KR100695105B1 - Ｒｆｉｄ 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

Ｒｆｉｄ 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한ｒｆｉｄ 태그 Download PDF

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    • H04B5/48—

Abstract

본 발명은 RFID 시스템에서 RFID 태그와 RFID 리더 간의 신호 충돌 현상을 방지하기 위한 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한 RFID 태그에 관한 것이다.
본 발명은 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호를 수신하고, 이에 대한 응답 신호를 전송하는 신호 송수신부; 파워신호를 포함하는 RFID 태그와 관련되는 정보를 저장하는 정보 저장부; 신호 송수신부로 수신되는 RFID 리더 파워신호의 세기가 주기 산출 대상으로 결정하기 위한 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인하고, 기준 신호세기 값 이상인 경우 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 정보 저장부에 저장하는 주기 산출 대상 지정부; 주기 산출 대상 지정부에 의해서 정보 저장부에 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출하는 주기 산출부; 및 RFID 태그가 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 전원부를 포함하여, RFID 리더로부터 전송되는 파워신호 주기를 예상할 수 있기 때문에, RFID 리더와 RFID 태그간의 신호 송수신 시 발생하는 신호 충돌 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
RFID

Description

ＲＦＩＤ 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한 ＲＦＩＤ 태그{Method for Preventing of Signal Collision in Radio Frequency Identification System and Radio Frequency Identification Tag therefor}
도 1은 일반적인 RFID 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 RFID 태그의 구성을 상세하게 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 RFID 리더의 파워신호 송신 주기 산출 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명>
100 : RFID 리더 200 : RFID 태그
210 : 신호 송수신부 230 : 정보 저장부
250 : 주기 산출 대상 지정부 270 : 주기 산출부
290 : 전원부
본 발명은 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 RFID 시스템에서 RFID 태그와 RFID 리더 간의 신호 충돌 현상을 방지하기 위한 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한 RFID 태그에 관한 것이다.
일반적으로 RFID 시스템은 도 1에서 도시하는 것과 같이, RFID 리더(100)와 RFID 태그(200)로 구성되는데, RFID 태그(Radio Frequency Identification Tag)(200)는 비접촉 방식의 무선 데이터 송수신이 가능한 IC(Integrated Circuit)칩에 제품의 생산, 유통, 보관, 소비의 전 과정에 대한 정보를 담아 태그로 해당 제품에 부착하고, RFID 리더(100)로 하여금 안테나를 통해서 RFID 정보를 읽고, 적어도 하나 이상의 통신 수단을 통해 RFID 정보를 정보 처리 시스템과 연계하여 다양한 부가 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
상기와 같은 RFID 태그(200)를 이용한 기존의 RFID 시스템은 트랜스폰더(Transponder : 외부 신호에 감응하여 자동적으로 특정의 신호를 되돌려 보내는 무선 송수신기의 총칭)에 해당하고, 무선 주파수 신호를 통해 통신하는 안테나와 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 RFID 태그(200)와, RFID 태그(200)로부터 수신되는 RFID 정보를 판독하는 RFID 리더(100) 등으로 구성된다.
상기 RFID 태그(200)는 전원 공급 방식에 따라 수동형(Passive)과 능동형(Active)으로 분류할 수 있는데, 수동형의 RFID 태그의 경우 태그의 동작에 필요한 전원을 RFID 리더가 발생시키는 전파를 이용하여 생성하며, 능동형의 RFID 태그는 자체에 별도의 전원을 갖는다.
한편, RFID 리더(100)는 RFID 태그(200)의 존재 여부를 알 수 없기 때문에 항상 특정 주파수 대역을 통해 파워신호를 송신한다. RFID 태그(200)가 수동형인 경우, RFID 리더(100)로부터 전달 받은 주파수 대역에서 전자기 유도를 통해 전력을 생성하고, 이를 기초로 RFID 리더(100)로 응답 신호를 전송하며, RFID 태그(200)가 능동형인 경우, 자체 전원을 이용하여 RFID 리더(100)로 응답 신호를 전송한다.
RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 각각은 신호를 전송하기 때문에 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200)로부터 전송되는 두 신호 간에 간섭이 생기게 되고, RFID 리더(100)가 RFID 태그(200)로부터 전송되는 신호를 효과적으로 수신할 수 없다는 문제점이 발생한다.
