Tìm hiểu một số kỹ thuật phân cụm trong hệ thống rfid

BO GIAO DUC VA DAO TAO DAI HOC HUE TRUONG DAI HOC KHOA HOC NGUYEN VAN CONG TIM HIEU MOT SO KY THUAT PHAN CUM TRONG HE THONG RFID CHUYEN NGANH: KHOA HOC MAY TINH MA SO: 60 48 01 01 LUAN VAN THAC SI KHOA HOC DINH HUONG NGHIEN CUU NGUOI HUONG DAN KHOA HOC PGS.TS VO VIET MINH NHAT Thừa Thiên Huế, 2018 LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan Đây cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi Các số liệu, trích dẫn, kết thực nghiệm cài đặt trình bày luận văn trung thực có nguồn gơc rõ ràng Huế, tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Văn Công ly UUy ba Ƒ f On Sé ic dén TI MUC LUC LOT CAM DOAN osvisssesssiniienciniennianianninnniamnimnimnimenimenianen: i 0899 n9 h/0/900925 ,ÔỎ ii ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮTT . 2se©cse5cseecse Vv MO DAU .ÔỎ CHUONG TONG QUAN VE HE THONG RFID 1.1 TƠng quan vẺ cơng nghỆ RFID 222 2222251225122112111211121111121121 xe 1.1.1 Lịch sử phát triển công nghệ RFID -2222 222225221112112211221212 xe 1.1.2 Ứng dụng cơng nghệ RFID ©2222 22222512251221122112111211211221 21 xe 1.1.3 Những ưu điểm công nghệ RFID so với công nghệ khác 1,1.4.Tiém nang claccéngngh@: REID sex scssesss62136102095000202L1A98203108338n 903 10 1.2 HỆ thÕng mẠng RFÏTD - 5222 252522222121212212111212111212111212121211 2E xe 11 D85 cố 11 1.2.2 Thành phần hệ thống mạng RFID 2222222212212212222-2e 11 1.2.3 Phương thức hoạt động hệ thống mạng RFID 1.3 MAng cẢm biÊn không dây 1.3.1 Giới thiệu mạng cảm biết không dây .2222 221222122122122.ee 13 1.3.2 Cấu trúc mạng cảm biến không ©2222222212221222122122 e6 15 1.3.3 Đặc điểm mạng cảm biến không 2222 222222122212222 e6 17 1.3.4 Ứng dụng mạng cảm biến không dây . - 2222222222222 18 1.4 RFID tích hỢp vỚi mẠng cẢm biÊn khơng dây 2- 2222222222222 21 1.4.1 Sự khác RFID với mạng cảm biến không dây 22 1.4.2 Lợi ích việc tích hợp RFID với mạng cảm biến không dây 23 1.4.3 Tương lai thách thức ác 2: 121121111111 E8 hy Hà Hà He 23 1.5 TiỂu kÊt chương Ì -2-©22-222222112211221122112212212122112122222se 24 CHƯƠNG MOT SO KY THUAT PHAN CUM THE TRONG HE THONG REID wsccsscesecnemanmnen aera eT 2.1 GIỚI thiỆu HH he 25 25 2.2 MOt sO kỸ thuẬt phân cỤm thẺ hỆ thỐng RFID -2.25¿52s¿ OT 2.2.1 Giai thudt EDFSA oo cece cece ee eeceeetessitieisnensnenseeeseseseseeeeees 27 1H 2.2.2 Giải thuật PS 2.3 TiỂu kẾt chương HH HH Hà HH HH HH He 30 222222 22112212221222112112112112112211221122122222 re 31 CHƯƠNG CÀI ĐẶT MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 32 3.1 So sánh sỐ LẦn phân cỰm thẺ vỚi phương pháp EDFSA 32 3.2 So sánh sỐ LẦn phân cỰm thẺ vỚi phương pháp PS 22- 222222222 33 3.3 TiỂu kÉt chương .22-22212211221221122122121121122112222222ee 34 KET LUAN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN ĐÈ TÀI c©-cec-ee2 35 {up mẽ .