物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第3章

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)感知層設(shè)計(jì)

第3章物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)感知層設(shè)計(jì)3.1感知層的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.2感知層的信息讀寫與傳輸3.3感知層的頻譜規(guī)劃與使用3.4感知層的安全設(shè)計(jì)3.1感知層的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.1.1感知層涉及的主要技術(shù)3.1.2感知層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型3.1.3感知層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成3.1.1感知層涉及的主要技術(shù)感知層涉及的主要技術(shù)包括無線射頻識(shí)別（RFID）近距離無線通信（NFC）ZigBee和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）3.1.2感知層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型星狀、簇狀、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.1.3感知層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成當(dāng)一個(gè)具有完整功能的設(shè)備（FFD）第一次被激活后，它就會(huì)建立一個(gè)自己的網(wǎng)絡(luò)，將自身作為一個(gè)PAN主協(xié)調(diào)器。所有星狀網(wǎng)絡(luò)的操作獨(dú)立于當(dāng)前其他星狀網(wǎng)絡(luò)的操作，這就說明了在星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)唯一的PAN主協(xié)調(diào)器，通過選擇一個(gè)PAN標(biāo)識(shí)符確保網(wǎng)絡(luò)的唯一性。目前，其他無線通信技術(shù)的星狀網(wǎng)絡(luò)沒有用這種方式，因此，一旦選定了一個(gè)PAN標(biāo)識(shí)符，PAN主協(xié)調(diào)器就會(huì)允許其他從設(shè)備加入到它的網(wǎng)絡(luò)中，無論是具有完整功能的設(shè)備，還是簡化功能的設(shè)備都可以加入到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的形成在網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每一個(gè)設(shè)備都可以與在無線通信范圍內(nèi)的其他任何設(shè)備進(jìn)行通信。任何一個(gè)設(shè)備都可定義為PAN主協(xié)調(diào)器。簇狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種應(yīng)用形式，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可以為完整功能設(shè)備，也可以為簡化功能設(shè)備。而在樹簇狀中的大部分設(shè)備為FFD，精簡功能設(shè)備（RFD）只能作為樹枝末尾處的葉節(jié)點(diǎn)上，這主要是由于RFD一次只能連接一個(gè)FFD。任何一個(gè)FFD都可以作為主協(xié)調(diào)器，并且，為其他從設(shè)備或主設(shè)備提供同步服務(wù)。3.2感知層的信息讀寫與傳輸

3.2.1RFID分類與工作原理

3.2.2RFID標(biāo)簽的沖突概念以及避免算法3.2.1RFID分類與工作原理RFID技術(shù)分類

類型1包括更簡單、更廉價(jià)的射頻識(shí)別標(biāo)簽（RFIDtags）。這類標(biāo)簽屬于被動(dòng)標(biāo)簽，即只能被射頻識(shí)別閱讀器（RFIDreaders）讀取，而不主動(dòng)向其發(fā)送信息，因此可以稱之為只讀被動(dòng)標(biāo)簽。只讀被動(dòng)標(biāo)簽僅能編碼一次，因此，編好的信息不會(huì)再改變，但嵌入此類標(biāo)簽的物體無須提供電源

類型2嵌入標(biāo)簽中的已編碼信息在必要時(shí)可以被閱讀器修改，其他特征與類型1相同，因此可以稱此類標(biāo)簽為讀寫被動(dòng)標(biāo)簽

類型3包括一種特殊的射頻識(shí)別標(biāo)簽，此類型能使用被嵌入的專用電池提供的能量來向標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)，稱之為半主動(dòng)標(biāo)簽。而被動(dòng)標(biāo)簽只能在處于閱讀器工作范圍內(nèi)才能獲得其工作所需能量供應(yīng)，并且離閱讀器越遠(yuǎn)，被動(dòng)標(biāo)簽收到的能量越小

類型4此類屬于主動(dòng)標(biāo)簽，其特征是基于被嵌入電池提供的能量可以實(shí)現(xiàn)向另外的主動(dòng)標(biāo)簽或閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，一組主動(dòng)標(biāo)簽可以組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來相互通信。如何節(jié)省通信能量以延長此類標(biāo)簽的壽命是一種挑戰(zhàn)

