KR100926673B1 - 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법 - Google Patents

태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 라운드마다 판단된 타임 슬롯의 상태와 수를 기반으로 각 경우에 적합한 연산법을 달리 적용하여 해당 라운드에서의 태그 수를 추정하고, 추정된 태그 수를 기반으로 후속 라운드에서 정의할 타임 슬롯의 수를 결정함으로써, 각 라운드마다 적합한 타임 슬롯 수를 정의하여 보다 정확하고 빠르게 다수의 태그를 인식할 수 있게 한 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 관한 것이다.
RFID, 태그, 전자태그 충돌방지, 타임 슬롯

Description

태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법{STOCHASTIC RFID ANTI COLLISION METHOD USING ESTIMATION OF THE NUMBER OF TAGS}
본 발명은 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 라운드마다 판단된 타임 슬롯의 상태와 수를 기반으로 각 경우에 적합한 연산법을 달리 적용하여 해당 라운드에서의 태그 수를 추정하고, 추정된 태그 수를 기반으로 후속 라운드에서 정의할 타임 슬롯의 수를 결정함으로써, 각 라운드마다 적합한 타임 슬롯 수를 정의하여 보다 정확하고 빠르게 다수의 태그를 인식할 수 있게 한 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선주파수인식시스템 즉 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템은 전자태그를 인식하는 전자태그 리더기(Reader)로부터 송신되는 RF신호를 인식 대상이 되는 사물에 부착된 RFID 태그가 수신하고 이에 응답하여 사물을 인식하는 비접촉 인식 시스템으로서, 전자태그 리더기와, RFID 태그(RFID Tag), 및 운용소프트웨어 & 네트워크(Operation software & network)의 세 부분으로 구성된다. 상기 RFID 태그는 사물의 고유정보를 저장하고, 상기 전자태그 리더기는 전파신호를 통해 태그를 식별하여 태그와 관련된 정보를 수집하고 처리하 며, 상기 운용소프트웨어 & 네트워크는 수집된 정보들을 다른 프로세서(processor)와 연계 시켜준다.
RFID 태그(이하, ‘태그’라 함)는 태그에 공급되는 전원의 공급방식에 따라 능동형과 수동형으로 구분할 수 있는데, 능동형(active) 태그는 배터리와 같은 내장된 전원을 사용하고, 수동형(passive) 태그는 전자태그 리더기에서 방사되는 전자기장으로부터 전원을 공급받는다. 상기 능동형 태그는 전자태그 리더기와의 인식거리를 멀리할 수 있는 장점이 있지만, 배터리를 내장시켜 사용하므로 태그의 크기가 커지고 배터리 방전시 태그의 작동이 불가능하게 되는 문제점이 있다. 따라서 근래의 RFID 응용분야 대부분의 영역에서는 수동형 태그를 선호하고 있는 추세이다.
이러한 수동형 태그를 이용한 RFID 시스템에서 전자태그 리더기의 인식범위 내에 두 개 이상의 태그가 존재하는 경우 각각의 태그가 전자태그 리더기의 질의에 동시에 응답함에 따라 신호의 간섭이 발생한다. 이러한 신호의 간섭을 충돌(collision)이라 하며, 충돌에 의해 리더기는 태그를 인식할 수 없게 된다. 이와 같은 충돌을 방지하기 위한 전자태그 충돌방지방법으로는 결정적 방법(Deterministic method)과 확률적 방법(Stochastic method)이 있다.
상기 결정적 방법에는 임의의 한 전자태그 리더기가 자신의 인식영역 내에 있으며 포인터를 갖고 있는 모든 태그들과 1비트(one bit) 씩의 정보를 주고받으면서 태그를 인식해 내는 이진트리 프로토콜(binary tree protocol)과, 포인터 없이 리더기에서 보내는 질문과 비교하는 과정을 반복하여 태그를 판별하는 질의트리 프 로토콜(query tree protocol)이 있다.
또한, 상기 확률적 방법은 전자태그 리더기가 특정한 개수의 타임 슬롯을 정의하고, 각각의 전자태그는 이 타임 슬롯 중 하나를 임으로 선택하여 선택한 타임 슬롯에서 자신의 ID나 데이터를 전송함으로써 충돌 발생 가능성을 줄이는 방법이다.
