办公自动化系统中的标签信息防碰撞技术研究.doc

办公自动化系统中的标签信息防碰撞技术研究 张晓倩 （计算机仿真部北京100048） 摘要完善的办公室自动化系统是提高企业工作效率的重要手段，本文以企业办公室自动化系统为例子，研究了一种基于标签识别的办公室自动化系统中标签信息防碰撞的关键技术。在系统设计中的各个环节使用了RFID技术，将信息录入标签中，通过终端方便地从数据库中读取数据，系统采用了一种前向估计反向验证的标签数估计算法，明确各个标签的信息。系统仿真证明，本文的办公室自动化系统在标签从l到100的区间，较传统的标签阅读算法，系统的吞吐率提高30%，解冲突时间平均降低4S，防碰撞的准确率明显提高，具有很强的实用性。 关键词rfid防碰撞解冲突dfsa TP391.9;TP317.1 A 150812-7078 办公自动化就是将计算机技术、通信技术、系统科学与行为科学应用于传统的数据处理技术难以处理的数量庞大且结构不明确的、包括非数字型信息的办公事务处理的一项综合技术。随着信息科学技术的飞速发展，办公自动化系统在技术和应用上都得到了更高层次的发展，人们逐渐意识到对办公管理系统的运用可以使日常办公工作更加方便、快捷和高效。而办公活动重要性的日渐突出，也引起了企业管理者的普遍重视。并研究出了很多新型的办公室系统。这些研究成果很大程度上明确了管理办公室相关人员的责任，做到有据可查、职责分明，对办公室自动化系统起到了极大的推动作用。 RFID信息标签是办公室自动化系统中的重要技术，电子标签分为有源与无源两种，在办公室自动化系统设计环节中电子标签被安装在各个模块的外部，使用有源式的电子标签，经常出现多个电子标签信息碰撞的问题，阅读器无法准确识别出各个标签的信息，系统的吞吐率不高，延时增加。本文在RFID系统的标签数量估计环节引入了一种前向估计反向验证的标签信息防碰撞机制，将标签的信息有效区分后进行通信，实际的系统仿真证明，本文的办公室自动化系统在标签从l到100的区间，较传统的标签阅读算法，系统的吞吐率提高30%，解冲突时间平均降低4S，系统性能良好。 一、办公室信息自动化系统原理 办公室与一般的工作区域具有不同的特征，办公室具有自己特有的特性，办公室设计的特性是办公室自动化系统的重要数据保障，一般在其办公室安装电子标签对办公室自动化行成的重要参数进行采集与保存。在办公室自动化系统设计过程中如果办公室信息搜集差就越会造成办公室自动化系统质量的下降，因此，在办公室自动化系统设计过程中其收集信息过程要能够完整记录在RFID的标签数据中。本文以普通的办公室自动化系统为例子设计了一种基于技术的办公室自动化系统，使用RFID技术作为办公室自动化系统与外界信息交互的重要媒介，将标签的数据采集贯穿在从设计到使用的每一个环节中，从办公室自动化系统基本标签数据记录到使用过程中的记录，所有的数据都被标签在RFID中。办公室自动化系统的主要由系统维护模块、个人管理模块、文档管理模块、业务管理模块、公共信息管理模块五个模块组成。 办公室自动化系统的系统维护模块主要是负责硬件、软件和数据的维护等功能，系统维护模块的功能贯穿在办公室自动化系统从设计到使用的各个环节中，系统维护模块对数据维护后通过各种接口与其余几个模块进行交互。业务管理模块是将收集到的业务信息数据源通过网络将数据进行传输，这种网络的传输技术可以使用电信网与互联网等技术，使办公室信息能够得到更大范围的传播与覆盖。信息处理模块主要包括业务管理模块与文档管理模块两个部分，业务管理模块主要是通过设计不同的权限业务对办公室从开始工作到结束工作时的各个环节数据查询与服务业务请求，业务管理模块主要集成了各种数据库，这些数据库包括各个环节信息库、标签信息库、销售数据库等部分。 图1可见RFID技术是从开始工作到最终结束的数据采集，各个环节可以方便地录入数据随后读入公共数据库。