RFID标签防冲突算法的研究与改进结题报告

南京邮电大学RFID标签防冲突算法研究与改进小组成员:

陈硕 易然 宫译淳指导老师：赵学健2013年4月参加项目体会存在问题及展望项目研究的技术路线改进算法介绍算法性能分析项目目标项目的背景和意义项目研究的背景和意义

当前我国多数RFID研发公司基本是借鉴国外的参考方案、购置国外的芯片进行系统集成与应用，核心产品过于依赖进口，在价格、专利等方面处于受限地位。目前RFID的全球标准没有统一，全球RFID标准呈三足鼎立局面，国际标准ISO/IEC18000、美国的EPC和日本的标准，技术差别不大却各不兼容。而国内仍缺乏针对各频段RFID的完整标准体系。因此，研发具有自主知识产权的RFID技术已成为现实的需要。要发展RFID，标签和阅读器防碰撞作为RFID技术中的一个关键领域，一直是一个重要的研究方向。本文在这方面进行了研究，为推动我国的RFID自主技术进步进行了尝试探索。项目目标1）在现有RFID标签防冲突算法的基础上，提出一种适用于某种特定应用场景（比如物流仓储环节、销售物流环节等）的标签防冲突算法，使其具有更好的标签识别率和更快的识别速度。2）在OMNeT++仿真平台上，实现现有的标签防冲突算法，并将其性能与所提出算法性能进行对比分析，对课堂所学专业知识进行巩固，并加深认识，初步掌握进行科学研究的方法。

射频识别技术是一种利用射频通信实现的非接触的自动识别技术。RFID标签具有体积小、识别距离长、无需人工干预、存储量大、读取时间短的特点，现在广泛用于物流、制造、交通、公共信息服务等众多领域。

一个典型的射频识别系统主要包括三大部分:阅读器、应答器(即标签)以及后台的数据管理系统。由于阅读器和标签之间依靠共享的无线信道进行通信，当多个标签同时与阅读器进行通信时，它们之间的信号相互干扰，阅读器将无法对每个标签进行正确的识别。因此，需要防碰撞算法来解决标签之间的这种信息冲突问题。RFID的介绍完成情况 已成功利用Omnet++仿真平台模拟aloha算法，并用C语言进行aloha算法的模拟。项目研究的技术路线当前标签防碰撞算法有以下几种1.ALOHA算法 （仅适用于标签的数目比较小，而且标签和阅读器之间的数据交换量也比较小的情况）2.时隙ALOHA算法3基本二进制树型搜索算法项目研究的技术路线时隙ALOHA算法：时隙ALOHA是第一个ALOHA的改进算法，该算法的吞吐量是ALOHA算法的吞吐量的两倍。在该算法中，标签只能在每个时隙的开始发送数据给阅读器，时隙的多少和起始时间由阅读器所控制。因为标签只能在每个时隙的起始发送数据，从而使得碰撞发生的时间间隔只有ALOHA算法的一半。所以，该算法的吞吐量是ALOHA算法的两倍执行原理图：从上表可以看出，标签1在时隙1和时隙2中都发送其数据给阅读器。时隙1和时隙2都发生了标签之间的相互碰撞。在时隙3中只有标签5发送数据给阅读器，所以没有碰撞发生，标签5发送数据成功。该过程重复执行到所有的标签都被阅读器所识别为止。下行信道上行信道项目研究的技术路线基本二进制树型搜索算法：按照递归的方式遇到有碰撞发生就进行分枝，生两个子集。当这些分枝越来越细，直到最后分枝下面只有一个信息包或无剩余信息包。二进制搜索算法是利用逐步减少发生碰撞的位的方法来完成对标签的识别的。项目研究的技术路线基本二进制算法流程图项目研究的技术路线首先利用omnet++进行了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为int型范围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;}然后通过为了加深对aloha算法的理解，运用VC++对aloha算法进行了模拟。以下为部分核心代码。算法的改进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++;/*空出头结点作为备注空间*/算法的改进voidpureAloha(char**pack){intcollision=1;/*初始化冲突标志*/intn=(int)pack[0][0];/*记录当前的帧数*/inti=0,j=1,k=0;while(j<=n)/*依次发送本地数据*/{/***每一帧的发送过程是一个循环*/sendOne(pack[j]);while(1){/*不断测试直到发送*/collision=testChanel();if(collision==1){/*busy*/backNum++;wait();}else{send(pack[j]);/*成功发送*/collision=1;break;}}j++;}}算法的改进算法性能分析算法性能分析特色与创新点本项目的特色是没有完全依赖仿真工具进行算法的模拟，从而使我们对于算法的理解更加深刻和透彻。参加项目体会在进行本项目的过程中，本小组着重研究了aloha算法。虽然该算法思想很简单，但要不通过仿真软件进行模拟也需要很多问题需要考虑