基于帧时隙ALOHA的RFID标签集合检测协议框架

大规模RFID应用需要高效的检测协议对RFID标签集合进行管理,而现有的高效检测协议大都基于帧时隙ALOHA方法。为此在总结已有文献中对于标签集合检测协议的不同描述的基础上,提出了基于帧时隙ALOHA的RFID标签集合检测协议框架：分析了协议时间度量、丢失率估算、已识别标签处理和最优检测效率问题等协议框架中的基本问题,总结了迭代识别、短响应时隙和随机响应三种典型的优化方法。针对基本的帧时隙ALOHA检测协议,本文进一步利用上述三种方法进行优化,并通过仿真实验对其效率进行了分析对比。实验结果表明,综合利用三种优化方法的协议检测效率高于已知最高检测效率的IIPS-CM协议。     

基于标签运动的一种新型RFID防碰撞算法

提出一种基于码分多址思想的帧时隙ALOHA防碰撞算法(CD-FSA),推导出其标签识别率的表达式,然后针对实际应用中标签与读写器存在相对运动的情况建立数学模型,并给出系统达到平衡状态时离开作用区域的标签组的识别率公式,最后进行计算机仿真实验与分析.结果表明,无论标签是在静止还是运动状态下,CD-FSA算法的标签识别率都优于帧时隙ALOHA算法.     

一种新的RFID标签数目估算方法

动态帧时隙ALOHA反碰撞算法中帧长度调整的关键在于对阅读器读写范围内标签数目的估算。通过模拟帧时隙ALOHA算法得到了不同帧长度时标签数目与碰撞时隙数目的关系曲线。创建了碰撞时隙中的平均标签数目e和碰撞时隙所占比例P_C之间关系的数学表达式,该表达式对所有的帧长度都适用。在此基础上提出了一种新的RFID标签数目估算方法。该方法计算量小,不需要预先建立和存储查找表,有利于提高RFID系统的实时响应速度和降低硬件成本。 MATLAB仿真表明,提出的标签数目估算方法比现有的方法估算准确度有较大提高。     

基于标签分组的动态帧时隙ALOHA算法

为解决无线射频识别技术系统中的多标签碰撞问题,提出一种基于标签分组的动态帧时隙ALOHA算法.将标签以ID信息分组为256个组后,阅读器按照标签ID号连续抽取8组,从该8组里每组挑取一个标签进行查询识别,标签收到命令后发送识别请求,阅读器记录碰撞时隙和空闲时隙数量情况并返回数值,标签以此调整时隙进行信息发送,标签按照确...     

RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定

为提高射频识别(Radio frequency identification, RFID)标签的识别效率, 本文针对RFID动态帧时隙ALOHA防冲突系统, 提出了新的标签估计方法和帧长确定方案. 标签估计中采用了不同的贝叶斯代价函数, 提出了几种贝叶斯标签估计方法, 它们的估计结果准确, 而且通过减小标签数取值范围可使计算复杂度得到降低. 随后, 推导出一种根据标签数确定最优帧长的方案, 它能使系统达到最大的信道利用率, 该最大信道利用率要大于帧的时隙数等于标签数时所能达到的最大利用率.     

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。     

分组部分时隙帧预测的RFID防碰撞算法

针对最大帧长度受限情况下射频识别中的标签碰撞问题,提出分组部分时隙帧预测ALOHA算法。通过分组操作,限定每次待识别标签数在最大帧长的有效识别范围内。采用部分时隙帧预测,若部分时隙的碰撞或空闲比例超过门限值,则立即调整帧长,从而减少使用的时隙数。实验结果表明,该算法能有效降低使用的时隙数,提高系统识别效率,在标签大量动态变化的情况下,平均识别率可达35.58%,具有良好的适用性。     

EPC Gen2标准下强安全射频识别认证协议

由于现在很多射频识别（RFID）认证协议不符合EPC Class 1 Gen 2(EPC Gen2)标准的要求,同时对RFID系统的计算能力要求很高,因此很难在低端标签中实现。针对上述问题,通过分析已有协议的安全性,总结出不安全协议的缺陷,提出了一种新的基于EPC Gen2 标准的RFID认证协议,并采用BAN逻辑对协议进行了安全性证明。通过安全性分析,新协议满足了信息机密性、数据完整性和身份真实性的RFID系统认证协议的安全需求。     

