南京郵電大學(xué)RFID標(biāo)簽防沖突算法研究與改進(jìn)小組成員:

陳碩 易然 宮譯淳指導(dǎo)老師：趙學(xué)健2013年4月參加項(xiàng)目體會(huì)存在問(wèn)題及展望項(xiàng)目研究的技術(shù)路線改進(jìn)算法介紹算法性能分析項(xiàng)目目標(biāo)項(xiàng)目的背景和意義項(xiàng)目研究的背景和意義

當(dāng)前我國(guó)多數(shù)RFID研發(fā)公司基本是借鑒國(guó)外的參考方案、購(gòu)置國(guó)外的芯片進(jìn)行系統(tǒng)集成與應(yīng)用，核心產(chǎn)品過(guò)于依賴進(jìn)口，在價(jià)格、專利等方面處于受限地位。目前RFID的全球標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有統(tǒng)一，全球RFID標(biāo)準(zhǔn)呈三足鼎立局面，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000、美國(guó)的EPC和日本的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)差別不大卻各不兼容。而國(guó)內(nèi)仍缺乏針對(duì)各頻段RFID的完整標(biāo)準(zhǔn)體系。因此，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID技術(shù)已成為現(xiàn)實(shí)的需要。要發(fā)展RFID，標(biāo)簽和閱讀器防碰撞作為RFID技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，一直是一個(gè)重要的研究方向。本文在這方面進(jìn)行了研究，為推動(dòng)我國(guó)的RFID自主技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行了嘗試探索。項(xiàng)目目標(biāo)1）在現(xiàn)有RFID標(biāo)簽防沖突算法的基礎(chǔ)上，提出一種適用于某種特定應(yīng)用場(chǎng)景（比如物流倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)、銷售物流環(huán)節(jié)等）的標(biāo)簽防沖突算法，使其具有更好的標(biāo)簽識(shí)別率和更快的識(shí)別速度。2）在OMNeT++仿真平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的標(biāo)簽防沖突算法，并將其性能與所提出算法性能進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)課堂所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行鞏固，并加深認(rèn)識(shí)，初步掌握進(jìn)行科學(xué)研究的方法。

射頻識(shí)別技術(shù)是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID標(biāo)簽具有體積小、識(shí)別距離長(zhǎng)、無(wú)需人工干預(yù)、存儲(chǔ)量大、讀取時(shí)間短的特點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛用于物流、制造、交通、公共信息服務(wù)等眾多領(lǐng)域。

一個(gè)典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)主要包括三大部分:閱讀器、應(yīng)答器(即標(biāo)簽)以及后臺(tái)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。由于閱讀器和標(biāo)簽之間依靠共享的無(wú)線信道進(jìn)行通信，當(dāng)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)與閱讀器進(jìn)行通信時(shí)，它們之間的信號(hào)相互干擾，閱讀器將無(wú)法對(duì)每個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行正確的識(shí)別。因此，需要防碰撞算法來(lái)解決標(biāo)簽之間的這種信息沖突問(wèn)題。RFID的介紹完成情況 已成功利用Omnet++仿真平臺(tái)模擬aloha算法，并用C語(yǔ)言進(jìn)行aloha算法的模擬。項(xiàng)目研究的技術(shù)路線當(dāng)前標(biāo)簽防碰撞算法有以下幾種1.ALOHA算法 （僅適用于標(biāo)簽的數(shù)目比較小，而且標(biāo)簽和閱讀器之間的數(shù)據(jù)交換量也比較小的情況）2.時(shí)隙ALOHA算法3基本二進(jìn)制樹(shù)型搜索算法項(xiàng)目研究的技術(shù)路線時(shí)隙ALOHA算法：時(shí)隙ALOHA是第一個(gè)ALOHA的改進(jìn)算法，該算法的吞吐量是ALOHA算法的吞吐量的兩倍。在該算法中，標(biāo)簽只能在每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，時(shí)隙的多少和起始時(shí)間由閱讀器所控制。因?yàn)闃?biāo)簽只能在每個(gè)時(shí)隙的起始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而使得碰撞發(fā)生的時(shí)間間隔只有ALOHA算法的一半。所以，該算法的吞吐量是ALOHA算法的兩倍執(zhí)行原理圖：從上表可以看出，標(biāo)簽1在時(shí)隙1和時(shí)隙2中都發(fā)送其數(shù)據(jù)給閱讀器。時(shí)隙1和時(shí)隙2都發(fā)生了標(biāo)簽之間的相互碰撞。在時(shí)隙3中只有標(biāo)簽5發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，所以沒(méi)有碰撞發(fā)生，標(biāo)簽5發(fā)送數(shù)據(jù)成功。該過(guò)程重復(fù)執(zhí)行到所有的標(biāo)簽都被閱讀器所識(shí)別為止。下行信道上行信道項(xiàng)目研究的技術(shù)路線基本二進(jìn)制樹(shù)型搜索算法：按照遞歸的方式遇到有碰撞發(fā)生就進(jìn)行分枝，生兩個(gè)子集。當(dāng)這些分枝越來(lái)越細(xì)，直到最后分枝下面只有一個(gè)信息包或無(wú)剩余信息包。二進(jìn)制搜索算法是利用逐步減少發(fā)生碰撞的位的方法來(lái)完成對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別的。項(xiàng)目研究的技術(shù)路線基本二進(jìn)制算法流程圖項(xiàng)目研究的技術(shù)路線首先利用omnet++進(jìn)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為int型范圍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;}然后通過(guò)為了加深對(duì)aloha算法的理解，運(yùn)用VC++對(duì)aloha算法進(jìn)行了模擬。以下為部分核心代碼。算法的改進(jìn)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++;/*空出頭結(jié)點(diǎn)作為備注空間*/算法的改進(jìn)voidpureAloha(char**pack){intcollision=1;/*初始化沖突標(biāo)志*/intn=(int)pack[0][0];/*記錄當(dāng)前的幀數(shù)*/inti=0,j=1,k=0;while(j<=n)/*依次發(fā)送本地?cái)?shù)據(jù)*/{/***每一幀的發(fā)送過(guò)程是一個(gè)循環(huán)*/sendOne(pack[j]);while(1){/*不斷測(cè)試直到發(fā)送*/collision=testChanel();if(collision==1){/*busy*/backNum++;wait();}else{send(pack[j]);/*成功發(fā)送*/collision=1;break;}}j++;}}算法的改進(jìn)算法性能分析算法性能分析特色與創(chuàng)新點(diǎn)本項(xiàng)目的特色是沒(méi)有完全依賴仿真工具進(jìn)行算法的模擬，從而使我們對(duì)于算法的理解更加深刻和透徹。參加項(xiàng)目體會(huì)在進(jìn)行本項(xiàng)目的過(guò)程中，本小組著重研究了aloha算法。雖然該算法思想很簡(jiǎn)單，但要不通過(guò)仿真軟件進(jìn)行模擬也需要很多問(wèn)題需要考慮