UHF-RFID-Antikollisionsalgorithmus

Multitag-Kollision: Mehrere Tags befinden sich im Aktionsbereich des Lesegeräts. Wenn mehr als zwei Tags gleichzeitig Daten senden, kommt es zu Kommunikationskollisionen und Datenstörungen (Kollision).

Um diese Konflikte zu verhindern, müssen bestimmte entsprechende Befehle im Radiofrequenz-Identifikationssystem festgelegt werden, um das Konfliktproblem zu lösen. Diese Befehle werden Antikollisionsbefehle oder Algorithmen genannt. Es ist in die folgenden zwei Typen unterteilt: den deterministischen Algorithmus, der auf dem deterministischen Abfragemechanismus basiert, und den nicht deterministischen Algorithmus, der auf dem Zufallsmechanismus basiert (hauptsächlich der ALOHA-Algorithmus).

Der ALOHA-Algorithmus ist eine Direktzugriffsmethode. Die Grundidee besteht darin, die Art und Weise zu übernehmen, wie das Tag zuerst spricht. Wenn das elektronische RFID-Tag in den Erkennungsbereich des Lesegeräts gelangt, sendet es automatisch seine eigene ID-Nummer an das UHF-Lesegerät. Wenn beim Senden von Daten vom Tag Daten von anderen Tags gesendet werden, kommt es zu überlappenden Signalen, die zu Kollisionen führen. Das Lesegerät erkennt, ob im empfangenen Signal ein Konflikt vorliegt. Sobald ein Konflikt auftritt, sendet das Lesegerät einen Befehl, um das Senden des Tags zu stoppen, und wartet eine gewisse Zeit, bevor es erneut sendet, um den Konflikt zu reduzieren.

1. Reiner ALOHA-Algorithmus

Wenn beim reinen ALOHA-Algorithmus das Lese-/Schreibgerät erkennt, dass die Signale gegenseitig gestört sind, sendet das Lese-/Schreibgerät einen Befehl an das Tag, die Übertragung von Signalen an das Lese-/Schreibgerät zu stoppen. Nachdem das Tag das Befehlssignal empfangen hat, stoppt es das Senden von Informationen und wechselt für eine zufällige Zeitspanne in den Standby-Zustand. Erst nach Ablauf dieser Zeitspanne werden die Informationen erneut an das RFID-Lesegerät gesendet. Die Länge des Standby-Zeitabschnitts jedes elektronischen RFID-Tags ist zufällig und die Zeit zum erneuten Senden des Signals an das Lesegerät ist ebenfalls unterschiedlich, um die Möglichkeit einer Kollision zu verringern.

Wenn das UHF-Lesegerät ein bestimmtes Tag erfolgreich erkennt, gibt es sofort einen Befehl an das Tag, in den Ruhezustand zu wechseln. Die anderen Tags reagieren immer auf die vom Lesegerät ausgegebenen Befehle und senden wiederholt Informationen an das Lesegerät. Wenn die Tags erkannt werden, gehen sie nacheinander in einen Ruhezustand über, bis der Leser alle erkannt hat. Der Algorithmusprozess endet erst, nachdem die Labels in der Region ausgewählt wurden. Beim Senden von Frames kommt es zu keiner Kollision, und es kann analysiert werden, dass die Wahrscheinlichkeit P eines erfolgreichen Sendens mit der Durchsatzrate und der enthaltenen Datenmenge zusammenhängt.

Merkmale: Paketlänge (gleiche Länge), großer Konfliktbereich, einfache Implementierung, geeignet für Szenarien mit geringer Paketübertragungsdichte

Zusammenfassung: Wenn ein Konflikt erkannt wird, wechseln Sie in den Standby-Status, warten Sie eine zufällige Zeitspanne und senden Sie dann

2. Zeitfenster ALOHA

Der Slotted-ALOHA-Algorithmus unterteilt die Zeit in mehrere diskrete Zeitschlitze, die Länge jedes Zeitschlitzes ist gleich oder etwas größer als ein Frame und das Tag kann nur am Anfang jedes Zeitschlitzes Daten senden. Auf diese Weise werden die Tags entweder erfolgreich gesendet oder kollidieren vollständig, wodurch Teilkollisionen im reinen ALOHA-Algorithmus vermieden, die Kollisionsperiode halbiert und die Kanalauslastung verbessert werden. Der Slotted-ALOHA-Algorithmus erfordert, dass das Lesegerät die Zeit der Tags in seinem Identifikationsbereich kalibriert. Da der Tag Daten nur in einem bestimmten Zeitfenster überträgt, ist die Kollisionshäufigkeit dieses Algorithmus nur halb so hoch wie die des reinen ALOHA-Algorithmus, die Datendurchsatzleistung des Systems wird jedoch verdoppelt.

