CN102194087B - 一种基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线射频识别(RFID)网络技术领域，特指对于无线射频识别网络中标签冗余信息的处理方法。本发明实施例公开了一种基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法，通过对RFID阅读器设备按照逻辑分组组网，进行阅读器层，逻辑组内和逻辑组间三个层次的冗余数据去除，有效地减轻了系统传输与存储信息的负荷，完全去除不必要的冗余信息，为上层应用的数据处理提供了便利。该方法可广泛应用于RFID阅读器网络中。
Description
1.技术领域
本发明涉及无线射频识别(RFID)网络技术领域，特别涉及一种实现基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法。
2.背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。RFID技术的先进性，在于利用无线电波，非接触式、远距离、动态多目标大批量同时传送识别信息，实现真正的“一物一码”，可快速地进行物品追踪和数据交换。由于RFID技术免除了跟踪过程中的人工干预，在节省大量人力的同时可极大地提高工作效率，所以对物流和供应链管理具有巨大的吸引力。物联网的发展是一个从信息自动提取、信息整合、物品局域联网、局部系统的智能服务与管控等向全网融合的逐步深化的过程。
由于RFID标签可以唯一地标识商品，通过同计算机技术、网络技术、数据库技术等的结合，可以在物流的各个环节上跟踪货物，实时掌握商品的动态信息。应用该技术，可以实现如下目标，获得预期的效益：①缩短作业时间；②改善盘点作业质量；③增大配送中心的吞吐量；④降低运转费用；⑤实现可视化管理；⑥信息的传送更加迅速、准确。
阅读器在RFID网络中的密集部署增加了大量的冗余数据，阅读器的输出流通常包含许多重复的值，而这些值也在上层数据级被描述为冗余数据，在RFID网络中，每个阅读器都发送它的数据给它们的服务器，由于服务器的重叠部署和交叉读取导致服务器级也会出现数据的冗余，这些冗余会导致网络的阻塞，增加了网络延时，一个高质量的网络和集群需要清除这些冗余以节约能源，提升网络寿命。
由不可靠读写器所引起的网络中的冗余数据传输和相邻读写器产生的重复读数，会引起了网络资源的不必要损耗，也使得RFID的安装性能降低，为了消除网格中的冗余数据，一个高性能的去冗算法就显得非常迫切和重要。RFID数据去冗也是RFID网络中非常重要的一环。
Choi等人于2007年在国际会议The 4th International Conference on IT&Application(ICITA 2007)上提出了一种基于集群内部去冗余的方法INFPM(In-Network Phased FilteringMechanism for a Large-Scale RFID Inventory Application：The 4th International Conferenceon IT&Application(ICITA 2007)，Harbin，China，2007.Jan.15～16，2007.)，模拟实验数据显示该方法对于集群(局域网)内部的冗余标签有一定的去除能力，但是该方法未考虑相邻集群间的冗余数据去除，随着网络规模的增大，该方法的去冗率(去除冗余数据的比例)呈下降趋势。
Kim等人于2008年在Lecture Notes in Computer Science提出了一种新的去除冗余的方法CLIF，包含了集群内部和集群间部分数据的去冗(Kim D，Kashif A，XueMing，et al.EnergyEfficient In-network Phase RFID Data Filtering Scheme，Lecture Notes in Computer Science(LNCS2008)。模拟实验数据对比显示该方法较之INFPM较之INFPM方法在去冗效率(时间开销和去冗率)上有一定的改进，但是对于冗余数据还不能百分之百去除，同时该方法考虑的应用场景较为理想化。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：(1)对于冗余数据不能百分之百去除，这对于上层应用仍然是不利的，需要再次去冗余；(2)已有方法的在结合实际应用方面以及时间开销等方面还可以进一步改进。
因此本发明设计一种基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法。进行阅读器层，逻辑组内和逻辑组间三个层次的冗余数据去除，有效地减轻了系统传输与存储信息的负荷，完全去除不必要的冗余信息，为上层应用的数据处理提供了便利。该方法可广泛应用于RFID阅读器网络中。
3.发明内容
本发明的实施例提供一种基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法。进行阅读器层，逻辑组内和逻辑组间三个层次的冗余数据去除，有效地减轻了系统传输与存储信息的负荷，完全去除不必要的冗余信息，为上层应用的数据处理提供了便利。
4.附图说明
图1为多层次的去冗系统结构；
图2为多层次冗余数据检测及消除流程图；
图3去冗算法流程图；
通过以附图说明(对应正文都已经详细说明)，本发明的特征将变得更加容易理解。
5.具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法(如图-1所示)。
为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
在这种机制中，每个移动的阅读器都是RFID网络内的节点。逻辑组管理多个阅读器，同一个逻辑组内的阅读器是具有一些相同特征或者是一些有相似功能的阅读器。逻辑组统计标签信息然后转发给上层主机。
通过把不同用途或者不同特征的阅读器划分到不同的逻辑组，在去冗过程中，对各个阅读器独立同时去冗，降低了顺序执行去冗的时间开销(INPFM属于普通的单层次，统一去冗)，去冗结束后触发数据统计事件，统计各个阅读器或者逻辑组去冗后的数据信息，再路由转发给上一层进行下一步去冗，不仅可以缓解各层次的数据量压力，而且体现个层次负载均衡，相比CLIF也更具实际应用价值。
