Tìm hiểu một số kỹ thuật ước tính thẻ dựa trên giao thức DFSA trong hệ thống RFID

Mục tiêu nghiên cứuTìm hiểu các kiến thức cơ bản về hệ thống RFID tích hợp với mạng cảm biến không dây.Tìm hiểu một số kỹ thuật ước tính thẻ dựa trên giao thức DFSA nhằm giảm xung đột trong hệ thống RFID. Cài đặt mô phỏng và phân tích kết quả của các kỹ thuật đã tìm hiểu.Cấu trúc luận vănCấu trúc luận văn bao gồm phần mở đầu, ba chương nội dung, phần kết luận và tài liệu tham khảo, trong đó:Chương 1, Giới thiệu tổng quan về công nghệ RFID, mạng cảm biến không dây và kiểu tích hợp RFID với mạng cảm biến không dây.Chương 2, Một số kỹ thuật ước tính thẻ dựa trên giao thức DFSA trong hệ thống RFID, trình bày chi tiết một số kỹ thuật ước tính thẻ.Chương 3, Cài đặt mô phỏng và phân tích kết quả, cài đặt mô phỏng theo kịch bản dựa trên các kỹ thuật ước tính thẻ được trình bày trong chương 2, phân tích đánh giá kết quả mô phỏng.Kết luận và hướng phát triển của đề tài.

MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ RFID VÀ TÍCH HỢP RFID VỚI MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY 1.1 GIỚI THIỆU RFID .3 1.1.1 Các thành phần hệ thống RFID .4 1.1.2 Chuẩn EPC .8 1.1.3 Giao thức ALOHA 1.1.4 Ứng dụng công nghệ RFID 10 1.2 MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 11 1.2.1 Đặc điểm mạng cảm biến 11 1.2.2 Cấu trúc nút mạng cảm biến 11 1.2.3 Cấu trúc mạng cảm biến 12 1.2.4 Các ứng dụng mạng cảm biến không dây 13 1.3 SỰ KHÁC NHAU GIỮA RFID VÀ MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY 13 1.4 TÍCH HỢP RFID VÀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 14 1.4.1 Tích hợp thẻ RFID với cảm biến 15 1.4.2 Tích hợp thẻ RFID với nút WSN .15 1.4.3 Tích hợp đầu đọc RFID với nút WSN .16 1.4.4 Tích hợp thành phần RFID với nút WSN 17 1.5 TIỂU KẾT CHƯƠNG .18 CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT ƯỚC TÍNH THẺ DỰA TRÊN GIAO THỨC DFSA TRONG HỆ THỐNG RFID 19 2.1 GIAO THỨC FSA VÀ XUNG ĐỘT 19 2.1.1 Giao thức BFSA 21 2.1.2 Giao thức DFSA 24 2.2 KỸ THUẬT EDFSA 32 2.2.1 Ý tưởng 32 2.2.2 Kích thước khung chia nhóm EDFSA 33 2.2.3 Giải thuật .35 2.2.4 Ưu điểm nhược điểm .38 2.3 KỸ THUẬT 2CTE 39 2.3.1 Ý tưởng 39 2.3.2 Giải thuật .39 2.3.3 Ưu điểm nhược điểm .44 2.4 KỸ THUẬT DPTE .45 2.4.1 Ý tưởng 45 2.4.2 Tham số tích lũy 45 2.4.3 Phân tích trường hợp xung đột .46 2.4.4 Giải thuật .47 2.4.5 Ưu điểm nhược điểm .51 2.5 SO SÁNH CÁC KỸ THUẬT ƯỚC TÍNH THẺ 52 2.6 TIỂU KẾT CHƯƠNG .52 CHƯƠNG CÀI ĐẶT MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ .53 3.1 MÔI TRƯỜNG MÔ PHỎNG .53 3.2 KỊCH BẢN MÔ PHỎNG 53 3.3 TIỂU KẾT CHƯƠNG .62 KẾT LUẬN 63  Kết luận 63  Hướng phát triển đề tài 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Bảng so sánh khác loại thẻ Bảng 1.2 Bảng mơ tả vị trí bit chuẩn EPC GID-96 Bảng 1.3 Sự khác RFID WSN 14 Bảng 2.1 Ngưỡng ngưỡng để kích thước khung tối ưu .28 Bảng 2.2 Số thẻ chưa đọc so với kích thước khung tối ưu số nhóm 35 Bảng 2.3 Các trường hợp xung đột .46 Bảng 2.4 So sánh ưu điểm, nhược điểm giao thức kỹ thuật ước tính thẻ 52 Bảng 3.1 Kích thước khung ban đầu kỹ thuật 54 Bảng 3.2 Số thẻ thực đưa vào vùng phủ sóng đầu đọc 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Các thành phần hệ thống RFID Hình 1.2 Các thành phần thẻ chủ động .5 Hình 1.3 Các thành phần thẻ thụ động .6 Hình 1.4 Các thành phần thẻ bán thụ động .6 Hình 1.5 Một số thẻ thông dụng ứng dụng Hình 1.6 Sơ đồ thể đơn vị đầu đọc Hình 1.7 Các thành phần nút cảm biến 12 Hình 1.8 Cấu trúc mạng cảm biến 12 Hình 1.9 Bốn loại tích hợp RFID với WSN 15 Hình 1.10 Kiến trúc tích hợp thẻ RFID với cảm biến 15 Hình 1.11 Kiến trúc tích