KR101476403B1 - Rfid reader with reader anti-collision protocol and operate method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기 및 그 동작 방법을 개시한다. 즉, N개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정하는 슬롯 설정 모듈과, 리더기간 약속된 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 채널 설정 모듈과, 상기 N개의 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 감지신호를 인지하는 감지 모듈 및 상기 설정된 구동시간 동안 상기 설정된 구동영역을 통해 감지신호를 송출하는 통신 모듈을 포함함으로써, CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 기반 리더 충돌 방지 프로토콜의 일환으로서 'Pulse'에서 제기된 Hidden Terminal Problem이 존재하지 않음을 보이고 비콘 메시지를 사용하면서도 멀티 채널을 활용하여 리더가 이동하는 환경에서도 모든 종류의 리더 충돌을 해결할 수 있다.The present invention discloses an RFID reader and a method of operating the RFID reader to which the reader duration conflict prevention protocol is applied. That is, a slot setting module for selecting an arbitrary slot among N time slots and setting the selected slot as a driving time, a channel setting module for selecting an unused channel among N channels including a promised common channel, A sensing module for recognizing a sensing signal received from an external reader via the N channels and a communication module for transmitting a sensing signal through the set driving region during the set driving time, As a part of the base reader collision prevention protocol, it is shown that there is no Hidden Terminal Problem in 'Pulse' and all kinds of reader collision can be solved even in a environment where a reader moves using a multi channel while using a beacon message.

RFID 리더기, 충돌 RFID reader, collision

Description

리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 ＲＦＩＤ 리더기 및 그 동작 방법{RFID READER WITH READER ANTI-COLLISION PROTOCOL AND OPERATE METHOD THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an RFID reader and a method of operating the RFID reader.

본 발명은 리더기간 충돌 방지 방안에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 기반 리더 충돌 방지 프로토콜의 일환으로 비콘 메시지를 사용함과 아울러 멀티 채널을 활용하여 리더기가 이동하는 환경에서도 리더기간 충돌을 방지하는 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기 및 그 동작 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for preventing collision of a reader period, and more particularly, to a method of preventing a collision of a reader period by using a beacon message as a part of a carrier collision avoidance protocol based on Carrier Sense Multiple Access (CSMA) The present invention relates to an RFID reader and a method of operating the same.

RFID 시스템은 물체에 부착된 태그의 정보를 리더가 무선통신을 통해 읽어 들임으로써 물체를 자동으로 인식하는 시스템을 말한다. RFID 리더의 가장 중요한 기능상 관점은 모든 태그들을 신속하게 식별할 수 있어야 하는 것이다.An RFID system is a system that automatically recognizes an object by reading the tag information attached to the object through wireless communication. The most important functional aspect of an RFID reader is the ability to quickly identify all tags.

그러나, 한 리더가 태그의 응답 신호를 받고 있을 때 주위의 다른 리더가 동일 채널로 신호를 보내고 있으면 태그의 응답 신호가 주위 리더의 신호와 충돌(Reader to reader collision)하게 된다. 또한, 각 리더가 다른 채널을 쓰더라도 동일 태그에 감지 신호를 동시에 송신하게 될 경우 태그에는 리더들의 신호를 구별해서 받는 기능이 없으므로 무선 신호의 충돌(Multiple reader to tag collision)이 발생하게 된다.However, when one reader is receiving a response signal of the tag, if the other reader is transmitting signals to the same channel, the response signal of the tag collides with the signal of the surrounding reader (Reader to reader collision). In addition, if each reader simultaneously transmits a detection signal to the same tag even if it uses another channel, the tag does not have a function of receiving the signals of the readers separately, so that a multiple reader to tag collision occurs.

이러한 충돌의 발생은 리더가 태그를 식별하는 것을 막아 태그 인식률을 저하시키며 특히, 리더가 자유롭게 이동하는 모바일 RFID환경의 경우 리더 신호간 간섭이 일어나지 않도록 리더의 위치를 떨어뜨려 고정시킬 수 있는 기존 RFID시스템보다 상술한 무선 신호의 충돌 현상은 더욱더 빈번한 실정이다.In this paper, we propose a novel RFID system which can reduce the recognition rate of RFID tags by preventing the reader from identifying RFID tags. The collision phenomenon of the radio signal described above is more frequently encountered.

이에 따라, 다수의 리더와 저 기능의 태그들로 구성된 모바일 환경을 포함하는 RFID 시스템에서 리더의 신호로 인한 간섭 및 충돌 발생 빈도를 감소시킴과 아울러 태그 인식률을 높일 수 있는 새로운 RFID 리더 충돌 방지 기술이 요구된다.In this paper, we propose a novel RFID reader collision prevention technology that can reduce the frequency of interference and collision due to the reader 's signal and increase the tag recognition rate in an RFID system including a mobile environment composed of a plurality of readers and low - Is required.

