Phân tích các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA

số thẻ chưa đọc, 2CTE xét thêm hai trường hợp sau: 
 Nếu xác suất số khe xung đột Bk lớn hơn 50% thì số thẻ chưa đọc (kích thước 
khung chu kỳ tiếp theo) được ước tính bằng Công thức (12). 
 n' 2 C 0.75 2 E F 
 0 (12) 
 Nếu xác suất số khe xung đột Bk lớn hơn 26% và nhỏ hơn 50% thì ước tính thẻ 
chưa đọc được tính bằng Công thức (13). 
 n' 2 C 0.75 E S F S
 00 (13) 
 57 
Phân tích các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA 
 Ngoài ra, 2CTE cũng cố gắng giảm khe rỗi, tức là giảm kích thước khung trong 
chu kỳ tiếp theo khi số khe thành công và số khe rỗi lớn hơn số khe xung đột và xác 
của suất số khe xung đột nhỏ hơn 26%. Khi giảm kích thước khung trong chu kỳ tiếp 
theo, 2CTE chia làm hai trường hợp: 
 Nếu xác suất số khe xung đột Bk nhỏ hơn 26% và xác suất số khe rỗi B0 nhỏ 
hơn 50% thì ước tính thẻ chưa đọc được tính bằng Công thức (14) 
 nnS (14) 
 Nếu xác suất số khe xung đột Bk nhỏ hơn 26% và xác suất số khe rỗi B0 lớn 
hơn 50% thì ước tính thẻ chưa đọc được tính bằng Công thức (15) 
 n n S E F
 0 (15) 
trong đó, n’ là kết quả ước tính thẻ mới sau khi thực hiện hai phần trên và thiết lập n’ 
là kích thước khung mới cho chu kỳ tiếp theo. là độ lệch giữa xác suất trung 
bình tối ưu và xác suất trong một khung hiện tại tương ứng với số khe xung đột, số 
khe rỗi và số khe thành công. Các giá trị được tính theo các Công thức (16), (17), (18): 
 B OES E E B 0.37
 0 0 0 0 (1) 
 B OSS S S B 0.37
 1 0 0 1 (2) 
 B OCS C C B 0.26
 kk00 (3) 
 Trong 2CTE, việc ước tính thẻ dựa trên xác suất trung bình tối ưu của số khe 
thành công, số khe rỗi và số khe xung đột. Kỹ thuật này ước tính thẻ và thay đổi kích 
thước khung tương đối gần bằng với số lượng thẻ chưa đọc trên thực tế; bên cạnh việc 
giảm xung đột còn tính đến việc giảm khe rỗi để tránh lãng phí khe thời gian, từ đó 
cho thấy tổng số khe dùng để nhận dạng thẻ là thấp hơn DFSA, EDFSA và cho hiệu 
quả hệ thống tốt. 
 Một so sánh giữa các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA được 
thể hiện trong Bảng 3. 
 Bảng 3. So sánh các ưu điểm và nhược điểm của các kỹ thuật ước tính thẻ. 
Giao thức/ 
 Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm 
Kỹ thuật 
 DFSA Thay đổi kích thước khung Giảm số khe xung đột Tăng số khe rỗi 
 Nhóm thẻ; hạn chế số thẻ trả Giảm số khe xung đột Tăng số khe thời gian 
 EDFSA 
 lời 
 2CTE Cân bằng số khe xung đột giảm Giảm thời gian để Tăng xung đột nếu số 
 58 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 13, Số 1 (2018) 
Giao thức/ 
 Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm 
Kỹ thuật 
 và số khe rỗi giảm nhận dạng hết tất cả thẻ cần đọc lớn 
 các thẻ 
4. SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ DỰA TRÊN MÔ PHỎNG 
 Các thuật toán được cài đặt bằng bằng ngôn ngữ Java trên PC CPU Intel Core 
i3-2330M. 2.20GHZ, 4GB RAM. Xét các trường hợp số thẻ cần nhận dạng thay đổi từ 50 
đến 100 thẻ. Để giảm sự phức tạp của quá trình mô phỏng, giả định rằng không có bất 
kỳ thẻ nào được thêm vào hoặc rời đi khỏi vùng đọc trong các chu kỳ đọc. Mục tiêu mô 
phỏng là so sánh các giá trị SE, TE, TS, TC, NC, NS của các kỹ thuật EDFSA, 2CTE với 
DFSA. 
