RFID Technology(上)——简介、市场采取与前景、工作原理

本科时期某课程的科目报告,与我们大快朵颐~~

 

内容包括RFID简介、市场选取与前景、工作原理、面临的高风险、安全与隐私策略,共5点。

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由于篇幅过长,将分两篇博客介绍,这次交付上半部分——简介、市场应用与前景、工作规律。

 


 

1. RFID简介

2016全球商大学100强

  RFID (Radio-Frequency
Identification),即无线射频识别,是一种非接触式的自动识别技术。
它通过射频信号自动识别目的对象并取得有关数据,识别工作并非人工干预,可工作于社会中的各类领域,具有体积小,成本低,易于嵌入物体中,无需接触就能大量地展开读取等优点。一套完整的RFID系统由六个部分组成:

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  1. 标签(Tag):重要由板载的耦合元件(线圈和微天线)和芯片组成。耦合元件用于收纳和殡葬电磁信号,并从电磁波中取得能量和时序,芯片用于存储电子编码(有的还存有逻辑总结效率)。标签平常相比小,它附着在物体上用来唯一标识该目的对象。日常标签处于休眠状态,它可以被阅读器激活或者关闭。
  2. 阅读器(Reader):是对RFID标签举行读/写操作的配备,可以激活或者关闭标签,紧要包括射频模块和数字信号处理单元两局部,可设计为手持式或固定式。阅读器是RFID系统中最首要的根底设备,它既可以向RFID标签发送电磁信号(提供能量和时序),也得以承受标签重返的软弱电磁信号并转账为数字信号,然后通过有些加工规整从中解调出重返的消息,最后将这多少个信息上传给应用软件系统。
  3. 使用软件系统(Application Software
    System)
    :使用微机软件和网络拍卖拿到的音讯,需要后台数据库的参预,数据库中富含与标签相关的汪洋音讯。系统向最后用户提供可视化的人机交互界面,帮助使用者获取标签音讯以及成功对阅读器的授命操作。由于系统要遵照不同应用领域的不比商家开展专门制定,因而很难具有通用性。

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1.1 工作办法

 

  RFID的主导工作措施分为以下四步(如图表1所示):

 

  1. 阅读器通过播放将一个询问信号(Query)发送给标签(标签被激活)。
  2. 获取查询信号后,标签将它的电子编码(ID)以电磁波的样式发送给阅读器。
  3. 阅读器得到电子编码(ID)后透过网络查询相应的数据库(标签被关门)。
  4. 数据库将与该电子编码(ID)相对应的成品音信通过网络发送给阅读器或者某个终端设备。

 

图片 4 图表 1    RFID的为主工作方法

2016上半年度最受欢迎的十大MBA排名

  网上评选出上年度最受欢迎的十大MBA排行,有你想要报考的院校吗?快来一睹这个MBA院校的风度,接纳好符合自己的学堂项目。

  第1名

  中欧商高校

  上榜理由:中欧国际工商大学是由中国政党和非洲联盟于1994年合作创办的尖端管理教育部门。双方办学单位是法国首都中医药大学和非洲管理发展基金会。

  作为唯一一所由中外政党合作创立的商高校,大学以“中国纵深、全球广度”为定点,以国际化办学为特色,秉承“认真、革新、追求优秀”的观点,致力于作育具有国际视野、积极负责社会权利的小买卖领袖,在短短的20多年时间里发展成为亚洲超越、世界顶尖的商高校。中国、欧盟以及新加坡市的头头曾分别赞叹大学为众多妙不可言管理人士的发源地、欧中成功合作的典范和新加坡的一个品牌。

  第2名

  高卢雄鸡马普托KEDGE商高校MBA学位课程

  中方院校:香港戏剧大学

  上榜理由:高卢雄鸡长沙KEDGE商高校,是法兰西历史上第一所商大学,也是高卢鸡十大才女商大学之一。麦德林商高校拿到EQUIS,
AACSB和AMBA三大国际认证。本课程是经国务院学位委员会办公室和国家教育部获准引进的正统学位课程,再增长香港中医药大学中方院校的背景,使那些课程的含金量分外的高,全体课程全体在国内完成,而且课程费用也是非常的超值。

  中国首家中外合作院校均拿到AACSB, EQUIS和AMBA三大国际认证的MBA项目。

  第3名

  黑龙江商大学

  上榜理由:刚果河商高校开创于2002年十二月21日,是由李嘉诚基金会捐资创建并赢得中国政党专业认可,拥有独立法人资格的非赢利性教育单位,为国际管理教育社团(AACSB)和北美洲管理发展基金会分子,是国务院学位委员会获准的”工商管理硕士授予单位”。

