rfid第4章-标签识别协议.pptx

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1、射频识别技术原理、协议及系统设计第二篇协议射频识别技术原理、协议及系统设计第四章RFID标签识别协议本章内容4RFID的标签识别协议4.1基于ALOHA的防冲突算法4.2基于二进制树的防冲突算法4.3防冲突算法的性能分析4.4小结4RFID的标签识别协议与其他无线传输系统一样，RFID系统也存在信号干扰问题。RFID系统中，主要存在以下两种类型的信号干扰：阅读器之间的冲突干扰（多个阅读器同时发送信号）标签之间的冲突干扰（多个标签同时响应阅读器）因此，需要降低阅读器之间以及标签之间的冲突来提高对标签的识别效率。4RFID的标签识别协议针对阅读器(处理能力较强

2、)之间的冲突问题，存在三种典型的防冲突协议：阅读器之间的冲突基于时分多址（TDMA)基于频分多址（FDMA)基于载波侦听多路访问（CSMA)4RFID的标签识别协议基于时分多址（TDMA)的阅读器之间将整个时间段划分成多个间隔,，允许阅读器在其分配到的时间间隔内传输信息，来避免阅读器之间的干扰。基于频分多址（FDMA)把通信频段分为多个信道，每一个信道每一次只能分配给一个用户阅读器之间使用多个互不干扰的信道，不会产生冲突基于载波侦听多路访问（CSMA)就是每个设备传输消息之前需要检查媒介信道是否空闲，若忙则等待，直到信道被释放为止，每个阅读器的接收模块，首

3、先监听到信道空闲阅读器将会发送信息，然后激活接收模块检测信号干扰。4RFID的标签识别协议与阅读器相比，标签受硬件资源限制，存储能力和计算能力很有限。这使得标签没有冲突检测功能，标签之间不能相互的通信，所有的冲突检测都需要借助于阅读器完成。从系统的复杂度以及成本方面考虑，TDMA可用于检测RFID标签之间的冲突。基于TDMA的标签之间的防冲突算法基于ALOHA的防冲突算法基于二进制树的防冲突算法4.1基于ALOHA的防冲突算法基于ALOHA的防冲突算法采用了回退的机制，标签以概率的方法参与识别过程。三种基于ALOHA的防冲突算法：纯ALOHA算法时隙ALO

4、HA算法基于帧的时隙ALOHA算法基于ALOHA的协议的特点：简单且公平4.1.1纯ALOHA算法tag1tag2tag312多标签信号冲突3成功确认冲突确认若标签收到成功识别确认信息，则不再继续发送标识符。否则其等待一段时间后将重新发送直至发送成功为止。4.1.1纯ALOHA算法算法简单，易于实现，但信道利用率仅为18.4%，性能差。4.1.2时隙ALOHA算法S-ALOHA算法将纯ALOHA算法的时间分为若干时隙，每个时隙大于或等于标签标识符发送的时间长度，并且每个标签只能在时隙开始时刻发送标识符。由于系统进行了时间同步，S‐ALOHA协议的信道利用率

5、达到36.8%，是纯ALOHA的两倍。4.1.3基于帧的时隙ALOHA算法tag1tag2tag3帧长度f阅读器广播帧长度（f）标签在接收f以后随机在0~(f-1)中选择一个整数作为其时隙序号，并存于寄存器（SN)在下一帧的每个时隙中，阅读器通过时隙开始命令启动一个新时隙，若标签SN为0则立即发送标识符号，否则SN-1.10…f-1SN23若标识符发送成功，则标签休眠，否则等待在下一帧中重新选择时隙发送标识符。在S-ALOHA基础上，将若干个时隙组织为一帧，阅读器按照帧为单元进行识别。4.1.3基于帧的时隙ALOHA算法单时隙空时隙冲突时隙FSA算法三种状

6、态时隙冲突时隙：不止一个标签响应单时隙：只有一个标签响应空时隙：没有标签响应4.1.3基于帧的时隙ALOHA算法FSA算法的优点在于逻辑简单，电路设计简单，所需内存少，且在帧内只随机发送一次能够更进一步降低了冲突的概率。FSA成为RFID系统中最常用的一种基于ALOHA的防冲突算法4.1.3基于帧的时隙ALOHA算法FSA算法局限性：帧的长度固定当标签数远大于帧长度标签冲突概率增大，识别标签的时间会极大地增加当标签数远小于帧长度时隙会巨大浪费，识别时间也会增加当帧的长度等于阅读器场内标签的数目时，FSA才能获得最佳的识别性能，信道利用率最大为36.8%。信

7、道利用率与帧长、标签数量之间的关系4.1.3基于帧的时隙ALOHA算法实际应用中，标签数量往往是动态变化的。动态自适应设置帧长度的算法可以解决FSA的局限性。常见的帧长调整方法：根据前一帧通信获取的空的时隙数目，发生碰撞的时隙数目和成功识别标签的时隙数目的数量估计当前的标签数并设置下一帧的最优的长度；根据前一时隙的反馈动态调整帧长为2的整数倍，这种方法最具代表性的是EPCglobalGen2标准中设计的Q算法4.1.3基于帧的时隙ALOHA算法Q算法：当一帧出现过多的冲突时隙时，阅读器会提前结束该帧并重新发送一个更大的帧；当一个帧出现过多的空闲时隙时，阅读

8、器也会提前结束该帧，重新启动一个更小的帧Qfp：帧参数C：常量（0