KR100747758B1

KR100747758B1 - 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100747758B1
Application number: KR1020060020201A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 황태욱
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-08-08

Abstract

본 발명은 무선 인식(RFID) 시스템의 데이터 충돌 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 무선 인식(RFID) 리더가 비교 비트와 다수의 RFID 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터를 비교하여 조건에 적합한 태그에 대하여 응답하도록 요청하여, 조건에 적합한 상기 태그가 슬롯을 결정하여 상기 리더에 응답하여 통신을 수행한다. 본 발명에 따르면, 인식률 및 인식시간을 일정 수준으로 유지할 수 있다.

RFID, 리더, 태그, 충돌, 비교, 슬롯

Description

무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 장치 및 그 방법{Apparatus and method for preventing data from collision in RFID system}

도 1a 및 도 1b는 일반적인 RFID 시스템에서 데이터의 인식 과정을 설명하기 위한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 데이터 충돌 방지 장치의 태그의 일실시예 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 데이터 충돌 방지 장치의 리더의 일실시예 구조도

도 4는 본 발명에 따른 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : RFID 태그 210 : RF 처리부

220 : 리더 명령 처리부 230 : 저장부

240 : RN 생성부 300 : RFID 리더

310 : 네트워크 연결부 320 : 태그 데이터 처리부

330 : RF 처리부 340 : 리더 명령 생성/처리부

350 : 비교 비트 처리부 360 : 충돌 방지 처리부

본 발명은 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 인식(radio frequency identification; 이하, 간단히 'RFID'라 함) 시스템에서 리더와 통신하는 태그 수를 제한하여 충돌 방지 확률을 줄이고 인식 속도를 향상시키기 위한 RFID 시스템의 데이터 충돌 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, RFID란, 전자 태그(tag)를 사물에 부착하여, 사물이 주위 상황을 인지하고 기존 정보 기술(information technology; IT) 시스템과 실시간으로 정보를 교환하고 이를 처리할 수 있는 기술을 말하는 것이다. 이러한 RFID 시스템은, 판독 및 해독 기능이 있는 리더(reader)와 고유 정보를 내장한 태그, 운용 소프트웨어 및 네트워크 등으로 구성되며, 사물에 부착된 얇은 평면 형태의 태그를 리더가 식별함으로써 정보를 처리한다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 RFID 시스템에서 데이터의 인식 과정을 설명하기 위한 개략도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, RFID 리더(110)는 RFID 태그(120)에 연속파 (continuous wave; 이하 간단히 'CW'라 함) 신호와 명령을 보내게 된다. CW 신호는 수동형 RFID 태그(120)에 동작할 수 있는 전자계 신호를 보내주는 것이며, 명령은 RFID 리더(110)가 태그(120)에게 특정 명령을 내리는 것이다. 그러면 태그(120)는 도 1b에 도시된 바와 같이 리더(110)로부터 동작할 수 있는 전력 레벨만큼의 전자계 신호가 도달하면 리더(110)가 보낸 명령에 따라 태그 메모리(도시되지 않음) 내의 저장된 태그 데이터 정보를 리더(110)에게 보내게 된다.

이때, 도 1b에서와 같이 한 개가 아닌 여러 개의 태그(120)가 리더(110)에 동시에 응답하게 되면 각 태그들의 데이터 정보는 서로 충돌하게 되고, 리더는 태그가 보낸 데이터 정보를 판독할 수가 없게 된다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 알로하(additive links online Hawaii area; 이하, 'ALOHA'라 함) 방식의 충돌 방지 알고리즘이 개시되어 있다. 이는 패킷을 보내고자 하는 국이 무조건 패킷을 전송한 후에 수신 통지를 전송 지연 시간 내에 받으면 전송이 완료된 것으로 간주하며, 그렇지 않은 경우에는 재전송하는 방식이다. 그러나, 이와 같은 방식은 많은 데이터를 인식해야 할 때 오랜 인식 시간이 필요하며, 더욱이 각 태그들이 랜덤한 시간 후에 응답하기 때문에 두 개 이상의 태그가 약간의 시간만 겹쳐져도 두 태그는 충돌이 일어나게 됨으로 인식률이 낮은 문제점이 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제2000- 70892호(다중 공진 주파수 식별 장치의 태그들을 판독하기 위한 비충돌 프로토콜), 대한민국 공개특허 제2002-17846호(데이터 충돌을 방지한 무선주파수 식별 태그 시스템 및 데이터 충돌 방지 방법), 대한민국 공개특허 제2003-51410호(복수의 무선 주파수 식별 태그의 판독을 위한 충돌 중재방법 및 장치) 및 미국 등록특허 제6,265,962호(Method for resolving signal collision between multiple RFID transponders in a field)가 개시되어 있다.

