KR100728306B1

KR100728306B1 - 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법

Info

Publication number: KR100728306B1
Application number: KR1020060054719A
Authority: KR
Inventors: 박부견; 김성현; 신민교
Original assignee: 학교법인 포항공과대학교; 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-06-13

Abstract

본 발명은 RFID 시스템에서 판별영역 내에 다수의 RFID 태그가 존재할 때 더 빠르게, 더 효율적으로 태그를 판별할 수 있고, 판별영역을 넓힐 수 있는 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법은 (a)리더기에서 대기모드(S1) 상태의 복수의 태그로 시작신호를 보내 각각의 태그를 듣기모드(S2)로 변환하고, 데이터를 전송하는 단계; (b)상기 리더기로부터 전송된 데이터와 일치하는 데이터를 갖는 태그를 보내기 모드(S3)로 변환하고, 일치하지 않는 태그는 대기모드(S1)로 변환하는 단계; (c)상기 리더기에서 'stop'　신호가 오고 태그가 보낸 데이터가 마지막 비트가 아니면 다시 듣기모드(S2)로 바뀌게 되고 상기 리더기로부터 새로운 데이터를 받을 준비를 하는 단계; 및 (d)상기 리더기에서 'stop' 신호가 오지 않으면 태그는 자신이 직전에 보낸 비트의 다음 비트를 보내게 되고, 태그가 보낸 비트가 마지막 비트가 되면 태그는 킬드(killed) 모드(S4)로 변환하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기존의 이진트리 프로토콜과 쿼리트리 프로토콜의 장점들을 활용하여 새로운 충돌방지 프로토콜을 적용함으로써 RF 필드 내에 있는 모든 태그를 보다 효율적이고 빠르게 데이터 충돌 없이 판별할 수 있게 된다.

Description

무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법{A anti-collision method of tag in RFID}

도 1은 본 발명에 의한 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법의 실시예를 도시한 것이다.

도 2는 리더기와 태그간 통신 과정 중 발생하는 태그의 상태도(state diagram)를 도시한 것이다.

도 3은 리더기로부터 태그로 보내는 데이터 포맷(format)을 나타낸 것이다.

본 발명은 RFID 시스템에서 태그를 판별하는 방법에 관한 것으로, 특히 RFID시스템에서 판별영역 내에 다수의 RFID 태그가 존재할 때 더 빠르게, 더 효율적으로 태그를 판별할 수 있고, 판별영역을 넓힐 수 있는 방법에 관한 것이다.

RFID란 일반적으로 실리콘 반도체칩을 내장한 태그, 라벨, 카드 등에 저장된 데이터를 무선 주파수를 이용하여 리더기에서 자동 인식하는 기술을 말한다.

그 원리는 안테나를 통해 태그(Tag)에 저장된 정보를 무선으로 수신하여 이를 컨트롤러가 인식하고 분석하여 태그에 장착된 물품의 고유정보를 취득할 수 있 도록 하는 것이다.

RFID는 특히 물류,유통 분야에서 많이 쓰이며 물품식별, 재고파악, 도난방지 등의 여러 가지 목적으로 쓰일 수 있기 때문에 바코드를 대체할 차세대 기술로 떠오르고 있다.

그 구성은 크게 리더기, 태그로 나뉘며 대부분 리더기는 추가적 인터페이스를 가지고 있어서 수신된 데이터를 PC나 로봇제어장치 같은 다른 시스템에 송신한다. 태그는 고유정보가 저장된 상태에서 리더기에 의해서 생성된 RF필드 내에 진입하게 되어 리더기에 의해서 발생된 활성신호에 태그가 활성화가 되면, 자신의 정보를 리더기로 전송하게 되고 이에 리더기는 태그의 정보를 인식할 수 있게 된다.

