一種采用超高頻rfid讀寫器進行自組網(wǎng)通信的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超高頻RFID的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用超高頻RFID讀寫器進行自組網(wǎng)通信的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當前超高頻RFID讀寫器組網(wǎng)通信主要有無線及有線兩種方式。采用無線的方式主要是讀寫器集成了藍牙、WiF1、無線通信模塊等，這些無線通信模塊工作于免費開放的公共頻段，工作于這些公共頻段內(nèi)設備受限于無線電管理的約束，無法加大發(fā)射功率，因此通信距離及組網(wǎng)面積受到極大的約束，而且增加了額外成本；采用有線方式組網(wǎng)主要鋪設網(wǎng)線、光纖等有線網(wǎng)絡實現(xiàn)，在實際安裝過程中增加了相當一部分工程實施費用。
[0003]申請?zhí)枮?01310170183.7的專利中提供了可用于組網(wǎng)的讀寫器及組網(wǎng)方法，該項專利中的讀寫器通過增加相應的硬件電路及軟件功能實現(xiàn)了可用于組網(wǎng)通信的超高頻RFID讀寫器，其提供的讀寫器組網(wǎng)采用一臺基站讀寫器作為控制節(jié)點及數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點，實現(xiàn)了多點對一點(基站讀寫器)的數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)其描述，其讀寫器組網(wǎng)半徑為基站讀寫器的通信距離，不可額外擴展；另一方面網(wǎng)絡內(nèi)所有讀寫器的通信信道由基站讀寫器分配，且規(guī)定了基站讀寫器的通信信道，網(wǎng)絡內(nèi)所有讀寫器均通過這一信道按時間先后往基站讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信方法效率相對較低，數(shù)據(jù)發(fā)送時長較大，這樣會影響組網(wǎng)的設備容量。
[0004]申請?zhí)枮?01110005727.5的專利中提供了一種讀寫器及標簽的組網(wǎng)方法，該項專利所述的組網(wǎng)方法有明確的網(wǎng)絡分級，處于網(wǎng)絡中的讀寫器發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的對象明確，且提出了采用標簽轉(zhuǎn)發(fā)的概念來擴展組網(wǎng)區(qū)域。因此該項專利的應用對象為有源RFID系統(tǒng)，且采用網(wǎng)絡分級的方法來組網(wǎng)通信效率相對較低，該方法不能有效克服讀寫器移動狀態(tài)下自組網(wǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的提供一種采用超高頻RFID讀寫器進行自組網(wǎng)通信的方法，本方法在不改變傳統(tǒng)硬件架構(gòu)的基礎上，綜合采用了信道監(jiān)聽、頻分、時分、碼分技術(shù)，并借鑒超高頻RFID識別技術(shù)中的詢問/應答原理建立了網(wǎng)絡的詢問/應答機制，解決了多讀寫器自組網(wǎng)中讀寫器相互的干擾的問題，使得數(shù)據(jù)傳輸距離及網(wǎng)絡部署區(qū)域面積得到長足的提升。
[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種采用超高頻RFID讀寫器進行自組網(wǎng)通信的方法的解決方案，具體如下:
一種采用超高頻RFID讀寫器進行自組網(wǎng)通信的方法，進行專用信道的選擇，專用信道選擇是讀寫器上電后初始化環(huán)節(jié)的一部分，初始化結(jié)束該讀寫器選用某一信道為其專用信道，即首先讀寫器進入掃頻模式進行信道掃描檢測，單信道檢測周期為讀寫器一個工作周期T，信道掃描過程中記錄每個信道的信息，全信道掃描結(jié)束后，讀寫器自動對比信道信息，如果發(fā)現(xiàn)所有信道均空閑，則判斷該讀寫器為網(wǎng)絡首臺讀寫器，并將其中一個空閑信道選為其專用信道，并開始發(fā)送信道占用指令；如果發(fā)現(xiàn)一部分信道被占用，一部分信道空閑則選擇一空閑信道為其專用信道；如果發(fā)現(xiàn)所有信道都被占用，則根據(jù)信道信息在避開近距離信道干擾的條件下隨機選擇某一信道為其專用信道；
讀寫器在結(jié)束識讀狀態(tài)后進入通信狀態(tài)，如果無數(shù)據(jù)需傳輸進入信道檢測模式，隨后進入監(jiān)聽模式，如果有數(shù)據(jù)需傳輸則隨機進入監(jiān)聽模式或廣播模式；
