KR100712881B1 - 이동 리더기간의 충돌 회피방법 - Google Patents

이동 리더기간의 충돌 회피방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 확인한 후 태그정보 판독을 개시하는 방식으로 이동 리더기간에 태그 판독이 동시에 수행되지 않도록 하여 여러 이동 리더기가 동일 태그에 대하여 태그정보 판독을 동시에 수행할 경우 발생할 수 있는 이동 리더기 충돌을 보다 효과적으로 회피시킴으로서 태그 판독에 대한 에러율을 최소화할 수 있어 수율을 증가시킬 수 있고, 에너지 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
이를 위해 본 발명은 이동 리더기에서 태그정보 판독을 시작할 때, 주변 이동 리더기와의 통신을 통하여 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중인지를 판단하고, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중이면, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독이 완료된 후에 태그정보 판독을 개시하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동 리더기간의 충돌 회피방법{Collision avoidance method among mobile readers}
도 1은 본 발명에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법이 적용되는 무선센서 네트워크의 구조도이다.
도 2는 도 1의 이동 리더기의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 대한 제어흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 의해 발생할 수 있는 노출된 터미널 문제를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 의해 발생할 수 있는 노출된 터미널 문제를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에서 이동 리더기간의 통신범위 최적화를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법이 적용된 경우의 에러율 정도를 설명하기 위한 도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
1 : 이동 리더기1 2 : 태그
3 : 서버 10 : 송수신부
11 : 제어부 12 : 태그판독부
13 : 전원부 14 : 전원발생부
15 : 저장부
본 발명은 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태그로부터 태그정보를 판독하는 이동 리더기간의 태그 판독 충돌을 회피시킬 수 있는 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 관한 것이다.
유비쿼터스 컴퓨팅을 가능하게 하는 차세대 핵심기술로 무선인식 기술(RFID)이 주목 받고 있다. 무선인식 기술이란 마이크로 칩(Micro-chip)을 내장한 태그(Tag), 라벨(Label), 카드(Card)등에 저장된 데이터를 무선 주파수를 이용하여 이동 리더기(Reader)에서 자동인식 하는 기술을 말한다. RFID 기술이 발전함에 따라, RFID 태그를 판독하기 위한 RFID용 이동 리더기는 더욱 소형화 되고, 가격이 저렴해질 뿐만 아니라 휴대가 가능한 이동(Mobile) RFID 이동 리더기의 탄생을 가능하게 하였다.
최근에는, 이동 리더기와 무선 네트워크와의 연동을 통해 이동 리더기의 이동성을 보장하려는 연구는 물론 특정 지역 내에서 수많은 소형 센서 노드에 의한 무선 멀티 홉 네트워크 구성이 가능한 센서 네트워크와 연결을 시도하려는 경향을 보이고 있다. 이동 리더기의 경우, 하나의 이동 리더기가 다수의 태그(Tag) 데이터를 읽을 때 발생하는 태그 간 충돌(Tag collision) 문제뿐만 아니라, 두 개 이상의 이동 리더기가 하나의 태그정보를 동시에 읽을 때 이동 리더기들 사이에 발생하는 이동 리더기간 충돌(Reader collision)도 심각한 문제가 되고 있다. 이동 리더기간 충돌문제를 해결하기 위해 몇몇 연구들이 진행이 되어 왔다.
먼저, 이동 리더기 그룹별로 서로 다른 주파수를 할당하는 방법은 고정된 이동 리더기에는 적합한 방법이지만, 이동 리더기들의 이동특성에 따라 네트워크 구조가 수시로 변하는 경우에는 적합하지 않다.
또한, 각 이동 리더기가 자신이 임의로 선택한 색깔에 할당된 시분할 구간에서만 통신을 해야 하는 흔히 칼라웨이브(Color wave)라고 불리는 방법은 이동 리더기에도 적용이 가능하지만, 이웃하고 있는 이동 리더기간 동기를 맞추기 위한 추가 데이터 교환이 요구되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 여러 이동 리더기가 동일 태그에 대하여 태그 판독을 동시에 수행할 경우 발생하는 충돌을 보다 효과적으로 회피시켜 수율 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이동 리더기간의 충돌 회피방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동 리더기간의 충돌 회피방법은 태그와의 통신을 통하여 태그정보를 판독하는 이동 리더기 간의 충돌 회피방법에 있어서, 이동 리더기에서 태그정보 판독을 시작할 때, 주변 이동 리더기와 제1 채널을 통해 통신하여 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중인지를 판단하는 단계와; 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중이면, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독이 완료된 후에 제2 채널을 통해 태그정보 판독을 개시하는 단계를 포함한다.