Merkmale: Der Konfliktbereich ist auf das Zeitfenster beschränkt, korrekter Empfang: kein Konflikt, korrekte Überprüfung, Kollision: Empfangsfehler, leeres Zeitfenster

Zusammenfassung: Teilen Sie den Kanal in mehrere Zeitschlitze (größer oder gleich einem Rahmen) auf, jedes Terminal kann nur in jedem Zeitschlitz mit der Übertragung von Informationen beginnen, der Konfliktbereich ist auf den Zeitschlitz beschränkt und das Ergebnis ist nur Erfolg und Kollision (Fehler) , der Durchsatz von geschlitztem ALOHA ist doppelt so hoch wie der von reinem ALOHA.

3. Rahmenzeitfenster ALOHA

Beim Framing-Zeitschlitzalgorithmus wird die Zeit in mehrere diskrete Zeitschlitze unterteilt, und das elektronische Etikett kann erst am Anfang des Zeitschlitzes mit der Übertragung von Informationen beginnen. Das Lese-/Schreibgerät sendet Abfragebefehle in einem Frame-Zyklus. Wenn das elektronische Tag den Anforderungsbefehl vom Lesegerät empfängt, sendet jedes Tag durch zufällige Auswahl eines Zeitfensters Informationen an das Lesegerät. Wenn ein Zeitfenster nur durch ein eindeutiges Tag ausgewählt wird, werden die vom Tag in diesem Zeitfenster übertragenen Informationen erfolgreich vom Honglu-Lesegerät empfangen und das Tag wird korrekt identifiziert. Wenn zwei oder mehr Tags dasselbe Zeitfenster zum Senden wählen, kommt es zu Konfliktencts auftreten und diese Tags, die gleichzeitig Informationen senden, können vom Leser nicht erfolgreich identifiziert werden. Der Erkennungsprozess des gesamten Algorithmus wird auf diese Weise wiederholt, bis alle Tags erkannt sind.

Merkmale: Der Nachteil dieses Algorithmus besteht darin, dass sich die Zeit zum Lesen von Tags erheblich verlängert, wenn die Anzahl der Tags viel größer ist als die Anzahl der Zeitschlitze. Wenn die Anzahl der Tags viel kleiner ist als die Anzahl der Zeitfenster, werden Zeitfenster verschwendet.

Zusammenfassung: Mehrere Zeitfenster bilden einen Rahmen, und alle Tags wählen Zeitfenster aus, die im Rahmen gesendet werden sollen.

Binomialmodell des ALOHA-Algorithmus

Binärbaum-Suchalgorithmus: Der Binärbaum-Suchalgorithmus wird vom Leser gesteuert. Die Grundidee besteht darin, die elektronischen Tags, die Kollisionen verursachen, kontinuierlich aufzuteilen und im nächsten Schritt die Anzahl der zu durchsuchenden Tags zu reduzieren, bis nur noch ein elektronischer Tag antwortet.

Grundidee: Nachdem mehrere Tags den Arbeitsplatz des Lesers betreten haben, sendet der Leser einen Anfragebefehl mit Einschränkungen und die Tags, die die Einschränkungen erfüllen, antworten. Wenn eine Kollision auftritt, ändern Sie die Einschränkungen entsprechend dem Bit, in dem der Fehler aufgetreten ist, und senden Sie die Abfragebefehle erneut, bis eine korrekte Antwort gefunden wird und die Lese- und Schreibvorgänge für das Tag abgeschlossen sind. Wiederholen Sie die oben genannten Vorgänge für die verbleibenden Tags, bis die Lese- und Schreibvorgänge für alle Tags abgeschlossen sind.