ÔỎ 35 Hướng phát triển đề tài 5-55 5SSx+E xxx 35 Ngoài kết đạt được, luận văn số vấn đề cần nghiên cứu thêm như: Tiến hành xem xét vấn đề phân cum đến hiệu mạng tích hop RFID WSN mặt thơng lượng sử dụng . ©55©csccssscsrssrse 35 IV.980100900279 0654.7601017 1V 36 DANH MUC CAC KY HIEU, CHU VIET TAT BS Base Station CH Cluster Head CLIF Cluster-Based In-network Phase Filtering Scheme EDFSA Enhanced Dynamic Framed Slotted Aloha Algorithm PS Progressive Scanning ND Neighbor Discovery Message RF Radio Frequency RFID Radio Frequency Identification WSN Wireless Sensor Network > Ly chon dé tai Ngày ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào đời sống làm cho giới ngày văn minh, đại Sự phát triển công nghệ điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật độ xác cao, tốc độ nhanh, khả ứng dụng cao góp phần nâng cao suất lao động người, giúp cho chất lượng sống ngày tốt Cong nghé RFID (Radio Frequency Identification) 1a céng nghé nhan dang đối tượng sóng vơ tuyến,hiện áp dụng phát triển nhiều lĩnh vực như: an ninh, quân sự, y học, giải trí, thương mại, bưu viễn thơng đem lại nhiều lợi ích to lớn Nhiều tập đồn lớn hệ thống siêu thị, thu phí giao thông áp dụng công nghệ Một hệ thống RFID gồm có thành phần: thẻ RFID, đầu đọc RFID thành phần trung gian Thẻ RFID hay tiếp sóng (#ansponders) tích hợp mạch điện với mã số (id) co thé gửi nhận thông tin từ đầu doc RFID thông qua ăng-ten Đầu đọc RFID hay thu (#ansceivers) gồm mơ-đun sóng vơ tuyến điện, đơn vị điều khiển ăng-ten sử dụng để giao tiếp với thẻ RFID thơng qua tín hiệu sóng vơ tuyến Thành phẩntrung gian RFID máy chủ để lưu trữ quản lý đữ liệu đầu đọc RFID,nó cịn gửi truy vấn yêu cầu đầu đọc thu thập thông tin cho ứng dụng khác Để áp dụng cơng nghệ RFID vào hệ thống có quy mơ lớn yêu cầu đầu đọc RFID phải bao phủ vùng rộng lớn; hệ thống RFID cần tích hợp với mạng cảm biến khơng dây,trong nút cảm biến khơng dây tích hợp với đầu đọc RFID để kết nối trực tiếp đến máy chủ nút cảm biến không dây có đặc tính vật lý tiêu thụ điện năng, phạm vi giao tiếp kích thước đầu đọc RFID Một vấn đề nhiều nhà nghiên cứu RFID quan tâm vấn dé xung đột đọc thé (collision), để giải vấn đề nhiều phương pháp để xuất, chủ yếu dựa giao thức Aloha Trong Luận văn tìm hiểu số phương pháp phân cụm thẻ hệ thống RFID nhằm chống xung đột Đó lý tơi chọn đề tài “Tìm hiểu số kỹ thuật phân cụm hệ thong RFID” > Mục đích nghiên cứu —_ Tìm hiểu kiến thức RFID, mạng cảm biến không dây hệ thống RFID tích hợp với mạng cảm biến không dây — Nghiên cứu số kỹ thuật phân cụm thẻ hệ thống RFID — Cài đặt mô phân tích kết kỹ thuật tìm hiều > Cấu trúc luận văn Cấu trúc luận văn bao gồm phần mở đầu, ba chương nội dung, phần kết luận tài liệu tham khảo, đó: Chương 1, Tổng quan mạng RFID, giới thiệu tổng quan công nghệRFID, hệ thống RFID, mạng cảm biến khơng dây hệ thống RFID tích hợp mạng cảm biến không dây Chương 2, Một số kỹ thuật phân cụm thẻ hệ thống RFID, trình bày chi tiết số kỹ thuật phân cụm thẻ hệ thông RFID Chương 3, Cài đặt mô phân tích kết quả, cài đặt mơ kịch dựa kỹ thuật phân cụm thẻ trình bày Chương 2,phân tích đánh giá kết mô Kết luận hướng phát triển đề tài CHUONG TONG QUAN VE HE THONG RFID 1.1 TONG QUAN VE CONG NGHE RFID 1.1.1 Lịch sử phát trién cong nghé RFID Cong nghé RFID doi tt