hợp thẻ RFID với nút WSN 16 Hình 1.12 Kiến trúc tích hợp đầu đọc RFID với nút WSN .17 Hình 1.13 Kiến trúc hệ thống cài đặt hỗ trợ tích hợp thành phần RFID với nút WSN 18 Hình 2.1 Phương pháp đọc số ID thẻ giao thức ALOHA .20 Hình 2.2 Phương pháp đọc số ID thẻ giao thức FSA 21 Hình 2.3 Phương pháp đọc số ID thẻ giao thức BFSA 22 Hình 2.4 Sơ đồ khối giải thuật đọc số ID thẻ giao thức BFSA .23 Hình 2.5 Phương pháp đọc số ID thẻ giao thức DFSA 25 Hình 2.6 Sơ đồ khối giải thuật đọc số ID thẻ giao thức DFSA .30 Hình 2.7 Sơ đồ khối giải thuật EDFSA 37 Hình 2.8 Sơ đồ khối giải thuật 2CTE 42 Hình 2.9 Sơ đồ khối giải thuật DPTE 49 Hình 3.1 So sánh giá trị TS với số thẻ cần nhận dạng thay đổi .55 Hình 3.2 So sánh giá trị SE với số thẻ cần nhận dạng thay đổi .55 Hình 3.3 So sánh giá trị TC với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 57 Hình 3.4 So sánh giá trị TE với số thẻ cần nhận dạng thay đổi .57 Hình 3.5 So sánh giá trị NC với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 58 Hình 3.6 So sánh giá trị NS với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 59 Hình 3.7 So sánh giá trị E, S, C F giao thức DFSA 60 Hình 3.8 So sánh giá trị E, S, C F kỹ thuật EDFSA 61 Hình 3.9 So sánh giá trị E, S, C F kỹ thuật 2CTE 62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 2CTE Conditional Tag Estimation AIDC Automatic Identification and Data Capture BFSA Basic Framed Slotted ALOHA DFSA Dynamic Framed Slotted ALOHA DPTE Dynamic Parameter Tag Estimation EDFSA Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA EPC Electronic Product Code FSA Framed Sloted ALOHA HF High Frequency ID Indentity NC Number of read cycle NS The number of slots used to identify RF Radio Frequency RFID Radio Frequency Identification SE System efficiency TC Total number of collision slots TE Total number of emty slots TS Total number of tag read successful WSN Wireless Sensor Network MỞ ĐẦU  Lý chọn đề tài Ngày công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID (Radio Frequency Identification) có vai trò quan trọng thay mã vạch (Barcode) lĩnh vực như: quản lý chuỗi cung ứng, phân phối, nông nghiệp, quân sự, y tế, ngân hàng… Đầu đọc RFID đọc liệu từ thẻ RFID mà khơng cần tiếp xúc có khả đọc nhiều thẻ lúc vùng phủ sóng, đầu đọc mã vạch đọc mã vạch thời điểm [11] Một hệ thống RFID bao gồm thành phần: thẻ RFID (Tag), đầu đọc RFID (Reader) thành phần trung gian máy chủ để lưu trữ quản lý liệu đầu đọc RFID Thẻ RFID hay tiếp sóng (transponders) có ăng-ten để gửi nhận liệu Các thẻ RFID phân làm ba loại chính: thẻ chủ động (active), thẻ thụ động (passive) thẻ bán thụ động (semi-active hay semi-passive) Đầu đọc hay thu (transceivers) ghi liệu vào thẻ đọc liệu từ thẻ gửi đến máy chủ để xử lý [7]., [11] Một vấn đề quan trọng hệ thống RFID hiệu nhận dạng thẻ Khi có nhiều thẻ chiếm kênh truyền thông RF (Radio Frequency) thời điểm, xung đột (collision) xảy ra, đầu đọc nhận dạng liệu thẻ, điều dẫn đến hiệu nhận dạng thẻ thấp Một số giải pháp cho vấn đề tăng tốc độ truyền liệu cách mở rộng băng tần giảm thiểu xung đột Tuy nhiên, khơng thể mở rộng băng tần dải tần số sử dụng bị giới hạn, kỹ thuật giảm thiểu xung đột sử dụng phổ biến FSA (Framed Sloted ALOHA) kỹ thuật dựa ALOHA sử dụng khái niệm khung (Frame) Mỗi khung chia thành khe thời gian Kích thước khung xác định đầu đọc Mỗi thẻ chọn ngẫu nhiên khe, khơng có xung đột xảy ra, thẻ truyền liệu chu kỳ FSA phân thành hai loại BFSA (Basic Framed Slotted ALOHA) dựa việc sử dụng kích thước khung cố định DFSA (Dynamic Framed Slotted ALOHA) dựa việc thay đổi kích thước khung Trong giao thức DFSA, việc thay