본 발명은 상기한 바와 같이 선행 기술에 내재되었던 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 본 발명의 목적은, N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정하는 슬롯 설정 모듈과, 리더기간 약속된 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 채널 설정 모듈과, 상기 N개의 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 감지신호를 인지하는 감지 모듈 및 상기 설정된 구동시간 동안 상기 설정된 구동영역을 통해 감지신호를 송출하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기 및 그 동작 방법을 제공하여 RFID를 사용하는 대용량의 물류 시스템 환경이나 리더기가 이동하는 모바일 RFID 환경에서 주어진 멀티채널 자원을 활용하면서 모든 종류의 리더기 충돌을 줄이고, 태그 인식률을 높임에 따라 양질의 RFID 시스템을 구축함에 있다.The present invention has been made to solve the problems inherent in the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for allocating time slots of N (0,1,2,3,4 ..., N) A channel setting module for selecting an unused channel among N channels including a common channel promised for a reader period and setting the unused channel as a driving region; And a communication module for transmitting a sensing signal through the set driving region during the set driving time. The RFID reader and the RFID reader according to an embodiment of the present invention, In this paper, we propose a multi-channel resource management system for RFID reader. As for reducing all types of reader collision, and the quality of the RFID tag system according to the increasing recognition to the destroyer.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따라 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기가 제공되며: 이 리더기는, N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정하는 슬롯 설정 모듈; 리더기간 약속된 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 채널 설정 모듈; 상기 N개의 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 감지신호를 인지하는 감지 모듈; 및 상기 설정된 구동시간 동안 상기 설정된 구동영역을 통해 감지신호를 송출하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an RFID reader to which a reader duration collision prevention protocol is applied, the reader comprising: N (0, 1, 2, 3, 4, A slot setting module for selecting an arbitrary slot among the slots and setting the selected slot as a driving time; A channel setting module for selecting an unused channel among the N channels including the promised common channel and setting the unused channel as a driving region; A sensing module for sensing a sensing signal received from an external reader via the N channels; And a communication module for transmitting a sensing signal through the set driving region during the set driving time.

바람직하게는, 상기 채널 설정 모듈은, 상기 공통 채널을 제외한 N-1 개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the channel setting module selects an unused channel among N-1 channels excluding the common channel, and sets the unused channel as a driving region.

바람직하게는, 상기 감지 모듈은, 제 1 설정 시간 동안 상기 N개의 채널 중 상기 공통 채널을 통해 수신되는 비콘 메시지를 포함하는 상기 감지신호를 인지하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the sensing module recognizes the sensing signal including a beacon message received via the common channel among the N channels during a first set time.

바람직하게는, 상기 감지 모듈은, 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 수신되는 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 포함하는 상기 감지신호를 인지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the sensing module recognizes the sensing signal including a communication signal for communication with a tag received through an unused channel set in the driving region.

바람직하게는, 상기 통신 모듈은, 비콘 메시지 및 태그와의 통신을 위한 통 신 신호를 포함하는 상기 감지신호를 송출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the communication module transmits the sensing signal including a beacon message and a communication signal for communication with the tag.

바람직하게는, 상기 통신 모듈은, 상기 외부에 위치한 리더기의 감지신호가 인지되지 않을 경우, 제 2 설정 시간에 따른 주기에 따라 상기 공통 채널을 통해 상기 비콘 메시지를 송출하며, 상기 구동영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 상기 통신 신호를 송출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the communication module transmits the beacon message on the common channel according to a period according to a second set time when the sensing signal of the reader located outside is not recognized, And the communication signal is transmitted through a channel.

바람직하게는, 상기 제 2 설정 시간은, 상기 제 1 설정 시간 미만으로 설정되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second set time is set to be less than the first set time.

본 발명의 다른 일면에 따라 RFID 리더기간 충돌 방지 방법이 제공되며: 이 방법은, N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정하는 구동시간 설정 단계; 리더기간 약속된 공통 채널을 통한 외부에 위치한 리더기로부터의 비콘(Beacon) 메시지의 수신 여부를 확인하는 비콘 메시지 감지 단계; 상기 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 구동 영역 설정 단계; 및 상기 공통 채널을 통해 비콘 메시지를 전송하며, 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 태그와의 통신을 수행하는 통신 수행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preventing collision of an RFID interrogation period, comprising: selecting one of N (0, 1, 2, 3, 4, A drive time setting step of setting the drive time as a time; A beacon message sensing step of confirming whether or not a beacon message is received from an externally positioned reader via a promised common channel during a reader period; Selecting a unused channel among the N channels including the common channel and setting the unused channel as a driving region; And a communication performing step of transmitting a beacon message through the common channel and communicating with the tag through an unused channel set in the driving area.