  大学有MBA、金融MBA、EMBA、高层管理教育四个系列。MBA项目为全日制英文授课。超过45%的多瑙河MBA学生有时机前往欧美商高校交换学习。
金融MBA项目是密西西比河商大学于二〇〇九年5月全新启动的在职MBA学位教育类别,也是黄河商大学结成自身金融教学能力启动的首先个正式MBA项目。

  第4名

  加拿大名古屋大学MBA学位课程

  中方院校:中国矿业高校

  上榜理由:布兰太尔高校是加拿大国立大学,宁波大学的
商大学是北美最大的商高校之一,早在2001年就经过了国际上最严俊的EQUIS认证(2004年,中欧国际工商高校变为中国陆上第一家通过EQUIS国
际认证的学府),所以学生的身分较好,而且高校的各方面资质都仍然不错的,在教育部及相关的单位都有声明文件,适用于对MBA学历要求较迫切的在职人员,可以在较短的刻钟拿到大学生学位证书,作为一个在国内已经开办了连年的成熟项目,尤其受国有集团白领及老董们的迎接;中国政法大学(CUMT)创办于1907年,是教育部附设的全国重点大学,国家“211工程”和“985工程”“优势学科革新平台项目”重点建设的大学之
一。

  项目许可:中华人民共和国教育部
(教外综函[2003]89号)和国务院学位委员会(学位办[2004]7号结束二〇一一年七月全国共有22所高等学校26个中外合作MBA项目获教育部正式批准)

  第5名

  澳大蒙彼利埃萨拉热窝高校MBA学位课程

  中方院校:华东理工高校

  上榜理由:拿骚大学(University of
Canberra)是一所现代化的综合性高校,由联邦当局直接管辖,是北美洲综合实力出众的高校之一,以其非凡的教学和充裕的导师力量在国际上具有一定高的知名度。所获学位真正受到国内教育部认同,并得以在教育部留学服务中央做学历认证。2000年,经国家教育部和国务院学位委员会批准,华东政法大学与澳大南宁科尔多瓦大学合作开办MBA教育项目,并于当年开端招收。中澳合作MBA项目自开设以来深受学生和社会各界好评,在神州国家教育部全球项目评估中培养可以,连续多年国家免检。在世界超过的军事管制杂志《世界主管人周刊》和环球超过的经济媒体华尔街电讯网络一头设立的二〇〇五年第三届“世界/中国最具影响力MBA”评选活动中,我校中澳合作MBA项目获“最具影响力中外合作MBA”第四名;华东农林工业高校是教育部隶属的全国重点高校,为国家教育部“211工程”大学,并于二零零六年准予建设“985改进平台”。

  中澳合作MBA项目系华东政法高校与澳大火奴鲁鲁布尔萨大学的教育合作项目,于2000年经国家教育部和国务院学位委员会正规认同,批准书编号MOE31AU1A20000511O。

  第6名

  美利坚合众国亚拉巴马协和大学MBA学位课程

  上榜理由:米利坚伊利诺伊协和大学与瑞典皇家理工大学、洛桑联邦理工高校、麻省金融高校、普林斯顿大学连连三年被米利坚江山权威媒体《花旗国音讯与世风报道》评为全美最佳高校(2005-2007),做为上述几所学校中一所外国名校独立在国内设立MBA课程的院校,自然大受在职人员的迎接,不出国门即入读名校课程,无论从经济性的角度,仍旧大学生学位证书的含金量来看,都是毋庸置疑的在职MBA采用。

  中华人民共和国教育部携带涉外监管音信网(认同名单)资料来源于:涉外监管官方网站http://www.jsj.edu.cn/news/1/217.shtml;CU-Wisconsin为美国4000多所正式认可的高等学府当中,唯一取得NCA(六大认可联盟)认可,(North
Central
Association) http://www.ncahlc.org/index.php?option=com\_directory&Itemid=192&Action=ShowBasic&instid=1685

  第7名

  美利坚合众国伦敦中医药大学(MBA)学位课程

  中方院校:辽宁体育大学

  上榜理由:教育部较早正式推举的中外合作MBA学位课程,在国内已经开展了十余年时间,所以课程的成熟度及学生的身分仍旧十分不错的,而且大多数助教是美利坚同盟国校方提供的,是纯正的英文授课,美式教育,在国内就足以享用留学一样的课程体系,仍然相当超值的。NYIT已经拿到AACSB认证,学员将赢得全球最高标准序列下的MBA课程学习,性价比极优;1998年首先批拿到国家特许的中外合作办学项目,项目历史悠久。

