RFID复习（七）：碰撞与防碰撞

ALOHA防碰撞算法

算法性能分析指标

• 吞吐量S，又称为吞吐率。它等于在帧的发送时间T0内成功发送的平均帧数。取值范围在0到1之间，越靠近1代表信道利用率越充分。
• 网络负载G：在T0内共发送的平均帧数。包括发送成功的帧和因碰撞未发送成功而重传的帧。$G\ge S$，只有在不发生碰撞时，G=S。
• 在稳定状态下，吞吐量S与网络负载G的关系为S=G∙P(发送成功)

纯ALOHA算法

各个电子标签待命时间片段长度是随机的，再次向读写器发送信号的时间也不相同，这样减少碰撞的可能性。
当标签被识别后，就会一一进入到休眠状态，直到读写器识别出所有在其工作区内的标签后，算法过程才结束。
网络负载G一定不能超过0.5

时隙ALOHA算法

每个时隙⻓度要⼤于标签回复的数据⻓度；标签只能在每个时隙的开始处发送数据。
对于时隙ALOHA，不稳定区域位于G>1的部分。

帧时隙ALOHA算法

特点：

• 把N个时隙打包成⼀帧；
• 标签在每N个时隙中只随机发送⼀次信息；
• 需要阅读器和标签之间的同步操作，每个时隙需要阅读器进⾏同步。
  当帧的长度等于阅读器场内标签数目时，才能获得最佳的识别性。

动态帧时隙ALOHA算法

根据标签动态变化的数量动态调整帧长

总结

• 纯ALOHA算法只适⽤于只读系统，且是⼀种“标签先讲”的⽅式。
• 时隙ALOHA是⼀种“阅读器先讲”的通信⽅式。要求标签有随机数发⽣器，这样标签才会在随机的⼀个时隙⾥发送数据。
• 帧时隙ALOHA算法中的帧是由阅读器定义的⼀段时间⻓度，其中包含若⼲个时隙，电⼦标签在每个帧内随机选择⼀个时隙发送数据。
• 动态时隙ALOHA算法是⽬前RFID标准中所实际采⽤的。根据实际系统中接⼊RFID标签个数动态调整系统的时隙⼤⼩。

二进制搜索

如果两个或多个电子标签同时发送的数位有不同值，则接收的上升沿和下降沿互相抵消，“没有变化”的状态是不允许的，将作为错误被识别。用这种方法可以按位追溯跟踪冲突的出现。
所以二进制搜索算法要选用曼彻斯特编码。

阅读器防碰撞：载波监听

不同载波监听策略的CSMA技术：

• 非坚持CSMA：一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一段随机时间后再重新监听。（信道利用率不高）
• 1-坚持CSMA：监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。一旦信道空闲就发送。如有冲突，等待一随机时间后再监听。（冲突较大）
• P-坚持CSMA：监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。当听到信道空闲时，以概率P发送数据。(P=1时，即为1坚持）
• 概率P的选择：假设有N 个节点的数据包需要发送，保证NP < 1以避免冲突
• 性能: CSMA > 时隙 ALOHA > 纯 ALOHA