바람직하게는, 상기 방법은, 상기 통신 수행 단계와 동시에 상기 공통 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 비콘 메시지 및 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 수신되는 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 감지하는 감지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises the steps of: detecting a communication signal for communication between a beacon message received from a reader located outside via the common channel and a tag received via an unused channel set to the driving region, The method comprising the steps of:

바람직하게는, 상기 비콘 메시지 감지 단계는, 제 1 설정 시간 동안 상기 N 개의 채널 중 상기 공통 채널을 통해 수신되는 비콘 메시지를 감지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the beacon message detection step detects a beacon message received through the common channel among the N channels during a first set time period.

바람직하게는, 상기 구동 영역 설정 단계는, 외부에 위치한 리더기로부터 상기 비콘 메시지가 수신되지 않을 경우, 상기 공통 채널을 제외한 N-1 개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the driving area setting step, when the beacon message is not received from an external reader, an unused channel among the N-1 channels excluding the common channel is selected and set as a driving area .

바람직하게는, 상기 통신 수행 단계는, 상기 제 1 설정 시간 미만으로 설정된 제 2 설정 시간에 따른 주기에 따라 상기 공통 채널을 통해 상기 비콘 메시지를 송출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the communication performing step transmits the beacon message on the common channel according to a period according to a second set time set to be less than the first set time.

본 발명에 따른 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기 및 그 동작 방법은 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 기반 리더 충돌 방지 프로토콜의 일환으로서 'Pulse'에서 제기된 'Hidden Terminal Problem'이 존재하지 않음을 보이고 비콘 메시지를 사용하면서도 멀티 채널을 활용하여 리더가 이동하는 환경에서도 모든 종류의 리더 충돌을 해결하면서 태그 인식률을 높일 수 있다.The RFID reader and the operation method using the RFID interrogation protocol according to the present invention show that there is no 'Hidden Terminal Problem' proposed in 'Pulse' as a part of the reader collision prevention protocol based on Carrier Sense Multiple Access (CSMA) It can increase the tag recognition rate while solving all kinds of reader collision even in the environment where the reader moves by using the multi-channel while using the beacon message.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기의 개략적인 구성도를 도시한다. FIG. 1 is a schematic diagram of an RFID reader to which a reader duration collision prevention protocol according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 RFID 리더기는, 리더기의 구동시간을 설정하 기 위한 슬롯 설정 모듈(100), 리더기의 구동영역을 설정하기 위한 채널 설정 모듈(200), 외부 리더기의 신호를 감지하기 위한 감지 모듈(300); 및 감지신호를 송출하기 위한 통신 모듈(400)을 포함하는 구성을 갖는다.As shown in FIG. 1, the RFID reader includes a slot setting module 100 for setting a driving time of a reader, a channel setting module 200 for setting a driving area of the reader, A sensing module (300) And a communication module 400 for transmitting a sensing signal.

상기 슬롯 설정 모듈(100)은 N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 선택된 시간 슬롯에 해당되는 시간을 구동시간으로 설정한다.The slot setting module 100 selects a slot among N (0, 1, 2, 3, 4, ..., N) time slots and sets a time corresponding to the selected time slot as a drive time.

상기 채널 설정 모듈(200)은 리더기간 약속된 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 해당하는 채널 영역을 구동영역으로 설정한다. 보다 구체적으로, 채널 설정 모듈(200)은 상기 공통 채널을 제외한 N-1 개의 채널 중 인접한 다른 리더기가 사용하지 않는 미사용 채널을 선택하여 해당 채널 영역을 구동영역으로 설정한다.The channel setting module 200 selects an unused channel among N channels including a promised common channel and sets a corresponding channel region as a driving region. More specifically, the channel setting module 200 selects unused channels not used by adjacent readers among the N-1 channels excluding the common channel, and sets the corresponding channel region as a drive region.

상기 감지 모듈(300)은 N개의 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 감지신호를 감지한다. 보다 구체적으로, 감지 모듈(300)은 제 1 설정 시간(Tlisten) 동안 상기 N개의 채널 중 상기 공통 채널을 통해 외부 리더기로부터 수신되는 비콘 메시지를 감지한다. 또한, 채널 설정 모듈(200)을 통해 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 외부 리더기의 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 감지한다.The sensing module 300 senses a sensing signal received from an external reader via N channels. More specifically, the sensing module 300 senses a beacon message received from an external reader on the common channel among the N channels during a first set time T listen . In addition, a communication signal for communication with a tag of an external reader is sensed through an unused channel set as a driving area through the channel setting module 200.

