1 引言
射频识别( radio frequency identification, RFID) 技术, 是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术, RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点, 可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理, 在众多领域获得了广泛应用。
RFID 系统由电子标签( tag) 、读写器( reader) 和数据管理系统构成。RFID 标签具有3 种类型: 主动、被动和半主动, 被动标签具有成本低的特点, 因而应用广泛。本文的研究范围为被动标签。
在应用时, 需要适当的规划来进行读写器的部署, 它直接影响着读写器网络的覆盖和识别效果。合理有效的读写器部署方案可以减少网络搭建时间, 全面覆盖目的区域。合适的协调方法可以减少读写器之间的干扰, 适应网络的变化, 保证整个网络的读取率。本文从这一角度出发,探讨了读写器网络的组网和协调技术, 指出读写器网络的部署和协调面临的问题和挑战, 在全面和系统地归纳、总结已有的研究的基础上, 提出了读写器网络的组网和协调技术的发展方向, 为进一步深入研究奠定了基础。
2 读写器网络的规划和部署
读写器网络规划和部署的目标是: 以最低的成本建造符合近期和远期读取需求、具有一定服务质量的读写器网络, 即达到目标区域最大程度的覆盖, 满足要求的通信概率; 尽可能地减少干扰, 达到所要求的服务质量; 尽量减少读写器数量, 以降低成本。
读写器组网有以下特点。
· RFID 网络系统结构呈现严重的非对称性, 无源电子标签的性能比较弱, 标签之间无法互相通信, 无源标签无法主动发送通信信号, 只能通过反向散射方式与读写器进行通信。
· RFID 系统中的无线传输环境相当复杂, 多数情况下, RFID 系统工作在室内环境, 此时必须考虑多径衰减效应。同时, 读写器—标签通信的典型距离小于10 m, 属于短距离通信。由于射频信号的本质特性, 并且为了保证覆盖, 读写器识别区域之间的交叉不可避免。
· 移动读写器的存在, 会使网络变得复杂。目前对读写器组网的研究有以下几种。
· 在已有的无线蜂窝网络优化模型基础上, 根据RFID 系统的特性, 提出了一种读写器网络部署的离散模型r=(site, antenna, tilt, Au), 其中tilt 表示天线倾斜角, Au 表示衰减。在覆盖约束、标签反射信号约束、最小化成本约束、最小化干扰约束的情况下, 采用遗传算法来求最优解。这些参考文献未考虑有移动读写器存在的情况下读写器网络的部署问题。
·Anusha 设计了一个自动覆盖规划工具RFIDcover,该工具适用于需要周期性完全覆盖的场合, 即可在每个τ时间段内将所有标签都覆盖一遍, 确定需要的固定和移动读写器数目, 并确定移动读写器的运动模式以及该场地的布局图。但参考文献[4]只对工具的结构和功能进行了介绍。
3 读写器协调技术
读写器协调的目的是保证整个系统的通信需求, 主要避免读写器冲突以及控制功率。读写器冲突[5,6]是指由一个读写器检测到的由另一个读写器引起的干扰, 包含两种情况: 读写器频率冲突和标签冲突。读写器频
