Thuật toán chống va chạm UHF RFID

Xung đột nhiều thẻ: nhiều thẻ nằm trong trường hoạt động của đầu đọc. Khi có nhiều hơn hai thẻ gửi dữ liệu cùng lúc sẽ xảy ra xung đột truyền thông và nhiễu dữ liệu (va chạm).

Để ngăn chặn những xung đột này, một số lệnh liên quan nhất định cần được đặt trong hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến để giải quyết vấn đề xung đột. Các lệnh này được gọi là lệnh hoặc thuật toán chống va chạm. Nó được chia thành hai loại sau, thuật toán xác định dựa trên cơ chế bỏ phiếu xác định và thuật toán không xác định dựa trên cơ chế ngẫu nhiên (chủ yếu là thuật toán ALOHA).

Thuật toán ALOHA là phương pháp truy cập ngẫu nhiên. Ý tưởng cơ bản là áp dụng cách thẻ nói trước tiên. Khi Thẻ điện tử RFID đi vào vùng nhận dạng của đầu đọc, nó sẽ tự động gửi số ID của chính nó đến đầu đọc UHF. Trong quá trình gửi dữ liệu từ thẻ, nếu có các thẻ khác Dữ liệu cũng đang được gửi sẽ xảy ra hiện tượng chồng chéo tín hiệu, gây ra xung đột. Đầu đọc phát hiện xem có xung đột trong tín hiệu nhận được hay không. Khi xảy ra xung đột, đầu đọc sẽ gửi lệnh dừng thẻ gửi và đợi một khoảng thời gian trước khi gửi lại để giảm xung đột.

1. Thuật toán ALOHA thuần túy

Trong thuật toán ALOHA thuần túy, nếu thiết bị đọc-ghi phát hiện có sự can thiệp lẫn nhau trong các tín hiệu, đầu đọc-ghi sẽ gửi lệnh đến thẻ để ngừng truyền tín hiệu đến đầu đọc-ghi; sau khi thẻ nhận được tín hiệu lệnh, nó sẽ ngừng gửi thông tin và sẽ chuyển sang trạng thái chờ trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên và chỉ sau khi khoảng thời gian trôi qua, thông tin mới được gửi lại đến đầu đọc RFID. Độ dài khoảng thời gian chờ của mỗi thẻ điện tử RFID là ngẫu nhiên và thời gian gửi lại tín hiệu đến đầu đọc cũng khác nhau, nhằm giảm khả năng va chạm.

Khi đầu đọc UHF nhận dạng thành công một thẻ nào đó, nó sẽ ngay lập tức ra lệnh cho thẻ chuyển sang trạng thái không hoạt động. Các thẻ khác sẽ luôn phản hồi các lệnh do đầu đọc đưa ra và liên tục gửi thông tin đến đầu đọc. Khi các thẻ được nhận dạng, chúng sẽ lần lượt chuyển sang trạng thái không hoạt động cho đến khi đầu đọc nhận ra tất cả. Quá trình thuật toán chỉ kết thúc sau khi các nhãn trong vùng được chọn. Sẽ không có xung đột trong việc gửi khung và có thể phân tích rằng xác suất P gửi thành công có liên quan đến tốc độ thông lượng và lượng dữ liệu chứa trong đó.

Các tính năng: độ dài gói (độ dài bằng nhau), vùng xung đột lớn, thực hiện đơn giản, phù hợp với các tình huống có mật độ truyền gói thấp

Tóm tắt: Khi phát hiện xung đột, hãy chuyển sang trạng thái chờ, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi gửi

2. Khe thời gian ALOHA

Thuật toán ALOHA có rãnh chia thời gian thành nhiều khe thời gian riêng biệt, độ dài mỗi khe thời gian bằng hoặc lớn hơn một khung một chút và thẻ chỉ có thể gửi dữ liệu ở đầu mỗi khe thời gian. Bằng cách này, các thẻ được gửi thành công hoặc va chạm hoàn toàn, tránh va chạm một phần trong thuật toán ALOHA thuần túy, giảm một nửa thời gian va chạm và cải thiện việc sử dụng kênh. Thuật toán ALOHA có rãnh yêu cầu đầu đọc hiệu chỉnh thời gian của các thẻ trong vùng nhận dạng của nó. Do thẻ chỉ truyền dữ liệu trong một khe thời gian nhất định nên tần suất xung đột của thuật toán này chỉ bằng một nửa so với thuật toán ALOHA thuần túy nhưng hiệu suất truyền dữ liệu của hệ thống sẽ tăng gấp đôi.

