CN113761959B - 面向无线互联的多rfid读写节点动态时隙分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种面向无线互联的多RFID读写节点动态时隙分配方法,所述动态时隙分配方法包括时隙申请、分配以及释放阶段。在时隙申请阶段,主RFID读写节点在第1时隙上广播时隙表,子RFID读写节点随机在未使用的时隙中随机的退让小数倍时隙间隔,发送时隙申请。在下一次主RFID读写节点广播的时隙表中判断是否分配成功。在时隙释放阶段子RFID在相应时隙发送时隙释放帧,主节点收到该帧后释放该时隙。主RFID读写节点接收并统计所有节点的时隙申请,并根据当前全网所有可用时隙进行时隙分配。本方案利用小数倍时隙实现多个RFID读写节点的快速时隙资源申请和释放,实现多RFID读写节点低冲突的高效时隙利用。

Description

面向无线互联的多RFID读写节点动态时隙分配方法
技术领域
本发明涉及具备无线传输能力的射频识别领域,尤其涉及一种面向无线互联的多RFID读写节点动态时隙分配方法。
背景技术
射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触,具有非接触、非视距、抗干扰、容量大等优点。RFID技术早起源于英国,应用于第二次世界大战中辨别敌我飞机身份,20世纪60年代开始商用。随着技术的进步,RFID应用范围越来越广,在物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费、一卡通等场合得到了大量应用。RFID作为构建“物联网”的关键技术近年来越来越受到人们的关注。
采用超高频与微波频段的RFID系统,一个RFID读写设备可以同时识读其读取区域内的多个标签,在物流追踪、资产管理等领域具有非常广阔的应用空间。制约超高频RFID大规模应用的主要因素有两方面,一方面是超高频RFID读写器成本较高,另一方面是超高频RFID读写器覆盖范围有限,通常需要多读写器部署。如何利用好多读写器成为提升效率的关键。
发明内容
本发明解决的技术问题:针对现有多RFID读写节点并存控制技术的不足,提供一种面向无线互联的多RFID读写节点动态时隙分配方法,克服使用有线连接控制RFID读写节点的不足,实现多读写节点灵活接入和退出,为广区域、多标签环境下的应用提供低成本解决途径。
为实现上述目的,本发明所述的RFID读写节点具备无线互联能力,无线信道按照时隙进行划分,无线信道一共分为N个时隙(N是大于2的整数),可以最大接入N个读写器节点,每个时隙分M个子时隙(M是大于2的整数),入网申请帧长度占用1个子时隙,传输业务时可以占满一个完整的时隙进行。
本发明提出的动态时隙分配方法包括申请、分配以及释放阶段。
时隙申请阶段:
A01、主RFID节点建立时隙表,时隙表包括N个时隙,每个时隙占用α秒,每个时隙可以进一步细分为M个子时隙,每个子时隙占用β秒;
Mβ=α
A02、主RFID节点在第1个时隙上广播时隙表,初始阶段时除第1时隙固定为主RFID节点使用外,其他时隙表均为未使用状态;时隙表包含时隙编号以及节点编号,与时隙编号成对出现的节点编号表示该时隙分配给该节点使用:
A03、子RFID节点n接收到主RFID节点发送的广播后,如子RFID节点n有数据需要进行发送,则根据自身业务需要,在所有未使用的时隙上随机选择若干时隙,每个时隙上随机选择一个子时隙,发送时隙申请帧,并记录所申请的时隙编号;
A04、子RFID节点等候主RFID节点执行时隙分配,主RFID节点将未分配的时隙按照分配算法进行分配,并在时隙表上更新每个时隙的占用情况;
A05、主RFID节点广播新的时隙表;
A06、子RFID节点接收主RFID节点广播的时隙表,如时隙表上所申请的时隙对应的节点编号为当前节点的编号,则表示该时隙已分配至当前子节点;否则则表示该时隙为其他节点所用;
A07、子RFID在所分配的时隙上进行数据传输;
时隙分配流程:
B01、主RFID节点接收所有时隙上子RFID节点发送的时隙请求帧;
B02、主RFID节点统计所有的时隙请求数目及对应节点,假设所有时隙请求数目为NR,申请的节点数目为NN;
B03、主RFID节点执行时隙分配算法:
假设所有可以分配的时隙数目为NA,所有申请的节点数目为NN,所有请求时隙数目为NR
