KR100858053B1 - 수동형 ｒｆｉｄ 리더기 및 이의 동작 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제한된 반경 내에 다수의 리더기가 참여하는 환경에서 랜덤 값을 이용해 각 리더기가 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하도록 함으로써, 리더기 상호 간의 충돌을 최소화할 수 있는 RFID 리더기 및 이의 동작 제어 방법에 관한 것으로, 리더기마다 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하기 위한 랜덤 값을 생성하는 랜덤 값 생성수단; 상기 랜덤 값을 생성하기 위한 카운터 값을 적응적으로 설정하고, 상기 랜덤 값 생성수단에 의해 생성된 랜덤 값만큼의 대기 시간이 완료되면, 태그와의 통신을 위한 채널 선택을 명령하며, 상기 태그로부터 정보를 획득하기 위한 전체적인 동작을 제어하는 리더 제어수단; 복수의 태그 사이의 충돌을 조정하고 상기 태그와의 통신 수행 결과를 상기 리더 제어수단으로 전달하는 충돌 조정 수단; 상기 충돌 조정 수단에 의해 결정되는 리더 명령 메시지를 생성하여 부호화 및 변조하는 리더 송신수단; 안테나를 통하여 수신되는 태그 신호를 복조 및 복호화하고 태그 응답 상태를 상기 충돌 조정 수단으로 보고하는 리더 수신수단; 및 상기 리더 제어수단의 명령에 따라 태그와의 통신에 사용할 채널을 선택하는 채널 운용 제어수단을 포함한다.
Figure R1020070042980
RFID, 무선, 식별, 리더, 태그, LBT, 충돌, 랜덤, 접근, 채널, 선택

Description

수동형 ＲＦＩＤ 리더기 및 이의 동작 제어 방법{A Passive RFID Reader and Operation Control Method}
도 1a 및 도 1b는 밀집 리더기 환경에서의 수동형 RFID 애플리케이션을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 RFID 리더기의 블록 구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 리더기의 동작 제어 방법을 설명하기 위한 전체 흐름도,
도 4는 도 3의 충돌 조정 과정에 대한 상세 흐름도,
도 5는 도 3의 태그 접근 과정(Access)에 대한 상세 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31: 리더 제어부 32: 클록 생성부
33: 랜덤 값 시퀀스 생성부 34: 리더 송신부
35: 리더 수신부 36: LBT 모드 제어부
37: 랜덤 접근 모드 제어부 38: 충돌 조정 상태 머신
41: 송신 메시지 생성부 42: CRC 생성부
43: 엔코더 44: 디지털 변조부
51: 디지털 복조부 52: 디코더
53: CRC 및 메시지 확인부 54: 수신 메시지 버퍼
본 발명은 수동형 RFID 리더기 및 상기 리더기에서 태그 정보를 읽기 위한 동작 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 제한된 반경 내에 다수의 리더기가 참여하는 환경에서 랜덤 값을 이용해 각 리더기가 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하도록 함으로써, 리더기 상호 간의 충돌을 최소화할 수 있는 RFID 리더기 및 이의 동작 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선주파수인식(RFID: Radio Frequency IDentification)은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별 정보를 가지고 있는 태그와 비접촉식으로 통신하여, 상기 태그로부터 정보를 독출하거나 상기 태그에 정보를 기록하는 것을 말한다. 이와 같은 무선주파수인식(RFID) 기술은 태그가 부착된 객체(예를 들어, 물건, 동물, 사람 등)를 인식하고, 객체를 추적하며, 객체를 관리하는 다양한 분야에 이용된다.
RFID 시스템은 고유한 식별 정보를 저장하며, 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(전자 태그 또는 트랜스폰더; 이하 간단히 '태그'라 함)와 상기 태그에 저장된 정보를 읽거나 상기 태그에 정보를 쓰기 위한 RFID 리더기(Reader 또는 Interrogator)를 포함한다.
RFID 시스템은 리더기와 태그 간의 상호 통신 방식에 따라 상호 유도 방식과 전자기파 방식으로 구분된다. 또한, RFID 시스템은 태그가 자체 전력으로 동작하는지의 여부에 따라 능동형과 수동형으로 구분되며, 사용하는 주파수에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파 및 극초단파형으로 구분된다. 현재 이러한 RFID 시스템의 구분에 따라 다양한 종류의 규격이 제정되거나 제정을 준비 중에 있다.
대한민국에서 수동형 RFID 시스템용 무선 설비 주파수 할당은 908.5~914MHz까지 채널 대역폭(BW) 200kHz를 가지며, 채널 접근 방식은 주파수 홉핑 확산 스펙트럼(FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum) 방식 또는 LBT(Listen Before Talk) 방식이 채댁된다. 여기에서 주파수 홉핑 확산 스펙트럼 방식은 간섭 회피를 위해 여러 주파수 대역(채널)을 사용하여 랜덤하게 다른 주파수 대역으로 옮겨가는 방식으로, 사용 주파수 대역이 넓은 미국 등에서 채택되고 있는 방식이다. 그리고 LBT 방식은 주파수 공유를 위해 데이터를 전송하기 전에 사용 가능한 채널들을 탐지하여, 채널이 빈 경우에만 통신하는 방식으로, 사용 주파수 대역이 협소한 유럽 등에서 표준으로 채택된 방식이다.
대한민국에서 RFID 시스템은 5.5MHz대역에 채널 개수가 27로 한정되어 있으므로, 주파수 홉핑 확산 스펙트럼 방식을 위한 채널 영역보다 LBT 방식을 위한 채널 영역이 더 많이 할당되어 있다. LBT 방식은 리더기가 태그와의 통신을 수행하기 전에, 채널의 점유 상태를 감지하여, 채널이 비어 있을 경우에만 리더기가 명령들 을 태그로 전송하는 방식이다. 그러므로, LBT 방식은 리더기의 수신 감도 성능이 우수하여야 할 뿐만 아니라 채널을 센싱하는 구조가 구현되어야 한다. 이 때문에, 종래의 LBT 방식을 사용하는 경우 리더기 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있고, 리더기 개수가 다른 영역에 비해 상대적으로 적은 경우에도 반드시 채널을 감지해야 하는만 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제한된 반경 내에 다수의 리더기가 참여하는 환경에서 랜덤 값을 이용해 각 리더기가 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하도록 함으로써, 리더기의 구성이 간단하고, 리더기 상호 간 충돌을 최소화할 수 있는 RFID 리더기 및 이의 동작 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 리더기마다 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하기 위한 랜덤 값을 생성하는 랜덤 값 생성수단; 상기 랜덤 값을 생성 하기 위한 카운터 값을 적응적으로 설정하고, 상기 랜덤 값 생성수단에 의해 생성된 랜덤 값만큼의 대기 시간이 완료되면, 태그와의 통신을 위한 채널 선택을 명령하며, 상기 태그로부터 정보를 획득하기 위한 전체적인 동작을 제어하는 리더 제어수단; 복수의 태그 사이의 충돌을 조정하고 상기 태그와의 통신 수행 결과를 상기 리더 제어수단으로 전달하는 충돌 조정 수단; 상기 충돌 조정 수단에 의해 결정되는 리더 명령 메시지를 생성하여 부호화 및 변조하는 리더 송신수단; 안테나를 통하여 수신되는 태그 신호를 복조 및 복호화하고 태그 응답 상태를 상기 충돌 조정 수단으로 보고하는 리더 수신수단; 및 상기 리더 제어수단의 명령에 따라 태그와의 통신에 사용할 채널을 선택하는 채널 운용 제어수단을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 식별 영역 내에 다수 개의 리더기가 존재하는 RFID 시스템에서 상기 리더기의 동작 제어 방법에 있어서, 각 리더기마다 서로 다른 지연 시간에 채널을 선택하도록 하기 위해, 랜덤 값을 선택하는 제1 단계; 상기 선택된 랜덤 값만큼 대기한 후, 운용자에 의해 설정된 채널 점유 모드에 따라 태그와 통신을 위한 하나의 채널을 점유하는 제2 단계; 상기 점유된 채널을 통해 상기 태그와 통신하는 제3 단계; 및 상기 태그와의 통신 결과에 따라 상기 태그의 정보를 처리하는 제4 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 식별 영역 내에 다수 개의 리더기가 존재하는 RFID 시스템에서 상기 리더기의 동작 제어 방법에 있어서, 각 리더기마다 서로 다른 지연 시간에 채널을 선택하도록 하기 위해, 랜덤 값을 선택하는 제1 단계; 상기 선택된 랜덤 값만큼 대기한 후, 태그와 통신을 위한 채널을 설정하는 제2 단계; 상기 설정된 채널을 통해 상기 태그와 통신하는 제3 단계; 및 상기 태그와의 통신 결과에 따라 상기 태그의 정보를 처리하는 제4 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명이 적용되는 극초단파(UHF) 대역 수동형 RFID 밀집 리더기 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a는 태그 개수가 적고 리더기 개수가 많은 밀집 리더기 환경 중의 한 실시 예인 모바일 RFID 환경을 나타낸 것이다.
