CN101499123B - 一种分裂标签的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分裂标签的方法，包括：步骤1，在标签中设置分支标签标志位；步骤2，阅读器发送清点标签指令，标签分裂为左分支标签和右分支标签，并且标签使用分支标签标志位标识左分支标签和右分支标签；步骤3，左分支标签进行分裂以供阅读器清点，同时右分支标签进行分裂排序以供阅读器清点左分支结束后清点右分支。本发明可以使得标签回复碰撞次数降低，提高多标签的清点效率。

Description

一种分裂标签的方法及系统

技术领域

本发明涉及射频识别(RFID)领域，尤其涉及一种分裂标签的方法及系统。

背景技术

在RFID实际应用中，很多情况下是在射频场中存在一个阅读器对应多个电子标签。当阅读器同时清点多个标签时，就会出现信道争用，发生碰撞，标签无法将信息正确发送给阅读器。因此，需要采取一定的机制避免碰撞或减少碰撞。

现有的RFID国际标准ISO 18000-6中，A类和C类采用时隙ALOHA算法，而B类采用Binary Tree算法解决碰撞问题。时隙ALOHA和二叉树(Binary Tree)都是基于时分多路访问方式。

时隙ALOHA算法，是把时间分成若干离散时隙，要求标签随机选择其中一个时隙，在时隙的分界处发送数据。在ISO 18000-6A类和C类协议中，使用时隙ALOHA算法实现防碰撞的过程为：在每次清点过程开始，阅读器通知所有标签一个可选时隙的范围，标签从中随机选择一个时隙回复，标签或成功发送或完全碰撞，若发生碰撞则重新选择并发送，直至所有标签全部成功发送。

Binary Tree算法图如图1所示。Binary Tree方法的基本思想是将处于碰撞的标签分100裂成左右两个子集0(101)和1(102)，先查询子集0，若没有冲突，则正确识别标签，若仍有冲突则再分裂，把子集0分为00(103)和01(104)两个子集，再将子集00(103)分裂为000(105)和001(106)两个子集，依次类推，直到识别出子集0中的所有标签，再按此步骤查询子集1。在ISO 18000-6B类协议中，使用Binary Tree算法实现防碰撞的过程为：阅读器发送开始清点指令，使所有标签开始回复，标签在收到指令后，由随机数发生器生成0或1，这样就将标签分成随机数为0和随机数为1的两个子集，与二叉树对应，这里我们称之为左分支(0分支)和右分支(1分支)；随机数为0的标签，即处在左分支的标签，立即回复，占了优先回复的先天优势，而随机数为1的标签，即处在右分支的标签，将计数器值设为1，必须等待左分支回复完才能执行分裂回复；若没有碰撞并回复成功，则阅读器发送指令确认，并使得标签计数器值减1；若标签碰撞，阅读器发送指令，使计数器为0的标签，即左分支的标签重新分裂，计数器非0的标签，即右分支的标签计数器值加1；如此循环直到所有标签全部成功回复。

发明内容

为了解决上述的技术问题，提供了一种分裂标签的方法及系统，其目的在于，降低标签分裂时的标签回复碰撞次数。

本发明提供了一种分裂标签的方法，包括：

步骤1，在标签中设置分支标签标志位；

步骤2，阅读器发送清点标签指令，标签分裂为左分支标签和右分支标签，并且标签使用分支标签标志位标识左分支标签和右分支标签；

步骤3，左分支标签进行分裂以供阅读器清点，同时右分支标签进行分裂排序以供阅读器清点左分支结束后清点右分支。

步骤1还包括阅读器设置正确回复标志计数器、无回复标志计数器和左分支标签清点结束标志；步骤2还包括标签初始化其计数器，阅读器初始化正确回复标志计数器、无回复标志计数器和左分支标签清点结束标志。

步骤2中，标签第一次收到失败确认指令时，标签分裂为左分支标签和右分支标签，并且标签使用分支标签标志位标识左分支标签和右分支标签。

步骤3中，若阅读器在规定的时隙内正确接收标签的回复信息，阅读器发送成功确认指令，正确回复标志计数器加1；若阅读器在规定的时间区间内未接收到标签的回复信息，则发送无回复指令，无回复标志计数器加1。

