1 讀寫(xiě)器的干擾

　　讀寫(xiě)器的沖突是指由一個(gè)讀寫(xiě)器檢測(cè)到，并且由另一個(gè)讀寫(xiě)器所引起的干擾。它主要有三種表現(xiàn)形式。

　　(1)讀寫(xiě)器與讀寫(xiě)器之問(wèn)的干擾：當(dāng)一個(gè)讀寫(xiě)器發(fā)射較強(qiáng)的信號(hào)與一射頻標(biāo)簽反射回的微弱信號(hào)相干擾時(shí)，就引起了讀寫(xiě)器與讀寫(xiě)器之間的干擾，其示意圖如圖 1所示。讀寫(xiě)器R1位于讀寫(xiě)器R2干擾區(qū)。從射頻標(biāo)簽Tl反射回的信號(hào)到達(dá)讀寫(xiě)器R1，很容易被讀寫(xiě)器R2發(fā)射的信號(hào)干擾。這種干擾即使兩個(gè)讀寫(xiě)器閱讀范圍沒(méi)有重疊也有可能產(chǎn)生。

　　(2)多讀寫(xiě)器到標(biāo)簽問(wèn)的干擾：當(dāng)多個(gè)讀寫(xiě)器同時(shí)閱讀同一個(gè)標(biāo)簽時(shí)引起了多讀寫(xiě)器到標(biāo)簽間的干擾，如圖2 所示，兩個(gè)讀寫(xiě)器閱讀范圍重疊。從讀寫(xiě)器Rl和R2發(fā)射的信號(hào)可能在射頻標(biāo)簽Tl處產(chǎn)生干擾。在這種情況下，標(biāo)簽T1不能解密任何查詢信號(hào)并且讀寫(xiě)器R1 和R2都不能閱讀T1。因?yàn)樽x寫(xiě)器沖突，讀寫(xiě)器Rl能閱讀標(biāo)簽T2和T3，但是不能閱讀標(biāo)簽Tl，因此，讀寫(xiě)器R1指示兩個(gè)射頻標(biāo)簽存在而不是3個(gè)。

　　圖1　讀寫(xiě)器到讀寫(xiě)器間的干擾

　　圖2　讀寫(xiě)器到標(biāo)簽間的干擾

　　(3)讀寫(xiě)器沖突使載波偵聽(tīng)無(wú)效：另外一種讀寫(xiě)器沖突的情況如圖3所示。兩個(gè)讀寫(xiě)器閱讀范圍沒(méi)有重疊，但讀寫(xiě)器R2發(fā)射的信號(hào)與讀寫(xiě)器R1發(fā)射的信號(hào)在標(biāo)簽T處干擾。這種情況同時(shí)發(fā)生在兩個(gè)讀寫(xiě)器不在相互偵聽(tīng)范圍內(nèi)時(shí)，使射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中載波偵聽(tīng)無(wú)效。

　　圖3　讀寫(xiě)器沖突使載波偵聽(tīng)無(wú)效

　　除了誤操作，讀寫(xiě)器沖突同時(shí)使射頻識(shí)別系統(tǒng)總的閱讀速率減慢，而且這些問(wèn)題在移動(dòng)或手持式讀寫(xiě)器中更加嚴(yán)重。因此，減少讀寫(xiě)器沖突是必須的。

　　2 相關(guān)工作和研究

　　2.1 讀寫(xiě)器沖突的主要特點(diǎn)

　　讀寫(xiě)器沖突主要有下列特點(diǎn)：

　?、匐[藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題是讀寫(xiě)器沖突問(wèn)題的一個(gè)方面。兩個(gè)讀寫(xiě)器不在相互偵聽(tīng)范圍內(nèi)而在標(biāo)簽處干擾時(shí)，使射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中正常的載波偵聽(tīng)無(wú)法工作。

