防碰撞技术研究与分析

防碰撞技术研究与分析

在RFID系统通信的过程中，防碰撞技术是实现多标签和多读写器环境下通信质量和性能的保障，也是保证数据传输完整性的关键技术。这需要克服外界的各种干扰和多标签和多个读写器同时占用信道发送数据产生碰撞冲突。

RFID系统中的碰撞与冲突

射频识别别系统工作时，在读写器的作用范围内，可能会有多个射频标签同时存在。此外，在多个读写器和多标签的射频识别系统中，存在着两种形式的碰撞：一种情况是称为多标箍碰撞即同一读写器同时收到多个不同标签返回的数据，如何区别每个标签的信息；另一种情况是多读写器冲突即同一标签同时收到不同读写器发出的命令，如何区分不同读写器的命令操作信息。

在单读写器和多个射频标签组成的系统中，存在着两种不同的基本通信形式：从读写器到射频标签的通信称为无线电广播、从射频标签到读写器的通信称为多路存取。

在无线通信技术中，通信冲突的问题是长久以来存存的问题，但同时也研究出许多相应的解决方法。基本上有四种不同的方法：空分多路(SDMA)，频分多蹄(FDMA)．码分多路(CDMA) 和时分多路(TDMA)。

在射频识别系统中，主要是采用时分多路法的原理和思想，使每个标签在单独的某个时隙内占用信道与读写器进行通信，防止碰撞产生，使数据能够准确地在读写器和标签之间进行传输。以下介绍基于时分多路思想的两种多标签防碰撞算法，ALOHA法和二进制算法，并分析它们的改进思想和实现流程。

ALOHA是一种简单的TDMA的算法，这种算法多采取标签先发言的方式，即标签一进入读写器的阅读区域就自动向读写器发送自身的ID，标签和读写器间开始通信。

纯ALOHA存在一个严重的问题是存在错误判决问题，即对同一个标签，如果多次发生冲突，将导致读写器出现错误判断，认为这个标签不在自己作用范围。另外一个问题是数据帧的发送过程中冲突发生的概率很大，其冲突期为2帧时间，如下图所示，存在部分冲突和完全冲突两种冲突期。

若G为平均交换的数据包量，T为观察时间，那么平均交换的数据包量G可由数据包的传

输时间τ计算出来，见式(1)，n为系统的标签数量，r n是在观察时间T内由标签n发送的数据包数量；吞吐率S指无错误的传输数据包，传输通路的平均吞吐率S和交换数据包量