步骤3中，如果左分支标签清点结束，更改左分支标签清点结束标志的值。

当标签收到成功确认指令时，该标签确认成功后不再响应清点标签指令。

步骤3中，标签收到失败确认指令时：若左分支标签清点结束标志没有改变，计数器值为0的左分支标签中的标签启动随机数发生器进行分裂，右分支标签的计数器值为正确回复标志计数器值的标签启动随机数发生器进行分裂；若左分支清点标志改变，则右分支标签的计数器值为0的标签启动随机数发生器进行分裂，其他的标签计数器加1。

计数器值为0的标签分裂后，标签的计数器值更新为随机数的值，计数器值为正确回复标志计数器值的标签分裂之后，计数器值更新为正确回复标志计数器值与随机数的和。

标签收到无回复指令时，若左分支标签清点结束标志未改变，那么计数器值不为0的左分支标签的计数器值减1，计数器不小于正确回复标志计数器值与无回复标志计数器值的和的右分支标签，其计数器减1，否则计数器值不为0的标签，其计数器值减1。

本发明提供了一种分裂标签的方法的系统，包括标签和阅读器，

标签，还用于在该标签中设置分支标签标志位；

分支标签标志位，用于标签分裂为左分支标签和右分支标签后标识左分支标签和右分支标签；

右分支标签，还用于在左分支标签进行分裂以供阅读器清点时进行分裂排序，以供阅读器清点左分支标签结束后清点右分支标签。

本发明是对ISO 18000-6B类中采用的Binary Tree算法的有效改进，可以使得标签回复碰撞次数降低，提高多标签的清点效率。

附图说明

图1是Binary Tree算法示意图；

图2是使本发明提供的分裂方法示意图；

图3是ISO 18000-6TYPE B算法实例清点过程；

图4是本发明提供的实例清点过程；

图5是本发明提供的分裂系统示意图。

具体实施方式

从对ISO 18000-6B类协议防碰撞过程的描述可以看出，此过程总是首先致力于解决0分支的碰撞，让其分裂，直到0分支只剩下一个标签，也就是二叉树的叶子节点，将其清点出来之后，才开始处理1分支的标签，处理完1分支之后依次处理2，3，…，n分支，即总是从左到右顺序进行分裂清点。0分支分裂时，非0分支的多个标签始终不分裂，一直在等待0分支标签清点完成。这样在0分支清点完成之后，后续分支会浪费很多时间执行和0分支类似的分裂过程。

为了得到更高的标签清点效率，本发明对Binary Tree进行了有效改进，提出了一种带有标志位的并行分裂二叉树标签防碰撞方法。带有标志位的并行分裂二叉树标签防碰撞方法，在分裂0分支标签的同时，带有标志位的非0分支标签随之分裂。这样，通过将非0分支的分裂与0分支的分裂并行进行，，而不是等0分支清点完成才开始非0分支分裂排序，这样可以大大降低碰撞时隙，提高清点效率。

通过首次分裂，将标签分为两个部分，分别为左右两个分支。通过左分支的不断分裂情况，右分支随之做相应分裂，这样在左分支完成清点的情况下，右分支也基本排好序，减少了右分支的碰撞分裂时间，最好的情况下(完全等概率的分布情况下)，理论效率可以提高50％。

本发明提供的分裂方法如图2所示，包括：

步骤201，在标签中设置分支标签标志位；

步骤202，阅读器发送清点标签指令，标签分裂为左分支标签和右分支标签，并且标签使用分支标签标志位标识左分支标签和右分支标签；

步骤203，左分支标签进行分裂以供阅读器清点，同时右分支标签进行分裂排序以供阅读器清点左分支结束后清点右分支。

下面整个过程进行详细说明：

阅读器选择处于射频场区域的标签；

阅读器发送指令开始清点标签，同时开始在规定的时隙上接收来自标签的信号，初始化正确回复标志计数器S_count为0，无回复标志计数器N_count为0，左分支清点标志L_flag为0；

标签收到开始清点的指令后，标签初始化自身信息，计数器设置为0，并设置标志位为0，并回复ID信息给阅读器；

若阅读器在规定的时隙内正确接收标签的回复信息，阅读器发送成功确认指令，正确回复标志计数器加1，如果左分支清点完毕，那么L_flag变为1，并进入下一个时隙接收；

当标签收到成功确认指令时，发送的标签确认成功后离开清点过程，并不再响应与清点相关的指令。若左分支清点标志L_flag为0，那么标志位为0且计数器值不为0的标签，计数器值减1；否则，计数器值不为0的标签，计数器值减1；

