论文研究-RFID防碰撞算法研究.pdf

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针对射频识别系统中的标签碰撞问题,在基于后退式二进制搜索算法的基础上提出一种改进算法。该算法结合动态调整算法并引入分组策略实现仅有两位碰撞即可识别标签,从而减少了搜索次数。该算法还引入堆栈存放阅读器接收到的ID数据,阅读器发送的序列号参数只是最高碰撞位信息,使得通信量减少。仿真结果表明,该算法能减少搜索次数,降低阅读器与标签之间的通信量,提高识别效率。
84 015,51(16) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 内的B、C、D响应,并把低于第5位的序列编码传送给阅 本算法基于动态调整算法通过设置一位奇偶校验 读器;而R=0组内A的 Counter值加1 寄存器实现分组,在识别过程屮检测到只有两位碰撞位 (3)阅读器对这些序刎编码解码为?00.最高碰撞位时即能直接认别标签,减少∫搜索次数。 4,阅读器再次向作用范围内的标签发送 Request(4,0), 假设在识别过程中检测到M次只有2个比特位发 B、D响应,将自身低于第4位的序列编码传送个阅读生碰撞时,采用本算法相当于在二叉树上减少了M个 器,A、C的 Counter加1 叶子节点,即搜索次数减少了2M次。 (4)阅读器对这些序列编码解码为??00,所以B、D 算法的搜索次数为 直接被识别。 S(N)=2N-1-2M (5)阅读器对B、D标签完成读写并使之进入休眠状 特别地,当用ID数位中的n位来表示2”个标签时, 态。R=0组内AC的 Counter减l。 这时候搜索次数是2-2。 (6)阅读器再次向作范围内的标签发送 Rcqucst41), 这里取I长度是64b借助Malb具对使用分组 只有C标签响应,被识别。 后不同数目标签对应搜索次数进行统计,如表1所示。 (⑦)阅读器对C标签完成读写并使之进入休眠状 态。R-0组内A的 Counter减1。阅读器发出 Request 表1不同数日标答对应搜素次数 (5,1)命令,只有A响应,直接识别。R=0组标签全部被 标签数 搜索次数 识别。 400 595 (8)阅读器发送 Rcqucst(nul,1)命令,R=1组内的 882 E、F响应,返回自身ID (9)阅读器对这些序列编码解码为00000,只有 1000 1344 两位碰掸所以直接被识别。 标签的识别过程如图1所示。 4.2阅读器和标签之间的通信量 (1)标签发送总的通信量 Request(nul, o) JDS算法识别过程中标签每次发送的数据平均长度4: R-0组标签响应,/ Request(nu1) 最高碰撞位为 (1+L2 R-1组标签 应,只有两位碰 呵其中L是ID号长度 Request(5,0) 撞位,直接识别 本文算法是基于JDS箅法提出的,所以标签的通信量: Rcqucst(5 (2N-1-2M)x(1+L)2 (4) 标签B、C、D响应 E、F识别 Counter(A)加1, (2)阅读器发送的数据量 最高碰撞位是4 标等A响应 本算法中发送请求命令的第一个参数是最高碰撞 位信息.与编码长度L无关,与最高碰撞位P有关,标签 标签A识别 Request(4, 0) 发送的一进制编码长度为"bP+1,得出本算法传输 标签BD响/:quet(4,1 的二进制数据量: 应, Counter (A、C)加 签C响应 (2N-1-2M)x(1bP」+) 标签阅读器之问总的数据通信量 标等B、D识别,标签C识别 Counter(A、C)减1 (2N-1-2M)×(1+1)2+(2N-1-2M) (|bP+1) 6) 图1改进算法的标签识别过程 4.3算法仿真 4算法性能分析及仿真 在 Matlab仿真平台上对心算法、动态调整二进制搜 对算法性能进行分析时主要考虑识刿岀所有标签索算法、跳跃式动态二进制搜(JDBS)和基于后退策略 时命令发送的总次数,命令参数长度和标签响应数据长的二进制搜索算法进行仿真比较。仿真实验中编码位 度,等效分析识别出所有标签时命令发送的总次数,阅数n取64 读器发送数据量和标签发送数据量 图2是本文算法、动态调整二进制搜索算法、跳跃式 41识别标籌所需搜索次数 动态二进制搜索(JDBS)和基于后退策咯的二进制搜索 (1)后退式二进制搜索算法 算法阅读器进行搜索次数的比较。由图2可以看出本 识别阅读器范闱内的M个标签所需要总的搜索次数:算法相对其他算法搜索次数最少,当标签数目越多时本 (N)=2N-1 (1)算法的优势越明显,这是因为本算法通过分组可以减少 (2)分组策略 碰撞概率,并且仅有两位碰撞即可识别减少了搜索次数。 