อัลกอริธึมป้องกันการชนกันของ UHF RFID

การชนกันของแท็กหลายแท็ก: แท็กหลายแท็กอยู่ในขอบเขตการทำงานของผู้อ่าน เมื่อมีแท็กมากกว่าสองแท็กส่งข้อมูลพร้อมกัน จะเกิดการชนกันของการสื่อสารและการรบกวนข้อมูล (การชนกัน)

เพื่อป้องกันความขัดแย้งเหล่านี้ จำเป็นต้องตั้งค่าคำสั่งที่เกี่ยวข้องบางอย่างในระบบการระบุความถี่วิทยุเพื่อแก้ไขปัญหาความขัดแย้ง คำสั่งเหล่านี้เรียกว่าคำสั่งป้องกันการชนกันหรืออัลกอริธึม แบ่งออกเป็นสองประเภทต่อไปนี้ อัลกอริธึมที่กำหนดขึ้นตามกลไกการโพลที่กำหนดขึ้น และอัลกอริธึมที่ไม่ได้กำหนดตามกลไกสุ่ม (ส่วนใหญ่เป็นอัลกอริธึม ALOHA)

อัลกอริธึม ALOHA เป็นวิธีการเข้าถึงแบบสุ่ม แนวคิดพื้นฐานคือนำวิธีที่แท็กพูดมาใช้ก่อน เมื่อแท็กอิเล็กทรอนิกส์ RFID เข้าสู่พื้นที่การรับรู้ของเครื่องอ่าน แท็กจะส่งหมายเลขประจำตัวของตัวเองไปยังเครื่องอ่าน UHF โดยอัตโนมัติ ในระหว่างกระบวนการส่งข้อมูลจากแท็ก หากมีแท็กอื่น ข้อมูลก็กำลังถูกส่งไปด้วย สัญญาณที่ทับซ้อนกันจะเกิดขึ้นทำให้เกิดการชนกัน เครื่องอ่านตรวจพบว่ามีข้อขัดแย้งในสัญญาณที่ได้รับหรือไม่ เมื่อข้อขัดแย้งเกิดขึ้น ผู้อ่านจะส่งคำสั่งเพื่อหยุดการส่งแท็ก และรอเป็นระยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะส่งอีกครั้งเพื่อลดข้อขัดแย้ง

1. อัลกอริธึม ALOHA บริสุทธิ์

ในอัลกอริธึม ALOHA ล้วนๆ หากอุปกรณ์อ่าน-เขียนตรวจพบว่ามีการรบกวนซึ่งกันและกันในสัญญาณ ผู้อ่าน-ผู้เขียนจะส่งคำสั่งไปยังแท็กเพื่อหยุดส่งสัญญาณไปยังผู้อ่าน-ผู้เขียน หลังจากที่แท็กได้รับสัญญาณคำสั่งแล้ว แท็กจะหยุดส่งข้อมูล และจะเข้าสู่สถานะสแตนด์บายในช่วงเวลาสุ่ม และหลังจากผ่านช่วงระยะเวลาหนึ่งไปแล้วเท่านั้น ข้อมูลจะถูกส่งไปยังเครื่องอ่าน RFID อีกครั้งเท่านั้น ความยาวของส่วนเวลาสแตนด์บายของแท็กอิเล็กทรอนิกส์ RFID แต่ละตัวจะเป็นแบบสุ่ม และเวลาในการส่งสัญญาณไปยังเครื่องอ่านอีกครั้งก็แตกต่างกันเช่นกัน เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดการชนกัน

เมื่อเครื่องอ่าน UHF จดจำแท็กใดแท็กหนึ่งได้สำเร็จ เครื่องจะออกคำสั่งไปยังแท็กทันทีเพื่อเข้าสู่สถานะที่อยู่เฉยๆ แท็กอื่นๆ จะตอบสนองต่อคำสั่งที่ออกโดยผู้อ่านเสมอ และส่งข้อมูลไปยังผู้อ่านซ้ำๆ เมื่อแท็กได้รับการยอมรับ แท็กจะเข้าสู่สถานะเฉยๆ ทีละแท็กจนกว่าผู้อ่านจะจดจำแท็กทั้งหมด กระบวนการอัลกอริทึมจะสิ้นสุดหลังจากเลือกป้ายกำกับในภูมิภาคเท่านั้น เฟรมการส่งจะไม่ขัดแย้งกัน และสามารถวิเคราะห์ได้ว่าความน่าจะเป็น P ของการส่งสำเร็จนั้นสัมพันธ์กับอัตราปริมาณงานและจำนวนข้อมูลที่มีอยู่

คุณสมบัติ: ความยาวแพ็กเก็ต (ความยาวเท่ากัน) พื้นที่ขัดแย้งขนาดใหญ่ การใช้งานที่เรียบง่าย เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความหนาแน่นในการส่งแพ็กเก็ตต่ำ

สรุป: เมื่อตรวจพบข้อขัดแย้ง ให้เข้าสู่สถานะสแตนด์บาย รอช่วงระยะเวลาหนึ่งแบบสุ่ม จากนั้นจึงส่ง