일반적으로 RF 필드 내에 복수개의 태그가 존재하게 되면, 각각의 태그로부터 데이터가 전송되기 때문에 이를 수신하는 리더기 측에서는 충돌이 발생하여 정확하게 태그 정보를 인식할 수 없는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 여러 프로토콜이 존재하는데, 그 중에서 대표적인 것이 이진트리 프로토콜과 쿼리트리 프로토콜이다. 이진트리 프로토콜은 태그가 포인터를 가지고 있어서 그때그때 한 비트씩 비교를 하고 하나의 태그가 판별이 되면 다시 처음부터 시작해야 하는 문제점이 있고, 쿼리트리는 포인터 없이 리더에서 보내는 쿼리와 비교하는 과정을 반복하여 태그를 판별하게 되는데, 이진트리에 비해 성능면에서 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 판별영역내의 모든 태그를 찾는데 걸리는 절차를 줄이기 위하여 이진 트리 프로토콜과 쿼리 트리 프로토콜에서 사용되는 깊이 우선 탐색법(DFS)을 기본 탐색법으로 사용하여 불필요한 전송비트가 늘어나는 것을 막기 위해 정점(root)이 아닌 최근에 충돌이 일어났던 곳, 높이(height)에서 DFS를 다시 수행하는 태그의 충돌방지 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법은 (a)리더기에서 대기모드(S1) 상태의 복수의 태그로 시작신호를 보내 각각의 태그를 듣기모드(S2)로 변환하고, 데이터를 전송하는 단계; (b)상기 리더기로부터 전송된 데이터와 일치하는 데이터를 갖는 태그를 보내기 모드(S3)로 변환하고, 일치하지 않는 태그는 대기모드(S1)로 변환하는 단계; (c)상기 리더기에서 'stop'신호가 오고 태그가 보낸 데이터가 마지막 비트가 아니면 다시 듣기모드(S2)로 바뀌게 되고 상기 리더기로부터 새로운 데이터를 받을 준비를 하는 단계; 및 (d)상기 리더기에서 'stop' 신호가 오지 않으면 태그는 자신이 직전에 보낸 비트의 다음 비트를 보내게 되고, 태그가 보낸 비트가 마지막 비트가 되면 태그는 킬드(killed) 모드(S4)로 변환하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

(가)는 리더기와 태그 각각의 측면에서 주고받는 데이터를 보인 것이고, (나)는 그 과정을 이진트리 형식으로 나타낸 것이다.

도 2는 리더기와 태그간 통신 과정 중 태그의 상태도(state diagram)이다.

태그는 기본적으로 S1(대기모드)에 있고 　시작　신호가 오면 태그는 S2(듣기모드)로 바뀌게 된다. 리더기로부터 전송된 데이터와 자신의 데이터가 일치하는 태그는 S3(보내기 모드)으로 바뀌게 되고, 그렇지 않은 태그는 S1(대기모드)로 바뀌게 되어 하나의 태그가 판별이 되고 리더기가 다시 태그 판별 작업을 시작하기 전까지 S1을 유지한다.

만약 리더기에서 　stop　신호가 오고 태그가 보낸 데이터가 마지막 비트가 아니면 다시 S2로 바뀌게 되고 리더기로부터 새로운 데이터를 받을 준비를 한다.

한편 리더기에서 　stop　신호가 오지 않으면 태그는 자신이 직전에 보낸 비트의 다음 비트를 보내게 된다. 그리고 태그가 보낸 비트가 마지막 비트가 되면 태그는 S4(킬드모드)로 바뀌게 되어 reset　신호가 오기 전까지 어떠한 신호에도 반응을 하지 않는다.

도 3은 리더기로부터 태그로 보내는 데이터 포맷(format)이다.

Q부터 P, NULL 순서로 데이터가 전송되는데, 여기서 Q는 확인 하고자하는 비트(요구비트)이고, P는 확인하고자하는 비트의 자리(요구비트의 자리)이며, NULL은 리더기에서 태그로 보내는 데이터의 마지막임을 나타내주는 비트이다.

P는 충돌이 일어났던 높이(height)를 나타내고, 리더기는 데이터 충돌이 일어나면 그 높이를 기억하고 있다가 나중에 하나의 태그가 판별이 되고 난 후에 그 높이를 P에 실어서 다시 태그판별을 시작한다. 따라서 하나의 태그가 판별되기 전까지 P에는 데이터가 실리지 않는다.

