射频识别防碰撞Q算法的分析及改进

为了减少射频识别系统多个标签防碰撞过程中所消耗的动态功耗,通过对RFID领域超高频频段EPCglobal Class-1Gen-2标准中的标签识别层所采用的防碰撞技术及相关指令的分析,在其基础上对Q算法提出改进方案。该方案使用稳定缓变的帧长度来适应现场标签数量,使帧长度保持在最优值,减小标签内部门电路翻转频率,从而降低了标签防碰撞过程中总动态功耗81.8%。仿真实验结果表明,改进后的Q算法帧长度调整频率低于改进前的Q算法帧长度调整频率。     

一种动态Q值多标签识别算法的性能分析

EPCglobal组织发布的第二代超高频射频识别空中接口协议EPC-C1G2协议可同时识别多个标签,该协议采用时槽ALOHA算法来解决多标签识别时产生的碰撞问题。文章首先介绍了EPC-C1G2协议多标签碰撞解决所需的参数和命令,指出协议中的Q值决定了解决碰撞时所用的时槽数。时槽数越多,标签越不容易碰撞,但识别时间越长,因此,恰当地选择Q值可以在标签识别时间和识别标签数之间找到最佳点。文中同时给出了一种动态Q值算法,该算法可根据标签碰撞解决的实际情况动态调整Q值,使标签识别更高效。文章最后对这种多标签识别流程的性能进行了仿真分析。     

基于PRNG的低成本RFID认证协议设计

低成本无线射频识别(RFID)的标签是被动式的,由于受成本和资源限制,系统不能提供公约加密、对称密钥加密、杂凑函数等。EPCglobal Class-1 Gen-2 RFID规范定义一种低成本的标签,仅提供PRNG和CRC操作。该文遵循EPCglobal Class-1 Gen-2 RFID规范,仅使用PRNG操作设计一个认证协议,实现双向认证、标签的匿名性和前向安全性。     

盲分离的帧时隙超高频RFID系统防碰撞算法

针对频率范围在860~960 MHz内的超高频(UHF)射频信号,提出一种基于独立成分分析(ICA)和帧时隙的射频识别(RFID)系统防碰撞算法。通过合理的帧时隙数选择可以使每一时隙内的标签数不大于阅读器的天线数,从而可以利用ICA算法实现多标签的同时识别。仿真结果表明,与传统的标签防碰撞算法及基于位隙动态分组的盲分离多标签防碰撞算法(BSDBG)相比,该算法在标签识别率方面具有明显的优势,且随着天线数的增加,算法的识别时间要低于BSDBG算法,进一步验证了将盲源分离技术运用于标签识别的可行性和高效性,在需要高效率和智能化管理的工程领域中具有潜在的应用价值。     

面向EPC Gen2标准的RFID标签分组多位隙并行识别协议

在分析EPCglobal UHF class1 generation2和基于DFSA协议的高速标签识别算法的基础上,采用位隙FSA协议标签响应标志位隙的设置方法,通过在标签上设置一个组位隙响应标志字,提出了一种EPC Gen2 标准下的RFID标签分组多位隙并行识别协议GMBPIP,设计了一条新的分组查询命令和基于DFSA的多组标签并行识别协议流程,从理论上了分析GMBPIP协议的性能,并使用EPC Gen2 标准协议时间参数进行了仿真实验。结果表明,GMBPIP协议在不增加标签太多计算负担的情况下,能够在EPC Gen2标准下有效降低时隙空闲率和冲突率,提高了标签的识别率、时隙利用率;平均识别率不仅突破了帧时隙ALOHA协议最高36.8%的瓶颈,而且高于目前文献所述同类算法的性能指标,达到了70.95%~81.61%。GMBPIP可以作为低成本RFID系统高速识别大量被动标签的支撑协议。     

一种新的RFID标签识别防冲突算法

在 RFID 网络通信中, 当多个标签同时回应阅读器的查询时, 如果没有相应的防冲突机制, 会导致标签到阅读器的通信冲突, 使得从标签返回的数据难以被阅读器正确识别. 防冲突算法是阅读器快速、正确获取标签数据的关键. 一种被称为基于栈的 ID-二进制树防冲突算法 (Stack-based ID-binary tree anti-collision algorithm, SIBT) 被提出, SIBT 算法的新颖性在于它将 n 个标签的 ID 号映射为一棵唯一对应的 ID-二进制树, 标签识别过程转化为在阅读器中创建ID-二进制树的过程. 为了提高多标签识别效率, 阅读器使用栈保存已经获取的ID-二进制树创建线索, 用计数器保存标签在该栈中的深度. 理论分析和仿真结果表明 SIBT 算法的性能优于其他基于树的防冲突算法.     

