Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду

  Категория » GPS/GSM/RFID системы » Электронные средства идентификации » Системы автоматической идентификации   


1. Антиколлизионный алгоритм, основанный на побитовом арбитраже
Первой задачей антиколлизионной процедуры является получение идентификационных кодов транспондеров, находящихся в зоне опроса считывателя или входящих в нее. Если считывателю известен идентификационный код транспондера, коммуникация с известным транспондером уже не является проблемой для считывателя. Сравнительно простая антиколлизионная процедура может быть построена на основе так называемого побитового арбитража, который можно сопоставить с методом двоичного поиска. Антиколлизионный процесс идентификации отдельного транспондера из группы аналогичных устройств выполняется с помощью пошагового арбитражного процесса.

В начале арбитражного процесса все не идентифицированные транспондеры, находящиеся в зоне опроса считывателя, относят к активным устройствам. Активные транспондеры будут участвовать в арбитражном процессе. Транспондеры, вновь входящие в зону опроса во время проведения арбитражного процесса, не включаются в этот процесс. Сам арбитражный процесс состоит из последовательности шагов побитового арбитража, которые повторяются до тех пор, пока не будет полностью идентифицирован один из транспондеров. Шаг побитового арбитража идентифицирует один бит идентификационного кода одного транспондера.

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду

Побитовый арбитраж происходит следующим образом. Получив запрос от считывателя, все активные транспондеры посылают значение фиксированного двоичного разряда своего идентификационного кода. Логические "0" или "1" ответов транспондеров помещаются в два различных временных слота. Соответственно считыватель может распознать, имеются ли транспондеры, отвечающие логическим "0", и транспондеры, отвечающие логической "1". Теперь считыватель может выбрать одну из этих двух групп транспондеров, отправляя кадр команды Continue (Продолжить), в которой он указывает контрольное значение бита. В результате транспондеры, выдавшие ответ, совпадающий с контрольным значением бита, получают команду о переходе к следующему шагу арбитража.

Транспондеры, чье битовое значение идентификационного кода не соответствует контрольному значению, указанному в команде считывателя, немедленно покидают арбитражный процесс и, оставаясь в активной группе, ждут новой команды. Остальные активные транспондеры переходят к выполнению следующего шага побитового арбитража, чтобы идентифицировать очередной бит своего идентификационного кода. Шаги побитового арбитража повторяются до тех пор, пока не будут распознаны все биты идентификационного кода одного транспондера.

Время идентификации алгоритмом, основанным на побитовом арбитраже, линейно зависит от длины идентификационного кода и не зависит от числа транспондеров в электромагнитном поле. При реализации данной антиколлизионной процедуры на частоте 125кГц за одну секунду могут быть идентифицированы 7 транспондеров при скорости передачи данных 2 Кбит/с. При частоте 13,56 МГц и скорости передачи данных 64 Кбит/с за одну секунду могут быть идентифицированы 220 транспондеров. Технология побитового арбитража в настоящее время активно внедряется в производство пластиковых карт с разными видами защиты и персонализации, так как эта процедура позволяет реализовать относительно дешевые считыватели, обладающие антиколлизионными свойствами.

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду

2. Антиколлизионные алгоритмы двоичного поиска
Реализация алгоритма двоичного поиска требует, чтобы считыватель мог распознавать точную битовую позицию возникшей коллизии данных. Кроме того, требуется предварительно выбрать подходящий битовый код. Сравним поведение кода NRZ и манчестерского кода при возникновении коллизии. Пусть выбрана транспондерная система с индуктивной связью, с модуляцией нагрузкой и амплитудно-модулированной (ASK) поднесущей. Уровень "1" кода переводит поднесущую в состояние "Включено", а уровень "0" переводит поднесущую в состояние "Выключено".