공개특허 제2002-17846호는 리더 인식 영역 내의 전체 태그가 리더에 응답하고 만약 태그가 응답 중 충돌이 일어나면 태그 마다 고유의 정해진 랜덤 시간 후에 응답하도록 하는 방식이고, 공개특허 제2003-51410호는 리더의 인식 영역 내에 태그가 리더의 응답 요청에 맞는 데이터를 전송하고 있는지를 우선 판단하고 그런 태그가 존재할 때 갭 신호를 보내 갭 신호에 해당하는 시간 후에 태그가 다시 데이터를 전송하게 함으로써 동시 응답에 따른 태그 충돌을 회피하게 하는 것이다. 또한, 공개특허 제2003-51410호는 태그가 리더의 응답 요청에 응답할 수 있는 채널을 1차 통신 채널과 2차 통신 채널로 나누어 응답하게 된다. 리더 인식 영역 내의 태그들은 1차 통신 채널을 통해 리더에 응답하게 되는데 이때 충돌이 일어나는 태그들은 2차 통신 채널로 할당시켜 충돌을 회피하는 것이며, 미국 등록특허 제6,265,962호는 태그 마다 인터럽트 신호를 발생시켜 태그는 이 인터럽트 신호에 따라 리더에게 데이터를 전송하게 된다. 따라서, 태그가 충돌이 일어나면 인터럽트 신호를 길게 줘서 충돌을 방지하는 것이다.

그러나, 이러한 ALOHA 방식의 출동 방지 알고리즘에 의해서도 리더 인식 영역 내에 존재하는 태그 수가 많아질수록 인식 속도는 급격히 저하 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 리더와 통신하는 태그 수를 제한하여 충돌 방지 확률을 줄이고 인식속도 향상시키기 위한 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 무선 인식(RFID) 리더가 비교 비트를 결정하는 단계(a); 상기 리더가 상기 비교 비트 및 리더 명령에 응답할 태그를 추출하기 위한 미리 지정된 조건을 포함하는 리더 명령을 생성하여 하나 이상의 RFID 태그에 전송하여 응답하도록 요청하는 단계(b); 상기 태그가 상기 비교 비트를 상기 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터와 비교하여 상기 미리 지정된 조건을 만족하는지 판단하는 단계(c); 및 상기 미리 지정된 조건을 만족하는 태그가 슬롯을 결정하여 상기 리더에 응답하여 통신을 수행하는 단계(d)를 포함하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법이 제공된다.

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또한, 상기 단계(e)는, 상기 태그가 슬롯을 결정하여 상기 리더에 응답하는 단계(f); 상기 리더와 상기 태그가 통신하는 단계(g); 및 상기 리더와 통신이 완료된 상기 태그가 다음 리더의 명령에 응답하지 않도록 설정하는 단계(h)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 태그는, 랜덤 수를 통해 슬롯을 결정하고, 상기 리더는, 슬롯에 할당된 태그의 상태를 확인하여 리더 명령에 응답하고 있는 태그의 수를 추정하여 슬롯의 크기를 결정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비교 비트를 결정하기 위한 비교 비트 처리부; 태그에 보낼 리더 명령-비교 비트를 포함함-을 생성하기 위한 생성부; 및 리더가 다수의 상기 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터와 상기 비교 비트를 비교하여 미리 지정된 조건에 적합한 태그에 대하여 응답하도록 요청하여 다중 태그 간 데이터 충돌을 막기 위한 제어부를 포함하되, 상기 미리 지정된 조건은 상기 비교 비트 및 상기 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터를 이용하여 상기 리더 명령에 응답하는 태그를 추출하기 위한 것을 특징으로 하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 장치가 제공된다.