1)当NA≥NR时,则主RFID满足所有节点的时隙分配请求,按节点编号和时隙编号,主RFID节点从小到大,分配对应的时隙;
2)当NA≤NR,且NA≥NN时,主RFID首先按节点编号从小到大的顺序为所有申请的节点分配1个时隙,随后再按从小到大的顺序为有第2个时隙请求的节点分配时隙,以此类推直到所有的时隙被分配完;
3)当NA≤NN时,主RFID节点按节点编号从小到大的顺序为子节点分配1个时隙,直到所有的时隙被分配完。
时隙释放流程:
C01、子RFID节点完成数据传输后,在相应的时隙上发送时隙释放帧;
C02、主RFID节点在收到该时隙释放帧后,在时隙表上将该时隙标识为未使用;
C03、主RFID在下一轮广播中广播最新的时隙表。
采用本发明获得的有益效果:本发明充分利用小数倍时隙,实现了时隙内的随机竞争接入,从而为多个RFID读写节点组网运行提供更加灵活的资源分配机制。
附图说明
图1所示为本发明的多RFID读写节点物理拓扑示意图;
图2所示为本发明的时隙申请步骤示意图;
图3所示为本发明的时隙分配步骤示意图;
图4所示为本发明的时隙释放步骤示意图;
图5所示为本发明实施例节点物理拓扑示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,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用以解释本发明,并不用于限定本发明。
图1所示为本发明的节点物理拓扑示意,图中各节点之间通过无线信道互联互通,主RFID读写节点(简称主节点)为系统资源管理节点,子RFID读写节点(简称子节点)向主节点申请时隙,并在申请的时隙上进行数据传输。
本发明提出的动态时隙分配方法主要包括三个阶段,图2所示为时隙申请阶段,图3为时隙分配流程,图4为时隙释放流程。
以图5所示的四个RFID读写节点为例,详细介绍本发明提出的动态时隙分配方法。
A01、主RFID节点建立时隙表,时隙表包括8个时隙,每个时隙占用1秒,每个时隙可以进一步细分为20个子时隙,每个子时隙占用0.05秒;
A02、主RFID节点在第1个时隙上广播时隙表,初始阶段时除第1时隙固定为主RFID节点使用外,其他时隙表均为未使用状态;时隙表包含时隙编号以及节点编号,与时隙编号成对出现的节点编号表示该时隙分配给该节点使用;初始化的时隙表为:
其中type表示当前帧为时隙表,slotSize表示时隙大小,slotNumber表示时隙数目,subSlotSize表示子时隙大小,allocation表示时隙分配方式,key值为时隙编号1至8,value值为节点编号,1表示主节点,0表示未分配,2至4表示子节点;
A03、子RFID节点2接收到主RFID节点发送的广播后,子RFID节点2有数据需要进行发送,需要申请2个时隙,子节点2随机选择了时隙2和时隙5,在时隙2内退避5个子时隙,时隙5内退避10个子时隙,发送时隙申请帧,时隙申请帧内容如下所示
节点3有数据需要进行发送,需要申请4个时隙,子节点3随机选择了时隙3、时隙5、时隙6、时隙8,在时隙3内退避15个子时隙,时隙5内退避10个子时隙,时隙6内退避2个子时隙,时隙8内退避12个子时隙,发送时隙申请帧,时隙申请帧内容如下所示
节点4有数据需要进行发送,需要申请4个时隙,子节点4随机选择了时隙2、时隙3、时隙6、时隙7,在时隙2内退避9个子时隙,时隙3内退避19个子时隙,时隙6内退避8个子时隙,时隙7内退避11个子时隙,发送时隙申请帧,时隙申请帧内容如下所示
A04、子RFID节点等候主RFID节点执行时隙分配,主RFID节点将未分配的时隙按照分配算法进行分配,并在时隙表上更新每个时隙的占用情况;
该过程可以对应到时隙分配流程中:
B01、主RFID节点接收所有时隙上子RFID节点发送的时隙请求帧;
B02、主RFID节点统计所有的时隙请求数目及对应节点,主节点收到的时隙请求信息汇总如下:
B03、主RFID节点执行时隙分配算法:
由于在时隙5上,节点2和节点3的信号发生了冲突,主节点无法解析该信号,主节点所有可以解析出的时隙申请信息如下:
所有申请节点数目为:NN=3,所有申请时隙为:NR=8,其中节点2的1个,节点3的3个,节点4的4个。所有可分配的时隙为NA=7个;
分配过程为:
主节点先将时隙2、3、4分配给节点2、节点3、节点4,此时节点2的申请已完成,剩余4个时隙分配给节点3和节点4的一共5个时隙请求。