宋瑞玲,高仲合:RFID防碰撞算法研究 2015,51(16) 基于后返策略的二进制搜素算法 然会使阅读器数据通信量和标阅读器之间总的数据 1800日跳跃式动态二进制搜索DBS算法 通信量减少,由图5可以看出算法阅读器和标签之间传 l600 本文算法 输总的数据量相比JBS减少量约50%,并且随着标签 数目的增多减少量更明显,远多于50% 剥品能 00 基于斤退略的二进制搜算法 珧跃式动态二进制搜索JDBS算法 动态调整二进制搜索算法 400 文算法 1002003004005006007008009001000 标签数N 图2不同算法搜索次薮比较 图3~图5是本算法、动态调整二进制搜索算法、跳 跃式动态二进制搜索(JDBS)和基于后退策略的二进制 搜索算法标签数据通信量、阅读器数据通信量以及阋读 1002003004005006007008009001000 标签数目N 器和标签之间传输总的数据量进行的仿真结果 图5阅读器和标签之间传输总的教锯量 站后思审略的一进制现索算法 12‖=6跳跃式动态二进制搜素DBs算法 5结束语 动态调整二进制搜索算法 本文算法 本文是基于二进制搜索算法提出的一种具体的改 二10 进算法,该算法在动态调整算法基础上通过设置奇偶计 数器来实现分组,一次搜索过程中所有响应的标计数 器R值都相等,等效于每个响应标签ID的1的个数有 相同的奇偶性,所以一次搜索过程中只有两次比特位发 害 生冲突可以直接识别,分组进一步减少了阅读器的搜索 次数。引入堆栈存放数据使请求命令参数简化得以实 1002003004005006007008009001000 现,使阋读器数据通信量减少。通过仿真实验验证该算 标签数目N 法具有明显的优越性。 图3标签数据通信量 参考文献 跳跃式动态二进制搜索JDBS算法 []张学军,王绪海,蔡文琦基于分组码的改进型防碰撞算法 动忞调整二进制搜索算法 本文算法 研究[J计算机应用研究,2012,29(11):4265-4268 10 [2] Ali K, Hassanein H, Tana A E M. RFID anti-collision proto col for dense passive tag environments[C]!/Proceedings of 些6 the 32nd IEEE Conference on Local Compute Networks Washington DC: IEEE Computer Society, 2007: 819-824 [3]朱军,张元,卢小冬,等基于分段搜索的多RFID标答抗冲 突方法[J计算机应用研究,2011,28(3):1031-1033 1002003004005006007008009001000 [4 Abramson NTHE ALOHA SYSTEM: another alternative 标签数目N for computer communications/ Proceedings of the no 图4阋读器数据通信量 vember 17-19. 1970, Fall Joint Computer Conference ACM,1970:281-285 图3表明算法标签数据通信量最少的直接原因是 5 Maguire Y, Pappu RAn optimal Q-algorithm for the Iso 搜索次数减少。图4表眀算法阅读器数据通信量最少 18000-6C RFID protocol IEEE Transactions on Auto 的原因不但是搜索次数少,还有就是算法中发送请求命 mation Science and Engineering, 2009, 6(1): 16-24 令的第一个参数是仅最高碰撞位信息也使数据通信量[6] Finkcnzcller K RFiD handbook fundamentals and appli 大大减少。图5阅读器数据通信量和标签阅读器之间 ations in contactless smart cards and identification 总的数据通信量取决于阅读器数据通信量和标签数据 2nd ed West Sussex: John Wiley Sons Ltd, 2003 通信量,阅读器数据通信量和标签数据通信量的减少必 (下转102页)

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