nim 1897 Guglielmo Marconi phat minh radio Tuy nhiên, biết đến vào năm 1930 trải qua nhiều thời kỳ 1.11.L Thời kỳ đầu công nghệ RFID Vào năm 1930, Lục quân (Army) Hải quân (Navy) thuộc Quân đội Hoa Kỳ gặp phải thử thách xác định mục tiêu mặt đất, biển bầu trời Đến năm 1937 phòng thử nghiệm nghiên cứu Naval U.S phát trién théng xdc dinh IFF (Identification Friend or Foe) cho phép nhitng déi tượng thuộc quân ta có thê phân biệt với quân địch Từ đó, công nghệ trở nên phổ biến hệ thống điều khiển không lưu vào cuối thập niên 50 Những ứng dụng sóng RF việc xác định vật thể suốt thập niên 50 giới hạn chủ yếu quân đội, phòng nghiên cứu, đoanh nghiệp lớn thiết bị có giá cao kích thước lớn Những thiết bị to lớn công kểnh nêu tiền thân công nghệ RFID ngày / ee @œ + Dp 1880s: Fundamental pe wnderstanding of Electromagnetic Energy L † L † 1897: Guglielmo Marconi invented the radio x | 1922: Bình \ ` ` of Radar \ \ WAS around RFID technology † / ⁄ —“” advance thoughts J = \ kh} © Ee invents the integrated © im)» | lí circuit at 1950s:is used Early inRFID technology Research Labs † 1937: NRL developed the IFF System † `7 1958: Jack Kilby 2) AN Texas Instruments J † Late 1950s: IFFbecomes the basis for the world's air traffic control systems © † = =| Hình 0.1 Những mốc quan trọng thời kỳ đầu công nghệ RFID 1.1.1.2 Thời kỳ phát vật thê riêng biệt Trong suốt thập kỷ 70, công nghiệp sản xuất, vận chuyển bắt đầu nghiên cứu phát triển dự án để tìm cách dùng IC (Intergated Circuit)dua trén cong nghệ RFID Có nhiều ứng dụng cơng nghiệp tự động, xác định vật nuôi, theo dõi lưu thông Trong thời kỳ thẻ có IC tiếp tục phát triển có đặc tính: nhớ ghi được, tốc độ đọc nhanh khoảng cách đọc xa Vào đầu thập niên 80, công nghệ RFID áp dụng nhiều ứng dụng: đặt đường ray Mỹ, đánh dấu vật nuôi nông trại Châu Âu Cơng nghệ RFID cịn dùng nghiên cứu động vật hoang dã đánh dấu loài nguy hiểm va có nguy tuyệt chủng Đến thập niên 90, công nghệ RFID trở nên phổ biến sử dụng nhiều thu phí điện tử nước: Ý, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Mỹ Những hệ thống cung cấp dạng truy cập điều khiển phức tạp cịn bao gồm máy trả tiền Đầu năm 1990, nhiều hệ thống thu phí Bắc Mỹ tham gia vao nhom cé tén IAG (E-Zpass Interagency Group) cing phat triển vùng có hệ thống thu phí điện tử tương thích với Đây cột mốc quan trọng để tạo ứng dụng tiêu chuẩn Hầu hết tiêu chuẩn tập trung đặc tính kỹ thuật tần số hoạt động giao thức giao tiếp phần cứng E-Zpasscòn thẻ đơn tương ứng với tài khoản phương tiện Thẻ xe truy cập vào hệ thống thu phí đường cao tốc mà dừng lại E-Zpassgiúp việc lưu thông đễ dàng giảm lực lượng lao động kiểm soát vé thu tiền Cung vao thoi diém nay, khéa thé (RFID card) st dung phé bién thay cho thiết bị máy móc điều khiển truy cập truyền thống khóa kim loại khóa số Những sản phẩm cịn gọi thẻ thơng minh không tiếp xúc cung cấp thông tin người dùng, giá thành thấp đề sản xuất lập trình điện tử khoa học máy tính Ngày có nhiều cơng ty nhà nghiên cứu cố găng tích hợp hai cơng nghệ với đề cung cấp cho ứng dụng cụ thé 1.4.1 Sự khác RFID với mạng cảm biến không dây Đa phần ứng dụng mạng cảm biến không dây đùng để giám sát đối tượng nhận biết điều kiện môi trường Ngược lại, RFID sử dụng phát diện vị trí đối tượng Nói cách khác, mạng biến không dây mạng để cảm multi-hop, hệ thống RFID tuân theo single-hop Firmware nút mạng cảm biến khơng dây lập trình cách dễ dàng, hầu hết đọc RFID lập trình người dùng Bảng 0.2 So sánh thuộc tính RFID với mạng cảm biến khơng dây Các thuộc tính RFID Mang cam bién khéng day Phát diện | Nhận biết tham số môi dối tượng | trường cung cấp thơng tin Mục đích , ` găn thẻ s tình trạng đơi tượng gắn thẻ Thanh phan Cac thẻ dau doc Cac ¬ nut cam bién, cac nut chuyên tiệp, sink Giao thức Các chuẩn RFID Zigbee, Wi-Fi Truyén thong Single-hop Multi-hop Khả di động Các thé di chuyển | Các nút cảm biến thường cố n : đôi tượng găn vào định Tùy theo loại thẻ, | Tích hợp pin để cung cấp , Cung câp lượng tích hợp pin thể | lượng chủ động, bán thụ động, không thẻ bị 22 dong Khả lập trình Thơng thường khơng | Co thể lập trình Bộ đọc đắt Giá Nút cảm biến: trung bình „ Sink: dat Thẻ rẻ 'Triên khai Cố ¬ định, thường phải | Ngẫu nhiên cố định xêp cân thận 1.4.2 Lợi ích việc tích hợp RFID với mạng cảm biến khơng dây RFID tích hợp với mạng cảm biến không dây cho phép RFID day manh tính logic vào nút đề tăng khả giao tiếp đọc thẻ Điền hình, cảm biến RFID phát triển Trung tâm an toàn thực phâm Trường Đại học Aubum Hoa Kỳ đo độ nhiễm bần vi khuẩn Nó hoạt động chế độ báo động với lần phát thực phẩm có vấn dé RFID tích hợp với mạng cảm biến khơng dây cung cấp nhiều cách thức làm việc khả mở rộng ứng dụng RFID để hoạt động khu vực rộng lớn Chúng tỏ hữu ích sản xuất hoạt động điều kiện môi trường mà công nghệ khác khơng có khả thực 1.4.3 Tương lai thách thức Mặc đù RFID nhận nhiều quan tâm ngành công nghiệp Tuy nhiên, nhà nghiên cứu cần phải nỗ lực nhiều việc tích hợp RFID với mạng cảm biến khơng dây tương lai Vì thiết nghĩ việc tích hợp hai công nghệ lại với cho nhiều ứng dụng mới, ứng dụng cho robot làm nhiệm vụ giải cứu, ay robot trang bị đọc RFID mạng cảm biến khơng dây Các robot có khả nhận biết điều kiện môi trường thông qua cảm biến hiểu rõ môi trường sau đọc ID đối tượng xung quanh gắn thẻ Các thơng tin mơi trường quan trọng, sử dụng cho việc định robot Thực tế, để chọn ứng dụng cho nhu 23 cầu thu thập thông tin môi trường RFID tích hợp với mạng cảm biến khơng dây lựa chọn tốt Việc sử dụng công nghệ RFID bán thụ động hay chủ động tích hợp với mạng cảm biến khơng dây có tương lai đầy hứa hẹn Ngoài ra, xuất chipset RFID số công ty (như Intel) làm giảm giá thành đọc RFID tong lai Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng công nghệ RFID ngày nhiều, mở thị trường đầy tiềm cho nhà nghiên cứu sản xuất RFID-NS RFID RFID Code URI Code Goods Information RFID Middleware Data compression and extraction À Hình 0.12 Mơ hình RF1D tích hợp với mạng cảm biến khơng dây 1.5 TIEU KET CHUONG Chương này, giới thiệu tổng quan công nghé RFID va mang cảm biến không dây Tìm hiểu hệ thống mạng RFID thành