Для кода NRZ значение бита определяется статическим уровнем канала передачи в битовом окне. В этом примере логическая "1" кодируется статическим высоким уровнем, а логический "0" - статическим низким уровнем. Если хотя бы один из двух транспондеров посылает сигнал поднесущей, тогда он интерпретируется считывателем как высокий уровень и в нашем примере означает логическую "1". Считыватель не может определить, является ли принимаемая последовательность битов суперпозицией передач от нескольких транспондеров или сигналом от одного транспондера.

Применение контрольной суммы (контроля четности или кода CRC) позволяет только установить, что где-то в переданном блоке данных имеется ошибка. Значение бита определяется изменением уровня (отрицательный или положительный перепад) в битовом окне. В этом примере логический "0" кодируется положительным перепадом, а логическая "1" отрицательным перепадом. Состояние "отсутствие перепада" в битовом окне недопустимо во время передачи данных и распознается как ошибка.

Если два (или более) транспондеров одновременно передают биты разных значений, тогда положительные и отрицательные перепады от принятых битов стирают друг друга, так что сигнал поднесущей принимается в течение длительности всего бита. Такое состояние недопустимо в системе манчестерского кодирования и поэтому указывает на ошибку. Соответственно появляется возможность отслеживать коллизию на отдельном бите. Поэтому используем манчестерское кодирование для реализации антиколлизионного алгоритма двоичного по иска.

Теперь обратимся к самому алгоритму. Двоичный поиск является весьма эффективным алгоритмом, поскольку при каждом последовательном обращении число просматриваемых номеров транспондеров сокращается вдвое. Это позволяет относительно быстро определить порядковый номер требуемого транспондера. Алгоритм двоичного поиска состоит из предписанной последовательности (спецификации) взаимодействий (команда и отклик) между считывателем и несколькими транспондерами с целью обеспечить возможность выбора в большой группе любого транспондера. Для практической реализации этого алгоритма требуется набор команд, который может быть исполнен транспондером. Кроме того, каждый транспондер должен иметь единственный (уникальный) порядковый номер SN. В примере используется 8-битовый порядковый номер, что позволяет присвоить уникальные адреса (порядковые номера) максимум 256 транспондерам.

Рассмотрим в качестве примера систему RFID с пятью транспондерами в зоне опроса считывателя. Пусть эти транспондеры имеют уникальные порядковые номера в диапазоне шестнадцатеричных чисел 00-FF, что соответствует десятичным числам 0-255 или двоичным числам 00000000-11111111. Важным требованием для надежного функционирования алгоритма двоичного поиска является точная синхронизация работы всех транспондеров для того, чтобы они начинали передачу своих порядковых номеров точно в одно и то же время. Только при выполнении этого требования возможно определение точной позиции бита коллизии (в нашем примере позиции битов в битовой последовательности нумеруются справа налево начиная с нуля).

Антиколлизионный алгоритм двоичного поиска порядкового номера транспондера является итеративным процессом. Путем выборочного ограничения диапазона адресов поиска в последующих итерациях можно достигнуть ситуации, при которой считывателю будет отвечать только один транспондер. Таким образом, алгоритм двоичного поиска позволяет последовательно сократить диапазон поиска и выбрать в конце концов единственный транспондер. После окончания операций записи/считывания транспондер может быть деактивирован командой Unselect (отменить выбор) так, чтобы он больше не отвечал на следующую команду Request. Таким способом можно постепенно уменьшать общее число итераций, необходимых для выбора отдельных транспондеров, если в зоне опроса считывателя ожидает обработки большое количество транспондеров. В нашем примере новый запуск антиколлизионного алгоритма автоматически приведет к выбору одного из ранее отклоненных транспондеров 1, 2, 4 или 5.

