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一种改进的RFID防碰撞时隙ALOHA算法
摘要:在RFID系统中，多标签引起的冲突一直是影响系统性能的问题。本文在分析ALOHA算法的基础上，提出一种分组动态帧时隙ALOHA算法。根据冲突情况,从数学角度对动态帧时隙ALOHA算法的标签数作出实时估计,动态地改变帧长或对标签进行分组来降低标签发生碰撞的概率,从而提高识别的效率。
关键词：射频识别；ALOHA算法；防碰撞
AkindofenhancedslottedALOHAalgorithmfor
Anti-collisioninRFIDsystem
Abstract:IntheRFIDsystem,theconflictcausedbythemulti-labelhasbeenaffectingsystemperformance.ThispaperproposedagroupingdynamicframedslottedALOHAalgorithmbasedontheanalysisofALOHAalgorithm.Accordingtotheconflictsituation,tomakereal-timeestimatesthenumberoftagsonthedynamicframedslottedALOHAalgorithmfromthemathematicalpointofview,Dynamicallychangetheframelengthorthelabelsaregroupedtoreducethelabelprobabilityofcollisions,therebyimprovingtheefficiencyoftherecognition.
1引言
射频识别技术(RadioFrequencyIdentification)是自动识别技术的一种，近几年发展非常迅速。射频识别技术的工作方式是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目标对象并交换数据。同其它自动识别技术相比，射频识别技术有许多特点，如：无需光学可视、非接触、数据存储容量大、并能同时识别大量数据等，因此它可广泛应用到门禁控制、物流跟踪、仓储管理等领域。RFID系统最大的难题在于多标签碰撞时较低的标签数据识读率，多标签碰撞是指当多个标签同时存在于同一个射频信道内时，阅读器无法读取标签数据的现象，其结果将会导致该次传输的失败，因为必须采用适当的技术防止碰撞的产生.[1]

目前有多种防碰撞算法，主要分为ALOHA算法和树形分解算法。由于树形分解法有时会使某些标签的识别延迟可能比较长，所以ALOHA算法因具有简单易实现等优点而成为应用最广的算法之一。文中将对ALOHA算法进行详细研究，并针对如何降低识别冲突标签时延和减少标签碰撞次数方面进行改进，从而提高识别效率。
2防冲撞算法介绍

2.1Aloha算法
在Aloha算法中当标签进入读写器范围时,电子标签自动地向读写器广播自己的ID(即唯一标识自身的数据,一般情况下为定长),在发送数据时如果有其他的标签也在发送数据,那么将会发生信号冲突,读写器将不能正确地识别标签的ID号。读写器在检查到信号冲突时,将发送一个停止发送信号的命令让所有标签停止当前发送并随机等待一个时间后再发送自己信息。纯Aloha算法较简单、易实现,但标签之间发生信号冲突的概率很大,系统的识别率较低。
2.2帧时隙ALOHA
帧时隙ALOHA(FramedSlottedALOHA,FSA)算法是一种随机时分多址方式的用户信息通信收发算法。FSA算法的信息帧时分多址如图1所示。

图1FSA算法的信息帧时分多址

该算法将信道用信息帧表示，其中,帧是指由阅读器要求的包含若干时隙的时间间隔。信息帧可以分成多个时隙，其中，时隙是指标签发送自身标识的时间长度。当一个时隙只被一个标签占有时，阅读器才会正确识别该标签，而当一个时隙内有2个或2个以上标签时，会发生碰撞，读写器无法正确识别，若时隙为空则跳过。如此循环,至到所有的标签都被识别。帧的大小是固定的,所以如果在某一时刻标签的个数远大于帧中时隙的个数,则在一个帧中发生碰撞的几率将被提高,被浪费的时隙也将增多,从而延长了识别所有标签的时间。[1-2]

2.3动态帧时隙ALOHA算法
为使系统效率最优，提出动态帧时隙ALOHA(DynamicFramedSlottedALOHA，DFSA)算法，使得帧时隙数等于参与循环的标签数。DFSA每帧时隙数可以根据标签数的变化及时调整，使得标签数量与帧时隙数匹配。在开始新一个帧循环时，读写器要对参与帧循环的标签数进行估计，这个过程在整个算法中发挥着重要的作用。如果所估计的标签数与实际情况相差甚远，那么算法的效率就会发生大幅的下降，这样就影响了系统的稳定性。
目前，主要有以下三种估计标签数的方法。
第