Journal of Computer Applications
计算机应用,
2015
,
35
(1
):23
-26
, 30
ISSN
1001-9081
CODENJYIIDU
2015-01-10
http://www.joca.cn
文章编号
:1001-9081(2015)01-0023-04
doi: 10.
11772/j.
issn. 1001-908
1.
2015. 0
1.
0023
物联网中无线射频识别读写器系统防碰撞算法优化
潘灵,陈蒙.
(武汉理工大学计算机科学与技术学院,武汉
430063)
(
*通信作者电子邮箱
bulaturism@
126.
com)
摘
要:针对元线射频识别
(RFID)
应用领域读写器碰撞问题,比较了基于轮询的帧时隙算法和二进制位防碰撞
算法,提出了改进型的帧时隙算法。首先,将帧长分为若干时隙;然后,动态估计电子标签的数量,确定应该发送的帧
长,再使电子标签对帧中的时隙响应概率达到最大,使系统碰撞概率最小。仿真结采表明,采用改进型帧时隙防碰撞
算法的系统吞吃主率可以保持在
50%
以上,并且在有大量电子标签的工作范围内吞性率可以达到
65
'3毛以上。与采用帧
时隙防碰撞算法的平均
36%
系统吞吃主率相比,改进型帧时隙算法的系统吞吐率提高了将近
1
倍。由于采用比较简单
的结构,因此便于在实际应用中使用。
关键词:无线射频识别;读写器系统;多电子标签;动态帧长机制;防碰撞算法
中图分类号:
T
P3
0
1.
6;
TP3
9
1.
45
文献标志码
:A
Optimization of anti-collision algorithm for
radio frequency identification reader system in Internet of things
PAN
Hao
,
CHEN
Meng
(ScMol
of
Co
叩山
r
Science and Technology, Wuhan University
of
Technology, Wuhan Hubei
430063
, China)
Abstract:
Concerning the collision problem of the reader in Radio Frequency Identification (RFID) application field, the
polling-based frame slot algorithm and the binary bit anti-collision algorithm were compared, and then the improved frame slot
algorithm
was
proposed. First, the frame length
was
divided into several slots; second, the numbers of tags were dynamically
estimated
, and the frame length
to
be transmitted
was
determined, then the response probability of the electronic label
for
a
slot in the frame
was
reached a maximum; finally, the minimum system collision probability was reached. The simulation
results
show
that, the system throughput rate of the improved frame slot anti-collision algorithm can be maintained at more than
50%
, and in the working scope with a large number of electronic tags throughput rate can reach more than
65%.
Compared
with the frame slot anti-collision algorithm
on
average 36% of the system throughput rate, the system throughput rate of
improved frame slot algorithm nearly doubles. And the structure is simple
,
so
it is easy
to
be used in practical applications.
Key
words:
Radio Frequency Identification
(RFID);
reader system; multiple tag; dynamic frame length mechanism;
anti -collision algorithm
0
引言
在无线射频识别
(Radio
Frequency Identification, RFID)
读写器系统应用的生产环境下,很容易出现一个
RFID
读写
器范围在同一时刻有多个标签,或者多个读写器需要同时读
取电子标签数据的问题。同时,在一些大型
RFID
应用环境
中,更需要读写器在有限时间大量读取电子标签采集数据,上
述这些会产生碰撞问题
[1]
。因此,关键问题就是采用有效电
子标签间的算法。
1
防碰撞算法原理和介绍
在读写器系统工作过程中,一般设计为
RFID
读写器位
置固定,电子标签随着生产线的流动而流动。因此,多个电子
标签可能会同时出现在读写器工作范围内。两者之间通信可
以采取以下方式:元线电广播和多路存取式
[2]
。可以将
RFID
读写器一电子标签系统抽象为一般的无线通信系统,即类似于
收稿日期
:2014-07-18;
修回日期
:2014-09-17
0
发送器一接收器系统,因此可以采用无线通信系统解决碰撞的
方法进行研究。有两种常见的防碰撞算法:动态帧时隙算法
(Dynamic Frame Slot
A1
gorithm ,
DFSA)
、动态二进制搜索
(Dynamic Binary Search ,
DBS)
算法
[3]
。
1.
1
帧时隙
ALOHA
算法
由于需要等待工作范围内电子标签的碰撞处理全部完成
而不能进行相应的控制,处理大型环境下系统吞吐率下降很
多。因此,读写器将一定时间范围设为一帧,帧内时隙数目固
定,一般由
RFID
读写器控制器指定[
4]
。同时,电子标签需要
在帧内某个时隙开始时工作,这样在进行数据传输时会遇到
数据帧完全重叠碰撞和数据帧成功发送的情况。
1.
2
动态二进制搜索
电子标签的标识号(
Identity ,
ID
)可以转换为响应的二进
制,这样读写器通过曼彻斯特编码检测到二进制位的碰撞位,
对该碰撞为进行二进制划分,将电子标签分为两个集合,并忽
略掉此前的二进制位,接着按照这个算法递归进行,直到剩下
作者简介:潘吴
(1
964-)
,男,湖北孝感人,教授,博士,主要研究方向:智能技术、数据挖掘;
陈蒙(1
990-)
,男,江苏高邮人,硕士研究生,
主要研究方向:智能技术、数据挖掘。