상기 통신 모듈(400)은 슬롯 설정 모듈(100)을 통해 설정된 구동시간 동안 채널 설정 모듈(200)을 통해 설정된 구동영역 상에 감지신호를 송출한다. 보다 구체적으로 통신 모듈(400)은 감지 모듈(300)을 통해 외부에 위치한 리더기의 비콘 메시지가 감지되지 않을 경우, 제 1 설정 시간(Tlisten)보다 짧은 시간으로 설정된 제 2 설정 시간(Tbecon) 마다 공통 채널을 통해 상기 비콘 메시지를 주기적으로 송출한다. 이와 동시에, 통신 모듈(400)은 채널 설정 모듈(200)을 통해 설정된 구동영역즉, 미사용 채널 영역을 이용하여 근접한 태그와의 통신을 수행한다.The communication module 400 transmits a sensing signal on the driving region set through the channel setting module 200 during the set driving time through the slot setting module 100. [ More specifically, when the beacon message of the reader located outside is not detected through the sensing module 300, the communication module 400 determines the second set time T becon , which is shorter than the first set time T listen , Periodically transmits the beacon message through a common channel. At the same time, the communication module 400 performs communication with the adjacent tag using the driving area set through the channel setting module 200, that is, the unused channel area.

참고로, 통신 모듈(400)이 상기 비콘 메시지를 송출하는 동작과 관련하여, CSMA(Carrier Sense Multiple Access)기반 리더 충돌 방지 프로토콜의 'Pulse'는 'Hidden terminal problem'을 비롯하여 모든 리더 충돌을 해결하기 위해 리더기의 신호가 간섭을 줄 수 있는 범위보다 더 멀리 비콘 메시지를 송출한다. 일반적으로, 현재 태그와 통신하고 있는 리더기의 신호가 주변 리더기의 신호보다 13dB 이상 크면 해당 태그는 주변 리더기로부터 간섭을 받지 않는다(이하, Capture effect라 칭함). 이를 토대로 RFID 패스 로스 모델인 아래의 [수식 1]을 적용하면 리더기와 태그 사이의 거리(모바일 RFID의 경우 리더기와 태그와의 통신 범위는 1m 반경)가 주변의 간섭 리더기와 태그간의 거리보다 약 3배 이상 차이가 나면 태그는 주변 리더로부터 간섭을 받지 않는다.여기서, 상기 'Hidden terminal problem'은 도 2에 도시한 바와 같이 리더기가 태그와 통신하고 있을 때 멀리 떨어진 주변 리더기의 신호가 감지 대상 태그까지 간섭을 주고 있지만 해당 태그와 통신하고 있는 리더기까지는 주변 리더기의 신호가 닿지 않아서 주변 리더기의 간섭 사실을 알지 못하는 현상을 지칭한다. 덧붙여,' Capture effect'를 고려하면 주변 리더기가 태그에게 간섭을 줄 수 있는 거리는 태그와 통신하고 있는 리더기로부터 4m 이내인데 반해 'Hidden terminal problem'은 태그와 통신하고 있는 리더기의 신호 간섭 범위 이상인 약 208m 거리에 있는 주변 리더기가 태그에 간섭을 주어야 가능하다(적용된 거리는 리더기 전송 출력 20dBm, 리더기의 감지도(Sensitivity) -70dBm을 기준으로 계산).For reference, in relation to the operation of the communication module 400 for transmitting the beacon message, 'Pulse' of the reader collision prevention protocol based on Carrier Sense Multiple Access (CSMA) is used to solve all reader collisions including 'Hidden terminal problem' The beacon message is transmitted farther than the range in which the reader's signal can interfere. Generally, if the signal of the reader communicating with the current tag is larger than the signal of the surrounding reader by 13 dB or more, the tag is not interfered by the peripheral reader (hereinafter referred to as a capture effect). Based on this, using the following equation [1], the distance between the reader and the tag (in the case of the mobile RFID, the communication range of the reader and the tag is 1 m) As shown in FIG. 2, the 'Hidden terminal problem' indicates that when the reader is communicating with the tag, the signal of the neighboring reader far from the sensor is transmitted to the tag to be detected Refers to a phenomenon in which an interference signal is not transmitted to a reader communicating with the tag, but the reader is not aware of the interference of the reader. In addition, considering the 'Capture effect', the distance that the neighboring reader can interfere with the tag is within 4m from the reader communicating with the tag, whereas the 'hidden terminal problem' is about 208m (Distance applied is calculated based on reader transmit output of 20dBm and reader's sensitivity of -70dBm).

