基于A(yíng)LOHA算法的RFID防碰撞技術(shù)研究

1 射頻識別系統介紹
射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是一種非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)，與傳統的識別方式相比，它無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預即可完成信息輸入和處理，具有操作方便快捷、存儲數據量大、保密性好、反應時(shí)間短、對環(huán)境適應性強等優(yōu)點(diǎn)，現在已廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化和交通運輸管理等領(lǐng)域，成為當前IT業(yè)研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。
典型的RFID系統主要包括三個(gè)部分：電子標簽(tag)、讀寫(xiě)器(Read)和應用系統(如圖1)。電子標簽放置在被識別的對象上，是RFID系統真正的數據載體。通常電子標簽處于休眠狀態(tài)，一旦進(jìn)入讀寫(xiě)器作用范圍內就會(huì )被激活，并與讀寫(xiě)器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)射頻方式的非接觸式雙向數據通信，以達到識別并交換數據的目的。此外，許多讀寫(xiě)器還都有附加的通信接口，以便將所獲的數據傳給應用系統進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

2 系統防碰撞
RFID系統工作時(shí)，當有2個(gè)或2個(gè)以上的電子標簽同時(shí)在同一個(gè)讀寫(xiě)器的作用范圍內向讀寫(xiě)器發(fā)送數據的時(shí)候，就會(huì )出現信號的干擾，這個(gè)干擾就稱(chēng)為碰撞，其結果將會(huì )導致該次傳輸的失敗，因為必須采用適當的技術(shù)防止碰撞的產(chǎn)生。

3 ALOHA算法及仿真結果
目前有多種防碰撞算法，主要分為ALOHA算法和樹(shù)形分解算法。由于樹(shù)形分解法有時(shí)會(huì )使某些標簽的識別延遲可能比較長(cháng)，所以ALOHA算法因具有簡(jiǎn)單易實(shí)現等優(yōu)點(diǎn)而成為應用最廣的算法之一。ALOHA算法是在A(yíng)LOHA思想的基礎上，根據RFID系統的特點(diǎn)和技術(shù)要求不斷改進(jìn)形成的算法體系。它的本質(zhì)是分離標簽的應答時(shí)間，使標簽在不同的時(shí)隙內發(fā)送應答。一旦發(fā)生碰撞，一般采取退避原則，等待下一循環(huán)周期發(fā)送應答。ALOHA算法又分為幀時(shí)隙ALOHA算法、動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法和分組幀時(shí)隙ALOHA算法等。
3．1 幀時(shí)隙ALOHA算法
幀時(shí)隙ALOHA(Framed slotted Aloha，FSA)算法是基于通信領(lǐng)域的ALOHA協(xié)議提出的。在FSA中，幀(Frame)是由讀寫(xiě)器定義的一段時(shí)間長(cháng)度，其中包含若干時(shí)隙。標簽在每個(gè)幀內隨機選擇一個(gè)時(shí)隙發(fā)送數據。所有標簽應答同步，即只能在時(shí)隙(Slot)開(kāi)始點(diǎn)向讀寫(xiě)器發(fā)送信息，每個(gè)標簽發(fā)送的時(shí)隙是隨機選擇的。時(shí)隙可以分為三類(lèi)：空閑時(shí)隙、應答時(shí)隙和碰撞時(shí)隙。在空閑時(shí)隙中沒(méi)有識別任何標簽，應答時(shí)隙中可以正確識別一個(gè)標簽。當一個(gè)時(shí)隙中有多個(gè)標簽同時(shí)發(fā)送應答時(shí)就會(huì )產(chǎn)生碰撞，形成碰撞時(shí)隙。碰撞的標簽退出當前循環(huán)，等待參與新的幀循環(huán)。