Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением во времени

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


1. Стохастическая процедура ALOHA
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 на Гавайях в 1970-е годы.

В системах RFID процедура ALOHA используется исключительно с транспондерами типа "только чтение", которые обычно передают лишь небольшие объемы данных (порядковые номера). Как только пакет данных оказывается готовым к передаче, он посылается от транспондера к считывателю. Несколько транспондеров отправляют свои пакеты данных в случайные моменты времени. Это может привести к столкновению пакетов данных на входе считывателя, в результате чего для столкнувшихся пакетов данных пропускная способность системы падает до нуля.

С другой стороны, время передачи данных от транспондера на считыватель занимает только часть периода повторения, поэтому между передачами получаются относительно длинные паузы. Кроме того, периоды повторения для отдельных транспондеров слегка отличаются. Поэтому существует некоторая вероятность, что два транспондера будут передавать свои пакеты данных в разное время и эти пакеты данных не будут сталкиваться друг с другом. Как показывают расчеты и практика применения, более 80% пропускной способности канала остается неиспользованной из-за стохастического характера мультидоступа транспондеров к считывателю. В качестве примера практической реализации антиколлизионных процедур можно привести реализованный нашим предприятием проект по интеграции системы маркирования идентификационными метками продукции на производстве тротуарной плитки и различных стеновых материалов у одного из Заказчиков. Однако благодаря простоте реализации процедура ALOHA находит ограниченное применение в качестве антиколлизионной процедуры для систем с транспондерами типа "только чтение".

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением во времени

2. Антиколлизионная процедура с использованием временных слотов
Введение в антиколлизионную процедуру мер синхронизации и так называемых временных слотов позволяет значительно повысить пропускную способность этой процедуры. Под временными слотами (таймслотами - timeslots) понимают специально выделяемые считывателем синхронные промежутки времени, в течение которых транспондеры могут выполнять передачу пакетов данных. Модернизированная антиколлизионная процедура ALOHA с использованием временных слотов получила название S-ALOHA (Slotted ALOHA). Синхронизацию работы всех транспондеров должен осуществлять считыватель. Поэтому процедура S-ALOHA является управляемой считывателем стохастической антиколлизионной процедурой типа TDMA.

При продолжительности передачи пакета данных в простой процедуре ALOHA будет происходить коллизия, если два транспондера попытаются передать пакет данных к считывателю в течение интервала времени. Поскольку в процедуре S-ALOHA передача пакетов данных может начинаться лишь в синхронные моменты времени, интервал коллизии уменьшается до t. Такое уменьшение интервала коллизии позволяет повысить пропускную способность процедуры S-ALOHA почти до 37%, то есть почти вдвое по сравнению с процедурой ALOHA.

Рассмотрим особенности функционирования антиколлизионной процедуры S-ALOHA на конкретном примере. Используемые транспондеры должны иметь разные идентификационные номера. Хотя в реальных системах порядковые номера транспондеров могут иметь длину 4-10 байт, в примере для удобства рассмотрения будут применяться 8-битовые номера. Это означает, что при соблюдении требования единственности порядковых номеров могут быть использованы максимум 256 транспондеров. Считыватель передает транспондерам через циклические промежутки времени команду опроса Request (запрос). Как только транспондеры приняли команду Request, каждый из них выбирает с помощью собственного генератора случайных чисел один из трех доступных временных слотов для того, чтобы отправить считывателю свой порядковый номер.

Если порядковый номер транспондера принят считывателем без ошибок, тогда этот транспондер может быть выбран считывателем с помощью команды Select (выбрать), и затем считыватель проводит с ним необходимые операции считывания или записи без коллизий с другими транспондерами. Если при первой попытке порядковый номер транспондера не выявлен, считыватель снова повторяет команду опроса Request в циклическом режиме. После обработки выбранного транспондера считыватель переходит к поиску остальных транспондеров в зоне опроса с помощью новой команды опроса Request.

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением во времени

3. Динамическая антиколлизионная процедура с использованием временных слотов
Пропускная способность антиколлизионной системы зависит от соотношения между числом обрабатываемых считывателем транспондеров и числом используемых слотов. При появлении в зоне опроса считывателя с небольшим числом слотов дополнительных транспондеров пропускная способность системы быстро падает до нуля. В наихудшем случае не удастся выявить ни одного порядкового номера даже после бесконечного числа попыток, потому что никакой из транспондеров не сможет оказаться в слоте один, чтобы осуществить передачу. Эту ситуацию можно облегчить предоставлением транспондерам достаточного числа слотов. Однако статическое увеличение числа слотов уменьшает производительность антиколлизионного алгоритма, поскольку система должна сканировать все временные слоты, чтобы определить наличие в них транспондеров, даже если в зоне опроса считывателя находится только один транспондер.

Указанную проблему может решить применение динамической антиколлизионной процедуры с управляемым переменным числом слотов. Ответ каждого транспондера содержит идентификационный номер SN (Serial Number), который используется затем считывателем для направления команд выбранному транспондеру в течение антиколлизионного процесса. Следует отметить, что транспондер игнорирует любую команду считывателя, принятую с СRC­ ошибкой. Считыватель периодически опрашивает все слоты, чтобы определить, присутствует ли какой-либо транспондер в зоне опроса. Когда считыватель получает ответ транспондера, он может ответить либо с помощью команды останова, чтобы остановить транспондер, либо с помощью команды выбора транспондера, чтобы указать идентификационный номер выбранного им транспондера и перевести этот транспондер в активное состояние. После перевода в активное состояние транспондер готов для транзакций. В активном состоянии транспондер игнорирует команды запроса, метки слота и останова.

Если считыватель принимает ответ транспондера с ошибкой CRC, считается, что произошла коллизия. Тогда считыватель выполняет транзакции со всеми другими картами, после чего переводит их в состояние останова. Затем считыватель выдает новую команду опроса, заставляя каждый транспондер, который еще не остановлен, выбрать новое случайное число R. Этот шаг дает возможность считывателю вступить в связь с транспондерами, ранее участвовавшими в коллизиях. Антиколлизионный процесс продолжается до тех пор, пока все транспондеры не совершат свои транзакции. Тактика назначения числа слотов N в последовательности команд Request может быть различной и определяется конкретными особенностями приложения.

В частности, возможен такой вариант. В режиме ожидания считыватель через циклические интервалы передает команды Request, в которых указываются значения числа слотов N=1 или N=2 для возможных транспондеров. Если пара слотов из-за большого числа транспондеров оказывается узким местом, тогда для каждой последующей команды Request число доступных слотов N увеличивается (например, 1, 2, 4, 8, ...), пока наконец не выявляется отдельный транспондер. Однако может быть также постоянно доступно большое число слотов (например, 16, 32, 48, ...).



Вы можете сохранить эту статью:

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением во времени

из категории » Системы автоматической идентификации »  в сервисах:



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

Дополнительная информация по теме:

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 ...

Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду Антиколлизионные процедуры в RFID системах с разделением по коду

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 ...

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 ...

Антиколлизионные процедуры в RFID системах Антиколлизионные процедуры в RFID системах

Применения систем RFID с транспондерами типа только чтение вполне достаточно для многих приложений. В качестве примеров можно назвать идентификацию животных и контроль доступа. Однако в ряде новых приложений возникает необходимость избирательного взаимодействия считывателя с RFID-метками, находящими ...

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 ...


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

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2022 Все права защищены.