2. ช่วงเวลา ALOHA

อัลกอริธึม ALOHA แบบ slotted แบ่งเวลาออกเป็นหลายช่วงเวลาแยกกัน ความยาวของแต่ละช่วงเวลาเท่ากับหรือใหญ่กว่าหนึ่งเฟรมเล็กน้อย และแท็กสามารถส่งข้อมูลได้ที่จุดเริ่มต้นของแต่ละช่วงเวลาเท่านั้น ด้วยวิธีนี้ แท็กจะถูกส่งสำเร็จหรือขัดแย้งกันโดยสิ้นเชิง โดยหลีกเลี่ยงการชนกันบางส่วนในอัลกอริทึม ALOHA ล้วนๆ ลดระยะเวลาการชนกันลงครึ่งหนึ่ง และปรับปรุงการใช้งานช่องทาง อัลกอริธึม ALOHA แบบ slotted ต้องการให้ผู้อ่านปรับเทียบเวลาของแท็กในพื้นที่ระบุตัวตน เนื่องจากแท็กส่งข้อมูลในช่วงเวลาที่กำหนดเท่านั้น ความถี่การชนกันของอัลกอริทึมนี้จึงเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของความถี่ของอัลกอริทึม ALOHA ล้วนๆ แต่ประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลของระบบจะเพิ่มเป็นสองเท่า

คุณสมบัติ: พื้นที่ความขัดแย้งถูกจำกัดไว้ที่ช่วงเวลา การรับที่ถูกต้อง: ไม่มีข้อขัดแย้ง การตรวจสอบที่ถูกต้อง การชนกัน: ข้อผิดพลาดในการรับ ช่วงเวลาที่ว่างเปล่า

สรุป: แบ่งช่องออกเป็นหลายช่วงเวลา (มากกว่าหรือเท่ากับหนึ่งเฟรม) แต่ละเทอร์มินัลสามารถเริ่มส่งข้อมูลในแต่ละช่วงเวลาเท่านั้น พื้นที่ความขัดแย้งถูกจำกัดไว้ที่ช่วงเวลา และผลลัพธ์คือ ความสำเร็จและการชนกันเท่านั้น (ความล้มเหลว) ปริมาณงานของ slotted ALOHA เป็นสองเท่าของ ALOHA บริสุทธิ์

3. การวางเฟรมช่วงเวลา ALOHA

ในอัลกอริธึมช่วงเวลาของเฟรม เวลาจะถูกแบ่งออกเป็นหลายช่วงเวลาแยกกัน และแท็กอิเล็กทรอนิกส์สามารถเริ่มส่งข้อมูลได้ที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาเท่านั้น เครื่องอ่าน/ผู้เขียนส่งคำสั่งแบบสอบถามในรอบเฟรม เมื่อแท็กอิเล็กทรอนิกส์ได้รับคำสั่งร้องขอจากเครื่องอ่าน แต่ละแท็กจะส่งข้อมูลไปยังผู้อ่านโดยการสุ่มเลือกช่วงเวลา หากเลือกช่วงเวลาโดยแท็กที่ไม่ซ้ำเท่านั้น ข้อมูลที่ส่งโดยแท็กในช่วงเวลานี้จะได้รับจากผู้อ่าน Honglu สำเร็จ และแท็กจะถูกระบุอย่างถูกต้อง หากมีแท็กตั้งแต่สองแท็กขึ้นไปเลือกช่วงเวลาเดียวกันที่จะส่ง ให้ยืนยันcts จะเกิดขึ้น และแท็กเหล่านี้ที่ส่งข้อมูลพร้อมกันจะไม่สามารถระบุได้โดยผู้อ่าน กระบวนการรับรู้ของอัลกอริธึมทั้งหมดจะถูกทำซ้ำในลักษณะนี้จนกว่าแท็กทั้งหมดจะได้รับการยอมรับ

คุณลักษณะ: ข้อเสียของอัลกอริทึมนี้คือ เมื่อจำนวนแท็กมากกว่าจำนวนช่วงเวลา เวลาในการอ่านแท็กจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อจำนวนแท็กน้อยกว่าจำนวนช่วงเวลามาก ช่วงเวลาจะสูญเปล่า

สรุป: ช่องเวลาหลายช่องประกอบกันเป็นเฟรม และแท็กทั้งหมดจะเลือกช่วงเวลาที่จะส่งในเฟรม

แบบจำลองทวินามของอัลกอริทึม ALOHA

อัลกอริธึมการค้นหาต้นไม้ไบนารี: อัลกอริธึมการค้นหาต้นไม้ไบนารีถูกควบคุมโดยผู้อ่าน แนวคิดพื้นฐานคือการแบ่งแท็กอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำให้เกิดการชนกันอย่างต่อเนื่อง และลดจำนวนแท็กที่จะค้นหาในขั้นตอนถัดไปจนกว่าจะมีเพียงแท็กอิเล็กทรอนิกส์เดียวที่ตอบสนอง

แนวคิดพื้นฐาน: หลังจากที่แท็กหลายแท็กเข้าสู่ที่ทำงานของผู้อ่าน ผู้อ่านจะส่งคำสั่งสอบถามพร้อมข้อจำกัด และแท็กที่ตรงตามข้อจำกัดจะตอบกลับ หากเกิดการชนกัน ให้แก้ไขข้อจำกัดตามบิตที่เกิดข้อผิดพลาด และส่งคำสั่งการสืบค้นอีกครั้งจนกว่าจะพบคำตอบที่ถูกต้อง และการดำเนินการอ่านและเขียนแท็กจะเสร็จสมบูรณ์ ทำซ้ำการดำเนินการข้างต้นสำหรับแท็กที่เหลือจนกว่าการดำเนินการอ่านและเขียนสำหรับแท็กทั้งหมดจะเสร็จสมบูรณ์