상기 각 태그는 포인터를 가지고 있어서 마지막에 보낸 비트의 자리를 기억할 수 있다.

상기 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 무선 주파수 식별 시스템에서 트리기반 태그 충돌 방지방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1에서 태그 각각의 ID는 '0001', '0011',　'1000' 및 '1100'이다. 처음에 리더기로부터 시작　신호를 보내고(S2(듣기모드) 상태로 바뀜), 'n0'을 보낸다. 상기 'n0'은 태그 ID의 처음 자리에 숫자가　'0'인 태그만 대답을 하라는 뜻이다.(도1 (가)의 ①)

지금 상태에서 모든 태그는 S2(듣기모드) 상태로 바뀌어 있다.(현재 모든 태그의 포인터는 '0')

'1000'　태그와 '1100'　태그는 받은 비트가 '0'이고 자신의 첫 번째 비트가 '1'이므로 다르다는 것을 확인하고 S1(대기모드) 상태로 바뀐다. 반면 '0001'　태그와 '0011'　태그는 받은 비트가 자신의 첫째 자리 비트인 '0'과 일치하므로 S3(보내기 모드) 상태로 바뀐다. 그리고 자신의 그 다음 비트인 '0'을 보낸다.(도1 (가)의 ②)

자신의 비트를 보낸 태그는 마지막 비트가 아니고 'stop'신호도 오지 않았으므로 '0001'　태그와 '0011'　태그는 S3(보내기 모드) 상태에 머물면서 그 다음 비트인 '0'과 '1'을 각각 보낸다. 여기서 리더기는 '0'과 '1'을 동시에 받았으므로 충돌이 일어났음을 확인하고(도1 (가)의 ③, 도1 (나)의

) 'stop'신호를 보낸 다.(도1 (가)의 ④)

이때 리더기는 충돌이 난 높이를 기억한다. 　'stop'신호를 받은 '0001',　'0011'　태그는 S2(듣기모드) 상태로 바뀌고 리더기로부터 신호를 기다린다. 리더기는 'n0'(도1 (가)의 ⑤)을 보낸다. 이는 지금 현재 자리의 비트가　'0'인 태그는 대답을 하라는 뜻이다. '0001'　태그만 일치하므로 자신의 그 다음 비트인 '1'을 보낸다.(도1 (가)의 ⑥)

여기서 '1'은 마지막 비트이므로 '0001'　태그는 S4(킬드모드) 상태로 바뀐다. 반면 '0011'　태그는 일치하지 않으므로 S1(대기모드) 상태로 바뀌게 된다.

하나의 태그가 판별되고, 리더기는 판별작업을 다시 시작한다. 다시 시작하는 곳은 바로 직전에 충돌이 났던 곳이 된다.

도 1 (나)의

부분이 바로 직전의 충돌부분이다. 따라서 리더기는 　시작　신호를 보내고 이 신호에 의해 S4(킬드모드) 상태를 제외한 나머지 3개의 태그는 S2(듣기모드) 상태로 바뀐다. 리더기는 'n101'을 보내게 되는데(도1 (가)의 ⑦) 이것은 요구비트가 '1'이고 　요구비트의 자리는 '10', 즉 2를 나타낸다. 다시 풀어 쓰면, 각 태그 중에 포인터의 위치가 '10', 즉 2이고 그 비트의 값이 '1'　인 것은 대답을 하라는 뜻이다. '0011'　태그만 해당이 되므로 1000,　1100　태그는 다시 S1(대기모드) 상태로 돌아가고 　'0011'　태그는 다음 비트인 '1'을 보낸다.(도1 (가)의 ⑧) 이 때, 마지막 비트를 보낸 것이므로 S4(킬드모드) 상태로 바뀌게 된다.

또 다시 하나의 태그가 판별되었으므로 리더기는 태그 판별 작업을 다시 시작한다.