Các tính năng: Vùng xung đột được giới hạn trong khe thời gian, tiếp nhận chính xác: không xung đột, xác minh chính xác, xung đột: lỗi tiếp nhận, khe thời gian trống

Tóm tắt: Chia kênh thành nhiều khe thời gian (lớn hơn hoặc bằng một khung), mỗi thiết bị đầu cuối chỉ có thể bắt đầu truyền thông tin trong mỗi khe thời gian, vùng xung đột được giới hạn trong khe thời gian và kết quả chỉ là thành công và xung đột (thất bại), thông lượng của ALOHA có rãnh gấp đôi so với ALOHA thuần túy.

3. Khe thời gian đóng khung ALOHA

Trong thuật toán đóng khung khe thời gian, thời gian được chia thành nhiều khe thời gian riêng biệt và thẻ điện tử chỉ có thể bắt đầu truyền thông tin ở đầu khe thời gian. Đầu đọc/ghi gửi lệnh truy vấn theo chu kỳ khung. Khi thẻ điện tử nhận được lệnh yêu cầu từ đầu đọc, mỗi thẻ sẽ gửi thông tin đến đầu đọc bằng cách chọn ngẫu nhiên một khe thời gian. Nếu một khe thời gian chỉ được chọn bởi một thẻ duy nhất, thông tin được truyền bởi thẻ trong khe thời gian này sẽ được đầu đọc Honglu nhận thành công và thẻ được xác định chính xác. Nếu hai hoặc nhiều thẻ chọn cùng một khe thời gian để gửi, conflicts sẽ xảy ra và những thẻ gửi thông tin cùng lúc này không thể được người đọc xác định thành công. Quá trình nhận dạng của toàn bộ thuật toán sẽ được lặp lại theo cách này cho đến khi tất cả các thẻ được nhận dạng.

Đặc điểm: Nhược điểm của thuật toán này là khi số lượng thẻ lớn hơn nhiều so với số lượng khe thời gian thì thời gian đọc thẻ sẽ tăng lên rất nhiều; khi số lượng thẻ nhỏ hơn nhiều so với số lượng khe thời gian thì các khe thời gian sẽ bị lãng phí.

Tóm tắt: Một số khe thời gian tạo thành một khung và tất cả các thẻ chọn các khe thời gian để gửi trong khung.

Mô hình nhị thức của thuật toán ALOHA

Thuật toán tìm kiếm cây nhị phân: Thuật toán tìm kiếm cây nhị phân được điều khiển bởi người đọc. Ý tưởng cơ bản là liên tục phân chia các thẻ điện tử gây ra va chạm và giảm số lượng thẻ cần tìm kiếm ở bước tiếp theo cho đến khi chỉ còn một thẻ điện tử phản hồi.

Ý tưởng cơ bản: Sau khi nhiều thẻ vào nơi làm việc của đầu đọc, đầu đọc sẽ gửi lệnh truy vấn kèm theo các hạn chế và các thẻ đáp ứng các hạn chế đó sẽ phản hồi. Nếu xung đột xảy ra, hãy sửa đổi các hạn chế theo bit xảy ra lỗi và gửi lại lệnh truy vấn cho đến khi tìm thấy câu trả lời đúng và hoàn tất các thao tác đọc và ghi vào thẻ. Lặp lại các thao tác trên cho các thẻ còn lại cho đến khi hoàn tất thao tác đọc và ghi cho tất cả các thẻ.