Query window Tree(QwT)

Grupo:Ângelo de Sant’Ana, Carlos Rafael, Felipe de Assis,

José Rocha Neto, Juliane Magalhães e Matheus Dornelas.

Um Protocolo de Identificação RFID com Baixa Complexidade de Tag

UFPE

Protocolos Anti-Colisão

Tem como propósito:

• Mitigar degradação da largura de banda dos leitores.

• Diminuir o consumo de energia.

• Diminuir o delay causado pelas colisões.

Principais protocolos:

• Baseados no Aloha.

• Baseados em Árvore.

Os Protocolos

Baseados em Aloha:

• É um protocolo probabilístico.

• Precisa de tags mais complexas.

Baseados em Árvore:

• É um protocolo determinístico.

• Utiliza tags mais simples.

Protocolos Baseados em Árvore

Funcionamento básico:

• Dividem tags conflitantes em subgrupos.

• Continuam dividindo os subgrupos repetidamente até obterem sucesso com todas as tags.

Principais grupos:

• Binary Tree (BT);

• Query Tree (QT).

O Protocolo QT• O leitor provê uma consulta com um prefixo.

• As tags respondem com seus IDs caso haja sucesso no match do prefixo recebido com seu ID.

• Quando há uma colisão, duas novas consultas são enviadas adicionando os bits e ao prefixo que houve colisão.

• Consultas são descartadas quando há um sucesso ou não há resposta.

• O processo se repete até que todas as tags sejam identificadas.

O Protocolo QwT• O leitor transmite um comando que contém a

consulta de tamanho e um parâmetro de tamanho de janela .

• Tags que dão match na consulta respondem com os próximos bits do seu ID.

• Todas as respostas enviadas pelas tags são recebidas como apenas uma resposta que é checada usando CRC.

• Caso haja sucesso na identificação, o processo é finalizado. Caso contrário, a janela é reajustada e o processo é repetido.

O Tipos de Slots

Ao receber a resposta das tags, o leitor pode identificar essa resposta como quatro tipos diferentes:

• Idle slot: quando não houve resposta à consulta feita.

• Collision slot: houve resposta, mas houve erro de CRC.

• Go-On slot: houve resposta e não houve conflito, mas o ID da tag não foi lido completemente.

• Success slot: houve resposta e não houve conflito, e o ID da tag foi lido completamente.

A janela adaptávelPara que o protocolo tenha um bom desempenho em relação ao número de colisões e à quantidade de bits retornados nas respostas, ele tem a seu favor uma janela adaptável que tem o auxílio de uma função para ser calculada:

𝑓 (𝐿)=𝑘 (1−𝑒− 𝛽𝐿) ,0<𝐿≤𝑘

O Calculo das Janelas1.Tamanho da janela

2.Para as iterações seguintes é calculado de acordo com o número de respostas recebidas :

3.Sabendo o valor de t, o tamanho da última consulta e da janela anterior podemos calcular :

InicializaçãoPilha de Consultas

Pilha vazia? FIM

POP Consulta

Calcular wsEnviar comando

Aguardarresposta

Respondeu?

PUSH Consulta

𝐿+𝑤𝑠<𝑘

Nova Consulta

Aguardar Comando

Receber prefixo e

Trasmitir bits and CRC

𝑆 𝐼𝑀

𝑁 Ã𝑂

𝑆 𝐼𝑀 :𝐺𝑜−𝑂𝑛

𝐼𝑑𝑙𝑒

𝑁 Ã𝑂

𝑁 Ã𝑂

𝑆 𝐼𝑀

𝑞1…𝑞𝐿=¿ 𝐼𝐷 (1 :𝐿)

LEITOR TAG

Experimentos• Foram considerados 5 protocolos diferentes, com uma variação do QwT:

QwT CRC1, QwT CRC5, STT, FTTP, TS e QT.

• Um leitor e um número variado de tags (100 a 1000 unidades) foram usados em todos os testes.

• Foi usado um canal limpo e nenhum efeito de captura foi considerado.

• A tags foram uniformemente distribuídas e seus IDs tem 128 bits.

• Os IDs foram gerados randomicamente em todas as simulações.

• A velocidade de leitura do leitor foi definida em 160 kbps e a das tags para 80 kbps.

• As respostas das simulações foram obtidas fazendo uma média de 500 iterações para cada caso.

Resultados

Redução na latência de comunicação.

Resultados

Redução na quantidade de bits transmitidos.

Conclusão

• O protocolo QwT faz uso de uma janela de tamanho adaptativo, controlada pelo leitor, que restringe o número total da cadeia de bits enviada pelas tags.

• Os resultados das simulações mostram uma redução na quantidade de bits transmitidos e da latência na transmissão quando comparado a outros protocolos.

• Pesquisas futuras visam a implementação de um algoritmo de bit-tracking para diminuir ainda mais o número de bits transmitidos e o número de colisões.

Referências

H. Landaluce, A.  Perallos e I.J.G. Zuazola, “A Fast RFID Identification Protocol with Low Tag Complexity”, IEEE Commun. Lett., vol. 17, no.9, pp1704-1706, 2013. [link].

Landaluce, H. 2014 “Ventana de Bits: Procefimiento Para Reducir la Latencia y el Consumo Energético de ‘Protocolos de Anti-colision’ RFID Basado en Queries y Tags Pasivos”, Tese de Doutorado, Universidade de Deusto, Espanha, acessado em 14 de Outubro de 2015, em [link].