseaslotrandomly,waitingforbeenrecognized.Intheendofeachframe,re