이러한 모바일 RFID 환경에서는 일반적으로 태그(11) 주위에 있는 리더기(12) 개수가 10개 내외로 제한적이며, 식별 영역(13)도 1m 이내이다. 즉, 도 1a은 식별 영역(13) 내에 2개의 태그(11)와, M개의 리더기(12)가 존재하는 환경을 보여준다.
도 1a에 도시된 바와 같이 제한된 식별 영역(13) 내에 존재하는 리더기 개수가 한정되어 있고, 리더기가 태그 ID 정보를 식별하는데 소요되는 시간이 수 msec 내외로 리더기의 채널 점유 시간이 매우 짧은 환경에서, 주파수 홉핑 확산 스펙트럼 방식이나 LBT 방식을 사용하지 않고서도, 다중 리더기간 동시 충돌을 최소화하면서 리더기의 구성이 간단한 채널 접근 방식이 요구된다. 본 발명은 전술한 바와 같은 환경에서 다중 리더기간 랜덤 채널 접근 방식을 사용하여 리더기의 구현이 간단하면서도 다중 리더기 간 동시 충돌을 최소화할 수 있는 방안을 제시한다.
도 1b는 태그 개수가 적고 리더기 개수가 많은 밀집 리더기 환경 중의 한 실시 예인 고정형 혹은 이동형 RFID 환경을 나타낸 것이다.
도 1b는 다수의 리더기가 공통된 태그를 식별하는 환경인 도 1a의 경우와 달리 식별 영역(23) 내에 존재하는 다수의 리더기(22)가 각각의 리더기에 대응되는 소수 태그(21)들을 식별하는 환경을 나타낸 것이다. 따라서, 도 1b는 고정형 RFID 시스템의 컨베이어 환경과 같이 다수의 리더기가 각각의 리더기에 대응되는 소수 태그들을 식별하는 환경에 적용될 수 있으며, 또한 소수의 태그들을 식별하는 휴대(hand-held) 형태의 이동형 RFID 환경에 적용될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 RFID 리더기의 일 실시예 블록 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더기는 극초단파(UHF: Ultra-High Frequency) 대역을 사용하여 수동형 RFID 태그와의 통신을 수행한다. 이하에서는 본 발명의 RFID 리더기가 860[MHz] ~ 960[MHz]의 UHF 대역에서의 RFID 프로토콜 규격인 'ISO/IEC 18000-6C 국제 표준 규격'에 따라 동작하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 2에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 RFID 리더기는 운용자로부터 리더 동작을 위한 명령을 전달받는 리더 제어부(31), 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)을 위해 리더 명령을 송신하기 위한 기능을 담당하는 리더 송신부(34), 상기 태그로부터 데이터를 수신하기 위한 기능을 담당하는 리더 수신부(35), 상기 태그와의 통신을 수행함에 있어 복수의 태그 사이의 충돌(Collision)을 조정하는 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)(38), LBT(Listen Before Talk) 모드에 따른 제어를 수행하는 LBT 모드 제어부(36) 및 랜덤 접근 모드에 따른 제어를 수행하는 랜덤 접근 모드 제어부(37)와, 리더 제어부(31)로 랜덤 값 시퀀스를 생성하여 제공하는 랜덤 값 시퀀스 생성부(33)를 포함한다.
상기 랜덤 값 시퀀스 생성부(33)는 리더 제어부(31)에 의해 설정된 R 슬롯 카운터 값에 따라 각 리더기들이 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하도록 하기 위해 0~2R-1 범위 내의 랜덤 값 시퀀스를 생성하여 상기 리더 제어부(31)로 제공한다. 상기 R 슬롯 카운터 값은 상기 리더 제어부(31)에 의해 설정되며, 상기 리더 제어부(31)는 현재 태그와의 통신 상태를 모니터링하여 식별 영역 내에 리더기 개수가 많아질 경우 R 카운터 값을 크게 설정하고, 식별 영역 내에 리더기 개수가 적을 경우에는 R 슬롯 카운터 값을 작게 설정한다. 일반적으로 RFID 리더기에서 채널이 선택되기 이전에는 RF 전원이 오프 상태를 유지된다. 그러므로, R 슬롯 카운터 값을 크게 설정하는 경우에는 RF 전원의 오프 상태가 길게 유지되기 때문에, 다수의 리더기들 간의 충돌이 완화될 수 있다. 또한, R 슬롯 카운터 값을 작게 설정하는 경우에는 리더기의 채널 선택 대기 시간이 짧아지게 된다. 본 발명에서는 상기 리더기 제어부(31)가 현재 상황에 따라 상기 R 슬롯 카운터 값을 적응적으로 설정 함으로써, 리더기 간 충돌을 최소화하도록 한다. 한편, 상기 랜덤 값 시퀀스 생성부(33)의 기능은 리더 제어부(31) 내에 마련될 수도 있다.
상기 리더 제어부(31)는 RFID 리더 내부의 각종 레지스터를 제어하며, 상기 레지스터의 제어에 사용되는 어드레스 핀은 사용할 내부 레지스터의 개수에 따라 정의된다. 또한, 상기 리더 제어부(31)는 상기 레지스터 제어를 위해 칩(chip) 선택 신호, 읽기 신호, 쓰기 신호, 출력 인에이블 신호 등을 사용할 수 있다. 한편, 상기 리더 제어부(31)는 도 2에 도시된 각 블록들을 제어하며, 상기 각 블록과의 인터페이스 방식은 CPU 클록을 위한 동기(Synchronous) 인터페이스 방식을 사용한다. 상기 리더 제어부(31)는 본 발명에 따라 태그와의 통신에 LBT 방식을 사용할 것인지 랜덤 접근 방식을 사용할 것인지 여부를 설정할 수 있다. 그리고, 리더 제어부(31)는 설정된 방식에 따라 필요한 LBT 변수를 LBT 모드 제어부(36)에 설정하거나, 랜덤 접근 변수를 랜덤 접근 모드 제어부(37)에 설정한다.