[수식 1][Equation 1]

출력전력(X)-S= 32+25log(d) 0≤d＜8mOutput power (X) -S = 32 + 25log (d) 0? D <8m

출력전력(X)-S= 23+35log(d) d≥8m,Output power (X) -S = 23 + 35log (d) d? 8m,

<여기서, 상기 'S'는 RFID 리더기의 최소 수신 전력의 크기, 상기 'd'는 리더기간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 거리>Here, 'S' is the minimum received power of the RFID reader, 'd' is the distance of multiple reader to tag collision,

상술한 내용을 토대로 통신 모듈(400)은 상기 [수식 1]을 통해 산출된 출력전력(X)을 토대로 상기 비콘 메시지를 송출한다. 예컨대, 태그와의 통신시 태그에게 전력을 공급하기 위한 리더기의 출력 전력은 보통 '20~30dBm'이고 리더기가 감지할 수 있는 수신 신호의 세기의 최저치는 보통 '-101~-70dBm이다. 따라서 리더기의 태그 인식 범위가 리더의 반경 1m이내일 때 리더기간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 거리는 태그와 통신하고 있는 리더기의 반경 2~4m 이내이고 최소 수신 전력의 크기가 '-70dBm' 기준일 때 비콘 메시지를 전송할 때의 출력 전력(X,Y)은 상기 [수식 1]을 통한 다음 계산식에 의해 'X-(-70) = 32+25log(2m)-> X = -30.47dBm', 'Y-(-70) = 32+25log(4m)-> Y = -22.94dBm'; '-22.94~-30.47dBm'으로 산출된다. 즉, 리더기가 송신한 신호의 세기가 2~4m 거리에서 -70dBm 까지 떨어질 수 있는 리더기 출력 전력을 구하는 것이다. 또한, 리더기 간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 거리가 리더 반경 2~4m가 되는 이유는 한 리더기 A의 태그 인식 범위 1m 반경이 다른 리더기의 인식 범위와 겹칠 때 리더기간 태그 충돌이 발생한다고 가정하면 리더기 A의 2m 반경이 리더기간 태그 충돌 가능 범위이며, 상술한 'Capture effect'를 고려했을 때는 어느 한 리더기 B의 태그 인식거리 1m의 3배인 3m이내로 동일 태그에서 떨어진 주변 리더기도 동일 태그에 간섭을 주어 리더기간 태그 충돌이 발생할 수 있으므로 리더 B의 4m 반경이 리더기간 태그 충돌 가능 범위가 되기 때문이다.Based on the above description, the communication module 400 transmits the beacon message on the basis of the output power X calculated through the above-mentioned [Expression 1]. For example, the output power of the reader to supply power to the tag in communication with the tag is usually 20 to 30 dBm, and the lowest value of the strength of the received signal that the reader can detect is usually -101 to -70 dBm. Therefore, when the reader's tag recognition range is within 1m radius of the reader, the possible distance of multiple reader to tag collision is within a radius of 2 ~ 4m and the minimum reception power is '-70dBm' X - (- 70) = 32 + 25log (2m) - &gt; X = -30.47dBm 'by the following equation through the above-mentioned [Expression 1] Y - (- 70) = 32 + 25log (4m) -> Y = -22.94dBm '; '-22.94 to -30.47 dBm'. That is, the reader output power can be obtained in which the intensity of a signal transmitted from the reader can be reduced to -70 dBm at a distance of 2 to 4 m. In addition, the possible distance of multiple reader to tag collision is 2 ~ 4m in the reader radius because when the radius of 1m of tag recognition range of one reader A overlaps with the recognition range of other reader, Considering the above-mentioned 'Capture effect', 2m radius of the reader A is within the range of 3m, which is 3m of the tag recognition distance of one reader B, This is because a 4-meter radius of the reader B becomes a range in which the reader-period tag collision is possible since the reader-period tag collision may occur due to interference.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 RFID 리더기의 구성에 따르면, 도 3에 도시한 바와 같이 리더기 'R2'는 리더기간 태그 충돌을 발생시킬 수 있는 주변 리더기 'R1'과 'R3'에게 비콘 메시지를 전송하여 'R2'가 태그를 인식할 동안 대기하게 한다. 또한, 'R4'는 'R2'의 multiple reader to tag collision 범위 밖에 있으므로 비콘 메시지를 받지 않지만 'R2'와 리더기간 태그 충돌을 방지하게 위해 'R2'가 쓰지 않는 다른 빈 채널로 자신의 태그를 인식할 수 있다. 아울러, 'R5'는 'R2'의 reader to reader collision 범위 밖에 있으므로 'R2'와 상관없이 자신의 태그를 인식할 수 있다.As described above, according to the configuration of the RFID reader according to the present invention, as shown in FIG. 3, the reader 'R2' transmits a beacon message to neighboring readers 'R1' and 'R3' To allow 'R2' to wait while recognizing the tag. Since 'R4' is outside the range of multiple reader to tag collision of 'R2', it does not receive the beacon message but recognizes its tag with 'R2' and another empty channel which does not use 'R2' can do. In addition, since 'R5' is outside the reader to reader collision range of 'R2', it can recognize its own tags regardless of 'R2'.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 RFID 리더기의 구동 방법을 설명하기로 한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of driving the RFID reader according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, for convenience of explanation, the configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to corresponding reference numerals.