đổi kích thước khung chuyển biến theo kết chu kỳ trước như: số khe rỗi, số khe va chạm khe có thẻ Khi số lượng thẻ ít, xác suất xung đột thẻ thấp, phương pháp đạt hiệu Nhưng số lượng thẻ tăng, xác suất bị xung đột thẻ trở nên cao hơn, ban đầu khởi tạo kích thước khung nhỏ đầu đọc khơng thể tăng kích thước khung liên tục nhiều chu kỳ [2] Do việc ước tính thẻ để xác định kích thước khung tối ưu vấn đề quan trọng hệ thống RFID, nhằm làm giảm xung đột tăng hiệu hệ thống Đó lý tơi chọn đề tài “Tìm hiểu số kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA hệ thống RFID”  Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu kiến thức hệ thống RFID tích hợp với mạng cảm biến khơng dây - Tìm hiểu số kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA nhằm giảm xung đột hệ thống RFID - Cài đặt mơ phân tích kết kỹ thuật tìm hiểu  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, Giới thiệu tổng quan công nghệ RFID, mạng cảm biến khơng dây kiểu tích hợp RFID với mạng cảm biến không dây Chương 2, Một số kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA hệ thống RFID, trình bày chi tiết số kỹ thuật ước tính thẻ Chương 3, Cài đặt mơ phân tích kết quả, cài đặt mơ theo kịch dựa kỹ thuật ước tính thẻ trình bày chương 2, phân tích đánh giá kết mô Kết luận hướng phát triển đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ RFID VÀ TÍCH HỢP RFID VỚI MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY Cơng nghệ RFID giới thiệu vào năm 1960 sau bùng nổ vào năm 1970 R.F Harrington người nghiên cứu lý thuyết điện từ liên quan đến RFID “Theory of Loaded Scatterers” vào năm 1964, sau nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến phát minh có liên quan đến RFID "Các thiết bị hỗ trợ tần số vô tuyến kích hoạt từ xa” Robert Richardson "Kỹ thuật truyền liệu thụ động sử dụng tiếng vọng radar" J H Vogelman Ngày nay, công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID phần tách rời sống Sự tiện lợi công nghệ sử dụng cho hàng hàng ngàn ứng dụng khác việc theo dõi chuỗi cung ứng, quản lý kho bán lẻ, kiểm soát truy cập bãi đậu xe, theo dõi sách thư viện, chạy đua marathon, theo dõi hành lý hàng khơng, chìa khóa an ninh điện tử, thu phí đường bộ, phòng chống trộm cắp, chăm sóc sức khoẻ Bên cạnh công nghệ RFID, mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network – WSN) phát triển mạnh mẽ Một mạng cảm biến bao gồm số lượng lớn nút cảm biến triển khai mặt đất, không trung, xe, bên tòa nhà, chí thể người Hiện có nhiều nghiên cứu cố gắng kết hợp hai công nghệ RFID WSN lại với nhằm mở rộng nâng cao khả hệ thống Trong chương giới thiệu tổng quan hai công nghệ RFID WSN, khác chúng sau trình bày kiểu tích hợp RFID WSN nhằm mở rộng nâng cao khả hệ thống 1.1 GIỚI THIỆU RFID Không giống công nghệ mã vạch, công nghệ RFID cho phép nhận dạng đối tượng gắn thẻ sóng vơ tuyến khơng cần tiếp xúc trực tiếp khoảng cách xa, không thực giao tiếp vật lý Các thẻ RFID hỗ trợ mã số ID (Indentity) lớn nhiều so với mã vạch Các hệ thống phân biệt nhiều thẻ khác nằm khu vực mà không cần hỗ trợ người Vì cơng nghệ phương pháp tự động nhận dạng thu thập liệu AIDC (Automatic Identification and Data Capture) 1.1.1 Các thành phần hệ thống RFID Trong hệ thống RFID, sử dụng kỹ thuật truyền thông không dây dải tần số vô tuyến để truyền liệu từ thẻ (Tag) đến đầu đọc (Reader) Trên thẻ gắn vi chip (microchip), ăng-ten (Antenna) đính kèm vào đối tượng nhận dạng sản phẩm, xe ôtô Thẻ đầu đọc nhận dạng lấy thông tin, sau thơng tin chuyển tiếp đến phần mềm ứng dụng máy tính Một hệ thống RFID bao gồm thành phần tiếp sóng (transponder hay thẻ RFID), thu phát (transceiver hay đầu đọc RFID), ngày đầu đọc trang bị sẵn ăng-ten máy chủ hay hệ thống phần mềm, mặt lý thuyết hệ thống RFID hoạt động độc lập không cần thành phần này, thực tế hệ thống RFID gần khơng ý nghĩa khơng có thành phần (Hình 1) Hình 1.1 Các thành phần hệ thống RFID 1.1.1.1 Thẻ RFID Thẻ RFID thiết bị lưu trữ truyền liệu đến đầu đọc môi trường khơng tiếp xúc sóng vơ tuyến Thơng thường thẻ RFID có cuộn dây ăng-ten, số thẻ có gắn vi chíp nguồn lượng riêng Vi chip dùng để lưu trữ thông tin, nhớ chip chứa tới 96 bit đến 512 bit gấp 64 lần so với mã vạch, chíp lưu trữ mã số Dựa chức vi chip, thẻ RFID phân loại read-only (Chỉ đọc), read-write (đọc-ghi), write-once-read-many (đọc lần ghi nhiều lần) Ăng-ten gắn với vi mạch truyền thông tin từ vi chip đến đầu đọc, phạm 2.4.5 Ưu điểm nhược điểm DPTE khắc phục việc điều chỉnh kích thước khung liên tục nên tần số điều chỉnh thấp so với DFSA, giảm chi phí phần cứng DPTE kỹ thuật ước tính thẻ phù hợp hệ thống RFID với quy mô lớn thẻ cần trao đổi liệu với đầu đọc liên tục Tuy nhiên, hiệu suất của kỹ thuật DPTE phụ thuộc vào việc thiết lập dãy số kích thước khung cố định ban đầu Số lượng thẻ chưa đọc ban đầu lớn nhiều so với kích thước khung chu kỳ đầu tiên, nên cần nhiều phép tốn để điều chỉnh kích thước khung gần với số thẻ thực tế dẫn đến độ phức tạp cao 50 2.5 SO SÁNH CÁC KỸ THUẬT ƯỚC TÍNH THẺ Bảng 2.7 So sánh ưu điểm, nhược điểm giao thức kỹ thuật ước tính thẻ Giao thức/ Kỹ Thuật BFSA DFSA EDFSA 2CTE DPTE Ưu điểm Nhược điểm Cài đặt đơn giản Tăng xung đột số thẻ cần Loại bỏ xung đột phần giao nhận dạng lớn kích thước thức ALOHA khung Phù hợp số thẻ nhận dạng Kích thước khung thay đổi Phải tăng kích thước khung lên chu kỳ, nên giảm số khe xung đột tối đa liên tục nhiều chu kỳ số lượng thẻ cần đọc lớn Do kích thước khung ban đầu 128 nên Phụ thuộc vào kích thước khung số thẻ nhận dạng chu kỳ đầu số thẻ ban đầu nhiều DFSA Hạn chế thẻ trả lời đến đầu đọc, Hạn chế số thẻ trả lời đến đầu đọc, nên dẫn đến lãng phí khe thời gian giảm số khe xung đột Xung đột xảy khơng chu kỳ đọc nhóm thẻ Không phụ thuộc vào số lượng thẻ ban Xung đột xảy cao đầu phải giảm số khe rỗi Tổng số khe cần đọc hết thẻ giảm tăng hiệu hệ thống Giảm điều chỉnh khung liên tục Phụ thuộc vào dãy kích thước nhiều chu kỳ liên tiếp, nên giảm chi phí khung cố định số thẻ ban đầu phần cứng Khi số thẻ cần nhận dạng lớn Phù hợp hệ thống RFID với quy cần nhiều phép toán để điều mơ lớn chỉnh kích thước khung phù hợp dẫn đến độ phức tạp cao 2.6 TIỂU KẾT CHƯƠNG Chương trình bày ba kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA Các kỹ thuật khắc phục số hạn chế BFSA DFSA EDFSA hạn chế thẻ trả lời đến đầu đọc, giảm xung đột xảy [6] Tuy nhiên, tăng kích thước khung hạn chế thẻ trả lời đến đầu đọc dẫn đến việc lãng phí khe thời gian kích thước khung lớn nhiều so với số lượng thẻ chưa đọc thực tế 2CTE khắc phục vấn đề cách chia thành hai phần giảm số khe xung đột giảm số khe rỗi [2] Với kỹ thuật DPTE, sử dụng tham số tích lũy để giảm tình trạng tăng kích thước khung liên tục nhiều chu kỳ [3] Kỹ thuật phù hợp hệ thống quy mô lớn 51 CHƯƠNG CÀI ĐẶT MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Trong chương này, Luận văn tiến hành cài đặt mô để so sánh hiệu kỹ thuật EDFSA, 2CTE với hai giao thức BFSA DFSA Việc so sánh thực dựa sáu tiêu chí: hiệu hệ thống SE (system efficiency), số chu kỳ đọc để nhận dạng hết thẻ NC (number of read cycle), tổng số khe đầu đọc dùng để nhận dạng hết thẻ NS (the number of slots used to identify), tổng số khe rỗi TE (total number of emty slots), tổng số thẻ đọc thành công TS (total number of tag