时隙5、时隙6分配给节点3和节点4,此时还剩2个时隙以及3个请求。
时隙7、时隙8分配给节点3和节点4,此时节点3的请求已满足,节点4的1个时隙分配申请未被满足。
完成时隙分配后,继续执行时隙申请流程。
A05、主RFID节点广播新的时隙表;
A06、子RFID节点接收主RFID节点广播的时隙表,如时隙表上所申请的时隙对应的节点编号为当前节点的编号,则表示该时隙已分配至当前子节点;否则则表示该时隙为其他节点所用;
A07、子RFID在所分配的时隙上进行数据传输;节点2在时隙2上进行数据传输,节点3在时隙3、5、7上进行数据传输,节点4在时隙4、6、8上进行数据传输。
当节点2完成数据传输时,可以进入时隙释放流程。
C01、子RFID节点2完成数据传输后,在时隙2上发送时隙释放帧;
C02、主RFID节点在收到该时隙释放帧后,在时隙表上将该时隙标识为未使用;
C03、主RFID在下一轮广播中广播最新的时隙表。
简单的将多个RFID读写器在同一空间内部署,容易导致多个RFID读写器信号相互冲突,无法发挥出多个RFID读写器的优势。
本发明利用分数倍的时隙请求机制,实现了时隙的动态申请、分配和释放,有助于提升多个RFID读写器共存时系统的传输效率,对推广和普及超高频RFID系统具有十分重要意义。
以上结合附图详细说明了本发明,但是本领域的普通技术人员应当明白,说明书是用于解释权利要求的,本发明的保护范围以权利要求为准,在本发明的基础上,任何所做的修改、等同替换和改进等都应当在所要求的保护范围内。

Claims (2)

1.面向无线互联的多RFID读写节点动态时隙分配方法,其特征在于,所述方法包括:时隙请求、时隙分配和时隙释放三个流程,
所述的时隙请求包括流程,包括:
A01、主RFID节点建立时隙表,时隙表包括N个时隙,每个时隙占用α秒,每个时隙可以进一步细分为M个子时隙,每个子时隙占用β秒;
Mβ=α
A02、主RFID节点在第1个时隙上广播时隙表,初始阶段时除第1时隙固定为主RFID节点使用外,其他时隙表均为未使用状态;时隙表包含时隙编号以及节点编号,与时隙编号成对出现的节点编号表示该时隙分配给该节点使用;
A03、子RFID节点n接收到主RFID节点发送的广播后,如子RFID节点n有数据需要进行发送,则根据自身业务需要,在所有未使用的时隙上随机选择若干时隙,每个时隙上随机选择一个子时隙,发送时隙申请帧,并记录所申请的时隙编号;
A04、子RFID节点等候主RFID节点执行时隙分配,主RFID节点将未分配的时隙按照分配算法进行分配,并在时隙表上更新每个时隙的占用情况;
A05、主RFID节点广播新的时隙表;
A06、子RFID节点接收主RFID节点广播的时隙表,如时隙表上所申请的时隙对应的节点编号为当前节点的编号,则表示该时隙已分配至当前子节点;否则则表示该时隙为其他节点所用;
A07、子RFID在所分配的时隙上进行数据传输,
所述的时隙分配包括流程,包括:
B01、主RFID节点接收所有时隙上子RFID节点发送的时隙请求帧;
B02、主RFID节点统计所有的时隙请求数目及对应节点,假设所有时隙请求数目为NR,申请的节点数目为NN;
B03、主RFID节点执行时隙分配算法:
假设所有可以分配的时隙数目为NA,所有申请的节点数目为NN,所有请求时隙数目为NR
1)当NA≥NR时,则主RFID满足所有节点的时隙分配请求,按节点编号和时隙编号,主RFID节点从小到大,分配对应的时隙;
2)当NA≤NR,且NA≥NN时,主RFID首先按节点编号从小到大的顺序为所有申请的节点分配1个时隙,随后再按从小到大的顺序为有第2个时隙请求的节点分配时隙,以此类推直到所有的时隙被分配完;
3)当NA≤NN时,主RFID节点按节点编号从小到大的顺序为子节点分配1个时隙,直到所有的时隙被分配完。
2.根据权利要求1所述的面向无线互联的多RFID读写节点动态时隙分配方法,其特征在于,所述的时隙释放包括流程,包括:
C01、子RFID节点完成数据传输后,在相应的时隙上发送时隙释放帧;
C02、主RFID节点在收到该时隙释放帧后,在时隙表上将该时隙标识为未使用;
C03、主RFID在下一轮广播中广播最新的时隙表。
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