類型5包括稱為閱讀器的智能設(shè)備，用于檢索類型1、2、3標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)類型越高，功能越多，同時(shí)成本也越高。類型1、2、3需要閱讀器提供能量，主要用于相同類型的應(yīng)用領(lǐng)域。盡管類型4，即主動(dòng)標(biāo)簽比較昂貴，但能同時(shí)適應(yīng)不同的應(yīng)用需求下面先具體介紹被動(dòng)標(biāo)簽，然后給出對(duì)主動(dòng)標(biāo)簽的詳細(xì)闡述。

被動(dòng)標(biāo)簽需要閱讀器的電磁場(chǎng)產(chǎn)生動(dòng)力以用于發(fā)送自身保存的數(shù)據(jù)，由芯片和天線組成。天線具有雙重作用允許標(biāo)簽發(fā)送和接收數(shù)據(jù)當(dāng)位于閱讀器的電磁場(chǎng)內(nèi)時(shí)，天線將產(chǎn)生電流為芯片提供動(dòng)力，因而具備數(shù)據(jù)傳輸能力用于被動(dòng)標(biāo)簽的頻率主要有三種：低頻、高頻、超高頻

被動(dòng)標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)：可以起電子條碼作用以避免對(duì)物品繁瑣的逐一處理。沒有視距的限制，即在非視距情況下也可以操作，越來越多的數(shù)據(jù)可以儲(chǔ)存在標(biāo)簽中，對(duì)此類標(biāo)簽的讀取速度快被動(dòng)標(biāo)簽的缺點(diǎn)電磁場(chǎng)易受液態(tài)或金屬物質(zhì)的干擾，干擾的強(qiáng)弱與閱讀器使用的頻率有關(guān)系

被動(dòng)標(biāo)簽面臨的挑戰(zhàn)包括硬件和軟件。在硬件上，研究者們注重探討如何減小標(biāo)簽尺寸，以及如何提高單位成本或單位芯片尺寸下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的方法在軟件上，需要處理的問題有當(dāng)兩個(gè)及以上位于相同閱讀器感知范圍標(biāo)簽同時(shí)應(yīng)答閱讀器時(shí)，應(yīng)如何避免沖突？當(dāng)兩個(gè)及以上閱讀器的感知區(qū)域重疊時(shí)，重疊區(qū)域的標(biāo)簽如何應(yīng)答閱讀器？關(guān)于前者，已有文獻(xiàn)給出一個(gè)較好的解決方法，而后者尚需進(jìn)一步探討安全和隱私。即使數(shù)據(jù)能被密碼或口令保護(hù)，但現(xiàn)實(shí)中并非總是這種情況。因此，若每個(gè)物品配置RFID標(biāo)簽，則有可能被隨時(shí)隨地讀取，但物主將遭遇隱私泄露問題中間件的設(shè)計(jì)問題。盡管EPCglobal完成了UHF標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)化，但尚未定義關(guān)于中間件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

主動(dòng)RFID標(biāo)簽是自治的（Autonomous），這類標(biāo)簽嵌入了電池，能夠用來發(fā)送數(shù)據(jù)或接收來自其他主動(dòng)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)主動(dòng)RFID標(biāo)簽的工作原理：隨機(jī)拋灑在一個(gè)區(qū)域，個(gè)體間自組成網(wǎng)，相互通信，可以使用的通信頻率范圍為900MHz～2.4GHz3.2.2RFID標(biāo)簽的沖突概念以及避免算法基于ALOHA的方法典型的協(xié)議有ALOHA、SlottedALOHA，F(xiàn)rameSlottedALOHA等此類協(xié)議不能完全防止沖突，存在某標(biāo)簽長期不被識(shí)別的情況，導(dǎo)致標(biāo)簽“標(biāo)簽餓死”的問題基于樹的方法二叉樹協(xié)議（BinaryTreeProtocol）和查詢樹協(xié)議（QueryTreeProtocol）這類協(xié)議不斷地將一組標(biāo)簽劃分成兩組，直至每組僅包含一個(gè)標(biāo)簽為止。盡管存在相對(duì)較長的識(shí)別延時(shí)，但不會(huì)產(chǎn)生標(biāo)簽“標(biāo)簽餓死”的問題

一個(gè)好的RFID被動(dòng)標(biāo)簽沖突仲裁協(xié)議應(yīng)具有如下一些特征。閱讀器應(yīng)該能夠識(shí)別其閱讀區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽?！皹?biāo)簽餓死”問題導(dǎo)致物體追蹤與監(jiān)控?zé)o法進(jìn)行。閱讀器必須能快速識(shí)別標(biāo)簽。因?yàn)閹в袠?biāo)簽的物體可能是移動(dòng)的，標(biāo)簽識(shí)別必須能跟上物體的移動(dòng)速度。標(biāo)簽應(yīng)能被識(shí)別而消耗的資源要小。因?yàn)楸粍?dòng)標(biāo)簽要從閱讀器無線電波中獲得能量補(bǔ)充，故其可用能量有限?；贏LOHA的方法基于ALOHA方法的工作過程示例