따라서, RFID 기술을 바탕으로 서비스를 제공하는 운용자는 RFID 태그(200)와 RFID 리더(100)간의 신호 충돌(Signal Collision) 현상이 발생하지 않도록 하는 방법에 대해 연구할 필요성을 실감하게 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, RFID 리더로부터 파워신호가 송출되는 주기를 예측하고, 예측된 파워신호 송출 주기를 기초로 RFID 태그가 RFID 리더로부터의 신호에 대한 응답을 전송하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한 RFID 태그를 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 능동형 RFID 태그로서,
RFID 리더로부터 전송되는 파워신호를 수신하고, 이에 대한 응답 신호를 전송하는 신호 송수신부; 파워신호를 포함하는 RFID 태그와 관련되는 정보를 저장하는 정보 저장부; 상기 신호 송수신부로 수신되는 RFID 리더 파워신호의 세기가 주기 산출 대상으로 결정하기 위한 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인하고, 상기 기준 신호세기 값 이상인 경우 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 상기 정보 저장부에 저장하는 주기 산출 대상 지정부; 상기 주기 산출 대상 지정부에 의해서 상기 정보 저장부에 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출하는 주기 산출부; 및 RFID 태그가 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 전원부;를 포함한다.
다른 본 발명은 능동형 RFID 태그를 이용한 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법으로서,
RFID 태그가 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호를 수신하는 제1단계; 상기 제1단계에서 수신한 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호의 세기가 주기 산출 대상으로 결정하기 위한 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인하는 제2단계; 상기 제2단계의 결과 파워신호의 세기가 상기 기준 신호세기 값 이상인 경우 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 저장하는 제3단계; 상기 제3단계에서 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출하는 제4단계; 및 상기 제4단계에서 산출된 파워신호 송신 주기를 기초로 상기 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호 송신 시점을 제외한 시점에 랜덤으로 응답 신호 전송 시점을 산출하고, 이를 기초로 상기 파워신호에 대한 응답 신호를 상기 RFID 리더로 전송하는 제5단계;를 포함한다.
본 발명의 상세한 설명에서 개시하는 RFID 태그는 자체 별도의 전원을 구비한 능동형(Active) RFID 태그로서, 읽기/쓰기(Read/Write)가 가능하고 수 미터로부터 수십 미터까지의 식별거리를 제공하고, 대용량 메모리를 사용하여 다양한 데이터 저장이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 RFID 태그의 구성을 상세하게 나타내는 도면으로서, RFID 리더의 파워신호 송신 주기 산출 방법을 설명하기 위한 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2에서 도시한 것과 같이, RFID 태그(200)는 신호 송수신부(210), 정보 저장부(230), 주기 산출 대상 지정부(250), 주기 산출부(270) 및 전원부(290)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 신호 송수신부(210)는 안테나를 통해 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호를 수신한다.
또한, 신호 송수신부(210)는 후술할 주기 산출부(270)에 의해서 산출된 응답 신호 전송 시점을 기초로 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호에 대한 응답 신호를 RFID 리더(100)로 전송한다.
정보 저장부(230)는 파워신호를 비롯한 RFID 태그(200)와 관련되는 정보를 저장한다.
주기 산출 대상 지정부(250)는 신호 송수신부(210)에 의해서 수신되는 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호의 세기가 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인하고, 기준 신호세기 값 이상인 경우 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 정보 저장부(230)에 저장한다.
또한, 주기 산출 대상 지정부(250)는 주기 산출 대상을 결정할 때, 기 설정된 파워신호 측정 시간 동안 주기 산출 대상을 결정하거나 또는 기 설정된 개수 만큼 주기 산출 대상을 결정한다.
먼저, 기 설정된 파워신호 측정 시간 동안 대상을 결정하는 경우, 주기 산출 대상 지정부(250)는 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호를 처음 수신한 시점으로부터 기 설정된 파워신호 측정 시간이 초과되면, 주기 산출 대상 결정 동작을 정지하고 주기 산출부(270)로 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송한다.
예를 들어, 주기 산출 대상 지정부(250)에 의해서 결정된 주기 산출 대상은 도 3에서 도시하는 파워신호 중 T1L, T2L, ... , TNL으로, 상기 T1L, T2L, ... , TNL 을 기초로 파워신호 송신 주기를 산출하게 된다.
두 번째로, 기 설정된 개수 만큼 주기 산출 대상을 결정하는 경우, 주기 산출 대상 지정부(250)는 기 설정된 주기 산출 대상 지정 수 만큼 주기 산출 대상을 결정하면, 주기 산출부(270)로 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송한다.
주기 산출부(270)는 주기 산출 대상 지정부(250)에 의해서 정보 저장부(230)에 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출한다.