  第8名

  加拿大Carl顿高校MBA学位课程

  中方院校:东华大学

  上榜理由:卡尔(Carl)顿学院是一所综合类大学,教学与钻探不分轩轾,在举世瞩目标迈克(Mike)琳杂志(Maclean’s
Magazine)的大学名次榜上,位于综合类高校第7名卡尔顿高校的学士课程享誉全球,在研究上的学术声望稳步增长,其国际研究与协作在加拿大大学中排行榜第一,全体科研质地名次第三。卡尔(Carl)顿高校SPROTT商大学提供多样化的学科和服务,MBA课程更加高品位的,许多毕业生任职于世界500强。二零一三年,卡尔(Carl)顿高校SPROTT商高校赢得全球头号商高校AACSB的认证;东华高校地处国际化大都市新加坡,是教育部直属全国重要大学,国家“211工程”和“非凡工程师教育作育计划”重点建设的大学。是中华首批有着大学生、大学生、研究生三级学位授予权的大学之一。学员层次及教工意况都一定被看好。

  东华大学与加拿大卡尔顿高校通力合作开办工商管医硕士(MBA)项目是经国家教育部和国务院学位委员会办公室于2003年九月获准设立的。

  第9名

  荷兰商大学

  上榜理由:荷兰王国商高校(Business School
Netherlands,简称BSN)是眼前荷兰规模最大的商大学之一。BSN相当重视国际化,除荷兰王国外,BSN还在德意志、西班牙、捷克、土耳其、中国等国家兴办课程。

  BSN荷兰王国商大学是北美洲最早采纳”行动学习法”举办教学的商高校,也由此在北美洲资深的保管杂志《Intermediair》评选为综合排名第八,并在教学内容上连年六年持续
头名的殊荣;BSN不仅拥有国际闻明的NVAO认证而且其行动学习MBA项目还变成荷兰王国仅有的9个当选国家奖学金课程的项目之一。在二〇一二年荷兰王国权威
刊物《管理协会》(MT)对全国商大学的归结考评中,BSN荷兰王国商高校超越了概括RSM危地马拉城管哲大学(RSM
Rotterdam)、马斯特里(Terry)赫特(Hutt)高校(Maastricht
University)等久负闻明的世界名校在内的持有商高校和紧要管理培训机构,拿到总分第一名,在荷兰王国引起了轰动。

  在神州,学员们不但可以经过中国教育部涉外监管音讯网查询其天资,也可因此教育部中国留学服务主题与荷兰王国高等教育国际合作社团(NUFFIC)合办的NESO中国网站证实http://www.nesochina.org进行查询(该合作办公室是荷兰教育界在中国的唯一官方代表)。

  第10名

  迪拜国家会计大学

  外方院校:美利坚联邦合众国亚利桑这州大学

  上榜理由:香港国家会计高校是炎黄高端财会人才培训基地,国家财会政策、企业财务运作紧要的思想库;创制中国财务会计领域率先门户网站“中国先生视野”,建设中华财务会计人员的精神家园。中国政坛发起创造的“亚太财经与提高高校”所在地,构建中国最关键的财会国际沟通平台。米利坚亚利桑这州立大学创制于1885年,世界知名的探究型综合性大学,全美最有前景高校排行第二(《花旗国音讯及世界报道》,2015);凯瑞商高校于1962年赢得AACSB国际认证(全球管理教育界最一级权威认证);供应链和物流管理项目全美排行第三,在线MBA教育全美第四(《花旗国音信及世界报道》,2015);金融大学生项目全美排行第十,商业数据解析项目全美名次第九(《金融工程师》,2015)

1.2 标签分类

  遵照RFID应用功效的不比,能够分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相呼应的代表性频率分别为:低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G~5.8GHz。

  依据RFID标签能源供给格局的不同,可以分成Passive
Tag(无源)、Active Tag(有源)、Semi-active
Tag(半有源)。近来,市场上约80%的价签是无源的,不到20%的竹签是有源和半有源的。