먼저, 본 발명의 설명에 앞서, 전술한 ALOHA 방식의 충돌 방지 알고리즘에 대하여 간단히 설명하기로 하자.

종래의 RFID 시스템의 ALOHA 방식 충돌 방지 알고리즘은 태그가 충돌이 발생되면 랜덤(random)한 시간 후에 다시 데이터를 전송하는 방식('원시적 ALOHA' 방식)과 시간을 일정한 구간의 슬롯(slot)들로 나누고 태그는 랜덤 번호를 부여 받아 랜덤 번호와 일치하는 슬롯을 할당 받아 데이터를 전송하는 방식('slotted ALOHA' 방식) 등 크게 이 두 가지로 나누어 볼 수 있다.

원시적 ALOHA 방식은 충돌이 발생한 시점부터 랜덤한 시간 후에 재전송함으로써 충돌을 회피하는 방법으로써, 이 방식은 많은 데이터를 인식해야 할 때 오랜 인식 시간이 필요하며, 더욱이 각 태그들이 랜덤한 시간 후에 응답하기 때문에 두 개 이상의 태그가 약간의 시간만 겹쳐져도 두 태그는 충돌이 일어나게 되므로 인식률도 낮은 문제점이 있으며, 또한 두 개 이상의 태그가 랜덤 시간 후의 응답이 계속 일치할 경우 무한히 반복되는 문제점이 있다. 이러한 단점을 보완하고자 나온 것이 'slotted ALOHA 방식이다.

이러한 'slotted ALOHA' 방식은 원시적 ALOHA 방법을 응용한 것으로서, 시간을 리더와 태그가 서로 통신할 수 있는 시간 구간으로 나누어 해당 구간 내에서 리더와 태그가 통신하는 방식이다. 여기서 시간을 나누는 일정한 시간 구간(리더와 태그가 통신하는 구간)을 슬롯이라 하는데, 리더의 응답 요청을 받은 태그들이 임의의 슬롯을 랜덤하게 할당 받고, 그 슬롯을 통해 리더와 통신하는 방식이다. 이때, 단 한 개의 태그만이 존재하는 슬롯만 리더와 통신하게 되고, 2개 이상이 들어있는 슬롯은 충돌이 발생한 것이므로 다음 번에 다시 랜덤하게 슬롯을 할당 받아 리더의 요청에 응답하는 과정을 반복하게 된다. 이 방식은 원시적인 ALOHA 방식보다 인식 속도가 개선되었고, 부분적인 충돌이 발생되지 않아 원시적인 ALOHA 방법의 단점들을 보안하였다. 그러나, 슬롯의 개수를 규정하고 있지 않기 때문에 시간 구간을 몇 개의 슬롯으로 나누냐에 따라 반복횟수가 달라지고 곧 인식속도에도 영향을 주게 되어 빠른 인식속도를 보장하지 못하는 문제점이 존재한다.

이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여, 'Framed Slotted ALOHA('제1 방식'이라 함)', 'Dynamic Framed Slotted ALOHA('제2방식'이라 함)' 및 'Estimated Framed Slotted ALOHA('제3방식'이라 함)' 등이 연구되고 있다.

제1방식은 몇 개의 슬롯들을 하나의 프레임으로 묶어 리더는 한번에 한 프레임의 슬롯들과 통신하도록 함으로써 빠른 태그 인식이 가능하게 한 것이다. 이러한 방식은 프레임 사이즈(frame size; 한 프레임에 들어갈 태그 개수)에 따라 인식속도가 변하게 된다. 리더의 인식 범위 내의 태그 수와 상관없이 프레임 사이즈가 정해져 있으므로 리더 인식 범위 내의 태그 수가 적다면 태그가 슬롯을 할당 받았을 때 충돌이 발생할 확률은 낮지만, 많은 태그가 리더에 응답할 때 정해진 프레임 사이즈 내의 슬롯을 할당 받게 되므로 충돌이 일어날 확률이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 충돌 확률을 낮추고자 프레임 사이즈를 늘린다면 한 프레임 당 슬롯이 늘어나므로 리더가 한 프레임을 읽어 들이는 시간이 오래 걸려 충돌확률은 줄어들지만 인식 속도는 저하되는 단점이 있다.