基于非空时隙数的无线射频识别标签估算算法

针对无线射频识别(RFID)系统中现有标签估计算法估计时间长、误差大的问题,提出了一种基于非空时隙数的标签估算方法。首先,分析了动态帧时隙ALOHA(DFSA)算法的系统模型,指出标签估算的必要性;其次,对当前存在的一些标签估计算法进行了研究,列举其存在的不足;再次,通过在不同帧长条件下对非空时隙平均数与待识别标签数的关系进行研究,得出两者之间存在着的不依赖于帧长的归一化曲线并将其运用于标签估计。而且通过引入精度需求,运用概率分析理论和折半查找的方法来确定不同标签总数下的轮询次数K;最后,对所提标签估计算法进行仿真,从估算精度和估算时间两个方面与现有的标签估算算法作了性能对比分析。仿真结果表明,该算法最大估计误差仅为1%,在帧长为128、标签数为400的情况下,相比Adaptive Slotted ALOHA Protocol(ASAP)、Fast Zero Estimation(FZE)、最大后验概率(MAP)估计算法,其误差率分别减少了66.7%、78.3%和72.2%;此外在识别相同数目标签的情况下,所提算法耗费的估计时间也明显少于上述3种算法。由此可见,基于非空时隙数的标签估算算法具有较高的估算精度和估算效率,能够对RFID系统中的待识别标签进行快速准确的识别。     

面向RFID动态帧时隙ALOHA协议的帧长优化

近年来,国家电网积极推动泛在电力物联网的建设,以实现电力系统的万物互联与优化管理.其中,射频识别技术(RFID)作为泛在电力物联网建设的核心技术,凭其价格低廉、无需电源、非视距通信、远距离通信等特点,被广泛应用于电力仓储物资管理、电力巡检等应用场景.为了盘点电力设备仓库中的物品,需要快速识别粘贴在物品上的标签,然而由于...     

EPC Gen2标准防碰撞方案的研究与改进

EPC Gen2标准中对防碰撞算法的规定比较灵活,因此设计合理的算法可以较大程度地提高系统的性能。在EPC Gen2标准防碰撞机制的基础上,针对其在附录中推荐的Q值调整算法及多标签读取过程中的一些不足,提出了新的Q值调整算法及改进的时隙随机Aloha算法。仿真结果显示,改进后的算法可增加系统吞吐率,降低标签识别延时,表现出良好的性能。     

基于EPC Gen2协议的UHF RFID有源电子标签设计

提出了一种基于EPC Gen2协议的UHF RFID(Radio Frequency Identification)有源电子标签设计方法。标签硬件电路分为三个部分——反射电路、接收电路和基带控制电路。通过理论分析提出一种低误码率的反射电路设计方案,接收电路采用双通道正交解调方案,采用FPGA芯片EP1C3T100C6完成基带控制电路设计。利用读写器对标签进行测试,示波器、频谱仪和上位机程序所得结果均表明标签工作正常。     

EPC编码标签的RFID系统密钥无线生成

针对目前RFID系统的认证协议都是在事先设置好的共享密钥值基础上的,敌手可以通过一些手段获取密钥而对后续的认证造成安全威胁,提出了一种基于EPC编码标签的RFID系统密钥无线生成协议。将部分EPC加密进行通信,防止秘密信息泄露;引入标签与阅读器的安全模型,提高通信的安全性;阅读器随机数保持通信过程的新鲜性;仅采用异或运算降低标签成本与计算量。通过GNY逻辑对协议进行形式化证明,安全分析和性能分析表明,该协议符合安全模型并能够抵抗主动攻击和被动攻击,具有安全性高、低成本的特点。     

