KR101001682B1 - 능동형 ｒｆｉｄ 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법 - Google Patents

능동형 ｒｆｉｄ 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동형 RFID 시스템의 태그 수집 과정에서 프레임 시간내의 빈 슬롯을 이용하여 이미 수집된 태그를 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하여 태그 수집 시간을 단축시킬 수 있도록 한 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법에 관한 것으로, 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송하는 단계;프레임 시간 내의 매 슬롯마다 무선 신호를 감지(Carrier Sensing)하여 태그들이 응답을 전송하지 않는 빈 슬롯인지 확인하는 단계;빈 슬롯으로 확인되면 해당 슬롯을 이용하여 지금까지 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는 단계;를 포함한다.
능동형 RFID, 태그 수집, 슬립 명령어, 수집 명령어, 슬롯, 프레임

Description

능동형 ＲＦＩＤ 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법{Tag Sleep Method for Tag Collection in Active RFID Systems}
본 발명은 능동형 RFID 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 태그 수집 과정에서 프레임 시간내의 빈 슬롯을 이용하여 이미 수집된 태그를 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하여 태그 수집 시간을 단축시킬 수 있도록 한 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency IDentification)는 무선 라디오 주파수를 사용한 비접촉식 자동 데이터 인식 기술이다. 특정 물체에 관련된 데이터를 저장하고 있는 RFID 태그를 물체에 부착시켜두고, RFID 리더는 그러한 태그로부터 정보를 읽는 작업을 통해 특정 물체에 대한 정보를 자동으로 얻을 수가 있다.
이러한 RFID 시스템은 태그가 자체적으로 배터리를 가지느냐 그렇지 않느냐를 기준으로 두 가지 분야로 분류되어진다. 태그가 배터리를 가지지 않아서 자체적인 전원을 사용할 수 없고 리더로부터 수신된 전파의 일부를 전원으로 전환(back-scattering)하여 리더에게 응답을 송신하는 RFID 시스템을 수동형(passive) RFID 시스템이라 하고, 태그가 배터리를 가지고 있어서 자체적인 전원을 사용하여 리더에게 응답을 송신하는 RFID 시스템을 능동형(active) RFID 시스템이라고 한다.
일반적인 RFID 시스템에서는 많은 태그들이 존재하고 리더는 그러한 다중 태그들로부터 동시에 정보를 수집하는데, 이를 태그 수집(Tag Collection)이라 한다. 태그 수집 과정에서 다중 태그들이 동시에 응답을 하게 되면 응답 간에 충돌이 발생하여 리더가 정보를 제대로 인식하지 못하는 문제가 발생하는데, 이를 태그 충돌(Tag Collision)이라 한다. 리더가 이러한 태그 충돌 문제를 해결하고 모든 태그들로부터 성공적으로 정보를 수집하기 위해 충돌방지 프로토콜(Anti-collision Protocol)이 사용된다.
RFID 시스템에서 주로 사용되는 충돌방지 프로토콜은 결정론적인(deterministic) 방식과 확률적인(stochastic) 방식으로 나누어지는데, 대표적인 확률적인 방식의 충돌방지 프로토콜인 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜(Framed Slotted ALOHA Anti-collision Protocol)은 동작 방식 및 구현이 간단하고 성능이 좋아서 가장 널리 사용되고 있다.
433.92MHz 대역 능동형 RFID 시스템의 에어 인터페이스(Air Interface)를 정의하는 국제표준인 ISO/IEC 18000-7과 860MHz~960MHz 대역 수동형 RFID 시스템의 에어 인터페이스를 정의하는 국제표준인 ISO/IEC 18000-6의 Type A 및 Type C에서는 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 활용하는 태그 수집 방식을 정의한다.
도 1은 일반적으로 능동형 RFID 시스템에서 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 이용한 태그 수집 과정을 나타낸 도면이다.
능동형 RFID 시스템에서는 리더가 태그 수집 과정을 수행하기 전에 먼저 배터리 소모를 줄이기 위해 잠들어 있는 태그들을 깨우기 위한 웨이크 업(wake up) 과정을 거친다. 그 이후에 리더는 여러 번의 수집 라운드를 반복하면서 리더의 통신 범위 내에 있는 모든 RFID 태그들로부터 태그 ID 및 정보를 수집한다.
하나의 수집 라운드는 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송함으로써 시작된다. 수집 명령어에는 프레임 크기(Frame Size)가 인자로 포함되어 있는데, 이는 도 1에서 보는 바와 같이 여러 태그가 응답할 수 있는 전체 시간을 지정하는 인자이다.
하나의 프레임은 여러 개의 시간 슬롯(Time Slot)으로 구성되고 하나의 시간 슬롯은 하나의 태그가 응답 메시지를 보내기에 충분한 시간이다. 수집 명령어를 받은 태그는 여러 개의 시간 슬롯 중에 자신이 응답할 시간 슬롯을 임의로 선택하여 자신의 응답 메시지를 전송한다.