이러한 확률적 전자태그 충돌방지 방법은 먼저 전자태그 리더기로부터의 질의 시작과 함께 모든 태그를 동기화시키고 타임 슬롯(time slots)의 수, 즉 프레임 크기(frame size)를 정의한다. 이어 각 태그는 임의의 타임 슬롯을 결정하고 해당 타임 슬롯에 자신의 ID 또는 데이터를 전자태그 리더기로 전송한다.[W.T. Chen and G.H. Lin, "An efficient anti-collision method for tag identification in a RFID system", IEICE Trans., vol E89-B No. 12, pp3386-3392, Dec. 2006], [K. Woo and C. Kim, "RFID tag number estimation and query time optimization methods", KOREA INFORMATION SCIENCE SOCIETY, vol 33 No. 6, pp 420-427, Dec. 2006]
이와 같은 메커니즘은 태그가 응답하는 시간을 분산시켜 충돌이 발생할 확률을 감소시키며, 모든 태그가 읽힐 때까지 질의단계를 반복하여 실행하게 된다. 이때, 각각의 질의 단계를 라운드(round)라 한다.
상기와 같은 확률적 전자태그 충돌방지 방법의 성능은 각 라운드마다 적용된 프레임의 크기에 따라 달라지는데, 특히 프레임의 크기를 동적으로 변화시킴으로써 최대의 처리량을 달성할 수 있게 된다. 이러한 확률적 전자태그 충돌방지 방법에서 최대 처리량을 달성할 수 있는 조건으로는 프레임의 크기를 채널을 이용하고자 하는 노드의 수와 같도록 정의하는 것임이 알려져 있다.[F.C. Schoute, "Dynamic frame length ALOHA", IEEE trans. Commun., vol 31 No.4, pp 565-568, Apr. 1983]
이러한, 상기 최대 처리량 달성 조건을 RFID의 경우에 적용한다면 전자태그 리더기가 정의하는 프레임 크기를 현재 존재하는 RFID 태그의 수와 같게 하는 것을 생각할 수 있으며, 이와 같이 프레임 크기를 정의할 경우에는 그렇지 않을 경우와 비교하여 평균적으로 가장 짧은 시간 동안에 모든 태그를 읽을 수 있게 된다.
그러나, 전자태그 리더기의 통신 범위 내에 있는 정확한 태그의 수는 알 수 없으므로, 현재 라운드의 인식 결과를 기반으로 태그의 수를 추정하여 프레임 크기를 정하는 방법으로 Vogt의 알고리즘 등이 제안되었다.
이러한 종래의 Vogt 알고리즘의 경우 간단하게 태그 수를 추정하는 알고리즘은 태그 수가 증가할수록 오차가 커지고, 오차를 줄이는 알고리즘은 계산이 복잡하다는 문제점이 있었다. 또한, 이와 같이 태그 수를 추정함에 있어 오차가 발생하거나 복잡한 계산으로 인하여 태그의 인식 시간이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 라운드마다 발생 가능한 타임 슬롯의 상태를 휴지 슬롯의 수가 0이 아닌 경우와, 휴지 슬롯의 수가 0이고 성공 슬롯의 수가 0이 아닌 경우와, 휴지 슬롯과 성공 슬롯의 수가 모두 0인 경우로 분류하고, 각 경우에 적합한 연산식을 상이하게 적용하여 현재 라운드의 태그 수를 추정한 후, 그 추정값을 이용하여 후속 라운드에 적용될 타임 슬롯의 수를 결정함으로써, 각 라운드마다 적합한 타임 슬롯 수를 정의하여 보다 정확하고 빠르게 다수의 태그를 인식할 수 있게 한 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법은, 모든 태그가 인식될 때까지 전자태그 리더기에서 질의를 반복하여 실행하며 태그의 응답시간을 분산시켜 충돌을 감소시키는 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 있어서, 전자태그 리더기에서 타임 슬롯의 수를 정의하여 전자태그에 읽기 명령을 전송하면, 읽기 명령을 수신한 전자태그에서 임의의 타임 슬롯을 결정하고 해당 타임 슬롯에서 데이터를 상기 전자태그 리더기로 전송하는 태그인식 라운드 실행단계; 상기 전자태그 리더기에서 태그인식이 이루어지는 현재 라운드 동안 모든 타임 슬롯(N)의 상태를 관찰하여, 휴지 슬롯의 수(I)와, 성공 슬롯의 수(S)와, 충돌 슬롯 의 수(C)를 세며 타임 슬롯의 상태를 판단하는 타임 슬롯 판단단계; 상기 현재 라운드에서 인식된 태그로 승인신호를 전송하여 해당 읽기 과정의 종료시까지 태그를 비활성화시키는 인식태그 비활성화단계; 상기 타임 슬롯의 상태에 따른 적합한 연산법을 선택하는 태그 수 연산법 선택단계; 상기 타임 슬롯의 상태 정보에 의해 선택된 연산법으로 상기 현재 라운드의 태그 수를 추정하기 위한 연산을 실행하는 태그 수 추정단계; 및 상기 추정된 태그 수에 의해 후속 라운드에서 정의될 타임 슬롯의 수를 결정하는 후속 라운드 타임 슬롯 결정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 태그 수 추정단계는, 휴지 슬롯의 수가 0이 아닌 경우에 연산식