 Các tiêu chí so sánh gồm: 
 SE: Hiệu quả hệ thống được đánh giá dựa vào kết quả số khe rỗi, số khe 
thành công và số khe xung đột, được tính như trong [4]: 
 TS
 SE 
 TS TE TC 
 TE: Tổng số khe rỗi trong quá trình nhận dạng thẻ. 
 TS: Tổng số thẻ đọc thành công trong quá trình nhận dạng thẻ, hay nói cách 
khác là tổng số khe thành công trong quá trình nhận dạng thẻ. 
 TC: Tổng số khe xung đột trong quá trình nhận dạng thẻ. 
 NC: Tổng số chu kỳ dùng để nhận dạng các thẻ trong vùng phủ sóng của đầu 
đọc 
 NS: Tổng số khe thời gian mà đầu đọc dùng để nhận dạng được hết thẻ. 
 Xét về hiệu quả hệ thống (SE), kết quả mô phỏng trong Hình 3 cho thấy 2CTE 
đạt được hiệu quả cao nhất đối với tất cả các trường hợp thay đổi số lượng thẻ cần 
nhận dạng (từ 50 đến 1000 thẻ). 
 59 
Phân tích các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA 
 3. So sánh giá trị hiệu quả hệ thống (SE) với số thẻ cần nhận dạng thay đổi. 
 Khi xem xét đến các tiêu chí thành phần: TS, TE và TC, Hình 4 cho thấy khi số 
thẻ cần nhận dạng dưới 500, số khe xung đột của các kỹ thuật là tương đương nhau; 
nhưng khi số thẻ tăng cao (hơn 500), tổng số khe xung đột của 2CTE và EDFSA thấp 
hơn nhiều so với DSFA. Điều này cho thấy 2CTE và EDFSA giảm xung đột tốt hơn khi 
số thẻ cần nhận dạng tăng. Tuy nhiên, dựa vào công thức tính hiệu quả hệ thống (SE), 
để tăng hiệu quả hệ thống không chỉ phải giảm xung đột mà còn phải giảm số khe rỗi, 
bởi vì khi khe rỗi tăng sẽ làm tăng tổng thời gian nhận dạng tất cả các thẻ, gây lãng phí 
về mặt băng thông và thời gian. 
 4. So sánh tổng số slot xung đột (TC) với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 
 Trong Hình 5, EDFSA có tổng số khe rỗi tương đối thấp hơn so với DFSA khi số 
thẻ cần nhận dạng dưới 200 thẻ. Tuy nhiên, khi số thẻ cần nhận dạng trên 500 thẻ, số 
khe rỗi của EDFSA tăng cao do phải nhóm thẻ để hạn chế số thẻ trả lời đến đầu đọc. 
Điều này cho thấy EDFSA chỉ quan tâm đến việc giảm khe xung đột để tăng hiệu quả 
hệ thống, mà không quan tâm đến việc giảm khe rỗi. Trong khi đó, do 2CTE có quan 
tâm giảm khe rỗi nên có tổng số khe rỗi thấp hơn hẳn so với EDFSA và DFSA. Việc 
 60 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 13, Số 1 (2018) 
giảm khe rỗi cũng được xem xét đồng thời với giảm khe xung đột nên khi số thẻ cần 
nhận dạng quá lớn (1000 thẻ), số khe rỗi của 2CTE sẽ cao hơn một ít so với DFSA, 
nhưng xét về hiệu quả hệ thống thì 2CTE vẫn tốt hơn do xung đột đã được giảm đáng 
kể. 
 5. So sánh tổng số khe rỗi (TE) với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 
 Để giảm số khe xung đột và giảm số khe rỗi, 2CTE cần nhiều chu kỳ hơn so với 
DFSA và EDFSA để điều chỉnh kích thước khung cho phù hợp (Hình 6). Số chu kỳ là 
số lần đầu đọc gởi khung đến các thẻ. 