또한, 상기 리더 제어부(31)는 상기 랜덤 값 시퀀스 생성부(33)의 R 슬롯 카운터 값을 설정하고, 상기 랜덤 값 시퀀스 생성부(33)에 의해 생성된 랜덤 값 시퀀스 중 하나의 랜덤 값을 선택하여, 상기 선택된 랜덤 값이 0이 될 때까지 대기한다. 이후 상기 리더 제어부(31)는 선택된 랜덤 값이 0이 되면, 설정된 채널 접근 모드에 따라 상기 LBT 모드 제어부(36) 또는 상기 랜덤 접근 모드 제어부(37)로 채널 접근 시작을 위한 신호를 전달한다. 상기 리더 제어부(210)는 태그와의 통신에 필요한 리더 명령들을 송신 메시지 생성부(41)에 설정하며, 태그와의 통신을 통해 획득되는 EPC를 포함한 태그 정보를 수신 메시지 버퍼(54)로부터 전달받는다.
상기 리더 송신부(34)는 송신 메시지 생성부(41), CRC 생성부(42), 인코더(43), 디지털 변조부(44)를 포함한다.
상기 송신 메시지 생성부(41)는 충돌 조정 상태 머신(38)의 명령에 따라 태그로 송신할 명령 메시지를 생성한다. 상기 생성되는 메시지는 'Inventory' 과정에서 사용되는 '질의(Query)', 'QueryAdjust', '질의 반복(QueryRep)', '긍정 응답(Ack)' 등의 명령어들과 'Access' 과정에서 사용되는 'Req_RN', 'Read', 'Write' 등의 명령어들을 포함한다. 상기 CRC 생성부(42)는 상기 생성된 송신 메시지의 프레임에 대한 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 생성하여 송신 메시지에 추가한다. 한편 이러한 CRC의 생성 및 추가 작업은 상기 송신 메시지 생성부(41)에서 이루어질 수 있다.
상기 인코더(encoder)(43)는 상기 송신 메시지 생성부와 CRC 생성부를 통하여 전달된 메시지 데이터에 대하여 부호화를 수행한다. 국제 표준 ISO/IEC 18000-6C 규격을 따르는 경우 상기 인코더(43)는 PIE(Pulse-Interal encoding)를 수행한다. 또한, 상기 디지털 변조부(44)는 상기 인코더로부터 부호화된 데이터를 전달받아 DSB-ASK 또는 PR-ASK를 위한 파형을 생성 및 쉐이핑(shaping)한다. 상기 디지털 변조부에는 상기 부호화된 데이터의 파형을 국제 표준 18000-6C 규격에 적합하도록 쉐이핑하기 위한 RRC(Root Raised Cosine) 필터가 포함될 수 있으며, 이 경우 RRC 필터는 RF 단에서의 불필요한 대역을 제한하고 심볼(symbol) 간의 간섭(Interference)를 제거하며 태그와의 통신을 위한 정규화된 포락선(envelope)를 정형하는 등의 기능을 수행한다. 상기 디지털 변조부(44)로부터 출력되는 신호는 DAC(Digital to Analog Converter)(미도시)에 입력되어 아날로그 신호로 변환되며, 상기 변환된 아날로그 신호는 UHF 대역으로 주파수 상향 변환 및 전력 증폭되어 리더 안테나를 통해 태그로 송출된다.
한편, 상기 리더 수신부(35)는 디지털 복조부(51), 디코더(52), CRC 및 메시지 확인부(53) 및 수신 메시지 버퍼(54)를 포함한다.
상기 디지털 복조부(51)는 리더 안테나를 통하여 수신된 후 주파수 하향 변환 및 디지털 변환된 신호를 입력받아 ASK 등의 디지털 복조를 수행한다. 또한, 상기 디지털 복조부(51)는 본 발명의 실시예에 따라 수신 신호의 수신전계강도(RSSI)를 측정하여 LBT 모드 제어부(36)로 전달한다.
상기 디코더(decoder)(52)는 상기 디지털 복조부로부터 복조된 신호를 전달받아 FM0(Frequency Modulation 0) 또는 밀러 서브캐리어(Miller Sub-carrier) 복호화를 수행한다.
CRC 및 메시지 확인부(53)는 상기 디코더로부터 전달받는 복호화된 데이터에 대하여 CRC를 계산하여 CRC에 오류가 있는지 여부를 검사하고, 수신 메시지를 분석하며, 태그의 응답 상태와 CRC 오류 유무를 상기 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)으로 보고한다. 본 발명은 수신 데이터에 대한 CRC 계산 및 검사 기능을 상기 CRC 및 메시지 확인부에서 수행하도록 함으로써, 리더 제어부의 부하를 경감시키도록 한다.
수신 메시지 버퍼(54)는 상기 CRC 및 메시지 확인부로부터 전달받는 수신 메시지 데이터를 버퍼링하는 기능을 담당하며, 또한 상기 충돌조정 상태머신(38)의 명령에 따라 버퍼링된 태그 데이터(EPC 또는 user specific data)를 상기 리더 제어부(31)로 전달한다.
상기 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)(38)은 상기 리더 제어부(31)의 명령에 따라 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)을 위한 리더 동작을 제어한다. 더 구체적으로 상기 충돌조정 상태머신(38)은 상기 리더 제어부로부터 태그와의 통신을 개시하기 위한 명령을 입력받는 경우 상기 송신 메시지 생성부로 하여금 리더 명령을 생성하도록 제어한다. 또한, 상기 충돌조정 상태머신(38)은 상기 CRC 및 메시지 확인부(53)로부터 보고받는 태그 정보의 수신 상태 정보를 리더 제어부(31)에 알리는 한편 상기 CRC 및 메시지 확인부(53)로부터 보고받은 태그의 응답 상태에 따라 상기 태그로 송신할 리더 명령을 결정한다. 또한, 리더 수신부가 EPC를 포함한 태그 정보 획득에 성공한 경우에는 상기 수신 메시지 버퍼(54)로 하여금 획득된 태그 정보를 리더 제어부(31)로 전달하도록 제어한다.
상기 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)(38)은 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)을 수행함에 있어 복수의 태그 사이의 충돌(Collision)을 조정하는 역할을 수행한다. 충돌조정(Anti-Collision)이라 함은 리더가 복수의 태그 가운데 하나의 태그를 판별하여 태그 정보를 획득하기 위한 과정을 의미한다. 상기 충돌조정(Anti-Collision) 과정에는 '선택(Select)', '질의(Query)', '질의반복(QueryRep)' 등의 복수의 리더 명령어들이 사용될 수 있다.
상기 LBT 모드 제어부(36)는 상기 리더 제어부(31)로부터 LBT(Listen Before Talk) 수행을 위한 변수 값을 입력받아 LBT 방식으로 채널 접근을 수행한다. 더 구 체적으로 상기 LBT 모드 제어부(36)는 태그와의 통신에 사용할 채널을 탐색하기 위하여 주파수 채널 시퀀스를 생성하며, 상기 생성된 주파수 채널 시퀀스에 따라 선택되는 채널의 수신전계강도(RSSI)를 디지털 복조부(51)로부터 입력받는다. 그리고 상기 LBT 모드 제어부(36)는 상기 입력된 수신전계강도(RSSI)를 기설정된 임계값과 비교함으로써 채널이 비어있는지 여부를 판단하고, 태그와의 통신에 사용할 채널을 결정한다. 이후, 상기 LBT 모드 제어부(36)는 채널이 결정되면, RF부의 송신 전원을 온시킨 후, 채널 결정 사실을 리더 제어부(31) 또는 충돌조정 상태머신(38)에 전달하여 태그와의 통신을 시작하도록 한다.
한편, 상기 랜덤 접근 모드 제어부(37)는 상기 리더 제어부로부터 변수 값을 입력받아 채널 접근을 수행한다. 더 구체적으로 상기 랜덤 접근 모드 제어부(37)는 리더 제어부(31)의 제어에 따라 RF부의 전원을 온시킨 후, 미리 결정된 값으로 PLL을 설정하여, 하나의 채널을 점유한다. 그리고, 랜덤 접근 모드 제어부(37)는 리더 제어부(31) 또는 충돌조정 상태머신(38)으로 채널 점유를 통보하여 태그와의 통신이 수행되도록 한다.