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду

3. Динамическая процедура двоичного поиска
В описанной выше процедуре двоичного поиска как критерий поиска, так и порядковые номера транспондеров передавались в виде полной битовой последовательности. На практике порядковые номера транспондеров состоят не из одного байта, как в рассмотренном примере, а могут иметь длину до 10 байт в зависимости от системы. А это означает, что для выбора отдельного транспондера нужно передавать весьма большое количество данных. Однако, если тщательно обследовать поток данных между считывателем и отдельными транспондерами, то можно заметить, что большая часть передаваемых данных в команде считывателя и ответе транспондера избыточна:
1. в команде считывателя биты (Х-1)…0 не содержат никакой дополнительной информации для транспондера, поскольку они всегда установлены в состояние "1";
2. биты N-X порядкового номера в ответе транспондера не содержат никакой дополнительной информации для считывателя, поскольку они уже известны и заранее определены.

Поскольку дополняющие части передаваемых порядковых номеров избыточны, то фактически нет необходимости их передавать. Такой подход позволяет построить динамическую процедуру двоичного поиска. Вместо передачи полной длины порядковых номеров в обоих направлениях производится разбиение как порядкового номера, так и критерия поиска на две части в соответствии с позицией бита X. В результате считыватель отправляет в команде Request только известную часть (N-X) порядкового номера, которая определяет критерий поиска, и на этом завершает передачу. Все транспондеры с порядковыми номерами, соответствующими критерию поиска в битах (N-X), отвечают, передавая только остальные биты ((X - 1)…0) своих порядковых номеров. Считыватель информирует транспондеры о требуемом числе передаваемых последовательных битов с помощью дополнительного параметра в команде Request. В целом динамическая процедура двоичного поиска позволяет сократить до 50% количество передаваемых данных и соответственно необходимое общее время.



Вы можете сохранить эту статью:

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду

из категории » Системы автоматической идентификации »  в сервисах:



Просто нажмите на кнопку нужного Вам сервиса и данная статья будет сохранена.

Дополнительная информация по теме:

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением во времени Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением во времени

Самой простой из всех процедур мультидоступа является процедура ALOHA, которая представляет собой управляемую транспондером стохастическую процедуру мультидоступа с разделением во времени. Свое название эта процедура получила в связи с тем, что была разработана для радиосети передачи данных AlohaNET ...

Методы антиколлизионного мультидоступа в RFID системах Методы антиколлизионного мультидоступа в RFID системах

Для выделения и идентификации отдельного транспондера из группы аналогичных устройств применяются различные антиколлизионные методы мультидоступа. В контексте RFID-cиcтeм, реализация технической процедуры, обеспечивающей обработку мультидоступа без каких-либо коллизий, называется антиколлизионной си ...

Транспондеры RFID систем типа «чтение-запись» с рабочей частотой 13,56 МГц Транспондеры RFID систем типа «чтение-запись» с рабочей частотой 13,56 МГц

Транспондеры, работающие на частоте 13,56 МГц, имеют ряд преимуществ по сравнению с транспондерами с рабочей частотой 125 кГц. Это особенно четко проявилось в новой разработке компании Microchip - семействе транспондеров, работающих на частоте 13,56 МГц. В этой работе приняли также участие компании ...

Взаимная аутентификация RFID считывателя и транспондера Взаимная аутентификация RFID считывателя и транспондера

Когда транспондер впервые входит в зону опроса считывателя, необходимо убедиться, что и транспондер, и считыватель принадлежат одному и тому же приложению. С точки зрения считывателя необходимо защитить приложение от манипуляций с использованием фальсифицированных данных. Подобным образом, с позиций ...

Стандарты ISO радиочастотной идентификации животных: ISO 11784, ISO 11785,  ... Стандарты ISO радиочастотной идентификации животных: ISO 11784, ISO 11785, ...

Стандарты ISO 11784, 11785 и 14223 описывают идентификацию животных с использованием систем RFID:1. ISO 11784. Радиочастотная идентификация животных. Структура кода.2. ISO 11785. Радиочастотная идентификация животных. Техническая концепция.3. ISO 14223. Радиочастотная идентификация животных. Продвин ...


Для поиска по всем категориям нашего сайта рекомендуем Вам пройти авторизацию либо зарегистрироваться.

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.