주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지의 응답을 요구하는 메시지를 전송하고, 전송된 메시지에 대한 응답여부에 따라 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
이동 리더기간의 통신범위는 이동 리더기의 태그 판독을 위한 이동 리더기와 태그간의 통신범위의 2배인 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 이동 리더기(1)와 연동되는 무선 센서 네트워크를 구성하는 무선 노드들이 고정되어 있고, 그 무선 노드들 간의 다중접속은 반송파 감지 다중 접속(Carrier Sense Multiple Access, CSMA)를 이용하여 구성되어 있다.
상기 각 노드 간 경로는 무선 노드의 라우팅 테이블에 따라 무선 노드 간의 무선 통신을 통해 이벤트 패킷을 서버까지 전달할 수 있도록 미리 설정되어 있다. 여기서는 CH1과 CH2 등의 2개의 통신채널이 사용되는데, 무선 센서 네트워크용 통신채널인 CH1은 이동 리더기간 통신에 사용되고, CH2 는 이동 리더기와 태그 간 통신에 사용된다.
도 1과 같이, 이동 리더기(1)는 CH2의 통신범위 내에 있는 태그(2)와의 통신 을 통하여 태그정보를 수신하여 판독한다. 판독된 정보는 무선 노드의 라우팅 테이블에 따른 중계 무선노드들을 통하여 서버(3)로 송신된다.
이동 리더기(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 CH1과 CH2 등의 2개의 통신채널이 구비된 송수신부(10)와, 전반적인 제어를 수행하는 제어부(11)와, 태그정보를 판독하는 태그판독부(12)와, 전력 공급을 위한 전원부(13)와, 정보를 저장하기 위한 저장부(15)를 기본적으로 갖추고 있다. 여기에 용도에 따라 전원발생부(14) 등의 어플레이케이션이 추가될 수 있다.
송수신부(10)는 CH1채널을 통한 주변 이동 리더기와의 통신에 의하여 정보를 주고받으며, CH2채널을 통한 태그와의 통신에 의하여 태그정보를 수신하게 된다.
태그판독부(12)는 송수신부(10)의 CH2를 통한 통신에 의해 수신한 태그정보에 기초하여 태그정보를 판독한다.
전원부(13)는 송수신부(10)와, 제어부(11)와, 태그판독부(12)에 구동전원을 제공한다.
저장부(15)는 이동 리더기(1)의 작동을 위한 프로그램이 저장되어 있고, CH1과 CH2을 통한 통신에 의해 수신된 정보를 저장한다.
이하에서는 이동 리더기간의 충돌 회피를 위한 절차를 상세히 설명한다.
도 3을 살펴보면, 이동 리더기1이 태그1의 정보를 읽기 위해 먼저 CH1을 통해 주변의 이동 리더기들(이동 리더기2와 이동 리더기3)에게 태그정보 판독 중인지의 응답을 요구하는 메시지(BRD_WHO)를 보낸 후 주변 이동 리더기로부터 아무런 응답이 없으면(No answer), 주변의 이동 리더기들이 태그정보 판독중이 아닌 것으로 판단하여 이동 리더기1은 태그1로부터 정보를 읽어(READ) 판독하는 작업을 수행한다. 이때, 주변의 이동 리더기들은 태그정보를 판독하는 작업을 수행하고 있지 않으므로, 이동 리더기1은 충돌 없이 태그1을 읽을 수 있다. 만약, 주변의 이동 리더기들 중 어느 하나라도 태그정보 판독중임을 알려오면, 이동 리더기1은 태그1의 정보를 읽기 위한 동작을 수행하지 않는다.
한편, CH1에서의 통신이 끝나기 전에 이동 리더기3이 자신의 CH1을 통해 BRD_WHO 메시지를 보내면, 이동 리더기1은 자신이 태그정보 판독중임을 알리기 위한 비지 패킷(BUSY packet)을 보냄으로써 응답을 하고, 이동 리더기3은 비지 패킷을 받은 직후 이동 리더기1의 통신이 끝날 때까지 태그판독을 위한 작업을 보류한다.