phần phương thức hoạt động hệ thống mang RFID Dac biệt việc tích hợp RFID với mạng cảm biến không cho thấy lợi ích việc tích hợp hai cơng nghệ lại với nhau, từ giúp hiểu rõ thêm công nghệ 24 CHUONG MOT SO KY THUAT PHAN CUM THE TRONG HE THONG RFID 2.1 GIỚI THIỆU Hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Radio Frequency Identification RFID) su dung tan s6 radio dé tu động xác định thẻ RFID Có hai thành phần hệ thống RFID, dau doc va thé Hé théng RFID duoc phan loai hệ théng RFID hoat déng (Thé pin) hệ thống RFID thụ động (Thẻ không pin) Vẫn để va chạm thẻ vấn đề quan trọng hệ thống RFID thụ động Các tần số truyền khác phân thành bốn dải bản, LF (tần số thấp, vi du: 125KHz), I-IF (tan s6 cao, vi du: 13.56MHz), UHF (tan số cực cao, ví du: 868MHz hoac 915MHz) va vi song (vi du: 2.4GHz ) Viéc ap dung UHF RFID ngày phổ biến: LF HF RFID, phạm vi đọc thường 60cm; vi sóng RFID, khoảng độ nhạy cảm Im; REFID UHF, với môi trường nên phạm vi đọc tối đa pham vi doc thường có thé dat dén 5m Luan van tập trung thảo luận hệ thống RFID thụ động UHF Do khoảng cách đầu đọc thẻ ngày tăng, đầu đọc nên cấu tạo để xác định lúc nhiều thẻ Khi có nhiều thẻ khu vực phân tích gửi đữ liệu lúc gây nhiễu lẫn nhau; nguyên nhân làm đữ liệu gây xung đột Ngày nay, người fa sử dụng số phương pháp khác nhằm ngăn ngừa xung đột đảm bảo có thẻ "được nhận diện" Các phương pháp gọi thuật toán chống xung đột Đối với thuật toán chống xung đột hệ thống RFID, thuat toan dựa ALOHA nhị phân (Binary Tree) sử dụng rộng rãi Cả hai dựa phương pháp TDMA Lệnh đọc chia thành nhiều khe có thẻ phản hồi khe, đầu đọc xác định thẻ Hiện tượng xung đột đọc thẻ tác giả [4] tượng 25 thời điểm đầu đọc nhận từ mã 7D thẻ trở lên; lúc đầu đọc phải đọc mã 7D thẻ Đã có số đề xuất giải vấn đề chủ yếu dựa giải thuật Aloha Với giải thuật Alohatruyên thống [5][6] đầu đọc gửi truy vấn đến thẻ nằm vùng đọc nó, sau thẻ chuyên mã 7D đến đầu đọc theo thời gian cách ngẫu nhiên Vì mà xác suất xung đột hay nhiều thẻ đến đầu đọc thời điểm có xu hướng tăng lên Hình 2.1 Đề xuất giải thuật FSA Để giải vấn để này, tác giả [7] đưa giải thuật Slotted Aloha, dựa giải thuật Aloha[5], để hạn chế xung đột đọc thẻ, tác giả [7] phân việc đọc thẻ khe thoi gian (time slots) khác Trong [8] tác giả đề xudt giai thuat FSA (Framed Slotted Aloha Algorithm) theo việc nhận diện thẻ chia thành khung (frame) mà khung chia thành khe thời gian khác (Xem Hình 2.1) Khơng giống giải thuật Aloha Slotted Aloha, việc đọc mã /Dtrong FSA thực theo vòng lặp qua khe thời gian Trong giải thuật FSA đầu đọc xác định kích thước khung, sau khung gửi di để đọc thẻ Mỗi thẻ chọn ngẫu nhiên khe truyền ma JD chúng, có tượng xung đột xảy mã 7D truyền lại khung 26 Bằng cách thay đổi kích thước khung động tác giả [8] để xuất giải thuat DFSA (Dynamic Framed Slotted Aloha Algorithm), theo kích thước khung thay đổi cho phù hợp với số thẻ Xem Hình 2.2) Sau lần đọc kích thước khung thay đổi tăng hay giảm phụ thuộc vào số lượng thẻ nằm vùng đọc Các tác giả [8] cho giải thuật ông đạt hiệu tối đa kích thước