EPC Gen2系统读卡效率与距离的关系研究

在EPC Gen2系统应用中,发现标签卡与读卡器间的距离对EPC Gen2系统读卡效率影响较大:距离增大使部分标签卡反馈给读卡器的信号变得很弱而无法识别;需要并发识别多张标签卡时,距离增大使反射信号相对较弱的部分标签卡发出的信号更难到达读卡器。对上述问题进行了量化实验,得到如下结果:当标签卡与读卡器间的距离为3 m时,没有出现漏读标签卡的情况,并且读取时间较短;当标签卡与读卡器间的距离为5 m时,出现个别标签卡在2 min内无法读取到的情况。实验结果表明,随着标签卡与读卡器间的距离增大,EPC Gen2系统读卡速率和读取率明显下降,EPC Gen2系统不适用于需要远距离并发识别多张标签卡且可靠性要求较高的场合。     

一种适合于低成本标签的RFID双向认证协议

在分析现有一些RFID认证协议的基础上,提出了一种新的适合低成本标签的双向认证协议,并对其进行了SMV模型检测形式化证明和性能分析。结果表明该认证协议具有认证性、保密性和完整性,能够满足低成本标签的安全需求,并且在安全性能提高的同时仍具有较好的执行性能。     

一种符合EPCCIG2协议的RFID反向链路数据解码技术的实现

针对物联网协议EPcc1G2中反向链路数据的解码技术,以精简硬件资源和提高解码效率为目标,给出了基于MCU硬件平台,并利用其中TIMER模块和ADC模块实现反向链路数据解码技术的设计分析和实现思路,同时以实际运用中对FM0解码实现为实例,对解码效果、关键技术点进行了分析;还在结论中将此解码技术与常用技术方案进行了扼要比较,阐明了相关技术特点,得出了本技术的比较优势。     

基于Walsh码的RFID并行识别碰撞树算法

针对大规模标签场景下,改进碰撞树 （ICT）算法中碰撞时隙较多且有多个碰撞位时无法并行识别多标签的问题,提出一种基于Walsh码的RFID并行识别碰撞树（PICT）算法。PICT算法引入Walsh同步正交码与碰撞树协议相结合,对ICT算法中发生多位碰撞时的标签使用Walsh码进行扩频,具有唯一Walsh码的标签通过不同的子信道与阅读器通信,实现多标签并行识别。理论与实验分析表明,PICT算法相比同类算法所需系统总时隙数更少,并且具有更高的系统识别率,适合大规模标签的快速识别。     

Cryptanalysis of an EPC Class-1 Generation-2 standard compliant authentication protocol

Recently, Chen and Deng (2009) proposed an interesting new mutual authentication protocol. Their scheme is based on a cyclic redundancy code (CRC) and a pseudo-random number generator in accordance with the EPC Class-1 Generation-2 specification. The authors claimed that the proposed protocol is secure against all classical attacks against RFID systems, and that it has better security and performance than its predecessors. However, in this paper we show that the protocol fails short of its security objectives, and in fact offers the same security level than the EPC standard it tried to correct. An attacker, following our suggested approach, will be able to impersonate readers and tags. Untraceability is also not guaranteed, since it is easy to link a tag to its future broadcast responses with a very high probability. Furthermore, readers are vulnerable to denial of service attacks (DoS), by obtaining an incorrect EPC identifier after a successful authentication of the tag. Moreover, from the implementation point of view, the length of the variables is not compatible with those proposed in the standard, thus further discouraging the wide deployment of the analyzed protocol. Finally, we propose a new EPC-friendly protocol, named Azumi, which may be considered a significant step toward the security of Gen-2 compliant tags.     

基于EPC Class-1 Gen-2标准的防冲突算法与改进

针对RFID读写器识别多标签过程中出现的冲突问题,研究并实现了EPC Class-1 Gen-2标准中的防冲突算法,即时隙随机算法（SR算法）,同时针对SR算法的不足提出改进算法。改进算法采用不避让冲突时隙的处理方式,降低了由时隙的随机选取所导致的标签间冲突的概率。实验结果证明,改进后的算法在通信次数和吞吐率方面均优于原算法,有效提高标签识别效率。