제2방식은 위 제1방식이 리더에 응답하는 태그 수와는 상관없이 프레임 사이즈가 고정되기 때문에 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리더의 인식 범위 내에 있는 태그 수를 개략적으로 추정하여 그에 따라 프레임 사이즈를 조정하는 방법이다. 리더는 한 프레임 내의 슬롯들의 상태를 확인하게 된다. 만약 한 프레임 내의 슬롯들 중 충돌이 발생한 슬롯이 전체 프레임 내 슬롯 대비 일정 비율 이상이라면 프레임 사이즈를 일정 비율 증가시키고, 아무런 태그도 할당 받지 않은 슬롯이 전체 슬롯 대비 일정 비율 이상이라면 일정 비율로 프레임 사이즈를 줄이는 방법이다. 이 방식에 의하면, 프레임 사이즈가 고정되어 있지 않고 리더의 인식 범위 내의 태그 수에 따라 프레임 사이즈가 능동적으로 늘었다 줄었다 하기 때문에 인식률의 향상과 인식속도가 많이 개선되지만, 최적의 인식률을 제공하지는 못하는 문제점이 있다.

제3방식은 리더의 인식영역 내에 존재하는 태그 수를 추정하여 최적의 프레임사이즈를 결정하는 방식이다. 매 응답 때마다 리더의 인식 영역 내의 태그 수와 똑같은 크기로 프레임 사이즈가 존재한다면 최적의 인식률과 최적의 인식 속도를 제공할 것이므로, 이 방식은 슬롯의 상태를 파악하고 이를 통해 태그 수 추정 알고리즘을 이용하여 리더의 인식범위 내에 있는 태그 수를 추정하게 된다. 이 추정된 태그 수를 다음 응답의 프레임 사이즈로 결정하게 된다. 이 방식은 제2방식보다 인식률 및 인식속도가 개선되는 효과가 있다.

그러나 위 방식들은 모두 리더 인식 영역 내의 전체 태그들을 대상으로 하므로 리더인식영역 내의 태그가 인식속도가 증가하는 것은 피할 수 없게 된다. 즉, 제3방식이 제2방식보다는 인식속도가 개선되지만 인식해야 할 태그 수가 많아질수록 인식 시간이 훨씬 오래 걸리는 문제에는 변함이 없는 것이다.

RFID 시스템은 안정된 인식률에서 빠른 인식속도를 보장해야 하는데 기존의 제시된 방법들은 리더의 인식범위 내에 태그 수가 늘어난다면 상대적으로 인식속도가 감소하게 되는 문제를 갖고 있게 된다. 이는 물류, 유통에 응용될 것으로 예상되는 UHF 대역 RFID 시스템에서는 빠른 태그 인식을 보장할 수 없기 때문에 커다란 단점으로 작용하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 리더에 응답하는 태그 수를 제한하고 리더 인식 영역 내에 태그 수를 추정하여 최적의 태그 응답 상태를 유지하여 기존에 적용되어 있는 제1 내지 제3 방식에 비해 인식 속도를 개선하기 위한 것이다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 데이터 충돌 방지 장치의 태그의 일실시예 구조도이며, 도 3은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 데이터 충돌 방지 장치의 리더의 일실시예 구조도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그(200)는, 고주파(radio frequency; 이하, 간단히 'RF'라 함) 처리부(210), 리더 명령 처리부(220), 저장부(230) 및 랜덤 수(random number; 이하 간단히 'RN'이라 함) 생성부(240)를 포함하여 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 리더(300)는 네트워크 연결부(310), 태그 데이터 처리부(320), RF 처리부(330), 리더 명령 생성/처리부(340), 비교 비트 처리부(350) 및 충돌 방지 처리부(360)를 포함하여 구성된다.