若阅读器在规定时隙内接收到错误的标签回复信息，则认为多个标签回复，发生碰撞，阅读器发送失败确认指令，并进入下一个时隙接收；

标签收到失败确认指令时，如果是第一次收到失败确认指令，那么计数器值为0的标签，启动随机数发生器，根据生成的随机数进行分裂，更新计数器的值和标志位为随机数的值；否则，若左分支清点标志L_flag为0，标志位为0且计数器值为0的标签，启动随机数发生器，根据生成的随机数进行分裂，标志位为1计数器值为S_count的标签启动随机数发生器进行分裂；若左分支清点标志L_flag不为0，计数器值为0的标签启动随机数发生器进行分裂，其他的标签计数器加1。分裂的过程中：1，第一次收到失败指令，标签将计数器值和标志位更新为随机数的值；2，其他情况下，为了不和其他的标签计数器值重叠，计数器为0的标签分裂时，计数器更新为随机数的值，计数器为S_count的标签，分裂之后，计数器值为S_count与随机数的和；

若阅读器在规定时间区间上未收到标签回复信息，发送无回复指令，无回复标志计数器加1，并进入下一个时隙接收；

标签收到无回复指令，若左分支清点标志为0，那么标志位为0且计数器值不为0的标签，计数器值减1，标志位非0且计数器不小于S_count+N_count的标签，计数器减1，否则，计数器值不为0的标签，计数器值减1。

下面以一个具体实例来说明本发明的方法，同时与ISO18000-6中的方法做对比。

图3和图4分别给出了8个标签的清点过程，其中图3为ISO18000-6的清点过程，图4为本发明方法的清点过程。右边的数字表示清点过程中当前的时隙数。

对ISO18000-6的清点过程的简单描述是：

1.时隙，初始化，标签计数器全0；

2.时隙，碰撞，分裂为00001111，0回复；

3.时隙，碰撞，并再次分裂为00112222，0回复；

4.时隙，碰撞，并再次分裂为01223333，0回复成功；

5.时隙，计数器减1，为0112222，0回复成功；

6.时隙，计数器减1，为001111，0回复；

7.时隙，碰撞，并再次分裂为112222，0回复；

8.时隙，无回复，计数器减1，为001111，0回复；

9.时隙，碰撞，并再次分裂为012222，0回复成功；

10.时隙，计数器减1，为01111，0回复成功；

11.时隙，计数器减1，为0000，0回复；

12.时隙，碰撞，分裂为00111，0回复；

13.时隙，碰撞，分裂为0122，0回复成功；

14.时隙，计数器减1，为011，0回复成功；

15.时隙，计数器减1，为00，0回复；

16.时隙，碰撞，分裂为01，0回复成功；

17.时隙，计数器减1，为0，0回复成功；

用17个时隙清点8个标签。

本发明的方法清点过程简单描述是：

1.时隙，初始化，标签计数器全0，正确回复计数器S_count＝0，无回复计数器N_count＝0，左分支清点结束标志L_flag＝0；

2.时隙，碰撞，分裂为00001111，选择0的标签标志位为0，选择1的标签标志位为1，0回复；

3.时隙，碰撞，左分支分裂为0011，右分支的计数器值为S_count(此时为0)的标签分裂，分裂为0011，即为00110011，左分支的0回复；

4.时隙，碰撞，左分支分裂为0122，右分支的计数器值为S_count(此时为0)的标签分裂，分裂为0122，即为01220122，左分支0回复成功，S_count＝1；

5.时隙，左分支计数器减1，为011，右分支不变，即为0110122，左分支0回复成功，S_count＝2；

6.时隙，左分支计数器减1，为00，右分支不变，即为000122，左分支0回复；

7.时隙，碰撞，左分支分裂为11，右分支的计数器值为S_count(此时为2)的标签分裂，分裂为0123，即为110123，无回复计数器N_count＝1，左分支0回复成功；

8.时隙，无回复，左分支计数器减1，为00，右分支计数器值为S_count+N_count(此时为3)的标签减1，为0122，即为000122，左分支0标签回复；

9.时隙，碰撞，左分支分裂为01，右分支的计数器值为S_count(此时为2)的标签分裂，分裂为0123，即为010123，无回复计数左分支0回复成功，S_count＝3；

