UHF RFID衝突防止アルゴリズム

マルチタグ衝突: 複数のタグがリーダーのアクションフィールド内にあります。 2 つ以上のタグが同時にデータを送信すると、通信の衝突やデータの干渉 (コリジョン) が発生します。

これらの競合を防ぐには、無線識別システムに特定の関連コマンドを設定して競合の問題を解決する必要があります。 これらのコマンドは、衝突防止コマンドまたはアルゴリズムと呼ばれます。 決定的ポーリング機構に基づく決定的アルゴリズムと、ランダム機構に基づく非決定的アルゴリズム（主にALOHAアルゴリズム）に分けられます。

ALOHA アルゴリズムはランダム アクセス方式です。 基本的な考え方は、タグが話す方法を最初に採用することです。 RFID 電子タグがリーダーの認識エリアに入ると、それ自身の ID 番号が自動的に UHF リーダーに送信されます。 タグからデータを送信する過程で、他のタグにもデータが送信されている場合、重複した信号が発生し、衝突が発生します。 リーダーは、受信信号に矛盾があるかどうかを検出します。 競合が発生すると、リーダーはタグの送信を停止するコマンドを送信し、競合を軽減するために再送信するまで一定時間待機します。

1. 純粋なALOHAアルゴリズム

純粋な ALOHA アルゴリズムでは、信号に相互干渉があることを読み書きデバイスが検出すると、リーダー/ライターはタグにコマンドを送信して、リーダー/ライターへの信号の送信を停止します。 タグはコマンド信号を受信すると情報の送信を停止し、ランダムな期間スタンバイ状態に入り、その期間が経過した後にのみ情報が RFID リーダーに再び送信されます。 衝突の可能性を減らすために、各RFID電子タグの待機時間セグメントの長さはランダムであり、リーダーに信号を再度送信する時間も異なります。

UHF リーダーが特定のタグを正常に認識すると、ただちにタグに対して休止状態に入るコマンドを発行します。 他のタグは、リーダーが発行したコマンドに常に応答し、リーダーに情報を繰り返し送信します。 タグが認識されると、リーダーがすべてを認識するまでタグは 1 つずつ休止状態に入ります。アルゴリズム プロセスは、領域内のラベルが選択された後にのみ終了します。 フレームの送信に衝突はなく、送信が成功する確率 P はスループット レートと含まれるデータ量に関係していると分析できます。

特徴: パケット長 (等しい長さ)、大きな衝突領域、シンプルな実装、パケット伝送密度が低いシナリオに適しています

概要: 競合が検出されると、スタンバイ状態に入り、ランダムな時間待機してから、

2. 時間帯「ALOHA」

スロット ALOHA アルゴリズムは時間を複数の離散タイム スロットに分割し、各タイム スロットの長さは 1 フレームと同じかわずかに大きく、タグは各タイム スロットの先頭でのみデータを送信できます。 このようにして、タグは正常に送信されるか完全に衝突し、純粋な ALOHA アルゴリズムでの部分的な衝突が回避され、衝突期間が半分になり、チャネルの使用率が向上します。 スロット付き ALOHA アルゴリズムでは、リーダーがその識別領域内のタグの時間を調整する必要があります。 タグは特定のタイムスロットでのみデータを送信するため、このアルゴリズムの衝突頻度は純粋な ALOHA アルゴリズムの半分にすぎませんが、システムのデータ スループット パフォーマンスは 2 倍になります。

特徴: 競合領域はタイムスロットに限定されます、正しい受信: 競合なし、正しい検証、衝突: 受信エラー、空きタイムスロット

概要: チャネルを複数のタイムスロット (1 フレーム以上) に分割し、各端末は各タイムスロットでのみ情報の送信を開始でき、競合領域はそのタイムスロットに限定され、結果は成功と衝突のみになります。 (失敗) の場合、スロット付き ALOHA のスループットは純粋な ALOHA の 2 倍になります。

3. フレーミングタイムスロットALOHA

フレーミング タイム スロット アルゴリズムでは、時間が複数の個別のタイム スロットに分割され、電子タグはタイム スロットの先頭でのみ情報の送信を開始できます。 リーダライタはフレーム周期でクエリコマンドを送信します。 電子タグがリーダからリクエストコマンドを受信すると、各タグはタイムスロットをランダムに選択してリーダに情報を送信します。 タイムスロットが一意のタグによってのみ選択されている場合、このタイムスロットでタグによって送信された情報は、Honglu リーダーによって正常に受信され、タグは正しく識別されます。 2 つ以上のタグが送信する同じタイムスロットを選択した場合、conflicts が発生し、同時に情報を送信するこれらのタグをリーダーが正常に識別できなくなります。 すべてのタグが認識されるまで、アルゴリズム全体の認識プロセスがこのように繰り返されます。

特徴: このアルゴリズムの欠点は、タグの数がタイムスロットの数よりもはるかに多い場合、タグを読み取る時間が大幅に増加することです。 タグの数がタイムスロットの数よりはるかに少ない場合、タイムスロットは無駄になります。

概要: 複数のタイム スロットがフレームを形成し、すべてのタグがフレーム内で送信するタイム スロットを選択します。

ALOHA アルゴリズムの二項モデル

二分木検索アルゴリズム: 二分木検索アルゴリズムはリーダーによって制御されます。 基本的な考え方は、衝突を引き起こす電子タグを継続的に分割し、1 つの電子タグのみが応答するまで次のステップで検索するタグの数を減らすことです。

基本的な考え方: 複数のタグがリーダーの職場に侵入した後、リーダーは制限付きの問い合わせコマンドを送信し、制限を満たすタグが応答します。 衝突が発生した場合は、エラーが発生したビットに応じて制限を変更し、正しい答えが見つかり、タグへの読み取りおよび書き込み操作が完了するまで、クエリ コマンドを再送信します。 すべてのタグの読み取りおよび書き込み操作が完了するまで、残りのタグに対して上記の操作を繰り返します。