1.5 论文工作的主要内容
本文的主要研究内容为RFID技术在物联网中的应用,对RFID的关键技术之一——防冲突机制进行MATLAB仿真研究,对标签天线也用HFSS进行设计与仿真。
主要工作内容和章节安排如下:
第1章对RFID技术进行基本介绍,简述RFID系统的基本构成、发展历史和关键技术。
第2章对防冲突算法进行MATLAB仿真,主要比较常见的几种ALOHA算法和二进制搜索算法。
第3章对RFID技术应用中存在的安全问题进行概述。
第4章通过HFSS仿真设计矩形微带贴片天线。
第5章对毕业设计工作进行总结。
2 防冲突机制的仿真
在RFID技术应用中,一个重要的技术关键就是防冲突机制,本章将就这个问题进行讨论。
RFID系统在工作时,如果阅读器的作用范围内存在有不止一个应答器,那么,多个应答器同时发送数据,就可能会出现通信冲突,相互干扰数据。除此之外,若有多个应答器处在多个阅读器的工作范围,则当它们相互间通信的时候,也会发生冲突(碰撞)。为了防止这些冲突的产生,在构建RFID系统的时候,用来应对的这些冲突(碰撞)的命令,是不可以忽略的。Anti-collision algorithms(防冲突命令或算法)就是指的这一类命令。
解决RFID系统中的冲突问题,其本质其实就是解决无线通信系统中的多路存取问题。多路存取的主要方法有以下四种:频分多路法(FDMA)、空分多路法(SDMA)、码分多路法(CDMA)、时分多路法(TDMA)。
就现在来看,大部分常用的RFID防冲突算法都是在时分多路法(TDMA)上演变改进来的。TDMA算法主要分为两大类:概率性防冲突算法和确定性防冲突算法。概率性防冲突算法主要包括ALOHA 算法、时隙ALOHA 算法、动态帧时隙ALOHA 算法、分组增强型动态ALOHA 防碰撞算法[16]及其改进的算法等。确定性防冲突算法主要包括二进制搜索算法(BS)、动态二进制搜索算法(DBS)、后退式索引搜索算法、跳跃式动态树型算法等[17]。
2.1 纯ALOHA算法
ALOHA是最简单的防冲突算法。只要有一个数据包提供使用,该数据包就可立即从电子标签发送到读写器。在标签发送的过程中,如果数据发生部分碰撞或完全碰撞,系统会立即让标签停止发送数据,等待片刻后再次发送,以减少冲突概率。