도 1의 예에서 프레임은 총 다섯 개의 시간 슬롯으로 구성되어 있고, 두 번째 시간 슬롯에서는 태그 1번과 태그 3번이 동시에 응답해서 태그 충돌이 발생하였다.
리더는 이번 수집 라운드에서 태그 2번과 4번의 정보를 정상적으로 수집하였으며, 수집 라운드 마지막에 수집된 태그가 더 이상 태그 수집 과정에 참여하여 중복적으로 응답을 전송하지 않도록 태그 2번과 4번에게 슬립 명령어를 전송하여 재우는 과정을 마지막으로 한 번의 수집 라운드가 종료된다.
여기서, 아직 수집되지 못한 태그 1번과 3번은 연속되는 다음 수집 라운드에 서 수집될 것이다. 하나의 수집 라운드가 종료되면 리더는 다시 수집 명령어를 전송함으로써 새로운 수집 라운드를 시작하며, 이러한 과정이 모든 태그들로부터 정보를 수집할 때까지 반복적으로 진행된다.
이러한 태그 수집 과정에서는 상기에서 설명한 바와 같이 각 수집 라운드 마지막에 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위해 슬립 명령어를 전송하는 과정이 있는데, 이 때 소요되는 시간은 수집 라운드 동안 성공적으로 응답을 수신한 태그 개수에 비례하게 된다.
그러므로 수집된 태그 개수가 많을 때는 슬립 명령어를 각각의 태그에게 전송하기 위해 많은 시간을 소요하게 되고 이는 전체 태그 수집 과정에 소요되는 시간을 증가시켜 시스템의 성능을 저하시킨다
본 발명은 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집 과정에서 프레임 시간내의 빈 슬롯을 이용하여 이미 수집된 태그를 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하여 태그 수집 시간을 단축시킬 수 있도록 한 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 태그 수집 과정의 각 수집 라운드에서 성공적으로 응답을 수신한 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위해 태그들이 응답을 하지 않는 빈 슬롯을 이용하여 슬립 명령어를 전송하여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법은 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송하는 단계;프레임 시간 내의 매 슬롯마다 무선 신호를 감지(Carrier Sensing)하여 태그들이 응답을 전송하지 않는 빈 슬롯인지 확인하는 단계;빈 슬롯으로 확인되면 해당 슬롯을 이용하여 지금까지 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 태그들의 수집과 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송은 해당 프레임 시간내에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송이 해당 프레임 시간내에 모두 이루어지지 않은 경우에는 해당 프레임 시간이 모두 지난 후에 해당되는 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명은 현재 수집 라운드에서 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위해 태그들이 응답을 전송하지 않는 빈 슬롯을 이용하여 슬립 명령어를 전송함으로써, 프레임 크기 시간이 지난 이후에 전송해야할 슬립 명령어 수를 줄일 수 있다.
이는 태그 수집을 위한 시간을 단축시켜서 전체 능동형 RFID 시스템의 성능을 향상시키는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 태그 슬립 방법을 적용한 RFID 태그 수집의 동작 과정을 나타낸 구성도이다.
본 발명은 태그 수집 과정에서는 프레임 크기만큼의 시간이 모두 지난 이후에 성공적으로 수집된 모든 태그들을 대상으로 슬립 명령어를 전송하는 방식이 아니고, 프레임 시간 내에서 태그들이 응답을 전송하지 않는 빈 슬롯을 리더가 감지하여 이미 수집된 태그들이 있다면 이들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는데 이용하는 것이다.
이는 프레임 크기만큼의 시간이 모두 지난 이후에 슬립 명령어 전송을 위해 소요되는 시간을 줄여서 전체 태그 수집 시간을 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.
슬립 모드는 불필요한 전류 소모를 줄이기 위하여 소정 시간 간격으로 수신 신호의 확인만을 하는 대기 동작 모드로써, 태그는 웨이크업 신호를 수신하기 이전까지는 슬립 모드를 유지한다.
도 2는 본 발명에 따른 슬립 명령어 전송 방법을 적용한 능동형 RFID 시스템에서의 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜 기반 태그 수집의 동작 과정을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 태그 수집 과정은 먼저, 배터리 소모를 줄이기 위해 슬립 모드로 있는 태그들을 슬립 모드에서 해제하기 위한 웨이크 업(wake up) 과정을 거친다. 그 이후에 리더는 여러 번의 수집 라운드를 반복하면서 리더의 통신 범위 내에 있는 모든 RFID 태그들로부터 태그 ID 및 정보를 수집한다.
하나의 수집 라운드는 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송함으로써 시작된다.
하나의 프레임은 여러 개의 시간 슬롯(Time Slot)으로 구성되고 하나의 시간 슬롯은 하나의 태그가 응답 메시지를 보내기에 충분한 시간이다. 수집 명령어를 받은 태그는 여러 개의 시간 슬롯 중에 자신이 응답할 시간 슬롯을 임의로 선택하여 자신의 응답 메시지를 전송한다.