먼저, N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정한다(S110-S130). 바람직하게는, 슬롯 설정 모듈(100)이 N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯(S)을 선택하여 선택된 시간 슬롯에 해당되는 시간을 구동시간으로 설정하고, 현재 시간에서 시간 슬롯 'S'의 시간만큼 기다린다.First, an arbitrary slot among N (0, 1, 2, 3, 4, ..., N) time slots is selected and set as a drive time (S110 - S130). Preferably, the slot setting module 100 selects any slot S among N (0, 1, 2, 3, 4, ..., N) time slots and stores the time corresponding to the selected time slot Drive time, and waits for the time of the time slot 'S' in the current time.

다음, 리더기간 약속된 공통 채널을 통한 외부에 위치한 리더기로부터의 비콘(Beacon) 메시지의 수신 여부를 확인한다(S140-S150). 바람직하게는, 감지 모듈(300)이 제 1 설정 시간(Tlisten) 동안 상기 N개의 채널 중 상기 공통 채널을 통해 외부 리더기로부터 수신되는 비콘 메시지를 감지한다. 이때, 다른 리더기로부터 비콘 메시지가 수신될 경우, 비콘 메시지가 수신되지 않는 시점까지 대기한 후, 상기 단계 'S110'으로 피드백한다.Next, it is checked whether a beacon message from an external reader located on the promised common channel is received (S140 - S150). Preferably, the sensing module 300 senses a beacon message received from an external reader over the common channel among the N channels during a first set time T listen . At this time, if a beacon message is received from another reader, the process waits until the beacon message is not received, and then the process returns to step S110.

그리고 나서, 상기 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정한다(S160). 바람직하게는, 채널 설정 모듈(200)이 외부에 위치한 리더기로부터 상기 비콘 메시지가 수신되지 않을 경우, 상기 공통 채널을 제외한 N-1 개의 채널 중 인접한 다른 리더기가 사용하지 않는 미사용 채널을 선택하여 해당 채널 영역을 구동영역으로 설정한다. 이때, 미사용 채널이 존재하지 않을 경우 상기 단계 'S110'으로 피드백한다.Then, an unused channel among the N channels including the common channel is selected and set as a driving region (S160). Preferably, when the beacon message is not received from an external reader, the channel setting module 200 selects an unused channel not used by adjacent readers among the N-1 channels excluding the common channel, Area as a driving area. At this time, if there is no unused channel, the process returns to step S110.

그런 다음, 공통 채널을 통해 비콘 메시지를 전송하며, 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 태그와의 통신을 수행한다(S170). 바람직하게는, 통신 모듈(400)이 제 1 설정 시간(Tlisten)보다 짧은 시간으로 설정된 제 2 설정 시간(Tbecon) 마다 공통 채널을 통해 상기 비콘 메시지를 주기적으로 송출한다. 아울 러, 통신 모듈(400)은 채널 설정 모듈(200)을 통해 설정된 구동영역 즉, 미사용 채널 영역을 이용하여 근접한 태그와의 통신을 수행한다.Then, the beacon message is transmitted through the common channel, and communication with the tag is performed through the unused channel set in the driving area (S170). Preferably, the communication module 400 periodically transmits the beacon message on the common channel every second set time T becon set to a time shorter than the first set time T listen . In addition, the communication module 400 performs communication with the adjacent tag using the driving area set through the channel setting module 200, that is, the unused channel area.

이와 동시에, 공통 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 비콘 메시지 및 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 수신되는 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 감지한다(S180). 바람직하게는, 상기 단계 'S170' 수행중 감지 모듈(300)을 통해 다른 리더기로부터 수신되는 비콘 메시지 또는 태그와의 통신을 위한 통신 신호 감지 즉, 리더기 충돌이 감지될 경우, 단계 'S110'으로 피드백한다.At the same time, a communication signal for communicating a beacon message received from a reader positioned outside through a common channel and a tag received through an unused channel set in the driving region is sensed (S180). Preferably, when a communication signal for communication with a beacon message or a tag received from another reader through the sensing module 300 is detected during the step 'S170', that is, when a reader collision is detected, feedback to the step 'S110' do.

이후, 리더기의 인식 범위 내의 모든 태그에 대한 인식이 완료될 경우, 동작을 종료한다(S190).When recognition of all the tags within the recognition range of the reader is completed, the operation is terminated (S190).

