CN111343617A - 一种提高crfid数据传输速率的epc协议改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法，属于无线射频识别技术领域；目的是提高无源通信系统中的数据传输速率，简化阅读器与WISP标签的通信流程，在媒体访问控制层对现有的EPC C1G2协议进行改进，来提高系统的吞吐量；具体包括阅读器以Query命令开始识别阶段、阅读器以Read命令开始数据传输阶段，以及根据识别阶段的冲突时隙数占单标签回复时隙总数的比例，对数据传输轮数R进行调整；在识别阶段识别大量标签，在不同标签数据传输阶段不需要再次对标签进行识别；本发明提高了无源通信系统中的数据传输速率，简化了通信流程，提高了系统的吞吐量。

Description

一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法
技术领域
本发明属于无线射频识别技术领域中的EPC射频通信协议技术，涉及到一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法。
背景技术
无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术作为物联网的核心技术之一，正随着物联网的快速发展被广泛的应用到各个领域。与传统的识别技术相比，它可在非接触、非光学可视、非人工干预情况下完成信息输入和处理，具有操作方便、存储量大，保密性好、反应时间短、对环境适应性强等优点，现已广泛应用于门禁、交通、食品安全及物流等领域。RFID标签能存储EPC码，让阅读器对物体进行识别。CRFID标签是可计算的RFID标签，CRFID标签兼具有源式标签计算能力和无源式标签无源性的双重优点，同时还集成了传感器，具有广阔的应用前景，已成为学术界的研究热点。
近年来浮现的无线感知识别平台(WISP，Wireless Identification and SensingPlatform)就是其中一种，它集感知、通信与计算于一体，并能转换阅读器发送的电磁波能量为自身供电，具有无源特性，有望成为未来物联网的发展趋势。无源可计算CRFID标签遵循EPC射频通信协议，EPC射频通信协议应用于无源感知平台如WISP，可以为可计算RFID标签提供良好的通信能量，并提高吞吐量，但现行的CRFID标签遵循的是EPC C1G2协议，该协议适用于物体的识别，不适用于数据的大量传输，在标准的EPC C1G2协议中，阅读器与标签通信分为识别阶段和数据传输阶段，在每次进行不同标签数据传输之前，都要经过复杂的识别阶段，不利于传感器数据的大量传输。如CRFID传感器的数据，因此需要对协议进行改进，减少通信延迟与开销。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，提供一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法，目的是提高无源通信系统中的数据传输速率，简化阅读器与WISP标签的通信流程，在媒体访问控制层(MAC层)对现有的EPC C1G2协议进行改进，来提高系统的吞吐量。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法，包括以下具体步骤：
1)阅读器以Query命令开始识别阶段：阅读器向所在范围内的标签广播Q值，标签随机选择一个时隙进行答复；如果标签碰撞，则保持沉默，直到下一个识别阶段；如果标签未碰撞，则标签与阅读器均记录时隙数，并且标签用时隙数来代替RN16和句柄，当时隙数为0时，结束识别阶段。
2)阅读器以Read命令开始数据传输阶段：Read命令加上不同的句柄，让对应的标签进行数据传输，在不同标签数据传输阶段不需要再次对标签进行识别；当在识别阶段记录的所有的句柄发送完毕后，阅读器开始下一轮的数据传输，数据传输N轮后，再次进入识别阶段。
3)根据识别阶段的冲突时隙数占单标签回复时隙总数的比例，对数据传输轮数R进行调整：记单标签回复时隙个数为N1，冲突时隙个数为Nc，则当前数据传输阶段的传输轮数R设置为：
Figure BDA0002376426270000021
其中K为系数，INF为取整函数。
进一步的，根据不同场景需要，在阅读器端对K值进行调整。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
