基于FIFO的RFID防碰撞算法

王建康

【摘要】 無線射頻識別技術(shù)（RFID）是 “物聯(lián)網(wǎng)”通信中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的技術(shù)，RFID的數(shù)據(jù)處理通暢度對于“物聯(lián)網(wǎng)”整體的信息交換效率有極其重要的意義。通過改進的隊列式確定性標簽防碰撞算法來提高電子標簽的射頻識別吞吐率，對于提高RFID的識別效率有重要意義。[1]

【關(guān)鍵詞】 RFID FIFO 隊列 防碰撞

一、引言

無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)通過無線射頻技術(shù)在開放的系統(tǒng)環(huán)境中對對象進行識別。該識別的優(yōu)點包括無需物理接觸或其它接觸且能在高速移動中識別，對提高物品清點、身份認證、位置確定的速度有重要意義，是構(gòu)建智能城市的基礎(chǔ)。

通過在業(yè)主車輛內(nèi)前部放置電子身份標簽，可完成對校區(qū)車庫的進出控制，或在車庫內(nèi)安裝RFID讀寫器監(jiān)控車位狀態(tài)完成車輛停置指引。在電商企業(yè)，運用RFID技術(shù)，對大量商品的進出管理、位置分配、商品檢索等進行系統(tǒng)規(guī)劃。

二、FIFO在在RFID中的應(yīng)用方式

先進先出算法（FIFO）是計算機操作系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的進程調(diào)度算法之一。進程在申請有限的系統(tǒng)資源時，系統(tǒng)按照進程申請的先后順序生成一個等待隊列，從隊列頭開始向進程分配資源，當新的進程來到時，將其添加到隊列尾部，從而使得進程處理有序進行[2]。

在RFID系統(tǒng)工作時，由于讀寫器（Reader）的硬件資源有限，只能同時識別處理少量電子標簽（Tag），當大量標簽先后涌入時，便會由于來不及處理而出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，稱之為多標簽碰撞[3]。

基于FIFO的RFID防碰撞算法在確定性防碰撞算法的基礎(chǔ)上加入了隊列的先進先出算法（FIFO），通過生成待處理標簽等待隊列，從而降低處理標簽識別的沖突。該算法在標簽整體識別效率的提高和單個標簽等待時間的降低上有顯著效果。

在運用該算法的RFID系統(tǒng)中，當標簽進入讀寫器發(fā)射的問詢信號范圍內(nèi)，立即向讀寫器發(fā)送自己的ID，讀寫器接收到ID信息后，向標簽反饋應(yīng)答信號，并要求該讀寫器進入等待狀態(tài)。且在讀寫器的標簽處理等待隊列中增加該ID信息。處理模塊從標簽等待隊列中依次讀取等待中的標簽信息，發(fā)送包含該標簽ID的讀取廣播，標簽收到讀取申請后應(yīng)答讀寫器，進行身份認證、數(shù)據(jù)交換等，具體過程如下：

① 標簽01發(fā)送包含身份信息的認證請求“Request（01）”；

② 讀寫器A收到“Request”信號，添加“Request（01）”至等待隊列；

③ 讀寫器A發(fā)送反饋“Get（01），Wait”，收到01信息，請等待驗證；

④ 標簽01收到“Get（01），Wait”信息，隨機進入等待認證的狀態(tài)；

⑤ 標簽0X請求認證，按照相同方式進入等待隊列；

⑥ 系統(tǒng)讀取等待隊列，當讀取到“Request（01）”，發(fā)送“Identy（01）”；

⑦ 如果連續(xù)三次發(fā)送“Identy（01）”無反饋，跳過此標簽；

⑧ 標簽01收到“Identy（01）”，反饋應(yīng)答信息“Wait（01）”；

⑨ 讀寫器A在完成和標簽01的身份認證以及數(shù)據(jù)處理交換后，發(fā)送標簽移除信息“Remove（01）”。

在利用該算法RFID系統(tǒng)中，讀寫器至少要有兩個獨立的信號處理模塊，一個用于處理“Request”認證請求信號和發(fā)送“Get，Wait”反饋等待信號，另一個用來作為處理“Identy”和數(shù)據(jù)交換的模塊。最好有兩個不同頻率的信號天線，這樣將認證接納和數(shù)據(jù)交互兩個功能獨立分開，更好更快的完成標簽識別和數(shù)據(jù)的處理。

無線信號和有線信號相比，容易被外界干擾甚至屏蔽。在該算法中，如果標簽由于特殊原因無法收到“Identy”信號或者信號錯誤，將一只處于“Wait”狀態(tài)，除非由于離開信號范圍而斷電，具體解決方法可以通過在標簽內(nèi)添加一個計數(shù)器模塊，每次檢測到其他標簽的“Identy”信號時加1，當加到某一數(shù)值時（根據(jù)具體項目標簽總數(shù)確定），重新發(fā)送認證請求，當然這增加了標簽的開銷。

三、總結(jié)

基于先進先出算法（FIFO）算法的RFID確定性標簽防碰撞算法是通過將讀寫器和標簽間的信號對接和數(shù)據(jù)交換分開成兩個獨立部分，進而減少識別沖突的方法，其核心算法（FIFO）是保證標簽?zāi)軌蛟谄降葪l件下最快完成數(shù)據(jù)交換的前提。

該算法在一定程度上能提高標簽的識別、處理速度，但是這對讀寫器在天線、處理器和內(nèi)存等方面有較高的要求，尤其是天線方面，甚至要求天線有兩個，這無疑增加里硬件成本，少量的讀寫器成本增加對于整個系統(tǒng)而言并沒有太大影響。

參 考 文 獻

[1] 胡煒. 物聯(lián)網(wǎng)中基于RFID的系統(tǒng)安全技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 江蘇科技大學(xué)， 2012. DOI：10.7666/d.d222466.

[2]張閣， 朱關(guān)銘， 繆淮扣. 頁面置換算法的Z規(guī)格說明[J]. 上海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版， 1999.

[3] 陳建哲. RFID系統(tǒng)多標簽防碰撞算法的研究[D]. 廣東工業(yè)大學(xué)， 2013.