主讀寫器進入廣播模式發(fā)送通信請求，網(wǎng)絡內(nèi)處于監(jiān)聽模式的從讀寫器檢測到通信請求后進入等待通信模式，廣播模式結(jié)束后主讀寫器通過返回數(shù)據(jù)判斷與某一從讀寫器建立通信連接，其余讀寫器繼續(xù)進入監(jiān)聽模式；
處于網(wǎng)絡中的從讀寫器通過信道檢測功能能夠知其能夠與哪些讀寫器進行通信，這些信息包含于收到主的通信請求后的返回響應；主讀寫器在廣播出通信請求后會收到從讀寫器的相關(guān)信息，根據(jù)這些信息優(yōu)先選擇終端讀寫器建立連接，其次選擇可以與終端讀寫器進行通信讀寫器建立連接；
如果讀寫器在一個工作周期內(nèi)數(shù)據(jù)未發(fā)送成功，則將數(shù)據(jù)存于緩存，等待下一個工作周期進行數(shù)據(jù)打包后發(fā)送；
主讀寫器、從讀寫器建立連接后均不響應其他讀寫器的指令，直至數(shù)據(jù)發(fā)送成功后才可與其他讀寫器進行通信；
當讀寫器搜索到只能與網(wǎng)絡內(nèi)一臺讀寫器進行通信時，讀寫器將采用時分的方式通信。主讀寫器一直監(jiān)聽從讀寫器專用信道的占用情況，檢測到信道空閑后即發(fā)送通信請求建立通信連接以此來進行信號通信。
[0007]在所述網(wǎng)絡中有兩種讀寫器，分別是網(wǎng)絡讀寫器與終端讀寫器，網(wǎng)絡讀寫器負責搜索網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內(nèi)的標簽并組網(wǎng)通信，終端讀寫器將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸至后臺PC。網(wǎng)絡讀寫器與終端讀寫器在物理形式及功能方面均一致。網(wǎng)絡中可以有一個或數(shù)個終端讀寫器。
[0008]本方法提供了一種采用讀寫器進行通信的智能組網(wǎng)方法，網(wǎng)絡內(nèi)讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸不依賴與上位機軟件的設置而僅由讀寫器自身決定，并自動將所有數(shù)據(jù)匯聚至后臺服務器。本組網(wǎng)方式完全摒棄了網(wǎng)絡分級傳輸、主控基站讀寫器概念，充分借鑒了 RFID的工作原理，建立了網(wǎng)絡中讀寫器問詢與應答機制，可快速構(gòu)建標簽至后臺的數(shù)據(jù)通道。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的讀寫器工作周期示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的基本通信單元組成示意圖。
【具體實施方式】
[0011]為兼容讀寫器RFID識讀及數(shù)據(jù)通信兩種功能，本發(fā)明中讀寫器在一個基本工作周期內(nèi)有兩種狀態(tài)，分別是識讀狀態(tài)及通信狀態(tài)。如圖1所示，為讀寫器的一個完整工作周期(T)，一個完整工作周期中包含了若干個標識為識讀周期1、識讀周期2...識讀周期N的完整識讀周期(Tl)及一個通信周期(T3)，其中N為大于等于2的整數(shù)值，T2為最后一個識讀周期與通信周期的時間間隔。在N個識讀周期內(nèi)，讀寫器處于識讀狀態(tài)搜尋標簽，如果有標簽返回數(shù)據(jù)則存于處理器的緩存內(nèi)待下一步處理；在通信周期內(nèi)，讀寫器用于接收及發(fā)送數(shù)據(jù)。識讀狀態(tài)持續(xù)時間及通信狀態(tài)持續(xù)時間均可通過上位機軟件進行設置。根據(jù)超高頻RFID的防碰撞原理，Tl為讀寫器的完整識讀周期，會隨著讀寫器識讀區(qū)域內(nèi)標簽數(shù)量而改變，標簽數(shù)量多則Tl時間較長，標簽數(shù)量少則Tl時間較短。T2主要用于判斷在一個工作周期內(nèi)讀寫器何時應該進入通信狀態(tài)；T3主要用于判斷處于通信狀態(tài)的讀寫器何時結(jié)束當前狀態(tài)并進入下一個工作周期。
[0012]為實現(xiàn)讀寫器在一個周期內(nèi)的兩種狀態(tài)，本發(fā)明的讀寫器應支持多個通道。
[0013]讀寫器處于識讀狀態(tài)時由于需要持續(xù)發(fā)送載波給標簽提供能量，其載波泄露會提升接收鏈路的本底噪聲，使得接收靈敏度下降；而讀寫器處于通信狀態(tài)時其收發(fā)是不同步的，即“收時不發(fā)、發(fā)時不收”，因此其與識讀狀態(tài)下載波不會對接收鏈路行程干擾，接收靈敏度會有很大的提升；接收機接收靈敏度計算公式:Si=-174dBm+101gB+NF+(S/N)，其中_174dBm是常溫下熱噪聲的電平，B為信號帶寬，NF為接收機噪聲系數(shù)，S/N為解調(diào)門限信噪比。超高頻RFID的相關(guān)標準IS018000-6C、GJB7377.1-2011及GB29768-2013中均規(guī)定了標簽返回最高頻率是640KHz，按理想3倍采樣帶寬B為1.9MHz，NF取16dB，S/N取12dB，可得出讀寫器處于通信狀態(tài)時的接收