read successful), tổng số khe xung đột TC (total number of collision slots) 3.1 MƠI TRƯỜNG MƠ PHỎNG Các mơ Luận văn cài đặt ngôn ngữ Java cài đặt máy tính cá nhân với cấu sau: CPU Intel Core i3-2330M 2.20GHZ, 4GB nhớ RAM Kết mô đưa vào Excel 2010 để vẽ biểu đồ đánh giá phân tích kết 3.2 KỊCH BẢN MƠ PHỎNG Mục tiêu mô so sánh giá trị SE, NC, NS, TE, TS, TC kỹ thuật EDFSA, 2CTE với giao thức BFSA DFSA Sáu giá trị định nghĩa sau: - SE: Hiệu hệ thống có nhiều cách để đánh giá, vào kết số khe rỗi, số khe thành công số khe xung đột để đánh giá hiệu hệ thống, tính sau [2].: (3.2 5) Cơng thức ( 25) cho thấy kích thước khung lớn nhiều so với số thẻ chưa nhận dạng TE tăng, kích thước khung nhỏ nhiều so với số thẻ chưa nhận dạng TC tăng Hai trường hợp làm cho hiệu hệ thống giảm Công thức ( 25) cho thấy tổng TS, TE, TC lớn hiệu hệ thống giảm ngược lại cho hiệu hệ thống tốt 52 Từ giảm xung đột hiệu hệ thống chưa tăng mà cần phải giảm số Từ giảm xung đột hiệu hệ thống chưa cao mà cần phải giảm số khe rỗi, có nghĩa phải thay đổi kích thước khung gần với số lượng thẻ chưa đọc chu kỳ - NC: Tổng số chu kỳ dùng để nhận dạng thẻ vùng phủ sóng đầu đọc, hay gọi tổng số lần gởi khung đến thẻ vùng phủ sóng Chương dùng biến count để đếm số chu kỳ đầu đọc nhận dạng hết thẻ [1] - NS: Tổng số khe thời gian đầu đọc dùng để nhận dạng hết thẻ vùng phủ sóng, NS cao có nghĩa cần nhiều thời gian để đầu đọc nhận dạng hết thẻ Từ cho thấy NS thấp, hiệu hệ thống cao - TE: Tổng số khe rỗi trình nhận dạng thẻ - TS: Tổng số thẻ đọc thành công q trình nhận dạng thẻ, hay nói cách khác tổng số khe thành cơng q trình nhận dạng thẻ - TC: Tổng số khe xung đột trình nhận dạng thẻ Để giảm phức tạp q trình mơ phỏng, giả định khơng có thẻ thêm vào rời khỏi vùng đọc chu kỳ đọc Kích thước khung ban đầu kỹ thuật khác thể (Bảng 8) Bảng 3.8 Kích thước khung ban đầu kỹ thuật Kỹ thuật Kích thước khung ban đầu BFSA DFS A EDFS A DPT E 2CT E 16, 84, 128 16 128 128 100 Thực so sánh giá trị SE, NC, NS, TE, TS, TC kỹ thuật EDFSA, 2CTE với hai giao thức BFSA DFSA số thẻ thực đưa vào vùng phủ sóng đầu đọc thay đổi từ 50 thẻ đến 1000 thẻ (Bảng 9) Bảng 3.9 Số thẻ thực đưa vào vùng phủ sóng đầu đọc Số thẻ thực Lần Lần Lần Lần Lần 50 100 200 500 1000 53 Hình 23 cho thấy DFSA, EDFSA 2CTE nhận dạng tất thẻ số thẻ cần nhận dạng thay đổi từ 50 thẻ đến 1000 thẻ Với kỹ thuật BFSA trường hợp F=16 F=64 số thẻ cần nhận dạng từ 500 thẻ trở lên, nhận dạng tất thẻ kích thước khung cố định nhỏ nhiều với số thẻ cần nhận dạng Hình 3.23 So sánh giá trị TS với số thẻ cần nhận dạng thay đổi Trong kỹ thuật đề xuất, mục đích giảm số khe xung đột để tăng hiệu hệ thống Do đó, cần so sánh đánh giá hiệu hệ thống tổng số khe xung đột Hai kết thể Hình 24, Hình 25 54 Hình 3.24 So sánh giá trị SE với số thẻ cần nhận dạng thay đổi Hình 24 cho thấy 2CTE cho hiệu hệ thống tốt BFSA, DFSA, EDFSA số thẻ chưa đọc thay đổi từ 50 thẻ đến 1000 thẻ, với tổng số khe xung đột vài trường hợp có cao so với DFSA EDFSA (Hình 25) Khi số thẻ cần nhận dạng 1000, tổng số khe xung đột 2CTE nhỏ DFSA EDFSA Điều cho thấy số thẻ cần nhận dạng nhiều 2CTE giảm xung đột tốt Với BFSA số thẻ cần nhận dạng gần với kích thước khung, BFSA cho hiệu tương đối tốt Hình 24 cho thấy số thẻ vùng phủ sóng 50 thẻ, BFSA trường hợp F=64 cho hiệu hệ thống tốt DFSA EDFSA, số thẻ cần nhận dạng nhỏ nhiều lớn nhiều so với kích thước khung BFSA hiệu hệ thống khơng tốt Như ta nhận thấy trường hợp số lượng thẻ cần nhận dạng 1000 thẻ hiệu hệ thống BFSA gần tiến 0% tổng số khe xung đột cao (Hình 25) Do BFSA không phù hợp trường hợp nhận dạng với số lượng thẻ lớn khơng biết trước