ALOHA協(xié)議的基本工作原理，見圖(a)無論何時(shí)網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)，就可以隨時(shí)發(fā)送，發(fā)送后通過偵聽廣播信息可以知道是發(fā)送成功還是發(fā)生沖突，若發(fā)生沖突則發(fā)送者隨機(jī)等待一個(gè)時(shí)間片斷后重發(fā)數(shù)據(jù)。這個(gè)協(xié)議使得閱讀器的設(shè)計(jì)變得最簡單，閱讀器只是偵聽而已。標(biāo)簽使用隨機(jī)的等待期周期性地發(fā)送數(shù)據(jù)。此協(xié)議能很快適應(yīng)不同數(shù)量的標(biāo)簽，理論證明協(xié)議的最大效率是18.4%（假設(shè)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻服從泊松分布）

分時(shí)隙ALOHA協(xié)議是對(duì)ALOHA協(xié)議改進(jìn)（圖(b)）在此協(xié)議中，時(shí)間被劃分成離散的時(shí)間間隔，而數(shù)據(jù)僅能在時(shí)間間隔的起始處發(fā)送，一旦錯(cuò)過一個(gè)時(shí)間間隙，則要等到下一個(gè)時(shí)間間隙的到來才能發(fā)送，這樣能夠減小沖突概率即此協(xié)議的最大效率被證明能夠達(dá)到36.8%（假設(shè)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻服從泊松分布）

基于時(shí)間幀的分時(shí)隙ALOHA協(xié)議在一個(gè)時(shí)間幀內(nèi)進(jìn)一步劃分時(shí)間間隔，即每幀N個(gè)時(shí)隙（Slots）（圖(c)）在一個(gè)時(shí)間幀內(nèi)，標(biāo)簽至多在一個(gè)隨機(jī)選擇的時(shí)隙上發(fā)送一次數(shù)據(jù)。因此，每個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信息在一個(gè)給定時(shí)間幀內(nèi)至多出現(xiàn)一次沖突。最初，時(shí)間幀大小是一致的，具有相同數(shù)量的時(shí)隙，后來被改進(jìn)以增加靈活性，即閱讀器可以自適應(yīng)地?cái)U(kuò)展或壓縮被用于下一輪的每幀時(shí)隙數(shù)。