khung số lượng thẻ vựng c đâf.rame e-3- Frame2=====~= >< Frame3- 1I2I5T215T617T81191óMSRINSRM - NW1 - |„ Slot for tags Hình 2.2 Đề xuất giải thuat DFSA Nhưcác tác giả [8] ra, hiệu hệ thống đạt tối đa số thẻ kích thước khung Tuy nhiên, trường hợp số lượng thẻ nằm vùng đọc lớn, kích thước khung khơng thể tăng vô hạn được, nên nguy xảy xung đột hữu Để giải vấn đề có số đề xuất đưa với tư tưởng phân cụm thẻ khác theo nhóm để đọc Liên quan vấn đề có để xuấtđược xem xét dé la EDFSA (Enhanced Dynamic Framed Slotted Aloha Algorithm)[9| va PS (Progressive Scanning Algorithm)[10| ma sé duoc trình bày phan Luận văn 2.2 MỘT SÓ KỸ THUẬT PHAN CUM THE TRONG HE THONG RFID 221 Giải thuật EDFSA e_ Ý tưởng giải thuật Như trình bày phần trước, nếukích thước khung cố định mà số lượng thẻ chưa đọc vượt giới hạn kích thước khung, áp dụng giải thuật Aloha vấn đề xung đột xảy sau bước đọc thẻ Ở đây, tác giả [9] giả thiết vấn để xung đột khơng xảy kích thước khung lớn số lượng thẻ (vì sau số bước thẻ đếu nhận diện khe 27 thoi gian) Do do, số lượng thẻ chưa đọc lớn so với kích thước khung để xuất [9] chia thẻ chưa đọc vào nhóm khác Gọi ý số lượng thẻ chưa đọc, K kích thước khung, lúc thẻ chưa đọc chia vào K nhóm Sau q trình đọc số thẻ nhận diện K thẻ (như phan tích sau số bước đọc giải thuật Aloha K thẻ đểu nhận điện) Số thẻ chưa nhận điện W=W-K, XN lớn kích thước khung K thi q trình phân nhóm tiếp tục, X bé K việc phân nhóm kết thúc kích thước khung K điều chỉnh lại số lượng thẻ chưa đọc Với cách tiếp cậnphân nhóm thẻ này, việc nhận diện thẻ tránh xung đột thực hiệu Tuy nhiên, số lần lặp dé đọc liệu lại tăng lên, tiết giải thuật trình bày phần e_ Giải thuật Giải thuật EDESA mô tả tiết sau: Đầu vào: - Số lượng thẻ chưa đọc N; - Danh sách thẻ chưa đọc Tag;, i=1 N - Kích thước khung K Đầu ra: - Số lần phân cụm để đọc liệu R Phương pháp: Buc 1: Néu (K=N) Read (N); // khơng cần phân nhóm thẻ 28 Bước 3: lặp lại bước I tât thẻ đọc Độ phức tạp giải thuật EDFSA 1a O(R), với R số lần phân cụm để đọc liệu Chỉ tiết nguyên tắc hoạt động EDFSA mô tả tiết sơ đồ sau: - Số thẻ chưa đọc ý - Kích thước khung K - Tag i: i=1,2, N Read(N) Cluster(K) Read(K) N=N-K x Uu điểm: > Khả phát hạn chế thẻ vùng đọc đề tănghiệusuấtđọc thẻ > Giải tinh trạng xung đột đọc thẻ số lượng thẻ lớn nhiều so với kích thước khung > Giải thuật tương đối đơn giản dễ hiểu * Nhược điểm: > Chưa đáp ứng vùng đọc số lượng tag tăng cao > Tiêu hao nguồn lượng nhiễu trình điều chỉnh, giới hạn tag 29 2.2.2 Giải thuật PS e_ Ý tưởng giải thuật Trong giải thuật EDFESA việc chia thẻ chưa đọc vào nhóm khơng chịu ràng buộc Chính tác giả [10]đã để xuất giải thuật PS, dựa ý tưởng phân thẻ nằm vùng đọc đầu đọc vào thành nhóm, thẻ nhóm vào cụm cịn chịu ảnh hưởng ràng buộc độ trễ thời gian, thơng lượng khoảng cách Theo đó, đầu đọc truyền với lượng tối thiểu (P, = Pinin) dé ngan thẻ xa đầu đọc phản hồi giúp thẻ gần có thê phản hồi Chính điều giúp cho việc đọc liệu từ thẻ gần tốt Các đầu đọc tăng mức lượng theo hệ số CĐ, = Pưự„, + R); tất thẻ nằm vùng đọc phản hôi để đọc thẻ Điều thực đầu đọc truyền lệnh goi ‘header’ đến thẻ nằm vùng đọc, thẻ không trả lời không đọc chu kỳ Phương thức thực lặp lại với giá trị ¡ khác Đụ = ĐPưựy + ¡ * (ï— 1,/2,3 ) Trong lần đọc cuối ?