  1. 无源标签并未放手电池,是被动式的,标签的劳作电源从阅读器发出的电磁信号中获取,一般选用反射调制模式完成标签音讯向阅读器的传递。它不得不在阅读器的射频范围之内工作,读写距离近(约1分米~1米),使用寿命长,更小更省心,价格较低。
  2. 有源标签嵌入电池,是主动式的,标签的办事电源完全由其中电池供给,同时电池的能量也有些地转移为标签与阅读器通讯所需的射频能量。它可以提供更远的读写距离(约100米~1500米),体积较大,成本也正如高,能量耗尽后需更换电池。
  3. 半有源标签嵌入电池,电池对标签内要求供电保障数据的电路以及芯片的工作进展供电。标签进入工作意况前一向处在休眠状态,约等于无源标签,标签内部电池能量消耗很少,因而可以保持几年居然长达10年。当标签进入阅读器的射频区域时,受到阅读器发出的射频信号激励,进入工作情状,标签与阅读器之间音信互换所需的能量帮助以阅读器提供的射频能量为主(反射调制格局),电池的效率紧要在于弥补标签所处地点的射频场强的不足,电池能量并不转换为射频能量。它的读写距离、寿命和本金介于以上两者之间。

1.3 编码连串

  RFID标签采纳的电子编码结构重要包括EPC编码序列uID
Center编码连串

  1. EPC的完备是Electronic Product
    Code,中文名为产品电子代码。EPC是给予物品的绝无仅有的电子编码,其位长平日为64位或96位,也可增加为256位。对两样的运用,规定有例外的编码格式。EPC编码是由版本号、域名管理、对象体系、系列号五个字段组成的一组数字(一般采取十六进制),如表格
    1所示。其中版本号标识EPC的本子号,它使得未来的EPC可以有两样的尺寸或项目,实现更好的兼容性;域名管理是讲述与此EPC相关的生育厂商的信息,例如“七喜公司”;对象系列记录产品的精确类型音讯,例如“美利坚合众国生育的330ml罐装无糖可乐”;系列号唯一标识每一件货品,它会规范地告诉我们究竟是这一类货物中的哪一罐可乐。欧美要旨的EPC
    编码系列将应用领域限定在物流领域,着重于成功的大面积使用。
  2. uID
    Center
    的泛在识别技术系统架构由泛在识别码(ucode)、音讯系列服务器、泛在通信器和ucode解析服务器四有的构成。ucode是给予现实世界中其他物理对象的唯一的识别码。它具备128位的富足容量,并可以以128位为单元进一步扩充至256、384甚至512位。ucode的最大优势是能兼容现有编码体系的元编码设计,可以配合多种编码。ucode标签具有多种格局,包括条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在甄别中央把标签举行分拣,设立了9个级此外例外认证标准。信息体系服务器存储并提供与ucode相关的各个音信。ucode解析服务器确定与ucode相关的音讯寄存在相当音信体系服务器上。ucode解析服务器的通信协议为ucodeRP和eTP,其中eTP是基于eTron(PKI)的密码验证通信协议。泛在通信器首要由标签、阅读器和无线广域通信装备等片段构成,用来把读到的ucode送至ucode解析服务器,并从音信体系服务器得到有关消息。东瀛骨干的uID
    Center致力于RFID技术在人类生产和生存的各种领域中的应用,通过丰盛的行使案例来推动RFID技术的推广。

表格 1    96位EPC编码举例

EPC-96Ⅰ型连串号

01

0000A89

00016F

000169DC0

本子号字段

域名管理

对象分类

序列号

8位

28位

24位

36位

 


**2. RFID的市场应用与前景**

2.1 起点与提升

  RFID技术起点于二次世界大战,它是为大不列颠及苏格兰联合王国皇家海军设计的,用于在空战中分辨敌我飞机。大英帝国人发明雷达将来,在利用中发觉了一个很大的题材:在雷达屏幕上搞不清楚哪些飞机是敌人,哪些是温馨人。于是,他们在飞机上加装了敌我识别系统(IdentificationFriendorFoe,
IFF),在雷达加装了对应的辨识装置(二次雷达)。雷达在发现目的后,会自动发出一个叩问信号,淌假使己方飞机,敌我识别器就会活动回复,这样雷达就能分清敌我飞机了。现在每架军用飞机都设置有一个敌我识别系统。

  经过数十年的上扬,RFID技术不仅在武装领域中收获了远大的成功,并且在商贸以及另外社会领域显示出其有力的行使能力。当今生人的创立工艺使得RFID标签变得更加小,而广泛的使用也更加回落了它的资产,一个经常的价签或者只需要不足5美分,一个阅读器也只需100日元。同时,成本的低落也加速了RFID在各类领域中的应用。

2.2 优势

  RFID的提议者认为,它继续并向上了消费者熟悉的光学条形码的效果,将在将来取代条形码,成为身份识别技术的主力军。与条形码相相比,RFID具有五个新鲜的优势:

  1. 唯一性。条形码只体现对象所属的序列,而RFID可以唯一地标识每一个目的,我们得以应用RFID标签中的电子编码在数据库中举行查找,拿到该对象的详细信息。
  2. 自动化。条形码需要远距离的光学识别(即视线接触),需要精确定位,大多需要人工完成扫描工作,因此速度较慢。与此相反,RFID不需要视线接触和精确定位,它利用遍布在上空的电磁波举办扫描,基本无需人的涉企,因此可以完成自动化,扫描速度特别快。

2.3 应用与前景

  RFID的使用大致可以分为以下三类:

  1. 物流与供应链管理——要求高速、低延时、容易阅读的价签,需要大容量的读书能力,对中卫体制的要求较低。
  2. 花费电子——对黑河机制的渴求极高,只需要轻量级的开卷能力。
  3. 垂直应用程序——为某一个一定的事体而定制的行使。

  目前,RFID在社会中的应用非凡广泛,包括:

  1. 重型零售商(如沃尔玛公司)使用大量的RFID标签以促成长足准确的物流管理和柜台结账业务。店家能够对货品的入仓、出仓以及库存举办中用的跟踪维护;而顾客只需推着装满货物的手推车经过收银台,便可做到对具备商品的检测,大大裁减了排队等候的时光,同时也极大程度地降落了偷盗暴发率。此外,这还有利于商品的售后服务和消费对商品消息的刺探。
  2. 巨型消费品创造商(如宝洁公司)同样会采取大量的RFID标签以落实长足准确的生产和物流管理。信用社得以对货物的生产、货物的入仓、出仓以及库存举行实用的跟踪维护。
  3. 数字化体育场馆应用RFID标签对图书举行管制和追踪。
  4. 波音和空中客车公司计划使用RFID标签实现对飞机零部件高效的识别和跟踪。
  5. 内含RFID标签的非接触式智能卡可用以智能公交系统、非接触式门禁系统、开放式考勤系统、会议报到以及非接触式商业使用。
  6. 自行收费系统动用RFID标签实现高效收费。例如E-ZPass系统允许汽车驾驶员高速通过收费站的同时完成道路收费,在不耽搁司机旅程的同时缩小了汽车的能源消耗,并且避免了因收费排队而造成的征途拥挤。
  7. 支出凭证同等能够引入RFID技术。在美利哥,SpeedPassTM加油站使用了包含RFID的加油卡。此外,信贷卡也在利用RFID技术,例如美利哥运通的ExpressPayTM和万事达的PayPassTM。
  8. 汽车电子安全系统一度和RFID技术中度融合。汽车防盗系统中的智能钥匙均含有RFID标签。
  9. 在物联网的概念中,消费者可以利用安排RFID的智能电器实现商品的机关指示和购进,还是能够赢得充裕的生活功效。药柜能够跟踪药品是否在正确的光阴被服用,以及服用剂量是否科学。衣橱可以按照天气情形和用户的穿着风格向用户指出适当的服装搭配。冰柜可以在牛奶即将到期或数量不足时向用户爆发警示,甚至足以自行向指定的信用社发送购物列表,要求送货上门。洗衣机在办事时会自动检查衣物的价签,精晓其面料成分和漱口要求,做出最佳的保洁采纳,避免对其招致惨重损伤。
  10. RFID技术在人士、动物和家畜的甄别追踪上独具大规模的采纳前景。主人可以在宠物身上依然项圈内植入RFID标签植入,以便在丢失时急忙找回自己的宠物。同样,大型养殖场,特别是培养格局的养殖场,可以追踪每一头牲畜,制止牲畜走失、失控以及控制疾病。在人口特别拥堵的环境下,我们可以接纳RFID急速确定某个或一些人是不是在人群中,甚至找到他们的地方。
  11. 咱俩得以使用RFID标签对协调的资产举行跟踪,特别是对贵重物品的保管。这便于规定物品是否正确摆放和摸索某件物品,而且对防盗和失物的讨账、辨认都用很大的扶持。
  12. 买主能够应用内置RFID阅读器或者标签的移动电话举行局部交互使用。比如,消费者可以行使手机扫描内含标签的电影海报,然后得知该电影的详细音讯,包括导演、演员、场次、票价等。消费者甚至足以每日扫描任何商品,从而赢得该商品以及生产商的详细音信,为是否购买提供一定的依照。
  13. 看病管理医疗事故的制止上,RFID技术具有便捷地提供音讯、提醒风险的效应。在取药、注射、手术、病房监护这么些经过中,RFID可以对药物器械举办核查,并检讨病人与药物的匹配性等。在家园,病人也得以使用该系统检查自己所服用的药物是否科学,这对于老年人拥有不行重大的意思。
  14. 产品防伪系统中,RFID标签可以改为声明产品真实性的申明,有利于打击假冒伪劣产品。
  15. 证件(护照、身份证等)、钞票机票等物品上使用RFID,不过落实快捷的查询、验证和跟踪工作。
  16. 各国的国防军事系统中均普遍地使用RFID技术,例如敌我识别系统、人士物资检查系列等。