kích thước khung cố định chu kỳ đọc Với kỹ thuật DFSA ta nhận thấy hiệu hệ thống bắt đầu tăng số thẻ cần nhận dạng 200 thẻ Khi số thẻ cần nhận dạng lên đến 500 thẻ, hiệu hệ thống tương đối tốt khoảng 28% gần với EDFSA khoảng 29% tổng số khe xung đột không cao EDFSA nhiều (Hình 25) Tuy nhiên hiệu hệ thống DFSA bắt đầu giảm mạnh khoảng 18% số thẻ cần nhận dạng 1000 thẻ, EDFSA cho hiệu hệ thống ổ định mức khoảng 29% EDFSA sử dụng phương pháp nhóm thẻ để giảm xung đột, tổng số khe xung đột cần nhận dạng 1000 thẻ EDFSA khoảng 1391 DFSA có tổng số khe xung đột khoảng 3426 (Hình 25) Điều cho thấy cần nhận dạng số lượng thẻ lớn EDFSA giảm xung đột tốt DFSA cho hiệu hệ thống cao 55 Hình 3.25 So sánh giá trị TC với số thẻ cần nhận dạng thay đổi Hình 3.26 So sánh giá trị TE với số thẻ cần nhận dạng thay đổi Dựa vào việc phân tích hiệu hệ thống ta nhận thấy DFSA, EDFSA mục đích giảm xung đột để tăng hiệu hệ thống Tuy nhiên, dựa vào phân tích từ Công thức ( 25), để tăng hiệu hệ thống khơng giảm xung đột mà phải giảm số khe rỗi Hình 26 cho thấy số thẻ cần nhận dạng tăng lên số khe rỗi DFSA tăng lên cho thấy cao EDFSA 2CTE số thẻ cần nhận dạng 500 thẻ, DFSA tăng kích thước khung lên tối đa nhiều chu kỳ liên tục để cố gắng nhận dạng thẻ giảm xung đột Với kỹ thuật EDFSA tổng số khe rỗi tương đối thấp DFSA số thẻ cần nhận dạng 200 thẻ Tuy nhiên số thẻ cần nhận dạng 500 thẻ, số khe rỗi EDFSA tăng cao (Hình 26) phải nhóm thẻ để hạn chế số thẻ trả lời đến 56 đầu đọc Qua ta thấy DFSA EDFSA quan tâm đến việc giảm khe xung đột để tăng hiệu hệ thống, không quan tâm nhiều đến việc giảm khe rỗi Với 2CTE, việc giảm xung đột, kỹ thuật giảm số khe rỗi hiệu hệ thống cao DFSA EDFSA Hình 26 cho thấy tổng số khe rỗi 2CTE thấp nhiều so với DFSA EDFSA số thẻ cần nhận dạng từ 50 thẻ đến 500 thẻ Khi số thẻ cần nhận dạng 1000 thẻ số khe rỗi 2CTE lớn DFSA nhỏ EDFSA, ngược lại số khe xung đột 2CTE lại thấp nhiều so với DFSA EDFSA trường hợp (Hình 25) hiệu hệ thống cao Từ cho thấy, để tăng hiệu hệ thống, ngồi việc giảm khe xung đột cần phải giảm khe rỗi Để đồng thời giảm số khe xung đột giảm số khe rỗi, 2CTE cần nhiều chu kỳ so với DFSA EDFSA để điều chỉnh kích thước khung phù hợp (Hình 27) Số chu kỳ số lần đầu đọc gởi khung đến thẻ Hình 3.27 So sánh giá trị NC với số thẻ cần nhận dạng thay đổi Hình 27 cho thấy số thẻ cần nhận dạng lớn nhiều so với kích thước khung BFSA, tổng số chu kỳ lớn nhận dạng hết thẻ Với kỹ thuật DFSA EDFSA tổng số chu kỳ dùng để nhận dạng thẻ thay đổi từ 50 thẻ đến 500 thẻ tương đối gần chênh lệch khoảng đến 57 chu kỳ Nhưng số thẻ cần nhận dạng lên đến 1000 thẻ EDFSA sử dụng chu kỳ nhận dạng sử dụng nhóm thẻ nên số thẻ nhận dạng chu kỳ nhiều DFSA Số chu kỳ nhận dạng 2CTE tương đối nhiều DFSA EDFSA cần phải ước tính thẻ nhiều lần để giảm xung đột giảm số khe rỗi Hình 27 cho thấy số thẻ cần nhận dạng từ 50 thẻ đến 500 thẻ số chu kỳ nhận dạng 2CTE nhiều Khi số thẻ nhận dạng 100 thẻ tổng số chu kỳ nhận dạng thẻ 2CTE khoảng 13 chu kỳ DFSA EDFSA cần khoảng đến chu kỳ, số thẻ cần nhận dạng 500 thẻ 2CTE cần khoảng 13 chu kỳ DFSA EDFSA cần khoảng chu kỳ Tuy nhiên, điều không ảnh hưởng nhiều đến hiệu hệ thống gởi khung kích thước khung cần gởi vấn đề quan trọng Kích thước khung số khe thời gian dùng để nhận dạng thẻ, số khe thời gian lớn đồng nghĩa với việc cần nhiều thời gian nhận dạng hết thẻ vùng phủ sóng Do ta cần phân tích so sánh kết tổng số khe thời gian giao thức kỹ thuật (Hình 28) Hình 3.28 So sánh giá trị NS với số thẻ cần nhận dạng thay đổi Hình 28 cho thấy kỹ thuật BFSA số thẻ cần nhận dạng lớn nhiều so với kích thước khung đặt tổng số khe