快速运动UHF RFID标签群的防冲突分析

针对超高频(UHF)RFID标签群快速运动通过读卡器的情景进行了研究,分析了ISO/IEC 18000-6Type C类防冲突算法的具体实现过程。结果表明,当UHF RFID标签群在快速运动通过读卡器范围时,会产生新旧标签竞争现象。部分标签一段时间内不被识别,然后离开读卡器识别范围,导致"漏读",造成系统不可靠。在Type C类防冲突算法的前提下,提出了两种解决方案。     

基于分组机制的跳跃式动态二进制防碰撞算法

在射频识别技术(Radio frequency identification, RFID)系统中, 标签碰撞的解决对于标签的快速识别极为重要. 本文提出一种基于分组机制的跳跃式动态二进制防碰撞算法(Anti-collision algorithm based on grouping mechanism and jumping dynamic binary, GJDB), 该算法通过在确定性算法中引入随机分组机制, 很好地解决了基于二进制搜索算法中, 由于标签数目不断增大所导致的识别效率降低的问题. 理论分析和仿真结果表明, GJDB算法的性能优于其他常用的标签防碰撞算法, 并且该算法对标签随机分组数目的选取具有较强的鲁棒性.     

RFID动态标签估计防碰撞算法

针对无线射频识别(RFID)过程中标签之间的碰撞问题,提出一种新的RFID防碰撞算法。利用二进制碰撞算法动态地估计一部分将要被识别的标签数,通过标签生成的随机数对其进行分组,并识别该部分标签。实验结果表明,该算法能有效减少冲突发生的概率,识别标签的效率为42.5%~42.8%。     

Secure authentication scheme for passive C1G2 RFID tags

Privacy and security concerns inhibit the fast adaption of RFID technology for many applications. A number of authentication protocols that address these concerns have been proposed but real-world solutions that are secure, maintain low communication cost and can be integrated into the ubiquitous EPCglobal Class 1 Generation 2 tag protocol (C1G2) are still needed and being investigated. We present a novel authentication protocol, which offers a high level of security through the combination of a random key scheme with a strong cryptography. The protocol is applicable to resource, power and computationally constraint platforms such as RFID tags. Our investigation shows that it can provide mutual authentication, untraceability, forward and backward security as well as resistance to replay, denial-ofth-service and man-in-the-middle attacks, while retaining a competitive communication cost. The protocol has been integrated into the EPCglobal C1G2 tag protocol, which assures low implementation cost. We also present a successful implementation of our protocol on real-world components such as the INTEL WISP UHF RFID tag and a C1G2 compliant reader.     

分时隙的比特转换RFID标签防碰撞算法

在射频识别系统中,当多个标签同时响应阅读器的请求时,就会发生碰撞。对射频识别系统中多标签的碰撞问题,提出了一种基于比特转换的时隙二叉树RFID标签防碰撞算法。通过该算法,首先将标签ID进行比特转换,然后根据转换后比特位数的不同分时隙响应阅读器的查询请求,最后,利用曼彻斯特编码原则判断出标签发送的比特信息。通过数学分析和仿真结果表明,此算法与其他搜索算法比较,减少了阅读器的查询次数同时可以大大降低识别时间,并且可以显著增加系统吞吐量。     

基于多进制搜索的RFID防碰撞算法

多标签碰撞问题严重影响射频识别系统的识别效率.确定性树形算法作为一种主流的RFID防碰撞算法可以确保读写器正确识别其工作范围内的标签.为了克服现有树形算法的不足,提出了一种标签ID比特编码机制的多进制搜索(QAS)算法.在算法的设计中引入了标签ID比特编码机制,通过这种编码机制读写器可以实现多比特碰撞仲裁,从而减少碰撞时隙,提高识别效率.理论分析和仿真结果表明.QAS算法降低了标签识别过程中的时间复杂度和通信负载,同参考算法相比具有良好的性能.     

超高频RFID系统的CRC分组ALOHA算法优化

标签冲突增加了射频识别(RFID)系统的时间开销和能量损耗,降低了识别速度,随着标签数量的不断增加,冲突更加明显,系统性能急剧下降。为了解决RFID系统中的多标签防碰撞问题,在分析帧时隙ALOHA算法的基础上提出一种基于标签分组的帧时隙ALOHA优化算法。该算法首先通过标签自身携带的循环冗余校验(CRC) 码将标签分组,记录标签组的组号,按照组号的顺序依次识别,从而减少同时响应阅读器命令的标签数量;针对识别过程中的时隙选择冲突问题,可以通过混沌系统产生均匀分布的伪随机数,对进入识别状态的标签随机选择时隙号,使标签在一帧内选择的时隙分布更加均匀,从而减少标签碰撞的次数。与传统算法的对比实验中：当待识别标签数量相等时,优化算法识别完标签所需命令数更少,且所用命令数与标签数目呈近似线性关系;当待识别的标签数量小于256时,优化算法的标签识别速度提高率稳定在50%;当待识别的标签数量大于256时,优化算法能使标签识别速度提高率达80%。理论分析与实验结果表明,优化算法识别标签的速度更快,且随着标签数量的增加,其优势更明显。     

基于分组动态帧时隙的RFID防碰撞算法

为了解决射频识别(RFID)系统中的多标签防碰撞问题,在分析帧时隙ALOHA算法的基础上,提出一种基于分组动态帧时隙的RFID防碰撞算法。当标签数量庞大时,该算法可以通过分组限制响应标签数量达到较高的识别效率。仿真结果表明,当标签数为1 000时,与传统算法相比,该算法能使时隙利用率提高80%以上。     

一种新的RFID传感系统的防碰撞算法的研究

标签碰撞是射频识别RFID传感系统中常见问题,为了解决这个问题提出了一种新的非线性自适应Q值算法.非线性自适应Q值算法是在一次识别标签过程中非线性自适应改变参数Q值大小来解决标签数目不固定,且变化范围很大情况下的防碰撞问题.文章给出了算法的详细流程,并通过ReaderSim程序来仿真验证了算法的正确性.     

RFID系统中改进的混合查询树防碰撞算法

针对无线射频识别(RFID)技术系统中的标签碰撞问题,采用混合查询树与多叉树结合的方法,提出一种改进的混合查询树防碰撞算法。在QT算法的基础上,通过标签序列生成器判断标签碰撞信息,结合八叉树询问机制,避免空闲周期和延迟时隙产生,减少碰撞以及标签冲突和系统开销。实验结果证明,该算法优于QT、HQT算法,可减少查询次数和系统通信量,改进的混合查询树算法的识别效率较HQT算法提高46.1%。     

基于标签序列号扩展分组的防碰撞算法

射频识别(RFID)标签识别技术普遍应用在物流和零售行业等工业领域.为了解决多标签识别过程中信息传输时延过长的问题,在系统分析了当前多标签识别技术中的关键技术(特别是标签防碰撞技术)的优劣后,提出了一种基于标签序列号扩展分组的防碰撞算法.该算法在曼彻斯特编码的基础上,增加了递归分组的标签识别方法.该方法改变了现有算法中...     

内嵌安全机制的RFID防碰撞策略

当前的射频识别(RFID)系统只是简单地将防碰撞算法和安全机制粗糙地融合在一起。在分析经典自适应动态防碰撞算法的基础上,提出了一种内嵌安全机制的防碰撞策略。该策略将先序遍历机制、布尔运算双向认证协议内嵌入其中,解决了传统RFID系统标签识别效率较低、成本过高的问题,同时具有较高的安全性优势。与后退二叉树、动态自适应、二叉树搜索等算法进行比较,结果表明该策略能大大降低系统搜索的次数,提高标签的吞吐率。     

On the energy consumption of Pure and Slotted Aloha based RFID anti-collision protocols

A recent development in wireless sensor networks (WSNs) research is to equip sensor nodes with an RFID reader so that they can be used to track animate or in-animate RFID tagged objects. A key problem in such networks, however, is the energy efficiency of current RFID anti-collision protocols. Specifically, the energy cost incurred by a RFID reader to read and monitor n tags.This paper, therefore, aims to identify the most energy efficient variant among 12 Pure and Slotted Aloha based RFID anti-collision protocols. We present an analytical methodology that evaluates the energy consumed in the following phases: (i) success, (ii) collision, and (iii) idle listening. We first calculate the delay of each phase and then use it to formulate the energy consumption, battery lifetime, and battery wastage of all variants. We found that the Pure Aloha with fast mode consumes the lowest energy and is suitable for tag identification. However, none of the protocols promises energy efficient monitoring of identified tags. In other words, the reader is required to re-read all tags every time to sense their presence; a process that consumes a significant amount of energy.     

基于后退式搜索的自适应多叉树防碰撞算法

针对无线射频识别(RFID)系统中常见的标签防碰撞问题,在后退式搜索算法的基础上提出了一种改进的多叉树防碰撞算法。根据标签碰撞的特点,采用休眠计数的方法,以及遇到连续碰撞位时进行四叉树分裂的策略,使得在搜索过程中能够动态选择分叉数量,缩短了标签识别时间,有效地提高了算法的搜索效率。性能分析表明,该算法的系统识别效率达76.5%,且随着标签数目的增多,优越性更加明显。