상기 LBT 모드 제어부(36) 및 상기 랜덤 접근 모드 제어부(37)는 RF부(미도시)의 PLL에 대한 제어 변수(PLL_CLK, PLL_DATA, PLL_ENABLE)를 생성하는 PLL 제어부(미도시)를 공유할 수 있다. 즉, 상기 LBT 모드 제어부(36) 및 상기 랜덤 접근 모드 제어부(37)는 PLL 제어를 위한 PLL R,N,F 카운터 테이블(PLL R,N,F Counter Table)을 공유하여 Uniformly Distributed Random Numbers Generation 등의 기능을 수행할 수 있다.
상기 클록 생성부(32)는 상기 RFID 리더 내부에서 사용되는 클록 및 제어신호를 생성 및 제공하며, 상기 리더 제어부(31)의 실시간(Real Time) 동작을 위한 타이머(Timer)를 구비함으로써 상기 리더 제어부의 부하를 경감시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 RFID 리더기의 동작 제어 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
본 발명에 따른 방법은 운용자가 밀집 리더기 환경에 적합하도록 LBT 모드 또는 랜덤 접근(random access) 모드 중 하나를 선택할 수 있도록 구성되어 있다.또한 본 발명에 따른 방법은 모바일 RFID 리더기 환경과 같이 리더기 개수가 상대적으로 적은 경우에는 LBT 모드 대신 랜덤 접근 모드를 선택하여 리더기 상호 간 충돌을 최소화할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법은 크게 메모리 테스트와 명령어 및 기본 변수들을 설정하는 초기 단계(S301, S302)와, 각 리더기들이 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하도록 하기 위해 랜덤 값을 생성하여, 생성된 랜덤 값만큼 대기하는 랜덤 대기 단계(S303 내지 S307), 설정된 채널 접근 모드에 따라 채널을 점유하는 채널 점유 단계(S309 내지 S311, S318 내지 S327), 점유한 채널을 통해 태그와 충돌 조정을 통해 태그 정보를 획득하거나 접근(Access) 과정을 통해 태그로부터 정보를 획득하는 태그 정보 획득 단계(S312, S313, S328, S329), 획득된 태그 정보를 처리하는 단계(S314 내지 S317)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 동작 제어 방법에 대해 첨부된 도3a 내지 도5을 참조하여 설명한다.
리더기의 전원이 온(ON) 되면, 리더 제어부는 메모리를 포함한 리더기의 초기 동작 테스트를 수행하여 리더기의 이상 유무를 확인한다(S301). 리더 제어부는 초기 동작 테스트 결과 오류가 있는 것으로 확인되면 리더기 동작 오류 메시지를 호스트로 보고한다.
리더 제어부는 테스트 결과 정상 동작하는 것으로 확인되면, 채널 접근 및 소수 태그에 대한 충돌 조정(anti-collision) 등의 리더기 동작에 필요한 여러 가지 변수(parameter)들을 초기화하거나 관련되는 값들을 할당한다(S302). 이때 리더 제어부는 선택된 주파수 점유 방식에 따라 변수들을 설정한다. 이러한 주파수 점유 방식은 운용자 또는 외부 장치에 의해 선택될 수도 있고, 리더 제어부에 의해 선택될 수도 있다. 주파수 점유 방식 선택에 있어, 식별 영역 내에 존재하는 리더기의 개수와 같은 리더기의 동작 환경이 참조될 수 있다.
LBT 모드로 채널 접근을 수행하기 위해서는 사용할 주파수 대역과, 비어있는 채널을 탐색할 최대 탐색 시간과, 태그와의 통신을 위한 최대 채널 점유 시간, 그리고 채널이 비어있는지 여부를 판단하기 위한 수신전계강도 임계치 등이 설정되어야 한다.
여기서, 최대 채널 점유 시간(Talk time)은 충돌 조정 및 접근 과정을 통해 리더기와 태그 간 통신을 수행하는 최대 시간을 말하며, 리더기는 최대 채널 점유 시간 동안 소수 태그 식별을 수행하게 된다. LBT 방식은 최대 채널 점유 시간 동안 하나의 채널을 점유하여 태그와의 통신을 수행한다. 이 때문에 다수의 리더기가 소수의 태그들을 식별하는 환경에서 각 리더기가 해당 태그들에 대한 식별을 완료하 면, 리더기는 다른 리더기 동작에 간섭을 주는 것을 최소화하기 위해 RF 송신 전원을 오프시킨다. 따라서 최대 채널 점유 시간은 밀집 RFID 운용 환경에 적합하도록 운용자에 의해 임의로 설정될 수 있다.
최대 탐색 시간(MAX listen time)은 RF 송신 전원을 오프 상태로 만든 후, 비어있는 채널을 찾기 위한 최대 시간을 의미한다.
이와 같이 채널 접근 모드에 따른 변수들이 설정되면, 리더 제어부는 송신 메시지 생성부에 태그와 통신에 필요한 리더 명령들을 설정한다.
이와 같이 리더기의 초기 단계가 완료되면, 리더 제어부는 LBT 모드 제어부 또는 랜덤 접근 모드 제어부로 RF 송신 파워를 오프하도록 지시한다(S303). 그런 다음, 리더 제어부는 식별 영역 내의 리더 환경과 설정된 채널 접근 모드에 따라 미리 정의되어 있는 R 슬롯 카운터 값을 설정한다(S304). 여기서, R은 리더기가 채널을 접근할 때 사용하는 내부 변수이다. 각 리더기들은 R 슬롯 카운터 값에 따라 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하게 된다. 즉, 랜덤 값 시퀀스 생성부는 랜덤 시드(seed) 값을 로딩하여 리더 제어부에 의해 설정된 R 슬롯 카운터 값에 따라 0~2R-1 범위 내의 랜덤 값 시퀀스값를 생성한다(S305). 여기서, 랜덤 값 시퀀스 생성부는 랜덤 시드(seed) 값을 매 알고리즘 수행마다 변경하여 랜덤 값의 시퀀스가 일정하게 발생되지 않도록 한다. 리더 제어부는 생성된 0~2R-1 범위 내의 랜덤 값 시퀀스들 중 어느 하나의 랜덤 값을 선택한다(S306).
리더 제어부는 선택된 랜덤 값만큼 대기한다. 즉, 리더 제어부는 선택된 랜 덤 값을 디스 카운트하여 0이 될 때까지 대기한다(S307). 이에 대해 살펴보면, 리더 제어부는 선택된 랜덤 값이 0이 아닌 경우, 임의의 시간 T msec 동안 대기한 후, 선택된 랜덤 값을 1 감소시킨다. 리더 제어부는 이와 같은 과정을 반복하여, 선택된 랜덤 값이 0이 되면 설정된 채널 접근 모드를 확인한다(S308).
설정된 채널 접근 모드가 랜덤 접근 모드인 경우, 리더 제어부는 랜덤 접근 모드 제어부로 채널을 점유할 것을 지시한다. 이에 따라 랜덤 접근 모드 제어부는 RF 송신부의 전원을 온시키고, 해당 채널에 대응되는 PLL 주파수를 설정한다(S309, S310). 이때, 랜덤 접근 모드 제어부는 미리 정의된 하나의 주파수 채널만을 이용하거나 운용자가 미리 정한 채널 주파수 시퀀스 중 어느 하나를 선택하여 채널을 점유할 수 있다. 또한, 랜덤 접근 모드 제어부는 PLL 주파수를 설정한 후, PLL 값이 설정되는데 필요한 시간을 확보하기 위해, 임의의 시간(예를 들어, 1.5msec) 동안 대기한다(S311). 이와 같이 하나의 채널이 점유되면, 랜덤 접근 모드 제어부는 리더 제어부와 충돌 조정 상태 머신으로 채널 점유 사실을 통보한다. 이에 따라 충돌 조정 과정(S312)과 접근(Access) 과정(S313)이 수행되는데, 상기 충돌 조정 과정과 접근 과정에 대해서는 첨부된 도4 및 도5를 참조하여 후술하기로 한다.
