密集型RFID系统阅读器防碰撞算法研究

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射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)是一种物联网基础技术,近年来得到了广泛的应用。在大型的RFID应用系统中往往存在着大量标签和阅读器,为防止标签漏读,阅读器需要被紧密部署,这样阅读器的阅读范围会出现很多重叠,造成阅读器碰撞。随着RFID技术应用越来越广泛,对阅读器防碰撞的研究变得越来越重要。同时随着阅读器的数据处理能力和通信能力越来越大,阅读器实现防碰撞算法的实现也变得越来越容易。本文首先阐述了RFID系统的工作原理,然后分析了现有阅读器防碰撞算法。其中重点分析了集中调度式算法NFRA,NFRA算法是集中调度式算法中效率较高、可行性较大的算法,但它的吞吐率和公平性仍可以进一步提高。GDRA算法是基于NFRA的改进算法,它通过使用动态概率分布函数提高了NFRA算法的吞吐率。但GDRA算法任然存在公平性差的缺点。接下来本文提出了EGDRA(Enhanced GDRA)算法,它是GDRA的改进算法,提高了系统的公平性。EGDRA算法包括两个改进机制:分级机制和Beacon碰撞改进机制。分级机制提高了算法的公平性,但也降低了算法的吞吐率(单位时间内系统中工作的阅读器个数);Beacon碰撞改进机制弥补了这一不足。分级机制将阅读器分为不同的优先级,级别越高的阅读器获得较小OC序号值的概率较大,竞争到信道的概率也就越大。该机制通过提高上轮竞争失败的阅读器的级别的方法提高了EGDRA算法的公平性。Beacon碰撞改进机制包含两个方法,方法一:阅读器在每轮开始时给自己生成一个序号,序号为偶数的阅读器的在Beacon碰撞后再进行一次补充竞争。在这个补充的竞争环节中阅读器接入信道的概率提高了一倍,从而提高了系统的吞吐率。方法二:服务器发送完K个OC信号后再补发第K+1个OC,系统中没有竞争到信道且没有收到OF信号的阅读器在这一OC周期检测信道是否繁忙,若不忙则接入信道。最后,本文将EGDRA与GDRA、NFRA算法进行了仿真对比。仿真结果表明:GDRA算法比NFRA算法拥有更好的吞吐率;EGDRA算法比NFRA和GDRA算法拥有更好的公平性。
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