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RFID防碰撞技術(shù)-ALODA

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RFID防碰撞技術(shù)-ALODA

發(fā)布日期:2020-07-16 20:04:26 作者:Ling 點(diǎn)擊:19905

ALODA的防碰撞技術(shù)
     在RFID無源標(biāo)簽系統(tǒng)中,目前廣泛使用的防沖突算法大都是TDMA(Time Division Multiple Access),主要分為兩大類:基于ALODA的算法和基于二進(jìn)制樹的算法。本節(jié)主要分析目前基于ALODA的各種算法的特點(diǎn)。

1.ALODA算法
      ALODA算法最初用來解決網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)包擁塞問題,它是一種非常簡(jiǎn)單的TDMA算法,被廣泛應(yīng)用在RFID系統(tǒng)中。其基本思想是采取標(biāo)簽先發(fā)言的方式,當(dāng)rfid標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的識(shí)別區(qū)域內(nèi)就自動(dòng)向閱讀器發(fā)送其自身的ID,在標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中,若有其他標(biāo)簽也在發(fā)送數(shù)據(jù),則發(fā)生信號(hào)重疊并導(dǎo)致完全沖突或部分沖突,閱讀器檢測(cè)接收到的信號(hào)有無沖突,一旦發(fā)生沖突,閱讀器就發(fā)送命令讓標(biāo)簽停止發(fā)送,隨機(jī)等待一段時(shí)間后再重新發(fā)送以減少?zèng)_突。
      純ALODA算法雖然算法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),但是存在一個(gè)嚴(yán)重的問題就是閱讀器對(duì)于同一個(gè)標(biāo)簽,如果連續(xù)多次發(fā)生沖突,就將導(dǎo)致閱讀器出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷認(rèn)為這個(gè)標(biāo)簽不在自己的作用范圍;同時(shí)還存在另外一個(gè)問題,就是其沖突概率很大,假設(shè)其數(shù)據(jù)幀為F,其沖突周期為2F。針對(duì)以上問題,有人提出了多種方案來改善ALODA算法在RFID系統(tǒng)的可行性和識(shí)別率,如Vogt.H提出了一種改進(jìn)的算法Slotted ALODA算法,該算法在ALODA算法的基礎(chǔ)上把時(shí)間分成多個(gè)離散時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度T等于標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度,標(biāo)簽只能在每個(gè)時(shí)隙的分界處才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這種算法避免了原來ALODA算法中的部分沖突,使沖突周期減少了一半,提高了信道的利用率。但是這種方法需要同步時(shí)鐘,對(duì)標(biāo)簽要求較高,標(biāo)簽應(yīng)有計(jì)算時(shí)隙的能力。

2.時(shí)隙ALODA算法
      在ALODA算法中,標(biāo)簽是通過循環(huán)序列傳輸數(shù)據(jù)的。標(biāo)簽數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間僅僅為循環(huán)時(shí)間的一個(gè)小片段,在第一次傳輸數(shù)據(jù)完成后,標(biāo)簽將等待一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間,然后才再次傳輸數(shù)據(jù),每個(gè)標(biāo)簽的等待時(shí)間很短。按照這種方式,所有的標(biāo)簽將數(shù)據(jù)全部傳輸給閱讀器后,重復(fù)的過程才會(huì)結(jié)束。分析ALODA算法的運(yùn)行機(jī)制,不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器時(shí),另外一個(gè)標(biāo)簽也開始發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器,這樣標(biāo)簽數(shù)據(jù)碰撞便會(huì)不可避免地發(fā)生。
       鑒于以上缺點(diǎn),有關(guān)專家提出了時(shí)隙ALODA算法)。在該算法中,標(biāo)簽僅能在時(shí)隙的開始傳輸數(shù)據(jù)。用于傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)隙數(shù)由閱讀器控制,只有當(dāng)閱讀器分配完所有的時(shí)隙后,標(biāo)簽才能利用這些時(shí)隙傳輸數(shù)據(jù)。因此,與純ALODA算法不同,時(shí)隙ALODA算法是隨機(jī)詢問驅(qū)動(dòng)的TDMA防沖撞算法。
因?yàn)闃?biāo)簽僅僅在確定的時(shí)隙中傳輸數(shù)據(jù),所以該算法的沖撞發(fā)生的頻率僅僅是純ALODA算法的一半,但其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐性能卻會(huì)增加一倍。

3.幀時(shí)隙ALODA算法的基本原理
      雖然時(shí)隙ALODA算法提高了系統(tǒng)的吞吐量,但是當(dāng)大量標(biāo)簽進(jìn)入系統(tǒng)時(shí),該算法的效率并不高,因此幀時(shí)隙ALODA算法被提出。幀時(shí)隙ALODA算法是指將多個(gè)時(shí)隙打包成為一幀,而標(biāo)簽必須選擇一幀中的某個(gè)時(shí)隙向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)。這也是幀時(shí)隙ALODA算法與純時(shí)隙ALODA算法的不同之處。
       在幀時(shí)隙ALODA算法中,所有的幀具有相同的長(zhǎng)度,即每一幀中的時(shí)隙數(shù)是相同且固定的。由于閱讀器并不知道標(biāo)簽數(shù)量,所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量遠(yuǎn)大于一幀中的時(shí)隙數(shù)時(shí),一幀中的所有時(shí)隙都會(huì)發(fā)生碰撞,閱讀器不能讀取標(biāo)簽信息;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量遠(yuǎn)小于一幀中的時(shí)隙數(shù)時(shí),識(shí)別過程中將有許多時(shí)隙被浪費(fèi)掉。動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALODA算法通過根據(jù)識(shí)別標(biāo)簽的數(shù)量來改變幀長(zhǎng)度,從而克服了動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙的不足。

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