우선, RF 태그(200)의 동작을 설명한 후, RF 리더(300)의 동작을 설명하기로 하겠다.

RF 처리부(210)는 RFID 리더(300)로부터 CW 신호와 명령을 수신하여 RF 처리를 수행하는 기능을 담당하며, 리더 명령 처리부(220)는 리더(300)로부터의 명령을 판독 및 처리하는 기능을 담당한다. 즉, 리더 명령 처리부(220)는 리더로부터 받은 특정 명령이 어떤 것인지 판독하거나, 리더 명령 중 충돌 방지와 관련된 비교 코드 값을 판독하여 태그의 리더 응답 여부를 결정할 수 있다.

저장부(230)는 태그 데이터 정보를 비트 단위로 저장하는 기능을 담당하며, RN 생성부(240)는 충돌을 방지하기 위한 RN을 생성하는 기능을 담당한다.

본 발명의 RFID 태그(200)의 처리 과정은 다음과 같다.

리더(300)로부터 수신한 RF 신호는 RF 처리부(210)가 이를 처리하여 리더(300)가 보낸 비트 데이터를 리더 명령 처리부(220)에 보낸다. 리더(300)가 보낸 비트 데이터를 수신한 리더 명령 처리부(220)는 리더 명령 내에 충돌 방지를 위해 리더(300)가 태그(200)에게 보낸 비교 비트 데이터를 우선 판독한다. 만약, 판독된 비교 비트 데이터가 태그(200)의 메모리 데이터와 일치한다면, 태그(200)는 리더(300)에게 리더 명령에 맞는 응답을 수행하게 되지만, 비교 비트 데이터와 태그(200)의 메모리 데이터가 일치하지 않는다면 태그(200)는 리더(300)의 명령에 응답하지 않는다.

즉, 리더 명령 처리부(220)에 의해 태그(200)가 리더(300)의 명령에 응답해야한다고 판단되면, 리더 명령 처리부(220)는 RN 생성기(240)에 태그 데이터 충돌 방지를 위한 RN 값을 생성하도록 명령하면, RN 생성기(240)는 RN 값을 생성하고, 리더 명령에 맞는 태그 데이터와 RN 값을 다시 RF 처리부(210)를 통해 리더(200)로 보내게 된다.

도 3을 참조로 하면, 본 발명의 RF 리더(300)는 네트워크 연결부(310), 태그 데이터 처리부(320), RF 처리부(330), 리더 명령 생성/처리부(340), 비교 비트 처리부(350) 및 충돌 방지 처리부(360)를 포함하여 구성되는데, RF 처리부(330)는 안테나 등의 RF 소자들로 구성되는 것으로, RF 신호를 생성하여 송신하고, 태그(200)로부터의 신호를 수신하는 기능을 담당한다. 태그 데이터 처리부(320)는 수신된 태그 데이터를 판독하는 역할을 담당하며, 비교 비트 처리부(350)는 리더가 수신할 태그를 선택하기 위해 비교 비트를 결정하거나 수신된 태그가 비교 비트 데이터와 일치하는 태그인지를 판단하는 기능을 담당한다. 충돌 방지 처리부(350)는 다중 태그 간의 데이터 충돌을 막기 위한 알고리즘을 수행하는 기능을 담당하며, 네트워크 연결부(310)는 최종 처리된 태그 데이터와 일치하는 정보를 얻기 위해 네트워크에 연결되는 기능을 담당한다. 또한, 리더 명령 생성/처리부(340)는 태그에게 보낼 명령을 생성하고, 처리하는 기능을 담당한다.

본 발명의 RFID 리더(300)의 처리 과정은 다음과 같다.