  以上这么些使用,有的已经实现并特别普及,有的还处于试点阶段,有的可能只是一个定义和构想,然则相信在不久的明日,它们都会化为切实,并且衍生出更多更强大的施用。据估量,2016年全世界的RFID市场将跨越2700亿元,其中包括了标签、设备以及相应的劳动。同时,物联网也将逐步成型,而众人的生存中校会充满网络,充满电子消息化。生活将会变得异常便利,工作也会进一步地快速。


3. RFID的行事规律

  RFID阅读器依照使用的协会和技巧的例外,可以分为读或读/写装置,是RFID系统新闻控制和拍卖主旨。标签是RFID系统的音信载体。阅读器常常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元构成。阅读器和标签之间一般拔取半双工通信形式开展音信交流,阅读器通过耦合给无源标签提供能量和时序。在实质上采取中,可以更加通过Ethernet或WLAN等实现对实体识别信息的采访、处理和长距离传送等管理效果。

  RFID的骨干工作原理并不复杂:对于无源和半有源标签而言,当其进去阅读器的磁场范围后,可以接过阅读器发出的某一一定频率的射频信号,凭借感应电流所得到的能量将积存在芯片中的音讯以电磁波的花样发送出去;有源标签则会再接再厉发送某一频率的信号。阅读器接收标签发出的信号并拓展解码,之后通过中间件送至应用软件系统进行多少处理。另外,部分阅读器具有读写效用,可以将产品音信写入标签中,同样是以射频信号的法门改变标签中储存的音讯。从阅读器和标签之间的报道及能量感应形式上来看,大致上得以分为感应偶合(Inductive
Coupling)和后向散射偶合(Backscatter
Coupling)二种,一般低频的RFID接纳第一种情势,而较高频的大多使用第三种方法。

3.1 多标签的防碰撞算法

  在现实生活中,假若有多个RFID标签接收到查询信号并还要发送音信,那么阅读器接收到的信号就会互相困扰,而阅读器在同一时间内只可以完全处理一个电子编码,于是便会不可避免地出现标签阅读龃龉现象。RFID技术必须可以神速高效地分辨多少个标签。最近,解决RFID标签阅读争执问题的防争辩算法首要有三种:

  1. 按照时隙ALOHA的防顶牛算法。它采用擅自挑选发送时间的情势,系统识另外可靠性相对较差,但容易设计实现。因而,低本钱的竹签一般采纳这种算法来计划。而什么加强该算法系统识此外可靠性就成了眼前低本钱标签应用系统的琢磨重点。
  2. 遵照树结构的防争论算法。它采用二叉树的搜索算法,系统识其余可靠性较高,但系统贯彻时索要与标签的电子编码音信相挂钩,硬件设计相比较复杂。如何简化设计、降低本钱便成了该算法的研商方向。

3.2 基于时隙ALOHA的防争辩算法

  时隙ALOHA算法(Framed Slotted
ALOHA)简称FSA,是一种随机时分多址模式的用户信息通讯收发算法,它将信道用信息帧表示,把消息帧分成很多时隙(slot),每个标签随机选一个时隙来发送温馨的识别码新闻。在方方面面音讯帧的时日内,每个标签只响应五回,如图表2
所示。

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图片 2   
时隙ALOHA算法的信息帧时分多址示意图

  图表2中的每个圆圈代表一个标签发出的电子编码消息,这样阅读器在全体信息帧接收过程中相见的价签回复有3种情景,即成功、空闲以及争辩,它们或者分别代表在某个时隙内有一个标签、没有标签或四个以上标签的答应。在事实上境况中,由于各标签距阅读器距离不同,中距离标签发送的音讯可能覆盖了远距离标签发出的信息,固然是时隙争辩,阅读器也可能正确识别远距离标签的信息。同样,由于其他环境噪声的熏陶,即便在一个时隙内只有一个标签应答,阅读器也可能不可以读书成功。在不考虑这二种不赏心悦目条件(即捕获效应和环境噪声)的情景下,若一切信息帧的时隙数设定为F,则阅读N个标签时每个音讯帧内成功(a1)、空闲(a0)和冲突(ak)的时隙数分别为:

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图表 3    式(1)

  由此,RFID系统的阅读吞吐率(也称识别效用,即阅读器在一个信息帧长的时刻内能不负众望识别标签数所占的比例)可以代表为:

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 图表 4    式(2)

  通过Matlab的虚假试验,可窥见当标签个数好像音讯帧长时(即标签个数好像时隙数),系统的吞吐率相比较高,
这与式2通过微分总计拿到的结果相平等。在RFID系统利用时,阅读器读取的RFID标签数往往是雾里看花的。按照地方RFID多标签阅读的防争持算法的剖析结果,要实现所有缓解RFID防争辨算法效能的系统方案,系统需要先举行现场的标签数预测。通常可以经过以下二种预测方法来落实:

  1. 细微预测(lowbound)。若阅读中有冲出色现,那么至少有2个以上的竹签存在,可以预测暴发争论的竹签个数至少为2×ak
  2. Schout预测。若在各个新闻帧中每个标签采用的时隙符合λ=1的泊松分布,那么音讯帧中各争论时隙平均响应的标签个数约为2.39,那样可以估算未识此外标签数为2.39×ak
  3. Vogt预测。它经过相比较实际成功、空闲、争持时隙数与辩论成功、空闲、顶虎时隙数得出误差最小的结果,以此来预测未知标签数,即:

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图表 5    式(3)

  其中,c1、c0、ck为实在测得的打响、空闲、冲突时隙数值。在标签数N取值范围[C1+2×CK,
… , 2×(C1+2×CK)]内找到最小的ε值,所对应的N
值就是算计的标签数。

  通过Matlab的假冒伪劣试验,结果讲明,与FSA(即信息帧长度固定为256)相比,基于标签数预测的连串阅读的吞吐率具有明显的鼎新。可是总的来说,对于当场有大数据标签(特别是标签数大于500)时,采取式(2)由预测标签数来设置最佳消息帧长度的贯彻方案就突显不适用了。由此,有人指出了采纳分组应答响应的措施来实现,即当标签数抢先354个时,将标签举行分组,第1组的先应答,识别完第1组之后再识别第2组,以此类推。分组数和标签数目的涉嫌如图表6所示。

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图表 6   
分组算法的标签和音讯帧长的涉嫌

  通过Matlab的假冒伪劣试验,结果表明,接纳分组算法的系统吞吐率在标签数大于500时可以达标很高,而其它二种预测方法则降得很快。由此,在广大的价签识别中,使用分组算法可以有效地增强系统的分辨效用。

3.3 基于树结构的防顶牛算法

  绝对于ALOHA算法,二进制树算法具有得天独厚的识别率,国内外对该算法都有相比较多的研究。其中,二进制搜索算法BS(Binary
Search)和动态二进制搜索算法DBS(Dynamic Binary
Search)的系列开发较大。在这三种算法的根底上又发出了一种基于再次来到式的二进制搜索算法,该算法能有效压缩系统的查询次数。另外,还有查询树算法QT(Query
Tree)和对其进展改良的争论跟踪树型算法CTT(Collision Tracking
Tree)。后者利用阅读器检测到的争执位来更新查询前缀,由此能管用避免查询树算法逐位扩充查询前缀的坏处。与查询树算法相相比较,改进的算法能使得压缩系统的运作时刻和通信复杂度,降低系统的多少传输量。通过网上查看资料,我紧要领会了查询树算法和争辩跟踪树型算法的合计及其特性,其算法思想与导师提供的Tree-walking算法非凡相似。

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图表 7    Tree-walking算法思想

 

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图片 8    Tree-walking算法流程

3.3.1 查询树算法

算法协议

  查询树算法是一种无回忆的算法,它应用二进制体系,标签不必存储从前的询问情形,从而降低了标签成本。首先阅读器向标签发出一个询问指令(一个k位前缀),询问标签是否含有此次查询的前缀。假设有多少个标签应答,阅读器能判断出最少有五个标签包含该前缀。于是,阅读器会在当下询问前缀后净增一个0或1,形成两个新的前缀后继续探听。当惟有一个标签响应查询前缀时,该标签就会被识别。重复以上过程,直至所有标签都被辨认结束。

  具体的算法协议描述如下:令A代表长度不超越k的二进制体系集,阅读器的事态用P(Q,M
)表示。其中,队列Q为A中的字符系列,寄存器M为一个二进制连串,存放成功查询到的价签ID。阅读器的某部查询前缀q为A中的二进制类别,标签的响应w表示长度不超越k的二进制系列。