충돌 조정 상태 머신은 태그로부터 정보를 획득하면 리더 제어부로 인터럽트를 발생시킨다(S314). 리더 제어부는 만약 인터럽트가 발생되지 않으면 인터럽트 실패를 호스트로 보고한다.
충돌 조정 상태 머신은 태그로부터 수신한 정보의 상태 정보(RetStatus)를 리더 제어부로 보고한다. 상기 상태 정보(RetStatus)는 OK와, NO_TAG와, CRC_ERR 등이 있다. 여기서, OK는 태그가 보낸 데이터를 정상적으로 처리한 경우를 나타내고, NO_TAG은 태그가 응답하지 않은 경우를 나타내며, CRC_ERR는 CRC 검사 후 오류가 있는 경우를 나타낸다.
리더 제어부는 상태 정보(RetStatus)를 확인하여(S315), OK이면, 정상적으로 태그 데이터를 처리한 것이므로, 태그 정보를 읽어서 호스트나 미들웨어로 읽은 정보를 보고한다(S316). 이에 따라 태그 정보가 표시된다(S317).
여기서, 리더 제어부는 상태 정보(RetStatus)가 OK가 아닌 경우에는 실패 회수를 나타내는 nFail 카운터 값을 하나 증가시키고, 실패 회수 카운터 값과 미리 정의된 임의의 최대값 N을 비교한다). 비교 결과, 실패 회수 카운터 값(nFail)이 최대값 N보다 작으면, 충돌 조정 과정을 반복 수행한다. 하지만, 실패 회수 카운터 값(nFail)이 최대값 N 보다 크거나 같으면, R 슬롯 카운터 값을 임의의 증가치 dR 만큼 증가시켜, 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 과정부터 다시 수행한다. 따라서, 본 발명은 현재 태그와의 통신 상태를 모니터링 하여 리더기 개수가 많아질 경우에도 R 슬롯 카운터 값을 적응적으로 변화시켜, 리더기 상호 간 충돌을 완화시킬 수 있다.
한편, 채널 접근 모드가 LBT 모드인 경우에 대해 설명한다.
채널 접근 모드가 LBT 모드인 경우, 리더 제어부는 리더기 개수가 많을 경우 R 슬롯 카운터 값을 크게 한다. 이에 따라 전원 오프 시간이 길어지게 되어, 리더기간 충돌을 최소화할 수 있다. 또한 리더 제어부는 리더기 개수가 적을 경우에는 R 슬롯 카운터 값을 작게 하여, 리더기의 채널 선택 대기 시간이 최소화 되도록 한 다.
리더 제어부는 선택된 랜덤 값이 0이 되어 대기 시간이 종료되면, LBT 모드제어부로 채널을 점유할 것을 지시한다.
LBT 모드 제어부는 초기 과정에서 설정된 사용할 주파수 대역 정보에 따라 주파수 대역을 선택한다(S318), 그리고, LBT 모드 제어부는 선택된 주파수 대역 내에서 랜덤 시드에 의해 주파수 채널 인덱스 시퀀스를 생성한다(S319). 그리고, 상기 생성된 주파수 채널 인덱스 시퀀스 중에서 하나의 채널을 선택하고(S320), 선택된 채널을 수신하기 위한 PLL 제어신호를 RF부로 전달한다(S321). 이때 LBT 모드 제어부는 안정된 동작을 위해 PLL 값이 설정되기 위한 임의 시간(예를 들어 1.5 msec) 동안 대기한다(S322).
상기와 같이 PLL 값이 설정되면 디지털 복조부는 해당 채널의 신호를 수신하여 수신전계강도(RSSI)를 측정하며, LBT 모드 제어부는 상기 디지털 복조부에서 측정된 수신전계강도(RSSI)를 전달받아 초기 단계에서 세팅된 수신전계강도 임계값(LISTEN_RSSI_THRESHOLD)과 비교함으로써 해당 채널이 비어있는지 여부를 판단한다(S323, S324). 만약 상기 측정된 수신전계강도(RSSI)가 임계값보다 크면 다른 리더기가 상기 채널을 사용하고 있는 것이므로, 상기 주파수 채널 인덱스 시퀀스에서 다음 채널을 선택하여(S326), 다시 PLL을 설정하여 수신전계강도를 측정하는 과정을 반복한다. 이때, LBT 모드 제어부는 초기 단계에서 설정된 비어있는 채널을 탐색하기 위한 최대 탐색 시간(MAX_LISTEN_TIME)을 초과한 경우에는(S325) 리더 제어부로 이 사실을 통보하여 R 슬롯 카운터 값을 설정하는 과정(S304)부터 반복되도록 한다.
LBT 모드 제어부는 상기 비어 있는 채널을 탐색하여 하나의 채널을 점유하게 되면, 이를 리더 제어부 또는 충돌조정 상태머신으로 알리고, RF부의 송신 전원을 온(on)시키기 위한 제어신호를 전달한다(S327). 상기 제어신호를 입력받은 RF부는 리더 명령을 송신하기 위하여 주파수 상향 변환기 및 송신 전력 증폭기(Power Amplifier)를 포함하는 RF 부에 전원을 인가한다.
RFID 리더기는 상기 LBT 모드 제어부에 의하여 점유된 1개의 채널을 이용하여 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication; Talk)을 시작한다. 상기 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication; Talk)은 복수의 태그 사이의 충돌을 조정하고 하나의 태그로부터 EPC를 획득하기 위한 충돌 조정 과정(Anti-Collision)(S328) 및 태그의 사용자 메모리(user memory)에 저장된 사용자 데이터(user-specific data)를 획득하기 위한 태그 접근 과정(Access)(S329)를 포함한다. 상기와 같은 태그와의 통신 과정은 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
상기 LBT 모드 제어부는 RFID 리더기가 상기 태그와의 통신 과정(Talk)을 수행하는데 소요되는 시간을 관리하기 위한 토크 타이머(Talk timer)를 포함하며, 상기 소요 시간이 초기 과정에서 설정된 최대 채널 점유 시간(N [sec])을 초과하는지 여부를 확인한다. 상기 태그와의 통신(Talk)이 상기 최대 채널 점유 시간(N [sec])을 초과한 경우, 상기 LBT 모드 제어부는 충돌방지 상태머신에 태그와의 통신(Talk)을 종료시키기 위한 제어신호를 전달하며, RF 부의 송신 전원을 오프시킨 후, 리더 제어부로 이 사실을 통보하여 R 슬롯 카운터 값을 설정하는 과정부터 수 행되도록 한다. 반면, 태그 정보 획득에 실패하였더라도 태그와의 통신(Talk)에 소요된 시간이 상기 최대 채널 점유시간(N [sec])을 초과하지 않은 경우에는 충돌 조정 단계부터 태그와의 통신(Talk)을 수행한다.
이후 인터럽트가 발생되어, 리더 제어부에서 태그 정보를 처리하는 과정은 전술한 바와 동일하므로, 이하에서는 생략한다.
