射频识别技术基础(IC卡和RFID标签).ppt

“正交”和“码分”的举例说明 非竞争策略 频分多址 时分多址 空分多址 码分多址 竞争策略 ALOHA 夏威夷大学最先提出，ALOHA是夏威夷人打招呼的问候语。 CSMA-CA RFID与计算机网络中的节点接入方法相比，有如下局限性： 标签自身没有冲突检测能力 标签之间不能相互通信 所有的冲突判定只能由阅读器完成 RFID适合采用以时间为代价的竞争式方法 解决冲突的策略 纯ALOHA防冲突算法（1） 标签收到阅读器的识别命令后，立刻发送信息。 阅读器收到标签发来的信息后，检测是否冲突。 如果没有冲突，则发送成功接收的确认消息。 如果发生冲突，则发送冲突确认消息。 标签收到冲突确认消息后，随机独立的等待一段时间再发送以避免冲 突，直到发送成功为止。 与计算机网络中的ALOHA协议本质一样，具体区别在于冲突的检测是由阅读器来完成的。 核心思想： 想发就发，不成功就随机回退 基于ALOHA的防冲突算法 纯ALOHA防冲突算法(2) 算法简单，易于实现，但信道利用率仅为18.4%，性能非常不理想。 基于ALOHA的防冲突算法 分时隙的ALOHA防冲突算法（S-ALOHA）（1） 基于ALOHA的防冲突算法 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。 每个标签只能在时隙开始时刻发送标识符。 时间同步由阅读器通过发送时隙开始命令来进行控制。 核心思想：想发就发，但必须在时隙开始时发 分时隙的ALOHA防冲突算法（S-ALOHA）(2) 基于ALOHA的防冲突算法 由于系统进行了时间同步，S-ALOHA协议的信道利用率达到36.8%，是纯ALOHA的两倍。 基于帧的分时隙ALOHA防冲突算法（FSA）（1） 基于ALOHA的防冲突算法 前面的算法都是在出现冲突后再处理（回退），能否在冲突之前尽量避免冲突的发生呢？例如在发送之前大家就先随机回退？ 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。 基于帧的分时隙ALOHA防冲突算法（FSA）（2） 基于ALOHA的防冲突算法 在每一帧开始时，阅读器广播帧的长度f。 每个标签在收到帧长后，在0-(f-1)之间独立随机的选择一个时隙作为自己的发送时隙。将该时隙号存储起来。 相当于掷骰子 阅读器通过时隙开始命令启动一个新的时隙，标签的时隙号如果为0，则离开发送；如果不为零，则将时隙号减1。 相当于倒计时！ 如果标签发送无冲突，则标签进入休眠状态，之后的时隙不再活动。 如果标签冲突，则标签进入等待状态，本次帧内不再活动，等待下一帧到来后再选择发送时隙。 标签在一帧之内不论成功还是失败，都只有一次机会！ 整个过程一直重复，直到阅读器在某一帧内没有收到任何信号，则认为所有的标签都被识别。 基于帧的分时隙ALOHA防冲突算法（FSA）（3） 基于ALOHA的防冲突算法 核心思想：一轮又一轮，每轮掷骰子，有一次机会。掷骰子的过程相当于提前回退。 基于帧的分时隙ALOHA防冲突算法（FSA）（4） 基于ALOHA的防冲突算法 优点：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系统中常用的一种基于ALOHA的防冲突算法。 缺点：FSA中的帧长是固定的，缺乏灵活性。 当标签个数远大于帧长时，冲突的概率增大； 当标签个数远小于帧长时，会造成时隙的浪费； 只有当帧长等于标签数目时，FSA的性能才能达到最大。 但实际应用中，标签的数目一般是未知的！ Q算法 基于ALOHA的防冲突算法 动态自适应设置帧长度的算法可以解决FAS算法固定帧的局限性。目前流行的方法有两种：一种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；另一种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EPCglobal Gen2标准中设计的Q算法。 查询二进制树 （1）(Query Tree, QT算法） 基于二进制树的防冲突算法 每个标签都有一个ID号，用二进制来表示。 查询二进制树算法要求每个标签内具备前缀匹配电路。标签只需根据阅读器广播的标识符前缀作比较即可。 阅读器内部维持一个二进制前缀，初始值为0。每一个时隙开始时，阅读器广播该二进制前缀，电子标签将自己的标识符号前几位与此二进制前缀进行比较，若相同则立即发送标识符号。 如果阅读器探测到冲突发生，则在下次查询中在原来的二进制前缀后面追加0或1，重新查询，如此循环直到识别完所有的标签。 基于二进制树的防冲突算法 查询二进制树 （2） 基于二进制树的防冲突算法 查询二