thời gian tăng cao khơng thể nhận dạng hết thẻ 58 Khi số thẻ cần nhận dạng từ 50 thẻ đến 500 thẻ ta nhận thấy tổng số khe thời gian 2CTE nhỏ DFSA EDFSA không nhỏ nhiều Khi số thẻ cần nhận dạng 1000 thẻ ta nhận thấy DFSA cần nhiều khe thời gian để nhận dạng hết thẻ so với EDFSA 2CTE, tổng số khe thời gian DFSA trường hợp khoảng 5100 (Hình 28) Đối với EDFSA 2CTE, ta nhận thấy tổng số khe thời gian 2CTE nhỏ EDFSA không nhiều chênh lệch khoảng 293 khe thời gian, hiệu hệ thống EDFSA 2CTE chênh lệch khoảng từ 2% - 3% (Hình 24) Qua cho thấy thời gian để nhận dạng hết thẻ 2CTE so với EDFSA DFSA Để thấy rõ hoạt động giao thức kỹ thuật ta phân tích so sánh chi tiết chu kỳ Phân tích số thẻ cần nhận dạng 1000 thẻ 10 chu kỳ đầu với tiêu chí so sánh số khe rỗi (E), số khe thành cơng (S), số khe xung đột (C), kích thước khung chu kỳ (F) DFSA, EDFSA 2CTE Với kỹ thuật DFSA, Hình 29 cho thấy sau chu kỳ thứ nhất, DFSA ước tính thẻ thay đổi kích thước khung lên tối đa liên tục 10 chu kỳ để cố gắng nhận dạng hết thẻ, kích thước khung tối đa DFSA 256 nhỏ nhiều so với số thẻ cần nhận dạng nên xung đột tăng cao gần với kích thước khung, số khe rỗi số khe thành cơng (số thẻ nhận dạng thành cơng) 10 chu kỳ đầu Từ cho thấy hiệu hệ thống DFSA trường hợp không cao Hình 3.29 So sánh giá trị E, S, C F giao thức DFSA 59 Để khắc phục nhược điểm DFSA, kỹ thuật EDFSA sử dụng phương pháp nhóm thẻ nhằm mục đích giảm xung đột Hình 30 cho thấy kích thước khung EDFSA đặt lên tối đa từ chu kỳ đến chu kỳ 10, chu kỳ 2, 4, 6, 8, 10 ta thấy xung đột giảm mạnh EDFSA sử dụng phương pháp nhóm thẻ, số khe rỗi lại tăng cao hạn chế số thẻ trả lời đến đầu đọc Ta nhận thấy số thẻ đọc thành cơng tăng nhiều nhóm thẻ Nhưng chu kỳ lại khơng sử dụng phương pháp nhóm thẻ chu kỳ trước nhóm thẻ đầu đọc ước tính thẻ dựa kết ba , kết ước tính thẻ khơng lớn 354, xung đột tăng cao số thẻ đọc thành cơng thấp Hình 3.30 So sánh giá trị E, S, C F kỹ thuật EDFSA Với kỹ thuật 2CTE, Hình 31 cho thấy 2CTE ước tính thẻ tốt đặt kết ước tính kích thước khung cho chu kỳ Trong chu kỳ đầu 2CTE cố gắng giảm khe xung đột số thẻ đọc thành công tăng từ chu kỳ đến chu kỳ 5, số khe xung đột giảm mạnh chu kỳ 5, số khe rỗi tăng cao chu kỳ này, 2CTE thực giảm kích thước khung giảm khe rỗi từ chu kỳ Từ chu kỳ đến chu kỳ 10 ta nhận thấy kích thước khung, số khe rỗi số khe xung đột bắt đầu giảm 2CTE ước tính thẻ xác, vừa thực giảm khe xung đột giảm khe rỗi Từ cho thấy hiệu hệ thống 2CTE cao DFSA EDFSA 60 Hình 3.31 So sánh giá trị E, S, C F kỹ thuật 2CTE 3.3 TIỂU KẾT CHƯƠNG Trong chương này, Luận văn mô hai kỹ thuật EDFSA, 2CTE so sánh với hai giao thức BFSA, DFSA Kết mô BFSA không phù hợp số thẻ cần nhận dạng lớn khơng biết trước DFSA EDFSA với mục đích giảm xung đột để tăng hiệu hệ thống cho thấy tốt nhiều so với BFSA, EDFSA cho hiệu hệ thống cao DFSA số thẻ cần nhận dạng lớn, sử dụng phương pháp nhóm thẻ nhằm hạn chế số thẻ trả lời đến đầu đọc, nên xung đột giảm nhiều so với DFSA Khi hạn chế số thẻ trả lời đến đầu đọc để giảm xung đột số khe rỗi tăng làm lãng phí khe thời gian hiệu hệ thống giảm 2CTE khắc phục nhược điểm EDFSA cho hiệu tốt cách chia làm hai phần giảm xung đột sau giảm khe rỗi, để thực việc 2CTE cần nhiều chu kỳ để ước tính thẻ đặt kích thước khung phù hợp cho chu kỳ sau Ngồi ra, tổng số khe thời gian đầu đọc dùng để nhận dạng hết thẻ EDFSA nhỏ DFSA 2CTE có tổng số khe thời gian dùng để nhận dạng hết thẻ vùng phủ sóng nhỏ DFSA EDFSA Điều cho thấy 2CTE cần thời gian để nhận dạng hết thẻ vùng phủ sóng cho hiệu hệ thống tốt 61 KẾT LUẬN  KẾT LUẬN Công nghệ RFID mạng cảm biến không dây xem cơng nghệ hứa hẹn