이동 리더기1에서 얻는 태그정보는 무선노드들의 중계를 이용하여 서버로 전송된다.
이동 리더기1이 태그1의 태그정보 판독작업을 완료한 후 태그정보 판독작업이 완료되었음 알리는 메시지(BRD_END)를 보내면, 주변에 있는 이동 리더기2와 이동 리더기3은 충돌 회피를 위해 각자 임의의 시간(back off time)을 기다린 후 태그와의 통신을 시도하게 된다.
CH1의 통신범위는 두 개의 분리된 채널(CH1, CH2)을 사용하는 이동 리더기간의 충돌회피방법에 있어서 아주 중요한 고려요소이다. 왜냐면, 통신범위는 출력에 비례하므로, 너무 넓은 통신범위는 불필요한 에너지를 소비시키기 때문이다.
도 4와 같이, 이동 리더기1(1)이 태그1(2)과 통신하고 있는 통신범위 내에 있는 다른 이동 리더기2(1‘)는 비록 통신 중인 이동 리더기1(1)에 영향을 주지 않는다고 하더라도 통신 중인 이동 리더기1(1)의 통신이 끝날 때까지 태그2(2’)와의 통신을 기다려야 하는 상황에 처하게 되는 노출된 터미널 문제(Exposed terminal problem)를 야기시킬 수 있다.
반대로, 통신범위를 너무 좁게 하면 도 5와 같이, 숨겨진 터미널 문제(Hidden terminal problem)를 야기시킨다. 이것은 두 개의 이동 리더기(1, 1‘)가 하나의 태그(2)를 동시에 읽으려고 할 때, CH1의 통신범위가 너무 짧아서 이동 리더기간 통신이 되지 않기 때문에 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 고려하기 위해서 본 발명에서는 CH1의 통신범위를 도 6와 같이, 최적화한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 리더기1(1)의 CH1의 통신범위는 인접한 이동 리더기2(1‘)와의 통신을 위해 이동 리더기와 태그 간 통신범위가 rt라고 할 때, 2rt이면, 숨겨진 터미널 문제는 쉽게 해결이 될 수 있고, 노출된 터미널 문제는 최소화 시킬 수 있다. 이때, CH2의 통신범위(rt)는 태그의 특성에 따라 고정된 값이다.
본 발명의 이동 리더기간의 충돌 회피방법을 적용한 실험결과 도 7에 도시된 바와 같이, 태그를 읽을 때 발생하는 에러율(Σnumber of failure/Σnumber of reading trial x 100)을 이동 리더기간의 충돌 회피방법이 적용되는 않은 종래방법에 비해 상당히 낮출 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 확인한 후 태그정보 판독을 개시하는 방식으로 이동 리더기간에 태그 판독이 동시에 수행되지 않도록 하여 여러 이동 리더기가 동일 태그에 대하여 태그정보 판독을 동시에 수행할 경우 발생하는 충돌을 보다 효과적으로 회피시킴으로서 태그 판독에 대한 에러율을 최소화할 수 있어 수율을 증가시킬 수 있고, 에너지 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동 리더기간의 통신범위를 최적화하여 숨겨진 터미널 문제의 발생을 예방하고, 노출된 터미널 문제를 최소화할 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 태그와의 통신을 통하여 태그정보를 판독하는 이동 리더기 간의 충돌 회피방법에 있어서,
    이동 리더기에서 태그정보 판독을 시작할 때, 주변 이동 리더기와 제1 채널을 통해 통신하여 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중인지를 판단하는 단계와;
    주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중이면, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독이 완료된 후에 제2 채널을 통해 태그정보 판독을 개시하는 단계를 포함하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법.
  2. 제1항에 있어서, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지의 응답을 요구하는 메시지를 전송하고, 전송된 메시지에 대한 응답여부에 따라 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법.
  3. 제1항에 있어서, 이동 리더기간의 통신범위는 이동 리더기의 태그 판독을 위한 이동 리더기와 태그간의 통신범위의 2배인 것을 특징으로 하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법.
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