RFID系统中的防碰撞算法有哪些
在RFID系统中,读写器的作用范围内经常有多个电子标签同时要求通信,导致数据传输经常发生碰撞问题,因此需要对防碰撞进行研究。解决电子标签防碰撞问题的关键是优化的防碰撞算法。现有的 RFID防碰撞算法都是基于TDMA 算法,可划分为 ALOHA防碰撞算法和基于二进制搜索(Binary Search,BS)算法两大类。ALOHA防碰撞算法有ALOHA算法和时隙ALOHA算法;BS防碰撞算法有二进制树型搜索算法和修剪枝的二进制树型搜索算法等。防碰撞算法可以使系统的吞吐率及信道的利用率更高,需要的时隙更少,数据的准确率更高,能够更好地解决RFID系统的碰撞问题,有助于推动RFID技术更广泛的应用。
1.ALOHA算法
ALOHA是1968年美国夏威夷大学一项研究计划的名字,ALOHA网络是世界上最早的无线电计算机通信网络。20世纪70年代初,美国夏威夷大学研制成功一种分组交换计算机网络,这种网络采用无线广播技术,这也是最早、最基本的无线数据通信方式。ALOHA 是夏威夷人表示致意的问候语,这项研究计划是要解决夏威夷群岛之间的通信问题。ALOHA 网络可以使分散在夏威夷各岛的多个用户通过无线信道来使用中心计算机,实现一点到多点的数据通信,ALOHA采用的是一种随机接入的信道访问方式。
ALOHA 算法因具有简单易实现等优点而成为应用最广的算法之一。ALOHA 算法是在ALOHA 思想的基础上,根据 RFID系统的特点不断改进而形成的算法体系,它的本质是分离电子标签的应答时间,使电子标签在不同的时隙发送应答。ALOHA 算法是一种随机接入算法,这种算法多采取“标签先发言”的方式,即标签一旦进入读写器的阅读区域,就自动向读写器发送其自身的ID,随即标签和读写器间开始通信。一旦发生碰撞,一般采取退避原则,等待下一循环周期再发送应答。
2.时隙ALOHA算法
帧时隙(Framed Slotted Aloha,FSA)ALOHA算法是基于通信领域的ALOHA协议提出的。在FSA中,帧(Frame)是由读写器定义的一段时间长度,其中包含若干个时隙(Slot),电子标签在每帧内随机选择一个时隙发送数据。所有电子标签应答都要同步,即只能在时隙开始点向读写器发送信息,每个电子标签发送的时隙是随机选择的。
时隙可以分为3类,分别为空闲时隙、应答时隙和碰撞时隙。在空闲时隙中没有识别任何标签;在应答时隙中可以正确识别一个标签;当一个时隙中有多个标签同时发送应答时,就会产生碰撞,形成碰撞时隙。碰撞的标签退出当前循环,等待参与新的帧循环。
在帧时隙 ALOHA 算法中,信道的利用率有所提高。帧时(Frame time)表示发送一个标准长度的帧所需的时间,吞吐率表示平均每帧时成功传送的帧数,帧产生率表示每帧时尝试传送帧的总次数。
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