Анализ проблем, возникающих при передаче информации с помощью RFID-меток

4.2.7 Избирательное блокирование

По  сути, этот подход препятствует чтению подмножества меток неавторизованным ридером. Но поскольку техника избирательного блокирования нуждается в метках с возможность ю записи, ее нельзя внедрить в системах, построенных на метках «только для чтения». Также путем создания блокирующих радиометок и полного запирания канала, возможно злоумышленное использование избирательного блокирования, при котором в радиусе своего действия метка подавляет все без исключения устройства считывания сигнала и фактически реализует атаку типа «отказ в обслуживании» с целью нарушения работы всей системы RFID.

5. Антиколлизионные алгоритмы

Поскольку метка является простым носителем  идентификационного номера, появляется задача точного чтения этого номера. Если в рабочей зоне считывателя  находится единственная метка, не требуется  никаких команд.  Однако, если в рабочей зоне ридера находится множество меток, отвечающих одновременно, их сигналы интерферируют. Такое наложение сигналов называется коллизией, а результаты считывания чаще всего оказываются потерянными. Для избежания коллизий система RFID требует формирования команд, основанных на некоторых протоколах. Такие протоколы обычно называют антиколлизионными протоколами или алгоритмами.

Явление наложения радиоволн  одинаковой частоты, но разной фазы, называется интерференцией.

Рис. 2 Общая схема взаимодействия считывателя  и транспондеров

Реализация  антиколлизионных алгоритмов в технологии RFID, однако, ограничена низкой потребляемой мощностью и малым объемом, а иногда и полным отсутствием памяти метки. Кроме того, алгоритмы должны быть оптимизированы с учетом малого энергопотребления меток, чтобы не снижать дальность в случае пассивных, или увеличивать срок службы элемента питания в случае активных меток.

Существует  большое разнообразие антиколлизионных методов, которые могут классифицироваться различными способами. Наиболее общими классификационными признаками являются: пространство, частота и время (рис. 3).

В случае пространственных алгоритмов метки  обычно локализуются в пространстве таким образом, чтобы обеспечить их последовательное считывание. Это  достигается изменением зоны считывания или, в случае пассивных меток, вариацией мощности, излучаемой ридером. Основной проблемой пространственных методов является сложность достижения высокой точности определения дальности. Требования к точности определения дальности еще более возрастают с увеличением числа меток в зоне действия ридера и, соответственно, уменьшением расстояния между ними.

Рис.3 Классификация антиколлизионных алгоритмов.

Для обеспечения  уверенной беспроводной связи обычно используются частотные методы. FDMA (frequency domain multiple access – мультидоступ с разделением по частотной области) относится к методам, в которых участникам коммуникации одновременно доступно несколько каналов передачи на разных несущих частотах. В RFID-системах этого можно добиться, используя транспондеры с настраиваемой частотой передачи. Недостатком процедуры, реализующей метод FDMA, является относительно высокая стоимость считывателей, поскольку каждому каналу приема должен быть придан специализированный блок считывания.

Подавляющее число антиколлизионных алгоритмов в технологии RFID основано на использовании временных методов, в которых момент передачи сигнала изменяется во времени. Эти алгоритмы подразделяются на детерминистические и вероятностные.

Детерминистический  алгоритм реализуется, когда считыватель  генерирует запрос или команду, которая  возбуждает определенную метку с  уникальным идентификационным номером UID (Unique Identification Number).

Вероятностные алгоритмы - это такие методы разрешения коллизий, когда метки в поле считывателя  генерируют сигналы в случайные  моменты времени.

В определенном смысле типичными представителями 2х семейств алгоритмов, реализующихся  во временной области, являются SuperTag и QT. Алгоритм SuperТag является вероятностным, а QT – детерминистическим.

Каждый  из алгоритмов – SuperTag и QT.ds, имеет свои уникальные достоинства и недостатки. Так алгоритм QT.ds имеет присущую ему способность селектировать метки с определенными номерами. Это может быть удобным в применениях, когда должны распознаваться или наоборот, не распознаваться, определенные, специфические метки или группы меток.

В свою очередь алгоритмы SuperTag, по крайней мере, ST.std.off (standard shut-off), требуют меньшего числа команд считывателя, более узкой полосы частот.

Уникальным  недостатком алгоритма QT.ds и других протоколов с бинарным поиском является их неспособность во время поиска идентифицировать метки, которые вновь поступают в поле считывания.

Проблема  алгоритмов SuperTag и других, связанных со случайным временем ответа, состоит в необходимости назначать максимальное время задержки ответа метки.

Общий недостаток вероятностных методов: высокая стоимость чипов.

Таблица 2 Сравнительная характеристика алгоритмов разрешения коллизий в системах RFID

В настоящее  время считается, что наилучшим  является использование пространственных методов в сочетании с частотными и временными методами.

Таким образом, при работе RFID-систем возникает целый ряд проблем, требующих адекватного решения.