„ = Prnaxs kết thúc chu ky thứ giải thuật PS, số cụm ø xác định ø = [(Pzz — P„„)/] trình tiếp tục thẻ xác định e_ Giải thuật Giải thuật PS mô tả tiết sau: Đầu vào: - Số lượng thẻ chưa đọc N; - Danh sách thẻ chưa đọc 7ag;, 1=1, 2, N: - Năng lượng tối đa Prax, nang luong tối thiểu Tý - Danh sách lượng thẻ cần để phan hồi Ej, i=1, 2, N:E;€[Pnin Pgag| - Hệ số lượng J2; 30 Đầu ra: - Số lần phân cụm để đọc đữ liệu R Phương pháp: Bước 1:Khởi tạo tham số P„ = Đymm;ï = Ì ; Bước 2:Trong (P„ Thuật toán tương đối đơn giản dễ hiểu 4% Nhược điểm: > Bi ràng buộc độ trễ thời gian, thông lượng khoảng cách > Chưa tiết kiệm tối đa nguồn lượng hệ thống mạng RFID 2.3 TIEU KET CHUONG Trong chương này, giới thiệu vấn dé xung đột hệ thống RFID phương pháp phân cụm thẻ hệ thống RFID, có tên EDFSA PS Việc đánh giá so sánh giải thuật thực Chương nhằm thấy ưu điểm giải thuật mang lại 31 CHUONG CAI DAT MO PHONG VA PHAN TICH KET QUA Trong phần tiến hành mô ngôn ngữ Java/Eclipse, dé so sánh hiệu phương pháp EDFSA vaPS Chương Tôi tiến hành so sánh số lần phân cụm trình đọc thẻ số lượng thẻ chưa đọc thay đổi từ 100 đến 500 thẻ Năng lượng cần thiết để phản hỗồi đọc thẻ thẻ phương pháp PS thiết lập nằm khoảng [10, 100]1(oules), lượng Prin thiết lập 151, lượng P„„„ thiết lập 1001 3.1 SO SANH SO LAN PHAN CỤM THẺ VỚI PHƯƠNG PHÁP EDFSA Tơi tiến hành mơ EDFSA với kích thước khung K thay đổi từ 5, 7, dé xem xét số lần phân cụm đọc thẻ số lượng thẻ thay đổi từ 100 đến 500 thẻ ——(-›" —E—(-7 —=t—Lk-9 100 Số lần phân cụm 80 60 40 20 100 200 300 400 500 Số thẻ chưa đọc Hình 3.1 So sánh số lần phân cụm đọc thẻ kích thước khung thay đổi với X=S, 7, với phương pháp EDESA Kết Hình 3.1 cho thấy kích thước khung thay đổi từ 5, 7, số lần phân cụm đọc thẻ giảm xuống khoảng 26% Điều có số lượng thẻ đọc tăng lên kích thước khung, nên lần đọc thẻ, đầu đọc đọc nhiều thẻ lần phân cụm Khi tiến hành thay đổi số lượng thẻ chưa đọc số lần phân cụm đọc thẻ tăng 32 lên Do kích thước khung cố định số lượng thẻ tăng lên nên số lần đọc thẻ tăng lên 3.2 SO SANH SO LAN PHAN CUM THẺ VỚI PHƯƠNG PHÁP PS Tôi tiến hành mô phương pháp PS, với giá trị Ez„„„„thay đổi từ 5J, 7J 9J, để xem xét số lần phân cụm đọc thẻ số lượng thẻ chưa đọc thay đổi từ 100 đến 500 thẻ —@—Ethresh=5) —tthresh=7j =&—Ethresh=9j 75 + + mu + + "m # = = a 45 * ws sừ ate A 100 200 300 400 500 Bes S55 30 Số thẻ chưa đọc Hình 3.2 So sánh số lần phân cụm đọc thẻ giá trị „„ thay đổi từ 5J, 7J va 9J với phương pháp PS Kết thể Hình 3.2 cho thấy số lần phân cụm thẻ tăng giá trị FZ„„„„„ giảm số lần phân cụm giảm giá trị F„„„ tăng, chênh lệch vào khoảng 14% Nguyên nhân vấn để đầu đọc phát lượng lớn để đọc thẻ số lần đọc thẻ tăng lên lần phân cụm (Như thê Bang 3.1) Bảng 3.1 Số lượng thẻ cụm giá tri Ethresh thay đôi, với trường hợp số thẻ chưa đọc cố định 100 Cụm Ethresh=5J Ethresh=7J Ethresh=9J 6 6 27 34 