리더(300)는 리더 인식 영역 내의 태그들 중에 리더가 인식해야 할 태그 그룹을 줄이기 위해(이는 리더 인식 영역 내에 인식해야 할 태그가 많을 경우 인식 시간이 증대하는 것을 방지하게 위한 것으로, 인색해야 할 태그 그룹을 선택하게 된다) 비교 비트 처리부(350)를 통해 비교 비트를 생성하고, 이를 리더 명령 생성/처리부(340)에서 처리하여 RF 처리부(330)를 통해 태그(220)에 명령한다. 이 명령 을 받은 태그는 도 2의 설명과 같이 필요한 처리 과정을 거친 후에 리더(300)에 응답해야 할 태그로 판단된다면 리더 응답에 응답하게 된다. 이렇게 보내진 태그 신호는 RF 처리부(330)를 통해 수신하고 이를 비트 데이터로 바꾸게 된다. 비트 데이터로 바뀐 데이터는 태그 데이터 처리부(320)를 통해 비교 비트를 추출하게 된다. 이 비교 비트를 기반으로 리더(300)가 태그(200)에게 요구한 비교 비트와 일치하는 태그들이 응답했는지를 판단한다. 이때, 리더가 요구했던 비교 비트와 일치하는 태그가 응답했다면 충돌 방지 처리부(360)를 통해 다중의 태그(200)를 인식하게 된다. 이때, 충돌 방지 처리부(360)는 태그(200)가 응답할 때 함께 보낸 RN 값을 기반으로 동작하게 된다. 만약, 비교 비트 처리부(350)에서 리더가 요구했던 태그가 아닌 것으로 판단되면 해당 태그는 충돌 방지 처리부(360)를 거치지 않고 인식해야 할 태그 그룹에서 제거된다. 또한, 충돌 방지 처리부(360)에 의해 충돌 됐다고 판단되는 태그들도 인식 태그 그룹에서 제거된다. 이런 과정을 거쳐 최종 선택된 태그들은 다시 태그 데이터 처리부(320)에서 태그 데이터를 읽어 들여 네트워크 연결부(310)가 네트워크에 연결된 서버를 통해 해당 태그에 대한 정보를 얻게 된다.

RFID 시스템은 안정된 인식률에서 빠른 인식속도를 보장해야 하는데, 기존에 제시된 방법들은 리더의 인식 범위 내에 태그 수가 늘어난다면 상대적으로 인식속도가 감소하게 되는 문제를 갖는데 있다. 결국 리더의 인식범위 내의 태그 수가 증가하게 되면 태그 수 추정 알고리즘을 통한 ALOHA 방법을 적용한다 하더라도 인식속도 증가 문제와 연결된다.

따라서, 본 발명은 리더의 인식범위 내의 태그 수가 인식속도에 영향을 미치는 것에 착안하여 리더의 인식범위 내의 존재하는 태그들 중에 리더의 응답 요청에 응답하는 태그 수를 강제로 제한함으로써 리더의 인식범위 내에 태그 수가 증가하더라도 실제로 응답하는 태그 수는 일정 수준 이하로 억제하여 일정 수준의 인식속도를 유지하도록 하는 것이다.

리더(300) 인식범위 내의 태그(200)들은 기본적으로 리더(300)로부터 신호를 받게 되면 응답을 할 수 있는 상태로 접어들고, 리더(300)의 응답 요청에 슬롯을 할당 받아 일제히 응답하게 된다. 이때, 리더(300)가 리더(300)의 응답 요청 명령에 응답할 수 있는 태그(200)들을 제한하는 과정을 추가시켜, 슬롯을 할당 받아 리더(300)와 통신을 시도하는 태그(200) 수를, 모든 태그(200)가 아닌 응답 가능한 그룹의 태그(200)들로 제한하는 것이다.

리더 응답 요청에 응답할 수 있는 태그(200)들의 선별은 리더(300)가 명령을 통해 특정 코드 값을 태그(200)에게 전송한다. 이 명령을 수신한 태그(200)들은 태그 (200)에 저장된 코드와 비교하게 된다. 만약 리더(300)가 보낸 코드와 비교했을 때, 태그(200) 자신의 코드값이 작거나 같다면 리더(300)에게 응답할 수 있는 태그 집단이 되고, 리더(300)가 보낸 코드값 보다 크다면 응답 가능한 태그 집단이 리더(300)와 통신이 끝날 때까지 리더(300)와 통신할 수 없는 태그 집단이 된다. 이제, 리더(300)는 리더(300)에 응답 가능한 태그 집단에 대해서 응답 요청을 보내게 되고 응답 가능한 태그 집단의 태그(200)들만 슬롯을 할당 받아 리더(300)와 통신하게 된다. 물론 이때, 태그 수 추정 알고리즘을 통해 프레임 사이즈를 매번 결정하 여 최적의 프레임 사이즈를 보장할 수 있다. 리더(300)와 통신이 끝난 태그(200)는 다음 리더 응답 요청에는 응답할 필요가 없으므로 'Quiet State'나 'Kill State'로 보낸다.