基于時(shí)間幀的分時(shí)隙ALOHA協(xié)議是為減輕多RFID標(biāo)簽同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)閱讀器感知區(qū)而引發(fā)的沖突問題的。這類方法大多假定閱讀器首先發(fā)送它的幀大小給標(biāo)簽，然后標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙，并在此時(shí)隙上響應(yīng)閱讀器。從閱讀器這邊看，在任何給定時(shí)隙上，它沒有接收到信號(hào)，接收來自一個(gè)標(biāo)簽的信號(hào)，或接收到來自多于一個(gè)標(biāo)簽的信號(hào)。第一種情況下的時(shí)隙被浪費(fèi)了，因?yàn)闆]有被用來傳輸信息第二種情況下的時(shí)隙被成功利用，因?yàn)閬碜詷?biāo)簽的信息被閱讀器成功接收在第三種情況下，沖突發(fā)生了，涉及沖突事件的標(biāo)簽數(shù)目通常是不知道的。估計(jì)閱讀器感知區(qū)存在的初始標(biāo)簽數(shù)是困難的，幀的長度取決于標(biāo)簽數(shù)量，多數(shù)研究采用均衡分布確定響應(yīng)時(shí)隙。幀時(shí)隙ALOHA（FSA）一幅幀被劃分為多個(gè)具有同樣長度的時(shí)隙，每個(gè)標(biāo)簽在幀中隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙并發(fā)送數(shù)據(jù)，若接收到標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)且無沖突發(fā)生，閱讀器將會(huì)成功識(shí)別此標(biāo)簽。在此算法中，閱讀器使用固定的幀大小，即在標(biāo)簽識(shí)別過程中，閱讀器不改變幀大小。只要具有支持發(fā)送的能量，標(biāo)簽就會(huì)在遭遇沖突后隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙重發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)將以循環(huán)順序被發(fā)送直至標(biāo)簽被識(shí)別。FSA的工作過程示例動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA（DFSA）若標(biāo)簽數(shù)量大，小的初始化幀大小會(huì)導(dǎo)致大量沖突并產(chǎn)生更多讀周期若標(biāo)簽數(shù)量小，大的初始化幀大小將導(dǎo)致更多空閑時(shí)隙和增加信道帶寬的浪費(fèi)因此，閱讀器應(yīng)該具備根據(jù)系統(tǒng)中未識(shí)別標(biāo)簽的當(dāng)前數(shù)量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)幀大小的能力DFSA算法比FSA算法更適合改善RFID系統(tǒng)性能原因在于DFSA能夠根據(jù)通信負(fù)荷動(dòng)態(tài)地調(diào)整幀大小以提高系統(tǒng)性能DFSA的工作過程示例DFSA的工作過程示例首先，閱讀器發(fā)送帶有參數(shù)5的請(qǐng)求命令以指出幀大小。在第1個(gè)讀周期中，標(biāo)簽1、3和4同時(shí)在時(shí)隙1中發(fā)射。由于這些發(fā)射發(fā)生在同一個(gè)時(shí)隙中，因此導(dǎo)致了沖突。標(biāo)簽2和5分別在時(shí)隙2和5中發(fā)送其UID，因此能夠被閱讀器成功識(shí)別。由于在第1個(gè)閱讀周期中識(shí)別了兩個(gè)標(biāo)簽，因此，還剩下3個(gè)標(biāo)簽需要被繼續(xù)識(shí)別。在第2個(gè)周期中，閱讀器采用了大小為3的幀。此過程繼續(xù)直至所有標(biāo)簽被識(shí)別或在讀周期中不再出現(xiàn)沖突二叉樹協(xié)議（BT）BT使用由沖突標(biāo)簽產(chǎn)生的隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行分組操作。在幀的起始處，標(biāo)簽初始化計(jì)數(shù)器為0，標(biāo)簽在其計(jì)數(shù)器的值為0時(shí)發(fā)送自身ID，因此在幀的起始處，閱讀器閱讀范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽將形成一個(gè)組，并同時(shí)發(fā)送。當(dāng)閱讀器發(fā)送反饋信息通知所有標(biāo)簽出現(xiàn)了標(biāo)簽沖突事件時(shí)，根據(jù)閱讀器反饋的標(biāo)簽沖突信息，所有標(biāo)簽改變自身的計(jì)數(shù)器值。

改變的方式是隨機(jī)選擇一位二進(jìn)制數(shù)，并將其加到原來的計(jì)數(shù)器值上。這樣，原來的一個(gè)標(biāo)簽數(shù)較多的組就被分成兩個(gè)標(biāo)簽數(shù)更少的組。當(dāng)出現(xiàn)標(biāo)簽沖突事件時(shí)，未參與此次沖突的標(biāo)簽將其計(jì)數(shù)器值增1；當(dāng)閱讀器的反饋信息指示沒有沖突時(shí)，所有標(biāo)簽將其計(jì)數(shù)器值減1；在標(biāo)簽發(fā)送自身ID后，從緊接著的指示無沖突的反饋中可得知發(fā)送成功了。

在當(dāng)前幀中，已被閱讀器識(shí)別的標(biāo)簽不再發(fā)送任何信號(hào)。為了終止一幀，閱讀器也需要維持一個(gè)計(jì)數(shù)器。在每幀開始，計(jì)數(shù)器初始化為0，然后用于記錄尚未被識(shí)別的標(biāo)簽集的數(shù)目。若標(biāo)簽沖突發(fā)生，閱讀器將其計(jì)數(shù)器值增1，因?yàn)殚喿x器應(yīng)該識(shí)別的標(biāo)簽集將會(huì)增加一個(gè)；若標(biāo)簽沖突未發(fā)生，閱讀器將其計(jì)數(shù)器值減1。當(dāng)計(jì)數(shù)器小于0，閱讀器結(jié)束此幀。查詢樹協(xié)議（QT）查詢樹協(xié)議使用標(biāo)簽ID來分割標(biāo)簽集。閱讀器發(fā)送包含一個(gè)比特串的查詢，若ID的起始若干比特等于查詢比特串的標(biāo)簽，則通過發(fā)送其ID進(jìn)行響應(yīng)。例如，針對(duì)查詢串{q1q2…qx}（qx