满足以下三点的数据被称为冗余数据(重复数据)：
1)数据A和数据B的EPC码相同；
2)阅读器A和阅读器B是邻近阅读器或者是同一个阅读器；
3)A的时间戳与B的时间戳之差的绝对值小于常数T。
目前已有的一些方法，或者只考虑阅读器本身，或者只考虑局域网内或部分去冗，去冗率基本达不到100％。
实施例一
本实施例提供一种实现多物理服务器之间负载均衡的方法，如图-2所示，所述方法包括：
在基于逻辑组的RFID网络中，存在三种不同的冗余数据：阅读器内冗余，逻辑组内冗余，逻辑组间冗余。
因此，冗余数据检测及消除流程如图2所示：
对于阅读器内冗余，当阅读器读取标签信息后，在阅读器层级执行去冗算法，进行第一层去冗。
对于逻辑组内去冗，定义逻辑组内部其中一个阅读器为组头阅读器，当逻辑组内的阅读器读取到标签信息，首先检查自己是否是组头阅读器，如果不是，则只进行阅读器内去冗，然后传送标签数据给组头阅读器；如果是，则收集从此逻辑组内其它非组头阅读器接收来的数据，传递至去冗服务器，执行去冗算法进行逻辑组内去冗，即第二层去冗。
对于逻辑组间去冗，当第二层去冗结束后，服务器收集去冗结果并汇总，调用去冗算法进行去冗，即第三层去冗。
101、开始，首先进行初始化操作准备，包括阅读器初始化准备读标签等。
102、阅读器开始读取标签信息；
103、判断该阅读器是否为逻辑组内头节点；
104、若不是逻辑组内头节点，则进行阅读器内去冗余；
105、将阅读器本身冗余数据定期去除后传递至组内头节点所在服务器；
106、若103判断是组内头节点，则进行组内阅读器数据去冗；
107、逻辑组内头节点接收来自组内阅读器的数据；
108、逻辑组内所有阅读器标签数据信息定期发送至逻辑组内去冗服务器；
109、进行逻辑组内数据去冗；
110、将逻辑组内去除冗余数据后传递至上一层；
110、进行不同逻辑组间数据去冗余；
111、将逻辑组间去冗完成的数据去冗后传送至数据中心。
去冗与算法说明，如图-3所示：
201、开始准备去冗；
202、遍历EPC标签数据是否全部完成？
203.202数据未完全遍历，继续提取数据出来；
204.将标签ECP码映射成Hash_key；
205.判断hashtable(哈希表)中是否已有该数据；
206.若205判断为是，判断EPC码其余部分是否相同；
207.若206中判断相同，需要判断阅读器是否为相邻(例如同一个逻辑组，管理员预先收集好相邻阅读器信息)；
208.若207中判断为是，继续判断该标签数据读取的时间与哈希表中已有的数据在时间上是否小于预先设定的范围T(例如10毫秒)；
209.若208判断为是，则认为是冗余标签数据，需要更新哈希表中已有该标签的读取时间；
210.若205判断为否，说明是新标签，直接插入哈希表；
211.若206判断为否，更新哈希表，插入该数据；
212.若207判断为否，更新哈希表，插入该数据；
213.若208判断为否，更新哈希表，插入该数据；
214.结束。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令和相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于逻辑组的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法，主要包括：
通过对RFID阅读器设备按照逻辑分组组网，进行阅读器层，逻辑组内和逻辑组间三个层次的冗余数据去除，有效地减轻了系统传输与存储信息的负荷，去除不必要的冗余信息，为上层应用的数据处理提供便利：
对于阅读器层去冗，单个阅读器在短时间内多次读取同一个标签信息，将单个阅读器读到的标签先放入缓存中，一定时间后利用哈希函数方法，进行第一层去冗；
对于逻辑组内去冗，同一逻辑组内的所有阅读器因为物理位置相邻而同时读到同一标签，定义逻辑组内部其中一个阅读器为组头阅读器，当逻辑组内的阅读器读取到标签信息，首先检查自己是否是组头阅读器，如果不是，则只进行阅读器内去冗，然后传送标签数据给组头阅读器；如果是，则收集从此逻辑组内其它非组头阅读器接收来的数据，传递至去冗服务器，将同一逻辑组内所有阅读器读到的标签放入缓存，一定时间后对同一逻辑组内的所有标签信息执行去冗算法进行逻辑组内去冗，完成后将结果信息上传；
对于逻辑组间去冗，当第二层去冗结束后，相邻逻辑组的不同阅读器同时读取同一标签信息，因此经过逻辑组内去冗后仍然存在数据冗余，依据实际物理位置分布，选择已完成逻辑组内去冗的相邻逻辑组进行逻辑组间去冗，即第三层去冗。
2.依据权利要求1所述的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法，进行阅读器的逻辑组划分：将所有阅读器分成多个逻辑组，具有相似功能或相同特征的阅读器划分到同一逻辑组，每个逻辑组统一收集好去冗标签信息后，再传递给上层去冗服务器；在去冗过程中，对各个阅读器独立同时去冗，降低了顺序执行去冗的时间开销，去冗结束后触发数据统计事件，统计各个阅读器或者逻辑组去冗后的数据信息，再由路由器转发给上一层进行下一步去冗。
3.依据权利要求1所述的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法，对标签冗余数据进行处理，其特征在于，满足以下三项的数据被称为冗余数据：
数据A和数据B的EPC码相同；
阅读器A和阅读器B是邻近阅读器或者是同一个阅读器；
数据A的读取时间戳与数据B的时间戳之差的绝对值小于10毫秒。
4.依据权利要求1所述的无线射频识别网络标签数据去冗余的方法，对标签冗余数据进行处理，其特征在于，进行三个层次的去冗：RFID阅读器层，逻辑组内部和逻辑组之间三层去冗余；在基于逻辑组的RFID网络中，存在三种不同的冗余数据：阅读器内冗余，逻辑组内冗余，逻辑组间冗余；去冗余核心算法包括利用哈希表和函数存储并处理数据，判断RFID标签数据是否为为冗余数据，进行对比分析，极大地提升了去冗余的速度和效率。
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