快速运动UHF RFID标签群的防冲突分析

时间：10-10 来源：互联网点击：

引言

　　RFID射频识别技术近年来广受关注，被应用于众多领域，其中UHF(超高频)频段RFID应用最为广泛。UHF RFID国际标准有ISO/IEC 180006 Type A、Type B、Type C三类，Type C类标准是最新制定的，在数据速率、调制方式等方面都要优于其他两种。本文针对Type C类标准中的防冲突算法进行研究，分析该标准采用的防冲突算法在面对快速运动标签群时的处理情况。

　　本文基于特定背景，快速运动的标签群源源不断地笔直经过UHF RFID读卡器的识别范围，如图1所示。

图1 快速运动的UHF RFID标签群

　　在正常情况下，当读卡器范围内存在大量静止标签，读卡器可通过防冲突算法，完成所有标签的识别工作;但当标签群运动起来，并达到一定的速度时，是否可以在有限时间内完成标签的读取工作是一个问题，其关键因素是防冲突算法。

　　能否有效地完成快速移动标签群的读取工作，直接影响系统的稳定性以及可靠性。未来用于快速运动标签群的UHF RFID系统将越来越多，因此本课题的研究具有一定的前瞻性以及现实意义。

　　1 UHF RFID介绍

　　射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种无线射频识别技术，它利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过传递的信息识别目标。RFID的工作频段分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波(MW)，其中UHF RFID(860~960 MHz)具有读写速度快、识别距离远、抗干扰能力强、标签小等优点，被广泛应用。

　　1.1 协议标准

　　国际上主要有3个RFID技术标准体系组织：全球产品电子编码中心(EPC Global)、ISO/IEC和日本Ubiquitous ID Center(UID)。ISO/IEC 18000是基于物品管理的RFID的国际标准，按频率不同分为7个部分，其中ISO/IEC 180006规定UHF频段，针对860~930 MHz的无线接触通信空气接口参数。ISO/IEC 180006系列标准包括Type A、Type B、Type C三类标准，其主要区别在于标签识别中的编码方式以及防冲突算法等。

　　1.2 防冲突算法

　　防冲突算法是射频识别系统中的多路存取法，它是射频识别系统实现标签快速识别的关键。RFID系统识别多标签时，当有2个或者2个以上标签同时发送数据就会产生数据的干扰，这种干扰称为标签冲突。因此，在RFID系统中必须建立有效的仲裁机制来避免冲突的发生。

　　目前在RFID系统中使用最广泛的防冲突算法大多基于时分多址(TDMA),每个标签在某个时隙占用信道与读卡器通信，当产生冲突则暂时退避，重新选择时隙再次与读卡器通信，从而实现系统的防冲突工作。

　　1.3 研究背景

　　本文的研究基于快速运动标签群不间断地经过读卡器识别范围的特定背景。如果运动标签群速度过慢，读卡器在新标签到来之前已经完成了场内所有标签的识别工作，不会出现漏读现象，但是在这种情况下，系统识别效率就会大大降低;而当运动标签群达到一定速度时，读卡器将进行标签的防冲突处理，因为新标签的加入会产生部分标签一段时间内不被识别到，随着标签移动离开射频范围，就会出现漏读现象。

　　在现实生活中，满载货物的货车在通过读卡器识别范围时，要求系统快速有效地读取货车上所有货物的物品信息。货车通过读卡器的速度直接影响系统的工作效率，快速通过能节约大量时间和成本。

　　所以，如果要提高系统效率并且保证系统可靠性，移动标签群必须达到一个适中的速度，并且防冲突算法一定要对此种情况进行有效处理。本文研究ISO/IEC 180006 Type C的防冲突处理算法，分析其对快速运动标签群是否有可靠的对策和处理方式。

　　2 Type C防冲突算法

　　2.1 Aloha算法

　　常用的防冲突算法大多是基于Aloha算法——一种无规则的时分多址(TDMA)算法。Aloha算法规定标签周期性地发送数据给读卡器，数据传输时间只是周期时间的一小部分，标签传输中有很长时间的停歇，因此有一定概率使两个标签在不同时隙传输数据，以避免冲突。

　　基于Aloha算法出现了很多改进算法：时隙Aloha算法、帧时隙Aloha算法、动态帧时隙Aloha算法等。Type C采用的防冲突算法是随机时隙防冲突算法，其本质跟帧时隙Aloha机制一样。

　　2.2 随机时隙防冲突算法(SR)

　　随机时隙防冲突算法本质上与帧时隙Aloha机制类似，其帧长度为2Q,并且该机制根据标签应答情况来调整Q值，改变下一个识别周期的时隙数，让未识别标签重新选择。当一帧中出现过多的冲突时隙时，读卡器会提前结束该帧，并选择一个更大的Q值发送给标签群;当一个帧中出现过多的空闲时隙时，读卡器会提前结束该帧，并选择一个比较小的Q值发送给标签群。

随机时隙防冲

上一篇：技术解析之无滤波模拟技术
下一篇：“增强型NFC”技术如何让移动设备可靠地仿真非接触式卡片

UHF RFID 国际标准快速运动相关文章：

栏目分类