여기서, 본 발명에 따른 태그 수집 과정에서 빈 슬롯을 찾아내어 슬립 명령 어를 전송하는 것이다.
본 발명에 따른 태그 수집 과정은 크게 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송하는 단계와, 프레임 시간 내의 매 슬롯마다 무선 신호를 감지(Carrier Sensing)하여 태그들이 응답을 전송하지 않는 빈 슬롯인지 확인하는 단계와, 빈 슬롯으로 확인되면 해당 슬롯을 이용하여 지금까지 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는 단계로 이루어진다.
상기 태그 수집 과정들을 도 2를 참고하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
리더는 매 슬롯마다 무선 신호를 감지(Carrier Sensing)함으로써 태그들이 응답을 전송하고 있는지를 확인한다.
리더는 첫 번째 슬롯에서 태그 2번을 성공적으로 수집하였고, 두 번째 슬롯에서는 태그 충돌을 감지하였다. 세 번째 슬롯에서 리더는 어떠한 태그도 응답을 전송하지 않고 있음을 감지하여 빈 슬롯임을 확인한 후에 이미 수집된 태그 2번을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송한다.
리더는 다시 네 번째 슬롯에서 태그 4번을 성공적으로 수집하였고, 다섯 번째의 빈 슬롯을 이용하여 태그 4번을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송한다.
일반적으로 슬립 명령어는 패킷 구조가 매우 간단하여 태그 응답 패킷에 비해 상대적으로 크기가 작기 때문에, 하나의 슬롯 시간 내에서 다른 슬롯의 태그 응답들과 간섭 없이 성공적으로 하나의 슬립 명령어를 전송할 수 있다.
여기서, 태그들의 수집과 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송은 해당 프레임 시간내에 이루어진다.
만약, 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송이 해당 프레임 시간내에 모두 이루어지지 않은 경우에는 해당 프레임 시간이 모두 지난 후에 해당되는 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송한다.
그리고 해당 수집 라운드가 끝나지 않은 경우에는 최초 슬립 명령어를 전송한 이후에도 태그 수집이 이루어지고, 더 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송이 이루어진다.
마찬가지로, 최초 슬립 명령어를 전송한 이후의 태그 수집 및 슬립 명령어의 전송은 해당 프레임 시간내에 이루어지거나, 프레임 시간이 지난후에 슬립 명령어가 전송될 수 있다.
이러한 방법을 이용하여 성공적으로 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시킴으로써 프레임 크기의 시간이 완료된 이후에 슬립 명령어를 전송해야할 시간을 줄여서 전체 태그 수집 시간을 줄일 수 있게 된다.
도 2에서는 리더가 성공적으로 수집한 태그 2번과 4번을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 정해진 프레임 크기의 시간 내에서 모두 전송하였으므로, 프레임 크기의 시간 이후에 추가적으로 슬립 명령어를 전송하기 위한 시간이 필요하지 않다.
종래 기술의 태그 수집 과정을 나타낸 도 1과 비교해 볼 때, 본 발명에 따른 도 2의 태그 수집 과정이 소요 시간이 더 감소하는 것을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법은 태그 수집 과정의 각 수집 라운드에서 성공적으로 응답을 수신한 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위해 태그들이 응답을 하지 않는 빈 슬롯을 이용하여 슬립 명령어를 전송하여 시스템의 성능을 향상시킨다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 종래 기술의 능동형 RFID 시스템에서 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 이용한 RFID 태그 수집의 동작 과정을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 태그 슬립 방법을 적용한 RFID 태그 수집의 동작 과정을 나타낸 구성도

Claims (3)

  1. 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송하는 단계;
    프레임 시간 내의 매 슬롯마다 무선 신호를 감지(Carrier Sensing)하여 태그들이 응답을 전송하지 않는 빈 슬롯인지 확인하는 단계;
    빈 슬롯으로 확인되면 해당 슬롯을 이용하여 지금까지 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 태그들의 수집과 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송은 해당 프레임 시간내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어의 전송이 해당 프레임 시간내에 모두 이루어지지 않은 경우에는 해당 프레임 시간이 모두 지난 후에 해당되는 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위한 슬립 명령어를 전송하는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집을 위한 태그 슬립 방법.
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