射頻識別技術原理、協議及系統(tǒng)設計第五篇

研究進展射頻識別技術原理、協議及系統(tǒng)設計第九章

輪詢機制本章內容9.1基本的輪詢機制9.2基于時隙ALOHA協議的輪詢機制9.3輪詢機制的應用研究9.4小結9.1基本的輪詢機制基本的輪詢機制（“點名”機制）閱讀器根據查詢列表逐個廣播每一個標簽的標識符ID來檢查該標簽是否存在。若在一段時間內接收到響應，則推斷該標簽存在于當前的掃描方位內，否則認為該標簽丟失。缺點與當前EPCC1G2標準中的時隙ALOHA協議不兼容，難被商用閱讀器采用閱讀器需逐個廣播長達96比特的標簽ID，當標簽規(guī)模較大時，整體掃描時間急劇上升，降低效率。輪詢機制通過輪詢來獲取指定標簽集合的信息9.2基于時隙ALOHA協議的輪詢機制時隙ALOHA協議的每一輪中，標簽芯片選擇時隙時的“偽隨機”:任一標簽的時隙位置由r和f決定閱讀器廣播一個隨機數r被激活的標簽接受r后結合ID計算時隙序號s=hash(ID,r)modf閱讀器掃描前根據指定的標簽集合的標簽ID計算下一幀中每個時隙的期望狀態(tài)基于時隙ALOHA協議的輪詢機制示意圖9.3輪詢機制的應用研究大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽實時收集主動標簽的信息大規(guī)模場景下搜索指定標簽集合基于輪詢機制實現批處理認證輪詢機制的應用研究9.3.1大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽基于時隙ALOHA協議的輪詢機制，能夠用于快速有效地查找丟失的標簽。如何快速找出丟失的標簽為一個研究點快速時間有效性減少信號沖突標簽發(fā)送較少信息文獻“IdentifyingtheMissingTagsinaLargeRFIDSystem”假設閱讀器能連接到一個數據庫并能訪問所有標簽的ID9.3.1大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽基準協議排除傳輸過程中標簽之間的沖突減少標簽返回時發(fā)送的比特數9.3.1大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽兩階段協議(TPP)極大減少了需要傳輸的標簽的ID數目協議分為兩個階段：幀階段，輪詢階段9.3.1大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽帶標簽移除機制的兩階段協議（TPP/TR)進一步提高協議的性能分為兩個階段：幀階段，輪詢階段9.3.1大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽沖突敏感的標簽移除三階段協議（TPP/CSTR)利用沖突敏感的標簽移除機制來識別當前存在的以及丟失的標簽分為三個階段：輪詢階段，幀階段，第二個輪詢階段9.3.1大規(guī)模標簽中查找丟失的標簽無需傳輸ID的迭代協議（IIP）使用概率的方法解決沖突時隙，不需傳輸任何ID信息除了輪詢過程，通過重復執(zhí)行幀階段來確認丟失標簽9.3.2實時收集主動標簽的信息對于大規(guī)模的主動標簽，為了延長標簽的使用時間，在手機標簽信息時需要高效節(jié)能的輪詢協議。EfficientInformationCollectionProtocolsforSensor-augmentedRFIDNetworks基于標簽排序的編碼方式，使得所消耗的能量比通常的輪詢協議下降一個數量級。提出了基于分塊的布魯姆過濾器來提高輪詢機制的性能，不影響整體掃描時間并降低能耗。提出了基于單級哈希與多級哈希的輪詢機制，顯著降低了信息收集的時間。9.3.2實時收集主動標簽的信息在主動標簽的信息收集過程中：標簽傳輸自身信息標簽接受閱讀器的請求標簽接受其他信息標簽的能量開銷文獻致力于最小化這些能量開銷9.3.2實時收集主動標簽的信息編碼輪詢協議（CP)減少了需要閱讀器廣播的數據減少了標簽由于接收閱讀器信息浪費的能量

9.3.2實時收集主動標簽的信息標簽排序的輪詢協議（TOP)通過減少標簽因監(jiān)聽閱讀器的信號而浪費的能量排序階段：閱讀器廣播排序向量V，計算產生falsepositive的標簽集合F，沖突標簽移除其中一個到集合C。輪詢階段：F和C進入輪詢階段，發(fā)送積極的輪詢請求使C中標簽響應請求，對F中的標簽則發(fā)送消極的輪詢請求。報告階段：參與響應的標簽（M中）根據計算的次序發(fā)送自身的消息給閱讀器。9.3.2實時收集主動標簽的信息增強的標簽排序的輪詢協議（ETOP)通過減少F和C中的標簽數目來減少輪詢極端需要傳輸的標簽ID的數量將排序向量V變成一個布隆過濾器，閱讀器使用多個hash函數（k個hash函數）將每一個標簽映射到V中的多個比特不在M中的標簽參加響應的概率降低，降低時間開銷。9.3.2實時收集主動標簽的信息基于哈希函數的輪詢機制單級哈希信息收集協議（SIC)多級哈希信息收集協議(MIC)9.3.2實時收集主動標簽的信息SCI閱讀器首先廣播一個信息收集的請求，然后在一個時隙ALOHA幀中收集標簽的信息。MIC在SCI基礎上，引入多個Hash函數減少被浪費的時隙。MIC協議：k=2，ID1和ID5通過H[1]被分配時隙，相應時隙置為1，ID3和ID4通過H[2]被分配時隙，相應時隙置為2；閱讀器根據分配的時隙構建hash向量；標簽接收到向量后，ID3檢查向量，H[2]=2，確定其通過H[2]被分配時隙9.3.3大規(guī)模場景下搜索指定標簽集合FastTagSearchingProtocolforLarge-ScaleRFIDSystems基于布魯姆過濾器提出了一套兩階段的快速搜索算法能夠在指定的假陽性誤判率的范圍內有效降低通信開銷與時延9.3.3大規(guī)模場景下搜索指定標簽集合兩階段過濾：聚集需要查找的標簽集合X，并通過閱讀器發(fā)送該請求給RFID標簽；標簽的響應也能夠在閱讀器端被聚集起來，減少傳輸開銷，減少時間開銷。

9.3.4基于輪詢機制實現批處理認證Identification-FreeBatchAuthenticationforRFIDTags基于輪詢協議提出了一套批處理的認證機制（SEBA)文獻中的RFID系統(tǒng)包含三個部分：認證服務器、多個閱讀器和多批標簽9.3.4基于輪詢機制實現批處理認證常用的認證方式：基于采樣的批處理認證協議（SMP)；三個步驟：識別、采樣、認證閱讀器使用FSA防沖突算法識別這一批所有的標簽閱讀器隨機選取部分標簽作為樣本并獲取各自的認證數據閱讀器將這些數據裝發(fā)給認證服務器9.3.4基于輪詢機制實現批處理認證SEBA:基于單次回應的批處理認證機制三個步驟：認證初始化、ES檢索、ES認證閱讀器獲取來自認證服務器的一些基本參數認證初始化階段：閱讀器采用FSA機制獲取標簽的響應ES檢索階段：閱讀器轉發(fā)ES至認證服務器并進行比較ES認證階段：9.4小結標簽輪詢機制用于獲取指定集合內的標簽信息，在實際生活中有廣泛應用，如貨物盤點、出入庫檢查等。。介紹了基本的輪詢機制，并分析了機制的工作原理。著重介紹了當前有關輪詢機制的應用研究。為了滿足不同的應用需求，我們需要設定具有針對性的輪詢機制。課件說明本課件供教師、學生、讀者免費使用；本課件內容采用P