RFID標簽防沖突算法的研究與改進結題報告

南京郵電大學RFID標簽防沖突算法研究與改進小組成員:

陳碩 易然 宮譯淳指導老師：趙學健2013年4月參加項目體會存在問題及展望項目研究的技術路線改進算法介紹算法性能分析項目目標項目的背景和意義項目研究的背景和意義

當前我國多數(shù)RFID研發(fā)公司基本是借鑒國外的參考方案、購置國外的芯片進行系統(tǒng)集成與應用，核心產品過于依賴進口，在價格、專利等方面處于受限地位。目前RFID的全球標準沒有統(tǒng)一，全球RFID標準呈三足鼎立局面，國際標準ISO/IEC18000、美國的EPC和日本的標準，技術差別不大卻各不兼容。而國內仍缺乏針對各頻段RFID的完整標準體系。因此，研發(fā)具有自主知識產權的RFID技術已成為現(xiàn)實的需要。要發(fā)展RFID，標簽和閱讀器防碰撞作為RFID技術中的一個關鍵領域，一直是一個重要的研究方向。本文在這方面進行了研究，為推動我國的RFID自主技術進步進行了嘗試探索。項目目標1）在現(xiàn)有RFID標簽防沖突算法的基礎上，提出一種適用于某種特定應用場景（比如物流倉儲環(huán)節(jié)、銷售物流環(huán)節(jié)等）的標簽防沖突算法，使其具有更好的標簽識別率和更快的識別速度。2）在OMNeT++仿真平臺上，實現(xiàn)現(xiàn)有的標簽防沖突算法，并將其性能與所提出算法性能進行對比分析，對課堂所學專業(yè)知識進行鞏固，并加深認識，初步掌握進行科學研究的方法。

射頻識別技術是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸的自動識別技術。RFID標簽具有體積小、識別距離長、無需人工干預、存儲量大、讀取時間短的特點，現(xiàn)在廣泛用于物流、制造、交通、公共信息服務等眾多領域。

一個典型的射頻識別系統(tǒng)主要包括三大部分:閱讀器、應答器(即標簽)以及后臺的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。由于閱讀器和標簽之間依靠共享的無線信道進行通信，當多個標簽同時與閱讀器進行通信時，它們之間的信號相互干擾，閱讀器將無法對每個標簽進行正確的識別。因此，需要防碰撞算法來解決標簽之間的這種信息沖突問題。RFID的介紹完成情況 已成功利用Omnet++仿真平臺模擬aloha算法，并用C語言進行aloha算法的模擬。項目研究的技術路線當前標簽防碰撞算法有以下幾種1.ALOHA算法 （僅適用于標簽的數(shù)目比較小，而且標簽和閱讀器之間的數(shù)據(jù)交換量也比較小的情況）2.時隙ALOHA算法3基本二進制樹型搜索算法項目研究的技術路線時隙ALOHA算法：時隙ALOHA是第一個ALOHA的改進算法，該算法的吞吐量是ALOHA算法的吞吐量的兩倍。在該算法中，標簽只能在每個時隙的開始發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，時隙的多少和起始時間由閱讀器所控制。因為標簽只能在每個時隙的起始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而使得碰撞發(fā)生的時間間隔只有ALOHA算法的一半。所以，該算法的吞吐量是ALOHA算法的兩倍執(zhí)行原理圖：從上表可以看出，標簽1在時隙1和時隙2中都發(fā)送其數(shù)據(jù)給閱讀器。時隙1和時隙2都發(fā)生了標簽之間的相互碰撞。在時隙3中只有標簽5發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，所以沒有碰撞發(fā)生，標簽5發(fā)送數(shù)據(jù)成功。該過程重復執(zhí)行到所有的標簽都被閱讀器所識別為止。下行信道上行信道項目研究的技術路線基本二進制樹型搜索算法：按照遞歸的方式遇到有碰撞發(fā)生就進行分枝，生兩個子集。當這些分枝越來越細，直到最后分枝下面只有一個信息包或無剩余信息包。二進制搜索算法是利用逐步減少發(fā)生碰撞的位的方法來完成對標簽的識別的。項目研究的技術路線基本二進制算法流程圖項目研究的技術路線首先利用omnet++進行了aloha算法的仿真aloha算法的仿真char*createData(){intn=0;inti=0;floatk;char*head;n=(rand()/32767.0)*256;//32767為int型范圍head=(char*)malloc(sizeof(char)*n);if(head==NULL)returnhead;for(i=0;i<n-1;i++){k=rand()/32767.0;if(k>0.5)head[i]='0';elsehead[i]='1';}head[n-1]='\0';returnhead;}然后通過為了加深對aloha算法的理解，運用VC++對aloha算法進行了模擬。以下為部分核心代碼。算法的改進char**package(char*head){intlength;intn,i,j;floattemp;constintpackSize=8;char*pa=NULL;intpHead=0;/*recordtheheadcontext*/char**packHead;

length=strlen(head);n=length/packSize;/*numberofpackage*/if(length%packSize!=0)n++;

n++;/*空出頭結點作為備注空間*/算法的改進voidpureAloha(char**pack){intcollision=1;/*初始化沖突標志*/intn=(int)pack[0][0];/*記錄當前的幀數(shù)*/inti=0,j=1,k=0;while(j<=n)/*依次發(fā)送本地數(shù)據(jù)*/{/***每一幀的發(fā)送過程是一個循環(huán)*/sendOne(pack[j]);while(1){/*不斷測試直到發(fā)送*/collision=testChanel();if(collision==1){/*busy*/backNum++;wait();}else{send(pack[j]);/*成功發(fā)送*/collision=1;break;}}j++;}}算法的改進算法性能分析算法性能分析特色與創(chuàng)新點本項目的特色是沒有完全依賴仿真工具進行算法的模擬，從而使我們對于算法的理解更加深刻和透徹。參加項目體會在進行本項目的過程中，本小組著重研究了aloha算法。雖然該算法思想很簡單，但要不通過仿真軟件進行模擬也需要很多問題需要考慮