10.时隙，左分支计数器减1，为0，右分支不变，即为00123，左分支0回复成功，L_flag＝1，左分支清点结束；

11.时隙，右分支为0的标签回复成功；

12.时隙，计数器减1，为012，0回复成功；

13.时隙，计数器减1，为01，0回复成功；

14.时隙，计数器减1，为0，0回复成功；

用14个时隙清点8个标签。

从以上清点过程，我们可以看出，右分支根据左分支的情况进行预先分裂，在左分支完成清点之后，右分支基本已经完成排序，所以在清点右分支时，可以大大减少碰撞时隙数，提高清点效率。

为了实现上述方法，本发明还提供了一种分裂系统500，如图5所示，包括阅读器501和标签502；标签502分为左分支标签503和右分支标签504；

标签502，还用于在该标签中设置分支标签标志位；

分支标签标志位，用于标签分裂为左分支标签503和右分支标签504后标识左分支标签503和右分支标签504；

右分支标签504，还用于在左分支标签503进行分裂以供阅读器清点时进行分裂排序，以供阅读器清点左分支标签503结束后清点右分支标签504。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1. 一种分裂标签的方法，其特征在于，包括：

步骤1，在标签中设置分支标签标志位；

步骤2，阅读器发送清点标签指令，标签分裂为左分支标签和右分支标签，并且标签使用分支标签标志位标识左分支标签和右分支标签；

步骤3，左分支标签进行分裂以供阅读器清点，同时右分支标签进行分裂排序以供阅读器清点左分支结束后清点右分支。

2. 如权利要求1所述的分裂标签的方法，其特征在于，步骤1还包括阅读器设置正确回复标志计数器、无回复标志计数器和左分支标签清点结束标志；步骤2还包括标签初始化其计数器，阅读器初始化正确回复标志计数器、无回复标志计数器和左分支标签清点结束标志。

3. 如权利要求2所述的分裂标签的方法，其特征在于，步骤2中，标签第一次收到失败确认指令时，标签分裂为左分支标签和右分支标签，并且标签使用分支标签标志位标识左分支标签和右分支标签。

4. 如权利要求3所述的分裂标签的方法，其特征在于，步骤3中，若阅读器在规定的时隙内正确接收标签的回复信息，阅读器发送成功确认指令，正确回复标志计数器加1；若阅读器在规定的时间区间内未接收到标签的回复信息，则发送无回复指令，无回复标志计数器加1。

5. 如权利要求4所述的分裂标签的方法，其特征在于，步骤3中，如果左分支标签清点结束，更改左分支标签清点结束标志的值。

6. 如权利要求4所述的分裂标签的方法，其特征在于，当标签收到成功确认指令时，该标签确认成功后不再响应清点标签指令。

7. 如权利要求2-6任意一项所述的分裂标签的方法，其特征在于，步骤3中，标签收到失败确认指令时：若左分支标签清点结束标志没有改变，计数器值为0的左分支标签中的标签启动随机数发生器进行分裂，右分支标签的计数器值为正确回复标志计数器值的标签启动随机数发生器进行分裂；若左分支清点标志改变，则右分支标签的计数器值为0的标签启动随机数发生器进行分裂，其他的标签计数器加1。

8. 如权利要求7所述的分裂标签的方法，其特征在于，计数器值为0的标签分裂后，标签的计数器值更新为随机数的值，计数器值为正确回复标志计数器值的标签分裂之后，计数器值更新为正确回复标志计数器值与随机数的和。

9. 如权利要求4、5或6所述的分裂标签的方法，其特征在于，标签收到无回复指令时，若左分支标签清点结束标志未改变，那么计数器值不为0的左分支标签的计数器值减1，计数器不小于正确回复标志计数器值与无回复标志计数器值的和的右分支标签，其计数器减1，否则计数器值不为0的标签，其计数器值减1。

10. 一种用于实现如权利要求2-6任意一项所述的分裂标签的方法的系统，包括标签和阅读器，其特征在于，

标签，还用于在该标签中设置分支标签标志位；

分支标签标志位，用于标签分裂为左分支标签和右分支标签后标识左分支标签和右分支标签；

右分支标签，还用于在左分支标签进行分裂以供阅读器清点时进行分裂排序，以供阅读器清点左分支标签结束后清点右分支标签。

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