 6. So sánh tổng số chu kỳ để đọc hết thẻ (NC) với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 
 Với kỹ thuật DFSA và EDFSA, tổng số chu kỳ dùng để nhận dạng các thẻ thay 
đổi từ 50 thẻ đến 500 thẻ tương đối gần bằng nhau chỉ chênh lệch khoảng 1 đến 2 chu 
kỳ. Nhưng khi số thẻ cần nhận dạng lên đến 1000 thẻ, EDFSA sử dụng ít chu kỳ nhận 
dạng hơn do sử dụng nhóm thẻ nên số thẻ nhận dạng được trong mỗi chu kỳ là nhiều 
hơn DFSA. 
 Số chu kỳ nhận dạng của 2CTE tương đối nhiều hơn so với DFSA và EDFSA do 
cần phải ước tính thẻ nhiều lần để giảm xung đột và giảm số khe rỗi. Khi số thẻ nhận 
 61 
Phân tích các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA 
dạng là 100 thẻ tổng số chu kỳ nhận dạng thẻ của 2CTE khoảng 13 chu kỳ trong khi 
DFSA và EDFSA chỉ cần khoảng 4 đến 5 chu kỳ, và khi số thẻ cần nhận dạng là 500 thẻ 
thì 2CTE cần khoảng 13 chu kỳ trong khi DFSA và EDFSA chỉ cần khoảng 9 chu kỳ. 
Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả hệ thống vì khi gởi khung 
thì kích thước khung cần gởi là bao nhiêu thì mới là vấn đề quan trọng. Kích thước 
khung là số khe thời gian dùng để nhận dạng thẻ, số khe thời gian càng lớn đồng 
nghĩa với việc cần nhiều thời gian nhận dạng hết thẻ và băng thông tiêu tốn cho việc 
gửi các khung. Do đó cần phân tích và so sánh kết quả tổng số khe thời gian của các 
giao thức và kỹ thuật (Hình 7). 
 7. So sánh tổng số khe thời gian (NS) với số thẻ cần nhận dạng thay đổi 
 Khi số thẻ cần nhận dạng từ 50 thẻ đến 500 thẻ, tổng số khe thời gian của 2CTE 
nhỏ hơn DFSA và EDFSA, nhưng không nhỏ hơn nhiều. Khi số thẻ cần nhận dạng là 
1000 thẻ ta nhận thấy DFSA cần rất nhiều khe thời gian để nhận dạng được hết thẻ so 
với EDFSA và 2CTE, tổng số khe thời gian của DFSA trong trường hợp này lên đến 
5328 (Hình 7). Đối với EDFSA và 2CTE, tổng số khe thời gian của 2CTE nhỏ hơn 
EDFSA nhưng cũng không nhiều lắm chỉ chênh lệch khoảng 293 khe thời gian, đối với 
hiệu quả hệ thống của EDFSA và 2CTE cũng chênh lệch khoảng từ 2% - 3% (Hình 3). 
Qua đó cho thấy thời gian để nhận dạng được hết thẻ của 2CTE là ít hơn so với EDFSA 
và DFSA. 
 Để thấy rõ hơn hoạt động của các kỹ thuật ước tính thẻ, các tiêu chí như số khe 
rỗi (E), số khe thành công (S), số khe xung đột (C) và kích thước khung (F) trong mỗi 
chu kỳ của DFSA, EDFSA và 2CTE sẽ được tiếp tục được phân tích và so sánh. Mô 
phỏng được thực hiện với 1000 thẻ và các kết quả được trích xuất trong 10 chu kỳ đầu 
tiên. 
 Với kỹ thuật DFSA, Hình 8 cho thấy sau chu kỳ thứ nhất, DFSA ước tính thẻ và 
thay đổi kích thước khung lên tối đa và liên tục trong 10 chu kỳ để cố gắng nhận dạng 
hết thẻ, do kích thước khung tối đa trong DFSA là 256 nhỏ hơn nhiều so với số thẻ cần 
 62 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 13, Số 1 (2018) 
nhận dạng nên xung đột tăng cao gần bằng với kích thước khung, số khe rỗi và số khe 
thành công rất ít trong 10 chu kỳ đầu. Từ đó cho thấy hiệu quả hệ thống của DFSA 
trong trường hợp này là không cao. 