35 28 15 10 18 22 16 22 31 Khi tiến hành thay đổi số lượng thẻ chưa đọc từ 100 đến 500, thi ta nhận thấy 33 số lần phân cụm đọc thẻ không thay đổi Nguyên nhân thẻ muốn đọc chúng cần phải nằm phạm vi mà lượng đầu đọc đạt đến (năng lượng cần thiết bé P„„„) nên tăng số lượng thẻ số lần phân cụm không thay đổi, nhiên giá trị đọc lần tăng lên 3.3 TIEU KET CHUONG Trong chương mô lại phương pháp EDFSA PS, kết mô phương pháp EDFSA có số lần phân cụm đọc thẻ tăng kích thước khung giảm, số thẻ chưa đọc tăng Trong phương pháp PS số lần phân cụm đọc thẻ không thay đổi ta tăng số thể chưa đọc, nhiên điều làm gia tăng số lượng thẻ cần đọc lần phân cụm 34 KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN DE TAI Kết luận Công nghệ RFID mạng cảm biến không dây xem công nghệ hứa hẹn cho tương lai Nó có nhiều chức riêng nhiều ưu điểm so với kỹ thuật nhận đạng khác Việc nghiên cứu công nghệ RFID phương pháp phận cụm thẻđã thu kết quan trọng Những vấn đề đạt luận văn : > Khái quát công nghệ RFID mạng cảm biến không dây, thành phần RFID mạng cản biến khơng dây Trình bày mơ hình tích hợp RFID vào mạng cảm biến khơng > Tìm hiểu 2phương pháp phân cụm thẻ mạng RFID EDFSA PS > Luận văn tiến hành mô phương pháp EDFSA PS để xem xét số lần phân cụm cần thiết phương pháp Hướng phát triển đề tài Ngoài kết đạt được, luận văn số vấn để cần nghiên cứu thêm như: Tiến hành xem xét vấn để phân cum đến hiệu mạng tích hợp RFID WSN mặt thơng lượng sử dụng 35 TAI LIEU THAM KHAO [1] Hai Liu et al., “Taxonomy and Challenges of theIntegration of RFID and Wireless Sensor Networks” JEEE Network, 22 (6),pp 26 — 35, 2008 [2] Huanjia Yang Architectures and Shuang-Hua to integrate Yang, RFID, “RFID sensor Sensor Network and - Network WSN”,Measurement and Control,A0 (2), pp.56-59, 2007 [3] EPCglobal Tag Data Standard (TDS) Version 143 document,http://www.epcglobalus.org/dnnepcus/KnowledgeBase/Browse/tabi d/277/DMXModule/706/Command/Core Download/Default.aspx? EntryId=297 (ngay truy cap 12/10/2017) [4] K Ali, H Hassanein, and A-E Taha, "RFID anti-collision protocol for dense passive tag environments," in Proceedings of the IEEE Local Computer Networks (LCN), pp 819-824, Oct 2007 [5] N Abramson, "THE ALOHA SYSTEM: another alternative for computer communications," &1970, pp 281-285 [6] N Abramson, "Development of the ALOHANET," JEEE Transactions on Information Theory, vol 31, pp 119-123,Mar 1985 [7] G Roberts, "ALOHA packet system with and without slots and capture," ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 5, pp.28-42, 1975 [8] F Schoute,"Dynamic frame length ALOHA," JEEE Transactions on Communications, vol 31, pp 565-568, Apr 1983 [9] S Lee, S Joo, and C Lee, "An Enhanced Dynamic Framed Algorithm for RFID Tag Identification," in Slotted ALOHA Proceedings of the IEEE International conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services, pp 166-172, July 2005 [10] Weilian Su, Algorithm," N IEEE Alchazidis and Transactions T.T.Ha, on Feb.2010 36 Mobile "Multiple Computing, RFID vol.9, Tags Access pp.174-187,