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年
技
术
创
新
ＲＦＩＤ
射 频 识 别
《
ＰＬＣ
技术应用
２００
例
》
您 的 论 文 得 到 两 院 院 士 关 注
一种基于时隙
ＡＬＯＨＡ
的
ＲＦＩＤ
系统防碰撞算法
Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ａｎｔｉ－ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｒａｍｅ－ ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ ｉｎ ＲＦＩＤ Ｓｙｓｔｅｍ
（
东华大学
）
翟霞晖 唐明浩 金慧芬
ＺＨＡＩ Ｘｉａ－ｈｕｉ ＴＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｈａｏ ＪＩＮ Ｈｕｉ－ｆｅｎ
摘要
：
防碰 撞 算法是
ＲＦＩＤ
系统中 的 关键技 术
。
针对防 碰 撞算法 中
ＡＬＯＨＡ
算法的 局 限性
，
本文提 出 的一种 改 进的基 于 帧
－
时
隙
ＡＬＯＨＡ
法的防 碰 撞算法
，
通过限 制 响应标 签 的数量
，
降低了 冲 突发生 的 可能性
，
提高了 标 签的识 别 效率
。
通过一系列的仿
真实验
，
证明了 本 文所提 出 算法的 优 越性
。
关键词
： ＲＦＩＤ；
防碰撞算法
；
帧
－
时隙
ＡＬＯＨＡ
法
中图分类号
： ＴＮ９２
文献标识码
： Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ｔｈｅ ａｎｔｉ－ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ＡＬＯＨＡ ａｌｇｏ－
ｒｉｔｈｍ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｔｉ－ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｒａｍｅ－ ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ
ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔａｇ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂｙ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｍｏｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ＡＬＯＨＡ ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＲＩＦＤ；ａｎｔｉ－ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；Ｆｒａｍｅ－ ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
文章编号
：１００８－ ０５７０（２００８）０６－
２
－ ０２３９－ ０３
１
引言
ＲＦＩＤ
射频识别是一种非接触式的自动识别技术
，
它通过射
频信号自动识别目标对象并获取相关数据
。
典型的
ＲＦＩＤ
系统
主要包括两部分
：
读写器
（Ｒｅａｄｅｒ）
和标签
（Ｔａｇ）
。
在射频识别系统工作时
，
在读写器的作用范围内
，
可能会有
多个应答器
（
标签
）
存在
，
这些应答器的数据同时传送到读写器时
出现冲突即数据碰撞
，
导致读写器无法读出数据
。
现阶段
ＲＦＩＤ
系统应用中
，
基于
ＴＤＭＡ
的防碰撞算法目前有两种
：
基于比特位
的二进制搜索算法和基于时隙的
ＡＬＯＨＡ
算法
。
二进制搜索算
法需要阅读器能够确定碰撞的准确的比特位置
，
这就需要阅读
器对所有标签的准确的 同步
，
而这种同步在实现时是困 难的
；
ＡＬＯＨＡ
算法在应用中随着标签数量的扩大
，
性能将急剧恶化
。
因此
，
本文提出了一种改进的基于时隙
ＡＬＯＨＡ
的防碰撞算法
，
通过限制响应标签的数量
，
降低了冲突发生的可能性
，
提高了标
签的识别效率
，
有效解决了
ＡＬＯＨＡ
算法的这方面的局限性
。
２
现有的
ＡＬＯＨＡ
防碰撞算法
２．１
纯
ＡＬＯＨＡ（ｐｕｒｅ－ ＡＬＯＨＡ）
ＡＬＯＨＡ
是多路存取中最简单的方法
，
它是一种随机接入算
法
，
这种算法多采取
“
标签先发言
”
的方式
，
即标签进入读写器的
阅读区域就自动向读写器发送其自身的
ＩＤ，
随即标签和读写器
间开始通信
。
在标签发送数据的过程中
，
若有其他标签也在发送
数据
，
那么发生信号重叠从而导致完全冲突或部分冲突
。
读写器
检测接收到的信号来判断有无冲突
。
一旦发生冲突
，
读写器就发
送命令让标签停止发送
，
随机等待一段时间后再重新发送以减
少冲突
。
纯
ＡＬＯＨＡ
存在 的一 个严重 问题是 数 据帧
Ｆ
的发送 过程
中
，
冲突发生的概率很大
，
其冲突期为
２Ｆ
。
理论上
，
纯
ＡＬＯＨＡ
算
法的信道最大利用率只有
１８．４％
。
此外
，ＲＦＩＤ
系统中标签不具
有载波监听发现冲突的能力
，
只能通过接收读写器的命令来判
断有无冲突
。
２．２
时隙
ＡＬＯＨＡ（Ｓｌｏｔｔｅｄ－ ＡＬＯＨＡ）
Ｓｌｏｔｔｅｄ－ ＡＬＯＨＡ
算法是在纯
ＡＬＯＨＡ
算法的基础上把时间
分成多个离散时隙
，
标签只能在每个时隙的分界处才能发送数
据
。
这样标签或成功发送或完全冲突
，
避免了纯
ＡＬＯＨＡ
算法中
的部分冲突
，
使冲突期减少一半
，
提高了信道的利用率
，
达到
３６．８％，
使纯
ＡＬＯＨＡ
算法的两倍
。
但是这种方法需要一个同步
时钟
，
使得读写器阅读区域内所有标签的时隙同步
。
２．３
帧
－
时隙
ＡＬＯＨＡ（Ｆｒａｍｅｄ－ Ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ）
Ｆｒａｍｅ－ Ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ
算法是在时 隙
ＡＬＯＨＡ
算法的基础
上把
Ｎ
个时隙组成一帧
，
标签在每个帧内随机选择一个时隙发
送数据
。
３
改进算法
胡建赟等人在分析
ＲＦＩＤ
系统识别过程后
，
在固定时隙数
量
，
不同数量应答器的情况下
，
将时隙的数量固定在
２５
个
，
应答
器的最大数量设为
３０
个
，
得到了在
２５
个时隙数时
，
系统中标签
数量大于一帧所含的时隙数时
，
识别成功率急速下降的结果
。
因
此
，
本文提出的算法
，
通过制定一定的规则来限制响应阅读器请
求命令的标签数量
，
以达到提高阅读器的识别效率
，
降低识别所
有标签所使用的时隙数的目的
。
本文算法通过比较标签序列号的一部分比特位
，
以限制响
应请求命令的标签数
。
阅读器向标签发送比较的开始位
．
比较位
的长度和比较的基准值
。
标签收到这些数据后
，
将自己的部分序
列号与规定的比较基准值相比较
，
若小于基准值
，
则该标签响应
阅读器
。
例如
，
假设标签的序列号为
８
位二进制数
，
比较的开始
位是比特位
５，
比较位的长度是
３，
比较的基准值是
１００
２
。
如有一
标签
Ａ
的序列号 为
１００１１１０１
２
，
根据以上 的比 较信息
，
可知该标
翟霞晖
：
硕士研究生
２３９
－ －