 8. So sánh giá trị E, S, C và F của giao thức DFSA 
 Để khắc phục nhược điểm của DFSA, EDFSA sử dụng phương pháp nhóm thẻ. 
Hình 9 cho thấy kích thước khung của EDFSA vẫn đặt lên tối đa từ chu kỳ 2 đến chu 
kỳ 10, nhưng tại các chu kỳ 2, 4, 6, 8, 10 xung đột giảm mạnh do EDFSA sử dụng 
phương pháp nhóm thẻ và số khe rỗi lại tăng cao do hạn chế số thẻ trả lời đến đầu đọc. 
Số thẻ đọc thành công tăng nhiều khi nhóm thẻ. Tại các chu kỳ còn lại không sử dụng 
phương pháp nhóm thẻ vì trong chu kỳ trước đã nhóm thẻ và đầu đọc ước tính thẻ 
dựa trên kết quả bộ ba , kết quả ước tính thẻ không lớn hơn 354, do đó xung 
đột vẫn tăng cao và số thẻ đọc thành công thì rất thấp. 
 9. So sánh giá trị E, S, C và F của kỹ thuật EDFSA 
 Với kỹ thuật 2CTE, Hình 10 cho thấy 2CTE ước tính thẻ tốt hơn và thiết lập kích 
thước khung ước tính cho chu kỳ tiếp theo. Trong các chu kỳ đầu 2CTE cố gắng giảm 
khe xung đột và số thẻ đọc thành công tăng từ chu kỳ 2 đến chu kỳ 5, số khe xung đột 
 63 
Phân tích các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA 
đã giảm mạnh tại chu kỳ 5, nhưng số khe rỗi tăng cao tại chu kỳ này, do đó 2CTE thực 
hiện giảm kích thước khung và giảm khe rỗi từ chu kỳ 6. Từ chu kỳ 7 đến chu kỳ 10 ta 
nhận thấy kích thước khung, số khe rỗi và số khe xung đột bắt đầu giảm do 2CTE ước 
tính thẻ chính xác và vừa thực hiện giảm khe xung đột và khe rỗi. Từ đó cho thấy hiệu 
quả hệ thống của 2CTE cao hơn DFSA và EDFSA. 
 10. So sánh giá trị E, S, C và F của kỹ thuật 2CTE 
5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 
 Bài báo này đã phân tích và so sánh các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao 
thức DFSA, trong đó kỹ thuật 2CTE cho hiệu quả hệ thống tốt nhất. Tuy nhiên, các đề 
xuất này cũng bộc lộ các hạn chế như xung đột xảy ra vẫn cao khi số thẻ trong vùng 
đọc lớn, số khe rỗi vẫn nhiều và việc thay đổi kích thước khung liên tục ở mỗi chu kỳ 
đã làm tiêu tốn nhiều tài nguyên phần cứng. Do vậy, các hướng tiếp cận khác như vận 
dụng các phương pháp tính toán heuristics vào việc ước tính số thẻ chưa đọc trong 
vùng đọc để tính toán linh hoạt và chính xác hơn, nghiên cứu các cơ chế điều khiển thẻ 
đăng ký vào các khe rỗi của khung và nghiên cứu cơ chế phân cụm và phân lượt đăng 
ký linh hoạt đối với các thẻ. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Y. Huanjia and Y. Shuang-Hua , "RFID Sensor Network - Network Architectures to 
 integrate RFID, sensor and WSN," Measurement and Control, vol. 40, no. 2, pp. 56-59, 2007. 
[2] L. Hai , B. Miodrag, N. Akshaya and S. Ivan, "Taxonomy and Challenges of the Integration 
 of RFID and Wireless Sensor Networks," IEEE Network, vol. 22, no. 6, pp. 26–35, 2008. 