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명에 따른 스마트 카드 연동 시스템 및 그 방법, CSMA(Carrier Sense Multiple Access)기반 리더 충돌 방지 프로토콜을 이용함에 따라, RFID를 사용하는 대용량의 물류 시스템 환경이나 리더기가 이동하는 모바일 RFID 환경에서 주어진 멀티채널 자원을 활용한다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기 술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.The smart card interworking system and method thereof according to the present invention and the reader collision prevention protocol based on Carrier Sense Multiple Access (CSMA) can be applied to a large-capacity logistics system environment using RFID, As it exceeds the limit of existing technology in terms of utilizing resources, it is not only the use of related technology but also the possibility of commercialization or sales of the applied device is sufficient, and it is practically possible to carry out clearly. It is an invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기의 개략적인 구성도.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an RFID reader to which a reader duration collision prevention protocol according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2는 'Hidden terminal problem'을 설명하기 위한 도면.2 is a diagram for explaining a 'Hidden terminal problem';

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더기의 동작을 설명하기 위한 예시도.3 is a diagram illustrating an operation of an RFID reader according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더기의 동작을 설명하기 위한 순서도.4 is a flowchart illustrating an operation of an RFID reader according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

100: 슬롯 설정 모듈100: Slot setting module

200: 채널 설정 모듈200: Channel setting module

300: 감지 모듈300: Detection module

400: 통신 모듈400: communication module

Claims (14)