本文研究的办公室自动化系统主要是基于具有一定规模的办公场所，工作人员在每一块工作模块中绑定一个标签记录着办公工作从开始到结束的整个过程中所有的操作信息，包括办公工作种类与使用时间次数等信息，对每一种办公工作进行唯一的标识。办公室自动化系统设计的每个环节可以使用RFID技术对办公室信息进行采集提高工作环节的速度，减少了差错。在个人管理环节可以使用RFID设备对个人考勤、文件传送、工作计划等进行信息存储。使用RFID技术可以对业务管理模块的信息进行读取，文档管理模块的信息可以通过阅读器读取包装在电子标签上的信息进行文档信息的数据采集。本文的办公室自动化系统不但可以畅通的进行数据交流，而且还可以对办公室的工作源头进行透明跟踪。考虑到工作效率与成本本文采用了有源主动式的电子标签，这种方式在办公室自动化系统的设计与使用过程中可以设计性能较高的电子标签信息防撞算法，保证办公室自动化系统的吞吐率与时延。 二、办公室自动化系统的标签信息防撞模型 在办公室自动化系统中的RFID技术分为有源标签与无源标签两种，在办公室自动化系统的设计与使用的环节中，经常出现多个电子标签碰撞的问题，因为有源的主动式电子标签的功率信号容易接受且防撞机制容易实现，本文选取了这种电子标签对办公室自动化系统的各个环节进行数据采集。多标签的防撞核心功能主要是通过一定的算法对标签进行排序与区分后随后逐个对标签集的数据进行读取与通信。基于经典的DFSA算法本文提出了前向估计后向验证的改进DFSA算法提高系统的吞吐能力，降低解冲突延时。电子标签的吞吐量可以根据以下的式子进行衡量： 其中，S为吞吐率，也就是每次更新时能够成功读取一个标签的可能性，也可以解释为成功读取的标签个数，G为系统的输入负载，即每次查询时能够达到的标签数量。可以对上述的式子证明得到在G=i时，吞吐率达到最大值，此时最大值为e-l=0.368，即系统的吞吐率能够达到36.8%，这种技术是在将整个盘存时间划分为若干个时隙后的结果，这种方法在标签延迟选择的范围较大且随机，严重影响着系统的响应速度。 为了客服上述问题，本文将多个时隙确定为一个信息帧，在每一个信息帧内随机进行延迟，在对每一个查询周期内动态估计标签的数量进行调整帧时隙数，假设帧时隙数与标签的数量分别为K，n，那么在其中的一个时隙内存在r个标签的概率服从以下的分布： 上面的式子为O的时候也就是误差最小的时候。 可以根据以上的式子的最小值对下一次进行阅读的标签个数进行估计，使得办公室自动化系统的设计与使用环节RFID的标签信息阅读碰撞解析性能提高。 三、系统性能分析 为了对本文设计的办公室自动化系统中标签信息防撞算法的性能进行分析，本文在Windows系统下基于matlab数学软件进行了系统仿真与分析，并与经典的DFSAZ算法进行了比较，对不同的初始标签时隙，标签的数量从1到100开始变化，为了尽量避免实验过程中出现偶然误差，本文在不同的算法仿真下分别进行了200次的实验，并且对其进行平均值的求解，分别从吞吐率与解冲突时间两个参数量对算法性能进行判定： 上图可见，经过本文对算法进行改进后，虽然算法的吞吐率变化都比较平稳，但是本文的方法的吞吐率明显提高，并且随着标签数量的增多，这种变化更加明显，对200次的实验验证可以得到，本文的算法最高吞吐率可达48.4%。下图是经过本文算法改进后，在系统解冲突时间性能上的比较： 图3系统解冲突时间对比 上面的图中可见，在标签的数量从1变到100的过程中，本文的算法比其他算法具有更为短的系统解冲突时间，标签信息防碰撞技术在系统中的使用准确率较高具有很强的实用性。 四、总结与展望 本文提出一种基于技术的办公室自动化系统中的标签信息防碰撞技术。在办公室自动化系统设计的各个环节中使用RFID技术将信息录入标签中，通过终端方便地从数据库中读取数据，设计了针对设计过程的不同模块的应用架构，针对传统的系统在设