{0,1}），若標(biāo)簽響應(yīng)沖突了，在緊接著的詢問周期（InterrogationCycle）中，閱讀將使用兩個(gè)各長為1比特的查詢串{q1q2…qx}0和查詢串{q1q2…qx}1。與匹配{q1q2…qx}的標(biāo)簽集被分成了兩個(gè)，一個(gè)是匹配{q1q2…qx}0的標(biāo)簽集，另一個(gè)是匹配{q1q2…qx}1的標(biāo)簽集。閱讀器為查詢比特串維持一個(gè)隊(duì)列Q。在每幀的開始，一幀被初始化為兩個(gè)長度為1的比特串，分別為0和1。閱讀器每次從隊(duì)列Q中彈出一個(gè)比特串并發(fā)送一次查詢。若標(biāo)簽響應(yīng)沖突了，閱讀器將兩個(gè)長1比特的查詢串壓入到隊(duì)列Q中。通過不斷擴(kuò)展這個(gè)查詢直到已獲得響應(yīng)或者響應(yīng)發(fā)生為止。至此，所有標(biāo)簽都被識(shí)別了。

QT也稱為無記憶協(xié)議，因?yàn)樗薎D外無須額外存儲(chǔ)一些信息來作為識(shí)別時(shí)使用識(shí)別延時(shí)將受到標(biāo)簽ID分布的影響，當(dāng)標(biāo)簽的ID很相似時(shí)，延時(shí)會(huì)增加自適應(yīng)標(biāo)簽防沖突協(xié)議自適應(yīng)標(biāo)簽防沖突協(xié)議能夠消除停留標(biāo)簽之間的沖突空閑周期：沒有標(biāo)簽嘗試發(fā)射可讀周期：僅一個(gè)標(biāo)簽嘗試發(fā)射沖突周期：多個(gè)標(biāo)簽嘗試發(fā)射下圖表示沖突周期的節(jié)點(diǎn)僅有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，因?yàn)闃?biāo)簽集合僅在沖突周期被分成兩個(gè)子集，因此樹上的所有中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于沖突周期，而所有葉子節(jié)點(diǎn)要么對(duì)應(yīng)可讀周期要么對(duì)應(yīng)空閑周期

標(biāo)簽識(shí)別與樹搜索一致，都是從樹根開始尋找可讀周期節(jié)點(diǎn)的跳過沖突周期可減少標(biāo)簽識(shí)別延時(shí)BT和QT的樹搜索就從樹根或樹的第1層節(jié)點(diǎn)出發(fā)，并檢查所有的中間節(jié)點(diǎn)總之，不合理的出發(fā)點(diǎn)會(huì)增加識(shí)別延時(shí)

自適應(yīng)標(biāo)簽防沖突協(xié)議具有快速標(biāo)簽識(shí)別特征，它可分為兩種自適應(yīng)查詢分割（AdaptiveQuerySplitting，AQS）協(xié)議，是基于采用確定性方法的查詢樹協(xié)議的改進(jìn)方法自適應(yīng)二元分割（AdaptiveBinarySplitting，ABS）協(xié)議，是建立在采用概率方法的二叉樹協(xié)議之上的方法自適應(yīng)查詢分割（AQS）協(xié)議算法：AQS標(biāo)簽操作/*響應(yīng)閱讀器的詢問查詢串q為q1q2…qx（qi為一個(gè)二進(jìn)制值，x為查詢串長度）標(biāo)簽ID為t1t2…tb（ti為一個(gè)二進(jìn)制值，b為ID串長度）isResponsible

是一個(gè)標(biāo)記，它決定標(biāo)簽是否發(fā)射它的ID*/1從閱讀器接收開始一幀的命令2從閱讀器接收消息m3whilem!=幀結(jié)束命令do4q=m5isResponsible=16for

（i=1;i<x;i++）do7if

qi

!=

ti

then8isResponsible=09break10endif11endfor12if

isResponsible==1then13發(fā)送自身ID14endif15從閱讀器接收消息m16endwhile

算法：AQS閱讀器操作/*發(fā)送詢問和接收標(biāo)簽的響應(yīng)1/*初始化隊(duì)列Q和CQ*/2Q=CQ3CQ=NULL4ifQ==NULLthen5Push（Q，0）/*將0推入隊(duì)列Q*/6Push（Q，1）/*將1推入隊(duì)列Q*/7endif8/*識(shí)別標(biāo)簽并形成CQ*/9發(fā)送啟動(dòng)一個(gè)幀的命令