[3] L. Zhu and T.S.P. Yum, “A Critical Survey and Analysis of RFID Anti-Collision 
 Mechanisms,” IEEE Communications Magazine, vol. 49, issue 5, pp. 214-221, May 2011. 
 64 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 13, Số 1 (2018) 
[4] N. Abramson, “The aloha system: Another alternative for computer communications,” in 
 Proceedings of Fall 1970 AFIPS fall joint computer conference, pp. 281–285, 1970. 
[5] H. Okada, Y. Igarashi, and Y. Nakanishi, “Analysis and application of framed aloha 
 channel in satellite packet switching networks-fadra method,” Electronics and 
 Communications in Japan, vol.60, pp. 72-80, 1977. 
[6] PHILIPS Semiconductor. I-CODE1 System Design Guide: Technical Report. May 2002. 
[7] K. Finkenzeller, RFID handbook - Second Edition, John Wiley & Sons, pp. 195–219, 2003. 
[8] H. Milad and A. Zahra, "2 Conditional tag estimation method for DFSA algorithms in RFID 
 systems," in International Conference on Computer and Knowledge Engineering (ICCKE), 
 Mashhad, Iran, 2014. 
[9] V. Harald, "Efficient Object Identification with Passive RFID Tags," International Conference 
 on Pervasive Computing, pp. 98-13, 2002. 
[10] W. Jianwei, W. Dong and Z. Yuping, "A Novel Anti-Collision Algorithm with Dynamic Tag 
 Number Estimation for RFID Systems," in IEEE International Conference on Communication 
 Technology, Guilin, China, 2006. 
[11] L. Su-Ryun, J. Sung-Don and L. Chae-Woo, "An enhanced dynamic framed slotted ALOHA 
 algorithm for RFID tag identification," in The Second Annual International Conference on 
 Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services, San Diego, CA, USA, USA, 2005. 
[12] Š. Petar, R. Joško and R. Nikola, "Energy Efficient Tag Estimation Method for ALOHA-
 Based RFID Systems," IEEE Sensors Journal, vol. 14, no. 10, pp. 3637 - 3647, 2014. 
 ANALYIS OF RFID TAG ESTIMATION TECHNIQUES 
 IN DFSA PROTOCOL 
 Nguyen Van Vu*, Huynh Buu Ngoc 
 An Giang University 
 *Email: nvvu@agu.edu.vn 
 ABSTRACT 
 RFID is an automatic identification technology that is deployed in many practical 
 applications today. In an RFID system, the reader identifies tags via radio waves 
 without contact. A technical problem in RFID tag identification is that the conflict 
 occurs when multiple tags are read simultaneously by a reader. Several estimation 
 techniques have been proposed to reduce the conflict, minimize bandwidth 
 65 
Phân tích các kỹ thuật ước tính thẻ RFID trong giao thức DFSA 
 wastage, archieve low query time, and result in improved tag reading 
 performance. This article will analyze some of the proposed tag estimation 
 techniques in the DFSA protocol and compare them based on simulation results. 
 Keywords: DFSA, estimation techniques, RFID system, tag collision, system 
 performance. 
 Nguyễn Văn Vũ sinh ngày 01/01/1986 tại An Giang. Năm 2008, ông tốt 
 nghiệp đại học ngành Tin học tại trường Đại học An Giang; Năm 2016, tốt 
 nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Khoa học máy tính tại Trường Đại học Khoa 
 học – Đại học Huế. Từ năm 2011 đến nay, công tác tại Phòng Đào tạo, 
 Trường Đại học An Giang. 
 Huỳnh Bửu Ngọc sinh ngày 04/10/1983 tại An Giang. Năm 2007, ông tốt 
 nghiệp kỹ sư Tin học tại Trường Đại học Cần Thơ. Năm 2010 đến nay, 
 ông giảng dạy tại trường Trung học phổ thông Long Xuyên. Năm 2016 
 đến nay, ông theo học sau đại học chuyên ngành Khoa học máy tính tại 
 trường Đại học Khoa học – Đại học Huế. 
 66