리더기간 충돌 방지 프로토콜이 적용된 RFID 리더기에 있어서,1. An RFID reader having a reader period collision prevention protocol, N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정하는 슬롯 설정 모듈;A slot setting module for selecting any one of N (0, 1, 2, 3, 4 ...., N) time slots and setting the selected slot as the drive time; 리더기간 약속된 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 채널 설정 모듈;A channel setting module for selecting an unused channel among the N channels including the promised common channel and setting the unused channel as a driving region; 상기 N개의 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 감지신호를 인지하는 감지 모듈; 및A sensing module for sensing a sensing signal received from an external reader via the N channels; And 상기 설정된 구동시간 동안 상기 설정된 구동영역을 통해 감지신호를 송출하는 통신 모듈을 포함하며,And a communication module for transmitting a sensing signal through the set driving region during the set driving time, 상기 통신 모듈은,The communication module includes: 상기 RFID 리더의 반경의 2배 내지 4배 사이인 리더기간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 범위에 상기 감지 신호를 송출하여 상기 리더기간 태그 충돌 가능 범위 내의 리더기로 하여금 상기 RFID 리더가 태그를 인식할 동안 대기하도록 하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.The RFID reader transmits the detection signal to a range in which a multiple reader to tag collision is possible between two and four times the radius of the RFID reader, And to wait while recognizing the RFID reader. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 설정 모듈은,2. The apparatus of claim 1, wherein the channel setting module comprises: 상기 공통 채널을 제외한 N-1 개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.And selects an unused channel among the N-1 channels excluding the common channel, and sets the unused channel as a driving region. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 모듈은,2. The apparatus of claim 1, 제 1 설정 시간 동안 상기 N개의 채널 중 상기 공통 채널을 통해 수신되는 비콘 메시지를 포함하는 상기 감지신호를 인지하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.And recognizes the sensing signal including a beacon message received through the common channel among the N channels during a first set time. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 모듈은,2. The apparatus of claim 1, 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 수신되는 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 포함하는 상기 감지신호를 인지하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.Wherein the RFID reader recognizes the sensing signal including a communication signal for communication with a tag received through an unused channel set in the driving region. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 모듈은,The communication system according to claim 1, 비콘 메시지 및 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 포함하는 상기 감지신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.And transmits the sensing signal including a beacon message and a communication signal for communication with the tag. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 통신 모듈은,The communication system according to claim 3 or 5, 상기 외부에 위치한 리더기의 감지신호가 인지되지 않을 경우, 제 2 설정 시간에 따른 주기에 따라 상기 공통 채널을 통해 상기 비콘 메시지를 송출하며, 상기 구동영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 상기 통신 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.And transmits the beacon message through the common channel according to a period according to the second set time if the sensing signal of the external reader is not recognized and transmits the communication signal through the unused channel set in the driving area Wherein the RFID reader comprises: 제 6 항에 있어서, 상기 통신 모듈은,7. The communication system according to claim 6, 아래의 수식을 통해 산출된 출력전력(X)을 토대로 상기 비콘 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.And transmits the beacon message based on the output power (X) calculated through the following equation. [수식][Equation] 출력전력(X)-S= 32+25log(d) 0≤d＜8mOutput power (X) -S = 32 + 25log (d) 0? D <8m 출력전력(X)-S= 23+35log(d) d≥8m,Output power (X) -S = 23 + 35log (d) d? 8m, <여기서, 상기 'S'는 RFID 리더기의 최소 수신 전력의 크기, 상기 'd'는 리더기간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 거리>Here, 'S' is the minimum received power of the RFID reader, 'd' is the distance of multiple reader to tag collision, 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 설정 시간은,7. The method according to claim 6, 상기 제 1 설정 시간 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.And the second set time is set to be less than the first set time. RFID 리더기간 충돌 방지 방법에 있어서,A method for preventing collision between RFID readers, N(0,1,2,3,4....,N)개의 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 구동시간으로 설정하는 구동시간 설정 단계;A driving time setting step of selecting any one of N (0, 1, 2, 3, 4, ..., N) time slots and setting the selected driving time as a driving time; 리더기간 약속된 공통 채널을 통한 외부에 위치한 리더기로부터의 비콘(Beacon) 메시지의 수신 여부를 확인하는 비콘 메시지 감지 단계;A beacon message sensing step of confirming whether or not a beacon message is received from an externally positioned reader via a promised common channel during a reader period; 상기 공통 채널을 포함하는 N개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 구동 영역 설정 단계; 및Selecting a unused channel among the N channels including the common channel and setting the unused channel as a driving region; And 상기 공통 채널을 통해 비콘 메시지를 전송하며, 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 태그와의 통신을 수행하는 통신 수행 단계를 포함하며,Transmitting a beacon message through the common channel and communicating with a tag through an unused channel set in the driving region, 상기 통신 수행 단계는,In the communication step, 상기 RFID 리더의 반경의 2배 내지 4배 사이인 리더기간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 범위에 상기 비콘 메시지를 송출하여 상기 리더기간 태그 충돌 가능 범위 내의 리더기로 하여금 상기 RFID 리더가 태그를 인식할 동안 대기하도록 하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기간 충돌 방지 방법.The RFID reader transmits the beacon message to a range of a possible multiple reader to tag collision that is between 2 and 4 times the radius of the RFID reader, And waiting for the RFID reader period collision. 제 9 항에 있어서, 상기 방법은,10. The method of claim 9, 상기 통신 수행 단계와 동시에 상기 공통 채널을 통해 외부에 위치한 리더기로부터 수신되는 비콘 메시지 및 상기 구동 영역으로 설정된 미사용 채널을 통해 수신되는 태그와의 통신을 위한 통신 신호를 감지하는 감지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기간 충돌 방지 방법.And a sensing step of sensing a communication signal for communicating a beacon message received from a reader located outside via the common channel and a tag received through an unused channel set to the driving area simultaneously with the communication performing step A method for preventing collision between RFID readers. 제 9 항에 있어서, 상기 비콘 메시지 감지 단계는,10. The method of claim 9, 제 1 설정 시간 동안 상기 N개의 채널 중 상기 공통 채널을 통해 수신되는 비콘 메시지를 감지하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기간 출동 방지 방법.And detects a beacon message received through the common channel among the N channels during a first set time period. 제 9 항에 있어서, 상기 구동 영역 설정 단계는,10. The method according to claim 9, 외부에 위치한 리더기로부터 상기 비콘 메시지가 수신되지 않을 경우, 상기 공통 채널을 제외한 N-1 개의 채널 중 미사용 채널을 선택하여 구동영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기간 충돌 방지 방법.And if the beacon message is not received from an external reader, selecting an unused channel among the N-1 channels excluding the common channel, and setting the unused channel as a drive region. 제 11 항에 있어서, 상기 통신 수행 단계는,12. The method as claimed in claim 11, 상기 제 1 설정 시간 미만으로 설정된 제 2 설정 시간에 따른 주기에 따라 상기 공통 채널을 통해 상기 비콘 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기간 충돌 방지 방법.And transmits the beacon message through the common channel according to a period according to a second set time set to be less than the first set time. 제 13 항에 있어서, 상기 통신 수행 단계는,14. The method as claimed in claim 13, 아래의 수식을 통해 산출된 출력전력(X)을 토대로 상기 비콘 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기간 충돌 방지 방법.And transmits the beacon message based on the output power (X) calculated through the following equation. [수식][Equation] 출력전력(X)-S= 32+25log(d) 0≤d＜8mOutput power (X) -S = 32 + 25log (d) 0? D <8m 출력전력(X)-S= 23+35log(d) d≥8m,Output power (X) -S = 23 + 35log (d) d? 8m, <여기서, 상기 'S'는 RFID 리더기의 최소 수신 전력의 크기, 상기 'd'는 리더기간 태그 충돌(Multiple reader to tag collision) 가능 거리>Here, 'S' is the minimum received power of the RFID reader, 'd' is the distance of multiple reader to tag collision,
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