10while

Q!=NULLdo11q=Pop（Q）/*從隊(duì)列Q中彈出一個(gè)串并賦值給q*/12發(fā)送包含q的查詢13接收標(biāo)簽響應(yīng)并檢測(cè)沖突14if

標(biāo)簽沖突then15/*將查詢串增長1比特壓入隊(duì)列Q*/16Push（Q，q0）/*將q0推入隊(duì)列Q*/17Push（Q，q1）/*將q1推入隊(duì)列Q*/18elseif

只有一個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)then19存儲(chǔ)標(biāo)簽ID20Push（CQ，q）/*將q推入隊(duì)列CQ*/21elseif

沒有標(biāo)簽響應(yīng)then22Push（CQ，q）/*將q推入隊(duì)列CQ*/23endif24endwhile25QueryDeletion（CQ）/*刪除不需要的查詢串*/26發(fā)送幀結(jié)束命令自適應(yīng)二元分割（ABS）協(xié)議ABS的標(biāo)簽操作算法：/*通過控制PSC和ASC發(fā)射ID，f是閱讀器的反饋，用于指示可讀、空閑、沖突*/1接收帶有閱讀器TSC的幀啟動(dòng)命令2/*初始化PSC和ASC*/3PSC=04ifASC==NULLorASC>TSCthen5ASC被賦值為0與TSC之間的隨機(jī)數(shù)6endif7/*為發(fā)射而處理PSC和ASC*/

8whilePSC≤ASCdo9ifPSC==ASCthen10發(fā)射ID11從閱讀器接收反饋f12if

反饋f

指示為沖突then13隨機(jī)選擇一個(gè)二進(jìn)制值i14ASC=ASC+i15else16PSC=PSC+117endif18elseifPSC<ASCthen19從閱讀器接收反饋f20if

反饋f

指示為沖突then21ASC=ASC+122elseif反饋f

指示為可讀then23PSC=PSC+124elseif反饋f指示為空閑then25ASC=ASC-126endif27endif28endwhile

ABS的閱讀器操作算法：/*根據(jù)接收到的標(biāo)簽響應(yīng)數(shù)，發(fā)射反饋信息f是一個(gè)標(biāo)記，用于指示可讀、空閑、沖突*/1PSC=02ifTSC==NULLthen3TSC=04endif5發(fā)射帶有閱讀器TSC的幀啟動(dòng)命令

6whilePSC≤TSCdo7接收標(biāo)簽響應(yīng)并檢測(cè)沖突8if標(biāo)簽沖突then9TSC＝TSC＋110將f賦值為沖突11elseif僅有一個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)then12保存標(biāo)簽ID13PSC=PSC+114將f賦值為可讀15elseif沒有標(biāo)簽響應(yīng)then16TSC＝TSC-117將f賦值為空閑18endif19發(fā)射反饋f20endwhile21發(fā)射幀終止命令A(yù)BS中的標(biāo)簽識(shí)別示例圖（a）表示在沖突周期中的操作，圖3（b）表示在空閑中的操作3.3感知層的頻譜規(guī)劃與使用3.3.1感知層對(duì)頻譜的需求3.3.2頻譜的科學(xué)規(guī)范3.3.3頻譜感知的基本方法3.3.4可用帶寬感知技術(shù)3.3.5使用認(rèn)知頻譜的MAC協(xié)議3.3.1感知層對(duì)頻譜的需求物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展離不開多樣化的無線技術(shù)支持，無線技術(shù)的廣泛應(yīng)用將會(huì)對(duì)頻譜資源管理利用提出新的挑戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)未來將應(yīng)用于無法準(zhǔn)確估量的行業(yè)和場(chǎng)景，必然產(chǎn)生海量終端，形成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人與人通信互連的移動(dòng)通信與無線接入的數(shù)據(jù)量

未來頻譜資源的短缺將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展難以克服的瓶頸。物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于移動(dòng)通信雖然目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一般是小流量的M2M，但也有大量占用高帶寬的應(yīng)用，比如公共交通等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的識(shí)別層將信息傳感設(shè)備，如RFID裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理，而這種連接將采用低功率技術(shù)，其中最被推崇的是Wi-Fi技術(shù)。如果將Wi-Fi用于物聯(lián)網(wǎng)，Wi-Fi的頻譜需求將大大超過目前已分配的頻譜總量物聯(lián)網(wǎng)的流量模型至今并沒有權(quán)威研究結(jié)果，它肯定既不同于互聯(lián)網(wǎng)流量模型，也不會(huì)等同于移動(dòng)通信的流量模型移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量