本发明通过在媒体访问控制层(MAC层)对现有的EPC C1G2协议进行改进，减少了阅读器与标签通信的握手次数，简化了阅读器与WISP标签繁琐的通信流程，提高了无源通信系统中的数据传输速率，增加了系统的吞吐量，同时提高了系统数据传输的实时性，在大规模标签场景中存在大量数据传输，并要求数据实时性的情况下，具有较大的实用价值。同时给出了在数据传输阶段的传输轮数R的公式，根据不同的场景设置不同的系数，满足实时性要求不同的场景下，进行大规模数据传输的需求。
附图说明
图1为本发明所述提高CRFID数据传输速率的EPC改进协议。图中，Query/QueryRep/Query Adjest为查询命令；Slot Number A为时隙数A；ACK为确认命令；PC为协议控制位；EPC为扩展协议控制位；Sensor Data A为传感器数据A。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1所示，为本发明所述提高CRFID数据传输速率的EPC改进协议，简化通信过程，在MAC层提升通信系统的吞吐量。
在标准的EPC C1G2协议中，阅读器与标签通信分为识别阶段和数据传输阶段，在每次进行不同标签数据传输之前，都要经过复杂的识别阶段，不利于传感器数据的大量传输。因此，可以在识别阶段识别大量标签，在不同标签数据传输阶段不需要再次对标签进行识别。
具体做法如下：
阅读器以Query命令开始识别阶段。阅读器向所在范围内的标签广播Q值，标签随机选择一个时隙进行答复。如果标签碰撞，则保持沉默，直到下一个识别阶段；如果标签未碰撞，则标签与阅读器均记录时隙数，并且标签用时隙数来代替RN16和句柄，这样也能保证阅读器与标签一对一通信，并能降低无源标签的通信开销。当时隙数为0时，结束识别阶段。
阅读器以Read命令开始数据传输阶段。Read命令加上不同的句柄，让对应的标签进行数据传输，在不同标签数据传输阶段不需要再次对标签进行识别。当在识别阶段记录的所有的句柄发送完毕后，阅读器开始下一轮的数据传输，数据传输N轮后，再次进入识别阶段。
数据传输轮数R根据识别阶段的冲突时隙数占单标签回复时隙总数的比例进行调整。记单标签回复时隙个数为N1，冲突时隙个数为Nc，则当前数据传输阶段的传输轮数R设置为：
Figure BDA0002376426270000031
其中K为系数，可以根据不同场景下的需要，在阅读器端对K值进行调整，INF为取整函数。
具体情境下的实施过程如下：
假设在阅读器阅读范围内有6个标签t1～t6，在识别阶段，阅读器向所在范围内的标签广播Q值，设Q＝3，则总共的时隙数为8，标号为时隙0～时隙7。设6个标签选择的时隙数分别为0,1,2,4,5,5。则在时隙0,1,2,4中，t1～t4标签回复时隙数0,1,2,4，阅读器发送ACK和时隙数，标签回复PC、EPC和时隙数，阅读器发送Query Rep进入下一个时隙。在时隙5中，标签t5和t6回复时隙数，阅读器发现标签碰撞，直接发送Query Rep进入下一个时隙，则标签t5和t6在本轮盘存中不再回复。在数据传输阶段，阅读器发送Read命令和相应的时隙数，分别对标签t1～t4进行读取，获取实时数据，数据传输可以重复R轮，标签t5和t6在R轮数据传输阶段均保持沉默。经过R轮数据传输后，阅读器再次进入识别阶段，对读取范围内的标签进行识别。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
1)阅读器以Query命令开始识别阶段：阅读器向所在范围内的标签广播Q值，标签随机选择一个时隙进行答复；如果标签碰撞，则保持沉默，直到下一个识别阶段；如果标签未碰撞，则标签与阅读器均记录时隙数，并且标签用时隙数来代替RN16和句柄，当时隙数为0时，结束识别阶段；
2)阅读器以Read命令开始数据传输阶段：Read命令加上不同的句柄，让对应的标签进行数据传输，在不同标签数据传输阶段不需要再次对标签进行识别；当在识别阶段记录的所有的句柄发送完毕后，阅读器开始下一轮的数据传输，数据传输N轮后，再次进入识别阶段；
3)根据识别阶段的冲突时隙数占单标签回复时隙总数的比例，对数据传输轮数R进行调整：记单标签回复时隙个数为N1，冲突时隙个数为Nc，则当前数据传输阶段的传输轮数R设置为：
Figure FDA0002376426260000011
其中K为系数，INF为取整函数。
2.根据权利要求1所述的一种提高CRFID数据传输速率的EPC协议改进方法，其特征在于，根据不同场景需要，在阅读器端对K值进行调整。
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