이하에서는 도 3에서 충돌 조정 과정과 태그 접근 과정에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
태그와의 통신 과정은 크게 충돌 조정 단계와 태그 접근 단계로 나뉘어지며, 상기 태그 접근 단계(Access)를 수행할지 여부는 사용자 메모리를 읽기 위한 읽기(Read) 명령어에 포함되는 워드 카운트(word count)(nWordC)변수에 의하여 결정된다. 상기 워드 카운트 변수(nWordC)가 '0'인 경우 RFID 리더기는 충돌 조정 단계(Anti-Collision)만을 수행하며, '0'이 아닌 경우에는 상기 충돌 조정 단계(Anti-Collision)에서 획득되는 EPC 데이터를 이용하여 태그 접근 단계(Access)를 추가적으로 수행한다.
상기 태그와의 통신 과정은 충돌조정 상태머신에 의하여 제어된다. 상기 충돌조정 상태머신은 CRC 및 메시지 확인부로부터 전달되는 태그 정보의 수신 상태(TagResp)에 따라 태그와의 통신을 위한 리더 동작을 제어하며, 태그로부터 수신한 신호에 대한 상태 정보(RetStatus)를 리더 제어부로 전달한다. 상기 태그로부터 수신된 신호의 상태(TagResp)는 태그로부터 성공적으로 태그정보를 수신한 경우('TagResp==OK'), 태그로부터 응답이 없는 경우('TagResp==No_Resp') 및 태그 데 이터의 CRC에 오류가 있는 경우('TagResp==CRC_ERR')로 나뉘어진다.
도 4는 본 발명에 따라 복수의 태그 사이의 충돌을 조정하고 하나의 태그로부터 EPC를 획득하기 위한 충돌 조정 단계(Anti-Collision)에서의 리더 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다. 상기 충돌 조정 단계(Anti-Collision)에서는 기본적으로 선택(Select), 질의(Query), 긍정 응답(Ack)의 순서에 따라 하나의 태그 정보(EPC 데이터)를 획득한다. 또한, 슬롯(slot)이 '0'이 아닌 나머지 태그의 정보(EPC 데이터)를 획득하기 위하여 질의 반복(QueryRepeat) 명령을 사용한다.
도 4를 참조하면, 태그와의 통신을 위한 채널이 점유되면, 충돌조정 상태머신은 Q 슬롯 카운터 값이 '0'인 경우 선택(Select) 명령어를 생성할 것을 송신 메시지 생성부에 명령한다(S401. S402). 또한, 상기 충돌조정 상태머신은 Q 값을 결정한 후, Q 슬롯 값(Qslot)을 '2Q-1'로 설정하며(S403), 상태 변수(TagResp, nNoResp, nCRCErr 등)를 초기화한다(S404). 본 발명의 실시예에서는 모바일 RFID 환경에서 소수의 태그를 읽기 위하여 Q = 2(4개 슬롯)를 선택한다. 여기서, Q값은 리더기가 전체 슬롯들을 하나씩 탐색하기 위한 슬롯 카운터의 값이다. 리더기는 태그간 충돌 조정을 위하여 미리 정의된 Q 값을 설정하며, 슬롯 카운터는 상기 설정된 Q 값에 따라 슬롯 카운터 값을 하나씩 감소시키면서 해당 슬롯의 태그를 탐색한다. 이후, 슬롯 카운터 값이 '0'이면 설정된 모든 슬롯들에 대한 탐색이 완료된다.
상기 충돌조정 상태머신은 상기 Q값 정보를 포함하는 질의(Query) 명령어를 생성할 것을 송신 메시지 생성부에 지시하며, 리더 송신부는 질의(Query) 명령을 생성하여 태그로 송신함으로써 Inventory 과정을 시작한다(S406). 태그로부터 수신된 상기 질의(Query) 명령에 대한 응답 신호는 디코더에서 복호화되어 CRC 및 메시지 확인부로 전달되며, 상기 CRC 및 메시지 확인부는 태그 데이터의 수신 상태를 상기 충돌조정 상태머신에 보고한다. 상기 충돌조정 상태머신은 태그로부터 응답이 없는 경우(TagResp===No_Resp)에는(S408) 이를 리더 제어부로 통보하고, 슬롯값(Qslot)을 '1' 감소시키고, 상태 변수를 초기화한 후, 질의 반복(QueryRep) 명령어를 생성할 것을 송신 메시지 생성부에 명령한다(S409 내지 S411). 이때 상기 슬롯값(Qslot)이 '0'인 경우에는 단계 S402부터 다시 수행한다.
상기 단계 S406에서의 질의(Query) 명령어 또는 단계 S411에서의 질의 반복(QueryRep) 명령어에 대한 태그 응답 OK이면, 상기 충돌조정 상태머신은 긍정 응답(Ack) 명령을 생성할 것을 송신 메시지 생성부에 명령한다(S412). 그리고 CRC 및 메시지 확인부는 상기 긍정 응답(Ack) 명령에 대한 태그 응답 신호의 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 검사하고, 태그 응답 상태 정보와 CRC 검사 결과를 상기 충돌조정 상태머신으로 전달한다(S413). 상기 충돌조정 상태머신은 태그 응답이 없는 경우에는 긍정 응답(Ack) 명령 송신 과정을 2회까지 수행(S417, S418)하며, 태그로부터 계속 응답이 없으면 태그 응답이 없음(RetStatus=No_TAG)을 리더 제어부에 알린다(S419). 태그로부터 수신한 데이터의 CRC에 오류가 있는 경우에도 마찬가지로 긍정 응답(Ack) 명령 송신 과정을 2회까지 수행(S421, S422)하며, CRC 오류가 계속 발견되면 CRC에 오류가 있음(RetStatus=CRC_ERR)을 리더 제어부로 알린다(S423). 상기와 같이 긍정 응답(Ack) 명령에 대한 태그 응답을 성공적으로 수신하지 못한 경우에는 다른 슬롯값을 갖는 태그 정보를 획득하기 위해 단계 S409부터 다시 수행한다.
한편, 긍정 응답(Ack) 명령에 대한 태그 응답이 성공적으로 수신된 경우 상기 충돌조정 상태머신은 태그 응답 수신에 성공하였다는 상태 정보(RetStatus=OK)를 리더 제어부로 전달하고, 상기 리더 제어부에서 태그 데이터를 읽도록 하기 위한 수신 인터럽트를 발생시킨다(S415). 그리고 상기 충돌조정 상태머신은 사용자 데이터를 읽기 위한 변수인 워드 카운터(nWordC) 값에 따라 태그 접근 단계(Access)를 수행할 것인지 여부를 결정한다. 상기 워드 카운터 값이 '0' 이고 Q 슬롯값이 '0'인 경우 충돌조정 상태머신은 상기 충돌 조정 과정(Anti-Collision)을 종료시킨다. 반면, 상기 Q 슬롯값이 '0'이 아닌 경우에는 단계 S409로 분기하여 다른 슬롯값을 갖는 태그 정보를 획득하기 위한 과정을 수행한다.
도 5는 본 발명에 따른 태그 접근 단계(Access)에서의 리더 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다. 태그 접근 과정(Access)은 리드 명령어에 포함되는 워드 카운터(nWordC) 값이 '0'이 아닌 경우에 수행되며, 상기 충돌 조정 과정(Anti-Collision)을 통해 획득되는 EPC 태그 데이터를 이용하여 사용자 메모리(user memory)의 사용자 데이터(user-specific data)를 획득한다.