이렇게 하여 응답 가능한 태그 집단의 태그(200)들을 모두 인식한 후에 다시 리더(300)는 자신의 인식 영역 내의 태그(200) 전체에게 특정 코드 값을 보내게 되고 이를 수신한 태그(200)들은 자신의 코드값과 비교하여 자신의 코드값이 리더가 보낸 코드값 보다 작거나 같다면 응답 가능한 태그 집단이 되고 크다면 응답할 수 없는 태그 집단으로 된다. 이런 과정을 리더(300)의 인식 범위 내의 태그(200)들을 모두 응답할 때까지 반복하게 된다. 이렇게 되면 리더(300)의 인식범위 내의 태그(200) 수를 줄이면서 태그(200)와 통신하므로 리더(300)의 인식 범위 내의 태그 수 증가에 따른 인식률 저하와 인식속도 증가를 일정 수준으로 보장할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 데이터 충돌 방지 장치의 동작에 대하여 도 4를 참조로 더욱 상세하게 설명하도록 하자.

도 4는 본 발명에 따른 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도로서, 리더(300)가 인식범위 내에 있는 태그(300)를 어떤 과정을 거쳐 인식 가능한 태그 집단과 그렇지 않은 태그 집단으로 나누는지를 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 데이터 충돌 방지 방법은, 비교 비트 처리부(320)가 비교 비트를 결정하고(S401), 리더 명령 생성/처리부(340)가 비교 비트를 포함하는 리더 명령을 생성하여 태그(200)에 전송하면(S403), 리더 명령을 수신한 태그들은 비교 비트를 태그 내의 저장부(230)에 저장된 데이터와 비교하여 리더 명령 조건에 맞는 태그들만 리더에 응답하도록 준비하게 된다(S405). 즉, 리더(300)는 태그(200)에게 태그 내에 저장된 데이터 중 특정 구간의 데이터 값이 리더(300)가 요청하는 데이터 값 보다 작은 태그들만 응답하도록 요청한다. 예를 들어, 리더(300는 태그(200)에 저장된 데이터 중 35번째부터 40번째 데이터가 '100000'보다 작은 데이터를 갖는 태그(200)들만 지금의 리더 요청 명령에 응답하라고 명령할 수 있다. 이 명령을 받은 태그(200)들은 자신의 저장부(230)의 데이터 중 리더(300)가 보낸 비교 비트와 비교하여 일치하거나 작은 경우 리더에 응답할 준비를 하게 된다.

이후, RN 생성부(240)가 랜덤 수를 결정하고 이에 따른 슬롯을 결정하여 리더에 응답하며(S407), 이로서 충돌이 발생하지 않은 슬롯 내의 태그(200)들은 리더(300)와 통신하게 된다(S409). 통신이 완료된 태그(200)는 'Quiet' 상태로 전환될 수 있다. 즉, 이와 같은 과정을 통하면, 리더(300)가 요청했던 '100000' 보다 메모리 데이터가 큰 태그(200)들은 리더(300)의 요청 명령에 응답하지 않기 때문에 인식 범위 내의 태그의 수를 줄이게 되고, 이는 충돌 확률을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 랜덤 수를 부여 받아 리더(300)에 응답한 태그(200)들은 랜덤 수에 따라 슬롯을 할당 받고 리더(300)와 통신한다. 이때, 리더(300)는 슬롯에 할당된 태그의 상태를 확인하여 현재 리더 명령에 응답하고 있는 태그의 수를 추정하 여 슬롯의 크기를 결정할 수 있으며, 리더(300)와 통신이 끝난 태그(200)는 'Quiet' 명령을 통해 다음 리더의 명령에 더 이상 응답하지 않도록 설정될 수 있다.

