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射频识别技术RFID Technology 射频识别中的碰撞 与防碰撞算法 2 第10章 射频识别中的碰撞与防碰撞算法 10.1 射频识别系统中的碰撞 在多个阅读器和标签的应用场合，会有标签之间或阅读器之间的相互干扰。这种干扰统称为碰撞。为了防止这些碰撞的产生，在RFID系统中需要设置一定的相关命令来解决防碰撞问题---防碰撞命令/算法。 10.1.1 标签的碰撞 标签有可被识别的唯一信息（序列号）。 一个标签位于阅读器的可读范围内---正常应答； 多个标签位于阅读器的可读范围内---出现干扰。 10.2 标签的碰撞 Ad hoc网络:（点对点）模式：ad-hoc模式就和以前的直连双绞线概念一样，是P2P的连接。移动通信网络一般都是有中心的，要基于预设的网络设施才能运行。例如，蜂窝移动通信系统要有基站的支持；无线局域网一般也工作在有AP接入点和有线骨干网的模式下。但对于有些特殊场合来说，有中心的移动网络并不能胜任。比如，战场上部队快速展开和推进，地震或水灾后的营救等。这些场合的通信不能依赖于任何预设的网络设施，而需要一种能够临时快速自动组网的移动网络。Ad hoc网络可以满足这样的要求。 在Ad hoc网络中，结点具有报文转发能力，结点间的通信可能要经过多个中间结点的转发，即经过多跳（MultiHop），这是Ad hoc网络与其他移动网络的最根本区别。结点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和运行。因此它也被称为多跳无线网（MultiHop Wireless Network）、自组织网络（SelfOrganized Network）或无固定设施的网络（Infrastructureless Network）。 在RFID工业应用中，需要搭建多个阅读器，如仓储管理、零售、图书馆管理等。所有的阅读器形成一个Ad hoc网络，需要所有的阅读器周围有一个有限空间，即阅读器的询问区域，标签和阅读器进行通讯。 在供应链中一个阅读器管理的覆盖空间在很多方位上会有很多重叠的询问区域，在询问区域交叉的阅读器之间会相互干扰，导致不能够与在询问区域内的标签进行通信。阅读器检测到的或者导致的干扰都成为阅读器的碰撞，有以下三种类型： 1 阅读器间频率干扰 阅读器工作时发射的无线信号功率为30~36dBm，辐射范围较大；而标签背向反射调制的工作方式使得返回信号的强度很小；同时在发射和接收信号的两个阅读器之间会造成干扰，阅读器接收到的标签反射信号的信噪比降低，无法正确读取标签信息。 2 多阅读器---标签干扰 当一个标签同时位于两个或多个阅读器的询问区域内时，多余一个阅读器同时尝试与这个标签进行通信时就会发生标签干扰。 3 隐藏终端干扰 两个阅读器的阅读区域没有重叠，但Reader2发出的信号在标签上会干扰从Reader1发出的信号。 如何避免频率干扰？---阅读器在不同频率上、在使用距离范围内进行另一个操作便可以避免频率干扰； 如何避免标签干扰？---在相邻阅读器在不同时间工作时。 如何最小化阅读器碰撞？---阅读器防碰撞问题。 10.2 射频识别系统中的标签防碰撞算法 10.2.1 通信中的防碰撞算法 无线通信技术中，通信碰撞的四种解决防碰撞方法：空分多址(SDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA). 1 空分多址(SDMA) 概念：利用空间分割构成不同的信道。举例来说，在一颗卫星上使用多个天线，各个天线的波束射向地球表面的不同区域。地面上不同地区的地球站，它们在同一时间、即使使用相同的频率进行工作，它们之间也不会形成干扰。 空分多址（SDMA）是一种信道增容的方式，可以实现频率的重复使用，充分利用频率资源。 在RFID系统中的实现有两种方法： 一，把大量的阅读器和天线的覆盖面积并排的安置在一个阵列中，当标签经过这个阵列时离它最近的阅读器就可以通信，不受到相邻的标签的干扰。多个标签在该阵列中，由于空间的分布可以同时被识别而不会相互影响。 二，在阅读器上使用电子控制定向天线，即自适应的SDMA，天线的方向由各个不同方向的偶极子的单个波叠加出来的。 2 频分多址(FDMA) 概念：把信道频带分割为若干