도 5를 참조하면 상기 충돌조정 상태머신은 먼저 상태 변수를 초기화한 후(S501), Req_RN 명령어를 생성할 것을 송신 메시지 생성부에 명령한다(S502). 상기 Req_RN 명령어를 수신한 태그는 태그에 대한 읽기(Read) 및 쓰기(Write)가 가능 한 Open 상태 또는 Secured 상태로 전환된다. 한편, CRC 및 메시지 확인부는 상기 Req_RN 명령어에 대한 태그 응답 신호의 CRC를 검사하여(S503), 태그 응답 상태 정보와 함께 CRC 오류 존재여부를 상기 충돌조정 상태머신으로 전달한다. 상기 충돌조정 상태머신은 태그 응답이 없는 경우(TagResp==No_Resp)에는 상기 Req_RN 명령어 전송을 2회 수행하며(S506, S507), 태그 응답이 계속 없으면 태그 응답이 없음(RetStatus=No_TAG)을 리더 제어부로 알린다(S508). 상기 충돌조정 상태머신은 수신된 태그 데이터의 CRC에 오류가 있는 경우에도 상기 Req_RN 명령어 전송을 2회 수행하며(S510, S511), 계속하여 CRC 오류가 발생하면 CRC 오류가 있음(RetStatus=CRC_ERR)을 리더 제어부로 알린다(S513). 상기와 같이 Req_RN에 대한 태그 응답이 성공적이지 못한 경우 RFID 리더는 도 4에서 설명한 충돌 조정(Anti-Collision) 과정을 다시 수행한다(S514).
한편, Req_RN 명령에 대한 태그 응답을 성공적으로 수신한 경우, 상기 충돌조정 상태머신은 태그의 사용자 데이터(user-specific data)를 획득하기 위한 읽기(Read) 명령어를 생성할 것을 송신 메시지 생성부에 명령한다(S515). CRC 및 메시지 확인부는 상기 읽기(Read) 명령어에 대한 태그 신호의 수신 상태를 상기 충돌조정 상태머신으로 통보한다. 상기 충돌조정 상태머신은 상기 읽기(Read) 명령어에 대한 태그 응답이 없는 경우에는 이를 리더 제어부에 통보하며(S519), 상기 읽기 명령어에 대한 태그 응답을 성공적으로 수신한 경우에는 태그 응답이 있음(RetStatus=OK)을 리더 제어부에 알리고, 리더 제어부에서 사용자 데이터(user-specific data)를 읽도록 하기 위한 수신 인터럽트를 발생시킨다(S517).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 제한된 통신 반경 내에 태그 개수가 적고 리더기 개수가 많은 밀집 리더기 환경에서 랜덤 값을 이용해 각 리더기가 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하도록 함으로써, 리더기의 구성이 간단하고 다중 리더기 운용 환경에 적응적으로 대처할 수 있다.
또한, 종래 LBT 방식에서는 일정시간 동안 모든 채널의 상태를 센싱하는 방식으로 동작하였으나, 본 발명은 적응적으로 센싱하는 시간을 조절하여 모든 채널을 탐색하지 않고 채널이 비어 있는 경우 바로 채널을 점유하는 하도록 함으로써, 리더기 상호 간 충돌을 완화시킬 수 있다.

Claims (40)

  1. 리더기마다 서로 다른 지연 시간으로 채널을 선택하기 위한 랜덤 값을 생성하는 랜덤 값 생성수단;
    상기 랜덤 값을 생성하기 위한 카운터 값을 설정하고, 상기 랜덤 값 생성수단에 의해 생성된 랜덤 값만큼의 대기 시간이 완료되면, 태그와의 통신을 위한 채널 선택을 명령하며, 상기 태그로부터 정보를 획득하기 위한 전체적인 동작을 제어하는 리더 제어수단;
    복수의 태그 사이의 충돌을 조정하고 상기 태그와의 통신 수행 결과를 상기 리더 제어수단으로 전달하는 충돌 조정 수단;
    상기 충돌 조정 수단에 의해 결정되는 리더 명령 메시지를 생성하여 부호화 및 변조하는 리더 송신수단;
    안테나를 통하여 수신되는 태그 신호를 복조 및 복호화하고 태그 응답 상태를 상기 충돌 조정 수단으로 보고하는 리더 수신수단; 및
    상기 리더 제어수단의 명령에 따라 태그와의 통신에 사용할 채널을 선택하는 채널 운용 제어수단
    을 포함하는 RFID 리더기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리더 제어수단은,
    상기 리더기의 식별 영역 내의 환경에 따라 상기 카운터 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리더 제어수단은,
    상기 리더기 식별 영역 내에 존재하는 상기 리더기 개수가 많을 경우 상기 카운터 값을 크게 하여 채널 선택을 위한 대기 시간을 길게 하고, 상기 식별 환경 내에 존재하는 상기 리더기 개수가 적을 경우에는 상기 카운터 값을 작게 하여 채널 선택을 위한 대기 시간을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜덤 값 생성수단은,
    상기 리더 제어수단에 의해 설정된 임의의 카운터 값 R에 따라 0에서 2R-1 범위 내의 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 랜덤 값 생성수단은,
    상기 랜덤 값 시퀀스가 일정하게 발생되지 않도록 하기 위해 랜덤 시드 값을 매 알고리즘 수행마다 변경하여 상기 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 리더 제어수단은,
    상기 리더기 식별 영역 내의 환경에 따라 상기 생성된 랜덤 값 시퀀스 중 어느 하나의 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 운용 제어수단은,
    LBT(Listen Before Talk) 제어를 수행하기 위한 LBT 모드 제어수단; 및
    랜덤 접근 방식 제어를 위한 랜덤 접근 모드 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 리더 제어수단은,
    상기 LBT 모드와 상기 랜덤 접근 모드 중 어느 하나를 태그와의 통신에 사용할 채널 점유 방식으로 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 LBT 모드 제어수단과 상기 랜덤 접근 모드 제어수단은 PLL 제어수단을 공유하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 LBT 모드 제어수단은,
    상기 리더 제어수단으로부터 채널 선택 명령을 전달 받으면 RF 송신 전원을 온시키도록 제어한 후, 상기 LBT 방식에 의해 채널을 점유하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 랜덤 접근 모드 제어수단은,
    상기 리더 제어수단으로부터 채널 선택 명령을 전달 받으면 RF 송신 전원을 온시키도록 제어한 후, 채널 설정을 위해 PLL을 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 랜덤 접근 모드 제어수단은,
    미리 정의된 하나의 주파수 채널을 점유하기 위해 상기 PLL을 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 랜덤 접근 모드 제어수단은,
    운용자에 의해 미리 정의된 채널 주파수 시퀀스 중 어느 하나를 선택하여, 상기 선택된 주파수 채널을 점유하기 위해 상기 PLL을 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 리더 제어수단은,
    상기 LBT 모드 또는 상기 랜덤 접근 모드에 의해 상기 태그로부터 정보 획득에 실패하면, 상기 카운터 값을 임의의 증가치만큼 증가시켜 설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 충돌 조정 수단은,
    상기 리더 수신수단으로부터 보고받는 태그의 응답 상태에 따라 리더 명령 메시지 및 상기 리더 제어수단으로 전달할 통신 수행 결과를 결정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
  16. 식별 영역 내에 복수의 리더기가 존재하는 RFID 시스템에서 상기 리더기의 동작 제어 방법에 있어서,
    각 리더기마다 서로 다른 지연 시간에 채널을 선택하도록 하기 위해, 랜덤 값을 선택하는 제1 단계;
    상기 선택된 랜덤 값만큼 대기한 후, 소정의 채널 점유 모드에 따라 태그와 통신을 위한 하나의 채널을 점유하는 제2 단계;
    상기 점유된 채널을 통해 상기 태그와 통신하는 제3 단계; 및
    상기 태그와의 통신 결과에 따라 상기 태그의 정보를 처리하는 제4 단계를 포함하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 단계 이전에,
    초기 변수들을 설정하는 초기 변수 설정단계;
    태그와의 통신을 위한 상기 채널 점유 모드를 설정하는 채널 점유 모드 설정단계; 및
    RF 송신 전원을 오프시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 채널 점유 모드는,
