RFID标签冲突的解决算法
RFID 标签冲突的解决算法
一般而言，一个RFID 的系统由3部分构成：标签、阅读器和数据处理子系统。其工作过程可以分为两步：读，写。可以用下图简单表示：
阅读器读入和写出数据，就是通过一定频率的无线射频来传输数据的过程。为了防止其他设备的射频干扰，RFID 使用特定的频率传输数据。因此，如果多个标签的数据需要同时处理，由于其射频的频段相同，相互之间便会产生干扰。这就产生了标签冲突。
标签冲突分为以下三种：标签-标签冲突、阅读器-阅读器冲突、阅读器-标签冲突。1本文介绍标签冲突的解决算法。
一、标签防冲突算法
现在常用ISO15693标准中的轮寻机制、分时查询的算法2。这种算法与Slotted Aloha 的算法基本思想一致。
它们的基本思想是：分时段，多个标签轮番查询。一般采用发生碰撞则退避重传的基本思路。以此防止多个标签同时读写造成射频的互相干扰。
实现的方式是：标签在未进入阅读器的阅读范围时, 处于未激活状态。进入磁场的标签获得足够的能量后被激活, 就处于就绪状态。此时如果收到静默命令, 标签将自动静默; 如果收到起始序列命令（阅读器发出的起始序列命令规定了当前回复周期的时隙数量和标签类别）, 根据命令选择掩码, 部分标签就会进入到分时读取状态。在本次响应周期内, 所有没有被正确识别的标签在收到关闭时隙或者固定时隙命令后将退回到就绪状态; 而被正确识别的标签, 在收到固定时隙命令后将进入固定时隙状态3。
其基本状态转换可以用下图表示： 1 于惠钧, 刘晓燕, 朱永祥.RFID 标签阅读器系统防冲突算法飞研究[J].包装工程PACKAGING ENGINEERING Vo .l 29 No. 5 2008. 05. 2
SARMA S E, WE IS S A, ENGELS D W. RFID System s and Secu r-ity and Privacy Im p lications[ J] . InW orkshop on C ryp tograph icH ardware and Em bedded Sys tem s, ser. Lecture N otes in Compu ter Science, 2002, 2523: 454- 470.
3 于惠钧, 刘晓燕, 朱永祥.RFID 标签阅读器系统防冲突算法飞研究[J].包装工程PACKAGING ENGINEERING Vo .l 29 No. 5 2008. 05.
Slotted Aloha 具体的算法4如下：
1.标签进入读写器的信号作用范围后,接收读写器的开始识别命令，然后进入就绪状态,在开始识别命令中包含初始的时隙数μ。
2.进入就绪状态的标签随机选择一个时隙(内部伪随机数发生器产生)， 同时将自己的时隙计数器复位为1 。
3. 当标签随机选择的时隙数等于时隙计数器时,标签向读写器发送响应;如果标签的时隙数不等于时隙计数器,则保留自己的时隙数并等待下一个命令。
4.可能出现下列不同的情况:
①当读写器没有检测到标签的响应,将发送结束时隙命令。处于识别状态而没有响应的标签接收到命令后将把自己的时隙计数器加1 ,然后重复步骤3;
②当读写器检测到多个标签的响应冲突时,读写器将在确认没有标签继续响应后,发送结束时隙命令。处于识别状态的标签接收到命令后将把自己的时隙计数器加1 ,然后重复步骤3;
③当读写器接收到一个标签的正确响应时,读写器将发送下一时隙命令,该命令包含刚读到的标签的签名。处于就绪待读状态的所有标签的时隙计数器都加1 。刚响应过的标签确认命令中的签名与自己发送的一致后进入静默状态,否则标签将继续停留在识别状态,跳到步骤3 继续循环下去; 当读写器检测到时隙数量等于命令中规定的循环长度μ时,本次循环将结束。
读写器发送开始识别命令进入步骤2开始新的循环,新的循环长度μ是读写器根据前一次循环中的冲突数量动态优化调整后产生的。
二、阅读器防冲突算法
阅读器防冲突的基本思想是：令多个阅读器同时发出相同的射频。这样就不会导致不同阅读器由于发射射频时间不同，导致射频之间波形的相互干扰。
这种功能的实现，有赖于由阅读器中的带有计算功能的智能芯片的微控制。具体的方法是：
1.设所有的阅读器发射射频的最长时间为max T ，根据15693协议5中的时间规范, 一般可设定为大于等于任一阅读器发射一帧写多块数据命令的时间。
2.各个阅读器的接受器同时接受外同步信号，并以此为基准同时开始计时。
3.各个阅读器分别计算本次各自向标签发射命令所需要的时间长度i T ，它一般是任一阅读器发射一帧命令的时间。
4 V ogt H. Multiple Object Identification with Passive RFIDTags Systems , Man and Cybernetics [J], 2002 IEEE Interna 2tional Conference ,2002 ,3 :6 9.
5 谢勇, 彭涛. RFID 标签.可以取代条形码的高新科技[ J] . 包装工程, 1999, 20 ( 5) : 17- 19.
4.各个阅读器分别计算本次各自向标签发射命令的起始时间点：
i max -t T T
5.在步骤4中计算出的时间点精确地发射射频命令。
由此解决了阅读器之间的冲突。
【参考文献】 1.于惠钧, 刘晓燕, 朱永祥.RFID 标签阅读器系统防冲突算法飞研究[J].包装工程PACKAGING ENGINEERING V o .l 29 No. 5 2008. 05.
2.SARMA S E, WE IS S A, ENGELS D W. RFID System s and Secu r-ity and Privacy Im p lications[ J] . InW orkshop on C ryp tograph icH ardware and Em bedded Sys tem s, ser. Lecture N otes in Compu ter Science, 2002, 2523: 454- 470.
3.V ogt H. Multiple Object Identification with Passive RFIDTags Systems[J].Man and Cybernetics.2002 IEEE Interna2tional Conference .2002 /3 /6. 9.
4.谢勇, 彭涛. RFID 标签.可以取代条形码的高新科技[J] . 包装工程, 1999, 20 ( 5) : 17- 19.
5.陈 香,薛小平,张思东.标签防冲突算法的研究[J].《现代电子技术》2006 年第5期.