예를 들어, 주기 산출부(270)는 주기 산출 대상으로 결정된 파워신호를 우선시간 순으로 나열(도 3의 T1L, T2L, ... , TNL 순서로 나열)하여 각각의 파워신호 간의 주기(도 3의 T1, T2, ... , TN)를 합산한 후 평균을 내는 방법으로 파워신호 송신 주기를 산출한다.
또한, 주기 산출부(270)는 산출된 파워신호 송신 주기를 기초로 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호에 대한 응답 신호를 전송할 응답 신호 전송 시점을 산출한다. 여기에서, 주기 산출부(270)는 RFID 리더(100)로부터 파워 신호가 전송되는 시점을 제외한 시점에 랜덤으로 응답 신호 전송 시점을 결정하는데, 복수의 RFID 태그(200)간에 신호 충돌이 발생하지 않도록 각각의 RFID 태그(200)에 할당된 고유 아이디값을 초기값으로 하여 랜덤 시점(응답 신호 전송 시점)을 산출한다.
일반적인 프로그램(예를 들어, C 언어)에서 랜덤 수를 발생시키는 방법은 srand() 함수를 호출하여 사용하는 것이다. 상기 srand()는 초기값(Seed)을 입력 받아 랜덤 수를 발생시키는 데, 이때 사용되는 초기값이 동일할 경우 동일한 패턴 으로 랜덤 수를 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여 srand()함수가 호출되는 시점에 시간(time) 정보를 시스템으로부터 수신하고, 이를 초기값으로 사용하여 랜덤 수 발생 패턴의 중복을 방지한다.
상기에서 언급한 방법을 본원발명에 적용하여 고유한 RFID Tag 값(고유 아이디값)을 이용하여 랜덤 수를 발생시키는 것이다. 그러면, 다른 RFID Tag에서 발생되는 랜덤 수의 패턴과 상이하므로 RFID 리더에서 응답 신호를 수신할 때 충돌될 확률이 더욱 낮아진다.
전원부(290)는 RFID 태그(200)가 동작할 수 있도록 전원을 공급한다.
도 4는 본 발명에 의한 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도로서, RFID 리더의 파워신호 송신 주기 산출 방법을 설명하기 위한 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, RFID 태그(200)의 신호 송수신부(210)는 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호를 수신한다(S101).
이어서, 주기 산출 대상 지정부(250)는 단계 S101에서 수신한 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호의 세기가 주기 산출 대상으로 결정하기 위한 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인한다(S103).
단계 S103의 결과 파워신호의 세기가 기준 신호세기 값 이상인 경우, 주기 산출 대상 지정부(250)는 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 정보 저장부(230)에 저장한다(S105).
이후, 주기 산출 대상 지정부(250)는 후술할 두 가지 방법 중 어느 하나로 주기 산출 대상 결정 과정을 종료할 것인 여부를 판단하고(S107), 이후 동작을 수행한다.
먼저, 주기 산출 대상 지정부(250)는 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호를 처음 수신한 시점으로부터 기 설정된 파워신호 측정 시간이 초과되었는지 여부를 확인하고, 확인 결과 기 설정된 파워신호 측정 시간이 초과된 경우 주기 산출 대상 결정 동작을 정지하고 주기 산출부(270)로 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송한다.
두 번째로, 주기 산출 대상 지정부(250)는 기 설정된 개수만큼 주기 산출 대상을 결정하였는지 여부를 확인하고, 확인 결과 기 설정된 개수만큼 주기 산출 대상을 결정하면, 주기 산출부(270)로 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송한다.
주기 산출부(270)는 주기 산출 대상 지정부(250)로부터 전송되는 신호를 수신하면, 단계 S105에서 주기 산출 대상으로 결정되어 정보 저장부(230)에 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출한다(S109).
예를 들어, 주기 산출부(270)는 주기 산출 대상으로 결정된 파워신호를 우선시간 순으로 나열(도 3의 T1L, T2L, ... , TNL 순서로 나열)하여 각각의 파워신호 간의 주기(도 3의 T1, T2, ... , TN)를 합산한 후 평균을 내는 방법으로 파워신호 송 신 주기를 산출한다.
이어서, 주기 산출부(270)는 단계 S109에서 산출된 파워신호 송신 주기를 기초로 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호에 대한 응답 신호를 전송할 응답 신호 전송 시점을 산출한다(S111).