    LBT(Listen Before Talk) 방식에 의해 채널 점유 모드와, 랜덤 접근 방식에 의한 채널 점유 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 단계는,
    랜덤 값 생성을 위한 카운터 값을 설정하는 카운터 값 설정단계;
    상기 설정된 카운터 값을 이용해 랜덤 시드에 의한 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 랜덤 값 시퀀스 생성단계; 및
    상기 생성된 랜덤 값 시퀀스 중 어느 하나의 랜덤 값을 선택하는 랜덤값 선택단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 카운터 값은,
    리더기의 식별 영역 내의 환경에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 카운터 값 설정단계는,
    상기 리더기 식별 영역 내에 존재하는 리더기 개수가 많을 경우 상기 카운터 값을 크게 설정하는 단계; 및
    상기 리더기 식별 영역 내에 존재하는 상기 리더기 개수가 적을 경우에는 상기 카운터 값을 작게 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 랜덤 값 시퀀스 생성단계는,
    상기 설정된 카운터 값 R에 따라 0에서 2R-1 범위 내의 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 랜덤 값 시퀀스 생성단계에서, 상기 랜덤 시드는,
    상기 랜덤 값 시퀀스가 일정하게 발생되지 않도록 하기 위해 매 알고리즘 수행마다 변경되는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 설정된 채널 점유 모드가 상기 랜덤 접근 방식인 경우 상기 제2 단계는,
    상기 선택된 랜덤 값만큼 대기한 후, RF 송신 전원을 온시키도록 제어하는 단계;
    하나의 주파수 채널을 점유하기 위해 PLL을 설정하는 PLL 설정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 PLL 설정단계 후, 안정적인 동작을 위해 일정 시간 대기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 PLL 설정단계는,
    미리 정의된 하나의 주파수 채널에 대응되는 PLL 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 PLL 설정단계는,
    운용자에 의해 미리 정의된 채널 주파수 시퀀스 중 어느 하나의 주파수를 선택하여, 상기 선택된 주파수 채널에 대응되는 PLL 값을 설정하는 것을 특징으로 하 는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 채널 점유 모드가 상기 LBT 방식인 경우 상기 제2 단계는,
    상기 선택된 랜덤 값만큼 대기한 후, 주파수 채널 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 생성된 주파수 채널 시퀀스 중 어느 하나의 채널을 선택하는 단계;
    상기 선택된 채널에 대한 수신전계강도를 측정하여, 상기 선택된 채널이 사용 가능한지 확인하는 단계;
    상기 선택된 채널이 사용 가능하지 않으면, 상기 주파수 채널 시퀀스 중 다음 채널을 선택하여, 수신전계강도 측정을 통해 사용 가능한지 확인하는 단계; 및
    상기 선택된 채널이 사용 가능하면, RF 송신 전원을 온시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  29. 제 19 항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 점유된 채널을 이용해 복수의 태그들과 서로 충돌이 발생되지 않도록 충돌을 조정하면서 각각의 태그로부터 태그 정보를 획득하는 충돌 조정 단계; 및
    상기 충돌 조정 단계의 결과에 따라 각각의 태그로부터 사용자 데이터를 획 득하는 태그 접근 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 충돌 조정 단계는,
    태그 정보를 획득하기 위해 선택 명령을 생성하는 단계;
    슬롯의 개수를 나타내는 임의의 Q 값을 설정하고, 해당 슬롯의 태그 응답을 확인한 후, 상기 설정된 Q 값에 의한 슬롯 개수를 감소시키는 단계;
    태그의 응답상태를 나타내는 상태변수를 초기화한 후, 질의 명령을 생성하는 단계;
    설정된 모든 슬롯들에 대한 탐색이 완료되지 않은 경우, 상기 Q 값에 의한 슬롯 개수를 감소시키고, 상기 상태변수를 초기화한 후, 질의 반복 명령을 생성하는 단계;
    상기 질의 명령 또는 상기 질의 반복 명령에 따라 상기 태그로부터 정상적인 응답이 수신된 경우 긍정 응답 명령을 생성하는 단계; 및
    상기 태그로부터 수신된 데이터의 CRC를 검사하여 상기 태그의 응답상태에 따라 상기 상태변수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 상태변수를 결정하는 단계는,
    상기 CRC 검사 결과 정상이고 상기 긍정 응답 명령에 대해 상기 태그가 정상적으로 응답한 경우, 상기 상태변수를 상기 태그가 보낸 데이터를 정상적으로 처리하였음을 나타내는 'OK'로 설정하는 단계;
    상기 긍정 응답 명령에 대해 상기 태그로부터 응답이 없는 경우, 상기 상태 변수를 상기 태그가 응답하지 않음을 나타내는 'NO_TAG'로 설정하는 단계; 및
    상기 CRC 검사 결과 오류가 발생된 경우, 상기 상태 변수를 CRC 오류가 있음을 나타내는 'CRC_ERR'로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 긍정 응답 명령에 대해 상기 태그로부터 응답이 없는 경우, 상기 긍정 응답 명령을 임의의 회수 반복 생성하고, 상기 반복된 긍정 응답 명령에도 상기 태그가 응답하지 않은 경우 상기 상태 변수를 'NO_TAG'로 설정하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 CRC 검사 결과 오류가 발생된 경우, 상기 긍정 응답 명령을 임의의 회수 반복 생성하고, 상기 반복된 긍정 응답 명령에도 상기 태그로부터 수신된 데이터의 CRC 검사 결과 CRC 오류가 있는 경우 상기 상태 변수를 'CRC_ERR'로 설정하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 태그와의 통신 결과, 상기 상태변수가 'OK'가 아닌 경우, 상기 제1 단계에서 상기 카운터 값이,
    임의의 증가치만큼 더해져 설정되는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  35. 식별 영역 내에 복수의 리더기가 존재하는 RFID 시스템에서 상기 리더기의 동작 제어 방법에 있어서,
    각 리더기마다 서로 다른 지연 시간에 채널을 선택하도록 하기 위해, 랜덤 값을 선택하는 제1 단계;
    상기 선택된 랜덤 값만큼 대기한 후, 태그와 통신을 위한 채널을 설정하는 제2 단계;
    상기 설정된 채널을 통해 상기 태그와 통신하는 제3 단계; 및
    상기 태그와의 통신 결과에 따라 상기 태그의 정보를 처리하는 제4 단계를 포함하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제1 단계는,
    랜덤 값 생성을 위한 카운터 값을 설정하는 카운터 값 설정단계;
    상기 설정된 카운터 값을 이용해 랜덤 시드에 의한 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 랜덤 값 시퀀스 생성단계; 및
    상기 생성된 랜덤 값 시퀀스 중 어느 하나의 랜덤 값을 선택하는 랜덤값 선택단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 카운터 값은,
    리더기의 식별 영역 내의 환경에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 카운터 값 설정단계는,
    상기 리더기 식별 영역 내에 존재하는 리더기 개수가 많을 경우 상기 카운터 값을 크게 설정하는 단계; 및
    상기 리더기 식별 영역 내에 존재하는 상기 리더기 개수가 적을 경우에는 상기 카운터 값을 작게 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 랜덤 값 시퀀스 생성단계는,
    상기 설정된 카운터 값 R에 따라 0에서 2R-1 범위 내의 랜덤 값 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 랜덤 값 시퀀스 생성단계에서, 상기 랜덤 시드는,
    상기 랜덤 값 시퀀스가 일정하게 발생되지 않도록 하기 위해 매 알고리즘 수행마다 변경되는 것을 특징으로 하는 리더기에서의 동작 제어 방법.
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