　?、诋?dāng)多個(gè)讀寫(xiě)器詢問(wèn)/發(fā)射的信號(hào)在某射頻標(biāo)簽處沖突時(shí)，該點(diǎn)的信號(hào)會(huì)變得非常雜亂并且射頻標(biāo)簽不能再接收任何讀寫(xiě)器詢問(wèn)/發(fā)射的信號(hào)。

　?、鬯芯康纳漕l標(biāo)簽是被動(dòng)式標(biāo)簽，因此標(biāo)簽本身既不能調(diào)整也不能主動(dòng)與讀寫(xiě)器通信以避免沖突。射頻標(biāo)簽是在被讀寫(xiě)器詢問(wèn)信號(hào)激活后才能通信。

　　2.2 相關(guān)的多址機(jī)制

　　常用的多址機(jī)制不能直接應(yīng)用在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，因?yàn)椋?/p>

　　①FDMA。FDMA方式中，讀寫(xiě)器使用不同的頻率和射頻標(biāo)簽通信。由于射頻標(biāo)簽沒(méi)有頻率調(diào)諧電路，因此射頻標(biāo)簽不能選擇一個(gè)特定的讀寫(xiě)器與其通信。如果射頻標(biāo)簽增設(shè)頻率調(diào)諧電路功能，將大大增加射頻標(biāo)簽的成本，因此FDMA不適合應(yīng)用在射頻識(shí)別系統(tǒng)中。

　?、赥DMA。TDMA方式中，讀寫(xiě)器被分配不同的時(shí)隙，以避免讀寫(xiě)器同時(shí)詢問(wèn)/發(fā)送射頻信號(hào)。這類(lèi)似于圖論中的圖形著色問(wèn)題，是一個(gè)NP-hard問(wèn)題。在移動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)中，沒(méi)有干擾的讀寫(xiě)器因?yàn)橐苿?dòng)靠近而出現(xiàn)干擾，需要重新分配時(shí)隙。動(dòng)態(tài)的分配時(shí)隙減小了RFID系統(tǒng)閱讀速率。

　?、跜SMA。RFID網(wǎng)絡(luò)，像其他的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一樣，存在隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。讀寫(xiě)器不在互相偵聽(tīng)范圍內(nèi)在標(biāo)簽處發(fā)生干擾，因此僅僅依靠載波偵聽(tīng)無(wú)法避免RFID網(wǎng)絡(luò)中的沖突問(wèn)題。

　?、蹸DMA。CDMA需要在射頻標(biāo)簽上增設(shè)額外的電路，大大增加了標(biāo)簽的成本，并且分配碼給所有網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)簽是一件非常復(fù)雜的工作。因此CDMA不是一種成本低且有效的方案。

　　2.3 相關(guān)的抗沖突機(jī)制

　　常見(jiàn)的抗沖突協(xié)議，如RTS-CTS，不能直接應(yīng)用在RFID系統(tǒng)中，因?yàn)椋?/p>

　　①傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)回發(fā)CTS信號(hào)給發(fā)送者。然而在RFID系統(tǒng)中，如果讀寫(xiě)器廣播發(fā)送一RTS信號(hào)，所有在讀寫(xiě)器閱讀范圍內(nèi)的標(biāo)簽都得回發(fā)CTS信號(hào)給發(fā)送者讀寫(xiě)器。這需要給這些CTS信號(hào)設(shè)計(jì)另外的抗沖突機(jī)制，將使這種協(xié)議更加復(fù)雜。

　　②有可能因?yàn)闆_突，一些標(biāo)簽(如T1)沒(méi)有接收到RTS信號(hào)而另外一些標(biāo)簽(如T2)接收到了RTS信號(hào)。在這種情況下，從T2回發(fā)的CTS信號(hào)不能確定在讀寫(xiě)器的閱讀范圍內(nèi)沒(méi)有沖突。如何確定讀寫(xiě)器接收了在其閱讀范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽的CTS信號(hào)，對(duì)于讀寫(xiě)器是否存在沖突是非常重要的。

　　2.4 相關(guān)的讀寫(xiě)器抗沖突方法