cho tương lai Nó có nhiều chức riêng nhiều ưu điểm so với kỹ thuật nhận dạng khác Việc nghiên cứu cơng nghệ RFID kỹ thuật ước tính thẻ thu kết quan trọng Những vấn đề đạt Luận văn là: - Khái quát công nghệ RFID mạng cảm biến không dây, thành phần RFID mạng cảm biến khơng dây Trình bày mơ hình tích hợp RFID vào mạng cảm biến khơng dây - Tìm hiểu kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA hệ thống RFID EDFSA, 2CTE DPTE - Luận văn tiến hành mô hai kỹ thuật EDFSA 2CTE so sánh với BFSA, DFSA để xem xét giảm xung đột, tăng hiệu hệ thống số thẻ cần nhận dạng nằm vùng phủ sóng đầu đọc  HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Ngoài kết đạt được, Luận văn số vấn đề cần nghiên cứu thêm như: tiến hành cài đặt mô tiếp kỹ thuật DPTE so sánh hiệu so với hai kỹ thuật cài đặt Luận văn 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Deng D.Z., Tsao H.W (2011) Optimal dynamic framed slotted ALOHA based anti-collision algorithm for RFID systems Wireless [2] Personal Communications, Vol.59, No.1, pp.109-122 HajMirzaei M., Adelani Z (2014) Conditional Tag Estimation method for DFSA algorithms in RFID systems 4th International Conference on Computer and Knowledge Engineering, Mashhad, Iran, [3] pp.308-311 Jin X et al (2015) A Novel RFID Tag Estimation Algorithm Based on DFSA 5th International Conference on Electronics Information and Emergency Communication, Beijing, China, 14-16 May 2015, pp.26- [4] 29 Kang S., Prodanoff Z (2011) RFID Model for Simulating Framed Slotted ALOHA Based Anti-Collision Protocol for Muti-Tag Identification Current Trends and Challenges in RFID, IntechOpen, [5] pp.279-304 Klaus F (2003) RFID Handbook: Fundamentals and applications in contactless smart cards and identification, second edition, England: [6] John Wiley & Sons, Ltd Lee S.R., Joo S.D, Lee C.W (2005) An Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA Algorithm for RFID Tag Identification Proceedings of the Second Annual International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services (MobiQuitous’05), San Diego, CA, [7] USA, pp.166-172 Liu H et al (2008) Taxonomy and Challenges of the Integration of RFID and Wireless Sensor Networks IEEE Network, Vol.22, No.6, [8] pp.26-35 Šolić P., Radić J., Rožić N (2014) Energy efficient tag estimation method for ALOHA-Based RFID systems IEEE Sensors Journal, 63 [9] Vol.14, No.10, pp.3637-3647 Vogt H (2002) Efficient Object Identification with Passive RFID Tags Proceedings of the First International Conference on Pervasive Computing, Berlin, 26-28 August 2002, pp.98-13 [10] Wang J., Wang D., Zhao Y (2006) A novel anti-collision algorithm with dynamic tag number estimation for RFID systems IEEE Communication Technology ICCT International Conference, Guilin, Guangxi, China, 27-30 November 2006, pp.1-4 [11] Yang H., Yang S.H (2007) RFID Sensor Network - Network Architectures to integrate RFID, sensor and WSN Measurement and Control, Vol.40, No.2, pp.56-59 64 ... xung đột tăng hiệu hệ thống Đó lý tơi chọn đề tài Tìm hiểu số kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA hệ thống RFID  Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu kiến thức hệ thống RFID tích hợp với mạng... nghệ RFID, mạng cảm biến khơng dây kiểu tích hợp RFID với mạng cảm biến không dây Chương 2, Một số kỹ thuật ước tính thẻ dựa giao thức DFSA hệ thống RFID, trình bày chi tiết số kỹ thuật ước tính. .. CHƯƠNG MỘT SỐ KỸ THUẬT ƯỚC TÍNH THẺ DỰA TRÊN GIAO THỨC DFSA TRONG HỆ THỐNG RFID RFID công nghệ hiệu để xây dựng liên kết không dây thẻ đầu đọc mà không cần tiếp xúc lĩnh vực nhận dạng tự động Tất thẻ