리더기는 태그로 시작　신호를 보내고,(S2(듣기모드) 상태로 바뀜) 'n1'을 보낸다.(도1 (가)의⑨)

태그의 첫 번째 자리의 비트가 '1'인'1000', '1100'태그가 해당되므로, 다음자리의 비트인 '0'과 '1'을 보낸다.(도1 (가)의⑩, 도1 (나)의

)

충돌이 났으므로 리더기는 이 위치를 기억하고 'stop'신호를 보낸다.(도1 (가)의 ⑪)

리더기는 'n0'을 보내고 (도1 (가)의 ⑫) 현재 자리의 비트가 '0'인 　'1000'태그만 그 다음자리의 비트'0'을 보낸다.(도1 (가)의 ⑬)

충돌이 나지 않았으므로 리더기는 'stop'신호를 보내지 않고, 태그는 다시 다음자리의 비트인'0'을 보낸다.(도1 (가)의 ⑭) 마지막 자리의 비트를 보냈으므로 '1000'태그는 S4(킬드모드) 상태로 바뀐다.

하나의 태그가 판별되고 리더기는 다시 판별 작업을 시작한다. 리더기는 　'n11'신호를 보내게 되는데 이것은 포인터의 위치가'1'이고 그 비트가'1'인 태그는 대답을 하라는 뜻이다.(도1 (가)의 ⑮) 　

'1100'태그가 해당되므로 그 다음 자리의 비트인'0'을 보낸다.(도1 (가)의

) 충돌이 일어나지 않았으므로 리더기는'stop'신호를 보내지 않고 태그는 계속해서 그 다음자리의 비트인'0'을 보낸다.(도1 (가)의

) 마지막 비트를 보낸 '1100'태그는 S4(킬드모드) 상태로 바뀌게 된다.

상기와 같은 과정을 거쳐서 데이터 충돌이 일어나지 않게 모든 태그를 판별할 수 있게 된다.

이상으로, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌을 방지하는 방법에 있어서,

(a)리더기에서 대기모드(S1) 상태의 복수의 태그로 시작신호를 보내 각각의 태그를 듣기모드(S2)로 변환하고, 데이터를 상기 각각의 태그로 전송하는 단계;

(b)상기 리더기로부터 전송된 데이터와 일치하는 태그를 보내기 모드(S3)로 변환하고, 일치하지 않는 태그는 대기모드(S1)로 변환하는 단계;

(c)상기 리더기에서 'stop'신호가 오고 태그가 보낸 데이터가 마지막 비트가 아니면 다시 듣기모드(S2)로 바뀌게 되고 상기 리더기로부터 새로운 데이터를 받을 준비를 하는 단계; 및

(d)상기 리더기에서 'stop' 신호가 오지 않으면 태그는 자신이 직전에 보낸 비트의 다음 비트를 보내게 되고, 태그가 보낸 비트가 마지막 비트가 되면 태그는 킬드(killed) 모드(S4)로 변환하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법.
제1항에 있어서, 상기 리더기로부터 전송되는 데이터는

데이터 패키지의 끝을 나타내는 　NULL, 요구 비트의 자리를 나타내는 P 및 요구 비트를 나타내는 Q로 구성됨을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법.
제1항에 있어서, 상기 (b)단계는

(b1)상기 리더기로부터 상기 복수의 태그 ID와 비교하는 데이터를 전송하는 단계;

(b2)상기 전송된 데이터와 일치하는 ID를 가진 복수의 태그 중에서 소정자리의 비트가 충돌이 일어나면 상기 리더기는'stop'신호를 태그로 전송하는 단계;

(b3)상기 충돌이 일어났던 높이(요구비트의 자리)를 기억하고 있다가 나중에 하나의 태그가 판별이 난 후에 상기 높이를 요구비트의 자리(P)에 실어서 다시 태그 판별을 시작하는 단계;를 포함함을 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법.
제3항에 있어서, 상기 (b1)단계는

상기 전송된 데이터와 일치하지 않는 ID를 가진 태그는 대기모드(S1)상태로 변환됨을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법.
제3항에 있어서, 상기 (b2)단계는

상기'stop'신호를 받은 태그는 듣기모드(S2) 상태로 바뀌고, 상기 리더기로부터 신호를 기다리는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법.
제3항에 있어서, 상기 태그는

포인트를 가지고 있어서 마지막에 보낸 비트의 자리를 기억하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 시스템에서 태그 충돌 방지방법.