이런 과정을 반복하여(S411), '100000' 보다 작은 데이터 값을 갖는 태그들이 리더와 통신이 끝나 더 이상 통신할 태그들이 존재하지 않으면 다시 리더는 35번째부터 40번째 데이터가 '111111' 보다 작은 데이터를 갖는 태그들이 응답하라고 명령을 내린다. 즉, 비교 비트를 재결정할 수 있다(S415). 이렇게 되면 리더의 인식 범위 내에 있는 모든 태그가 응답할 수 있는 조건을 갖지만 이미 '100000' 보다 작은 태그들은 리더와 통신이 끝나 'Quiet' 상태에 있기 때문에 이번 명령에는 응답하지 않게 된다. 따라서, '111111' 보다 작은 데이터를 갖는 태그들이 응답하라고 명령에는 실제로는 '100000' 보다 크고 '111111' 보다 작은 데이터를 갖는 태그들이 응답하게 된다. 이 역시 인식 범위 내의 태그 수를 줄임으로써 충돌 확률을 줄이는 효과를 얻는다. 다만, 위의 예로 든 비교 비트에 한정되는 것은 아니다.

이후, 새로이 결정된 비교 비트에 대하여 S403 내지 S413 단계를 반복하여 수행하게 된다. 그 상세한 설명은 위에서 설명한 바와 같다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 리더와 통신할 수 있는 태그 수를 리더 인식범위 내의 전체 태그가 아닌 특정 태그들로 제한하여 리더와 통신하는 태그 수를 일정 수준으로 유지하도록 함으로써, 인식률 및 인식시간을 일정 수준으로 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 리더와 통신할 수 있는 태그를 선별하기 위해 리더가 태그에게 전송하는 특정 코드값을 설계자가 선택할 수 있게 하여, 인식범위 내의 태그의 인식을 유연하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

무선 인식(RFID) 리더가 비교 비트를 결정하는 단계(a);

상기 리더가 상기 비교 비트 및 리더 명령에 응답할 태그를 추출하기 위한 미리 지정된 조건을 포함하는 리더 명령을 생성하여 하나 이상의 RFID 태그에 전송하여 응답하도록 요청하는 단계(b);

상기 태그가 상기 비교 비트를 상기 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터와 비교하여 상기 미리 지정된 조건을 만족하는지 판단하는 단계(c); 및

상기 미리 지정된 조건을 만족하는 태그가 슬롯을 결정하여 상기 리더에 응답하여 통신을 수행하는 단계(d)를 포함하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 미리 지정된 조건은, 상기 비교 비트의 데이터보다 작은 데이터를 갖는 태그에 대하여 응답하도록 요청하는 것인 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(e)는,

상기 태그가 슬롯을 결정하여 상기 리더에 응답하는 단계(f);

상기 리더와 상기 태그가 통신하는 단계(g); 및

상기 리더와 통신이 완료된 상기 태그가 다음 리더의 명령에 응답하지 않도록 설정하는 단계(h)를 포함하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법.
제4항에 있어서, 상기 태그는, 랜덤 수를 통해 슬롯을 결정하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법.
제4항에 있어서, 상기 리더는, 슬롯에 할당된 태그의 상태를 확인하여 리더 명령에 응답하고 있는 태그의 수를 추정하여 슬롯의 크기를 결정하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 방법.
비교 비트를 결정하기 위한 비교 비트 처리부;

태그에 보낼 리더 명령-비교 비트를 포함함-을 생성하기 위한 생성부; 및

리더가 다수의 상기 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터와 상기 비교 비트를 비교하여 미리 지정된 조건에 적합한 태그에 대하여 응답하도록 요청하여 다중 태그 간 데이터 충돌을 막기 위한 제어부를 포함하되,

상기 미리 지정된 조건은 상기 비교 비트 및 상기 태그 내에 저장된 데이터 중 소정의 구간의 데이터를 이용하여 상기 리더 명령에 응답하는 태그를 추출하기 위한 것을 특징으로 하는 무선 인식 시스템의 데이터 충돌 방지 장치.