여기에서, 주기 산출부(270)는 RFID 리더(100)로부터 파워 신호가 전송되는 시점을 제외한 시점에 랜덤으로 응답 신호 전송 시점을 결정하는데, 복수의 RFID 태그(200)간에 신호 충돌이 발생하지 않도록 각각의 RFID 태그(200)에 할당된 고유 아이디값을 초기값으로 하여 랜덤 시점(응답 신호 전송 시점)을 산출한다.
이후, 신호 송수신부(210)는 단계 S111에서 산출된 응답 신호 전송 시점을 RFID 리더(100)로부터 전송되는 파워신호에 대한 응답 신호를 RFID 리더(100)로 전송한다(S113).
한편, 단계 S103의 결과 파워신호의 세기가 기준 신호세기 값 이상이 아닌 경우, RFID 태그(200)는 단계 S101 이후의 동작을 수행한다.
다른 한편, 단계 S107의 결과 기 설정된 파워신호 측정 시간이 초과되지 않은 경우, RFID 태그(200)는 단계 S101 이후의 동작을 수행한다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예 시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법 및 이를 위한 RFID 태그는 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호 주기를 예상할 수 있기 때문에, RFID 리더와 RFID 태그간의 신호 송수신 시 발생하는 신호 충돌 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 능동형 RFID 태그로서,
    RFID 리더로부터 전송되는 파워신호를 수신하고, 이에 대한 응답 신호를 전송하는 신호 송수신부;
    파워신호를 포함하는 RFID 태그와 관련되는 정보를 저장하는 정보 저장부;
    상기 신호 송수신부로 수신되는 RFID 리더 파워신호의 세기가 주기 산출 대상으로 결정하기 위한 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인하고, 상기 기준 신호세기 값 이상인 경우 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 상기 정보 저장부에 저장하는 주기 산출 대상 지정부;
    상기 주기 산출 대상 지정부에 의해서 상기 정보 저장부에 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출하는 주기 산출부; 및
    RFID 태그가 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 전원부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 RFID 태그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주기 산출 대상 지정부는 RFID 리더로부터 파워신호를 처음 수신한 시점으로부터 기 설정된 파워신호 측정 시간이 초과되면, 주기 산출 대상 결정 동작 을 정지하고 상기 주기 산출부로 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 RFID 태그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주기 산출 대상 지정부는 기 설정된 개수만큼 주기 산출 대상을 결정하면, 주기 산출 대상 결정 동작을 정지하고 상기 주기 산출부로 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 RFID 태그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주기 산출부는,
    상기 파워신호 송신 주기를 기초로 상기 RFID 리더로부터 파워 신호가 전송되는 시점을 제외한 시점에 랜덤으로 응답 신호 전송 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 RFID 태그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 RFID 태그는 고유 아이디값을 포함하고,
    상기 주기 산출부는,
    RFID 태그에 할당된 고유 아이디값을 초기값으로 하여 응답 신호 전송 시점을 산출하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지를 위한 RFID 태 그.
  6. 능동형 RFID 태그를 이용한 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법으로서,
    RFID 태그가 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호를 수신하는 제1단계;
    상기 제1단계에서 수신한 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호의 세기가 주기 산출 대상으로 결정하기 위한 기준 신호세기 값 이상인지 여부를 확인하는 제2단계;
    상기 제2단계의 결과 파워신호의 세기가 상기 기준 신호세기 값 이상인 경우 해당 파워신호를 주기 산출 대상으로 결정하여 저장하는 제3단계;
    상기 제3단계에서 저장된 파워신호를 기 설정된 규칙에 따라 분석하여 파워신호 송신 주기를 산출하는 제4단계; 및
    상기 제4단계에서 산출된 파워신호 송신 주기를 기초로 상기 RFID 리더로부터 전송되는 파워신호 송신 시점을 제외한 시점에 랜덤으로 응답 신호 전송 시점을 산출하고, 이를 기초로 상기 파워신호에 대한 응답 신호를 상기 RFID 리더로 전송하는 제5단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3단계 이후,
    RFID 리더로부터 파워신호를 처음 수신한 시점으로부터 기 설정된 파워신호 측정 시간이 초과되면, 주기 산출 대상 결정 동작을 정지하고 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제3단계 이후,
    기 설정된 개수만큼 주기 산출 대상을 결정하면, 주기 산출 대상 결정 동작을 정지하고 파워신호 송신 주기를 산출하도록 하는 신호를 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 RFID 태그는 고유 아이디값을 포함하고,
    상기 제5단계에서,
    RFID 태그에 할당된 고유 아이디값을 초기값으로 하여 응답 신호 전송 시점을 산출하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에서 신호 충돌 방지 방법.
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