阅读器

  我们只要查询队列Q的伊始值为空,寄存器M的起头值也为空。

  1. 令Q = {q1, q2,
    q3, … , qn},M = q1
  2. 阅读器向标签广播查询前缀q1
  3. 更新查询队列Q为Q = { q2,
    q3, … , qn}
  4. 收取标签的响应
  5. 设若接受到的响应为w,阅读器将基于标签响应来检测是否留存争持。如果有争持,则更新Q
    = { q2, q3, … , qn,
    qn0,qn1};否则将w插入到寄存器M末尾,即成功查找到一个标签。假使没有响应,则不做其它动作。
  6. 重复以上过程,直到Q为空截至。

标签

  令序列w1w2w3…wk意味着标签的ID,如若q为空或者q

w1w2w3…wq,即标签ID符合该查询前缀,标签将把系列wq+1wq+2…wk传送给阅读器。

算法性能

  查询树算法的习性首要从岁月复杂度和通信复杂度多少个地方去权衡。大家通过总括阅读器完全识别n个标签所需的询问次数来表示时间复杂度。若用TS表示查询树协议中的识别次数,当标签个数n≥4时,依据总括关系式:

  2.881n – 1 ≤ E [TS ] ≤
2.887n – 1              (1)

  式(1)中,E [TS
]表示识别次数的数学期望。在最坏的境况下,识别n个标签所需的查询次数为:

  N ≤ n × (L + 2 − log n)         
      (2)

  式(2)中,L表示标签ID长度。

  阅读器的通信复杂度是指识别n个标签,阅读器发送的总比特数。倘诺标签ID长度为L,故阅读器每一次发送的比特数不领先L
bit,而E [TS ] ≤ 2.887n –
1。因而,阅读器的通信复杂度有接近关系式:

  Lr
2.89Ln                     (3)

3.3.2 冲突跟踪树型算法

算法大旨思想

  对于查询树算法,当阅读器广播一个查询前缀而有六个标签响应时,标签将分别剩余的ID传给阅读器。假如各个标签发送的ID中前n
−1位都无异,第n位争论,那么对于QT算法,在检测到第n位争论位前,阅读器至少要再经过n
−1位的再度查询。那在某种程度上扩大了系统的流年复杂度和通信复杂度。那么,能不可能由此削减这种情景下的查询次数来减弱系统的开发啊?
于是就暴发了QT算法的改革算法。

  立异算法建立在查询树算法的根基上,所例外的是该算法接纳争持跟踪。其核心思想在于:阅读器发送一个k位查询前缀,假若标签ID的前k位与阅读器发送的前缀相同,则标签发送k位将来的ID。阅读器接收标签发出的ID,若无顶牛,则阅读器继续接收ID;若检测出第n位暴发争辩,则向标签发送一个命令,使标签结束向阅读器发送ID号。与查询树算法每一次只增加一位查询前缀不同,立异算法仅当阅读器检测到争论位时才履新查询前缀,更新的询问前缀为眼前的询问前缀后加上新接受到的顶牛位往日的持有位,并在末尾添加0或1。我们称这种立异的算法为争辨跟踪树型算法CTT(Collision
Tracking Tree)。

算法流程

  1. 阅读器向标签广播k位查询前缀
  2. 当标签ID的前k位与阅读器广播的k位查询前缀一致时,则标签发送第k位未来的ID;否则不响应。
  3. 阅读器接收标签发出第k位将来的ID,若检测出第n位发生争辨,则向标签发送一个ACK指令,截止标签向阅读器发送ID号。
  4. 阅读器遵照下列不同的意况对标签进行处理:
    1. )
      当第n位暴发争论时,阅读器在LIFO中保存七个新的询问前缀,分别为原前缀后加上接收到的顶牛位以前的具备位(第k+1位至第n−1位),并在末尾添加0或1。
    2. )
      当标签响应的末段一位发生抵触时,阅读器便觉得唯有五个标签,这是因为随便多少个标签的ID都不雷同。
    3. ) 假诺没有争辨时有暴发,则标签被识别。
    4. )重复上述过程,直到LIFO为0。

  争论跟踪树型算法的流程如图表9所示。

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图形 9    争辨跟踪树型算法流程

算法性能

  与查询树算法相比,顶牛跟踪树型算法减弱了系统运算量和简报流量,因此在一定水平上下滑了系统的时间复杂度和通信复杂度。


未完待续……

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