Figure 112007090879554-pat00001
에 의해 현재 라운드의 태그 수(
Figure 112007090879554-pat00002
)를 연산하도록 구성된 제1태그 수 추정과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 태그 수 추정단계는, 휴지 슬롯의 수는 0이고 성공 슬롯의 수가 0이 아니며 Bln(A)의 값이 -1/e에서 0 사이에 있을 경우, 램버트 W 함수를 이용한 연산식
Figure 112007090879554-pat00003
에 의해 현재 라운드의 태그 수(
Figure 112007090879554-pat00004
)를 연산하도록 구성된 제2태그 수 추정과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 태그 수 추정단계는, 휴지 슬롯과 성공 슬롯의 수가 모두 0인 경우에 연산식
Figure 112007090879554-pat00005
에 의해 현재 라운드의 태그 수(
Figure 112007090879554-pat00006
)를 연산하도록 구성된 제3태그 수 추정과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 라운드마다 발생 가능한 타임 슬롯의 상태에 따라 분류되는 각 경우에 적합한 연산식을 상이하게 적용하여 현재 라운드의 태그 수를 추정하고, 그 추정값을 이용하여 후속 라운드에 적용될 적합한 타임 슬롯의 수를 결정함으로써, 타임 슬롯의 수가 현재 존재하는 태그 수와 같은 값으로 정의되어 최대 처리량 달성 조건을 충족시키고 보다 정확하고 빠르게 다수의 태그를 인식할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌 방지방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 전자태그 리더기에서 인식범위 내에 있는 태그를 인식하는 태그인식 라운드 실행단계(S10)와, 현재 라운드 동안의 태그인식 결과에 의해 모든 타임 슬롯의 상태를 판단하는 타임 슬롯 판단단계(S20)와, 상기 현재 라운드에서 인식된 태그를 비활성화시키는 인식태그 비활성화단계(S30)와, 상기 타임 슬롯의 상태에 따른 적합한 연산법을 선택하는 태그 수 연산법 선택단계(S40)와, 선택된 연산법에 의해 현재 라운드의 태그 수를 연산하는 태그 수 추정단계(S50), 및 추정된 태그 수의 값을 이용하여 후속 라운드에서 정의할 타임 슬롯을 결정하는 후속 라운드 타임 슬롯 결정단계(S60)를 포함하여 구성된다.
상기 태그인식 라운드 실행단계(S10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전자태그 리더기에서 생성된 태그 읽기 명령인 질의 시작과 함께 모든 태그를 동기화 시키는 과정(S11)과, 타임 슬롯의 수 즉 프레임 크기(frame size)를 정의하는 과정(S12)과, 상기 읽기 명령을 받은 각 태그에서 임의의 타임 슬롯을 하나 결정하고 해당 타임 슬롯에 자신의 ID 또는 데이터를 상기 전자태그 리더기로 전송하는 과정(S13)을 포함하여 구성된다. 이와 같이 태그의 응답시간을 분산시켜 태그로부터 데이터를 수신하므로 충돌이 발생할 확률이 감소된다.
상기 타임 슬롯 판단단계(S20)는 상기 전자태그 리더기가 각 라운드에서 자신이 정의한 프레임에 대해서 전송이 이루어지는 동안 모든 타임 슬롯의 상태를 관찰하는 것으로서, 각 타임 슬롯에 대해 그 슬롯이 휴지(Idle)슬롯인지, 성공(Success)슬롯인지, 또는 충돌(Collision)슬롯인지를 판단하고, 각 슬롯의 숫자를 센다.
이때, 상기 휴지 슬롯은 해당 슬롯에서 질의에 응답한 태그가 없어 어떠한 신호도 전자태그 리더기로 전달되지 않은 타임 슬롯으로 정의되고, 상기 성공 슬롯은 오직 1개의 태그가 해당 슬롯에서 전자태그 리더기의 질의에 응답하여 신호의 간섭 없이 전자태그 리더기가 그 태그를 정확히 인식한 타임 슬롯으로 정의되고, 상기 충돌 슬롯은 두 개 이상의 태그가 하나의 슬롯에서 질의에 응답함에 따라 신 호의 간섭이 발생하여 전자태그 리더기가 태그를 인식하지 못하게 된 타임 슬롯으로 정의된다.
상기 전자태그 리더기는 질의에 대하여 타임 슬롯별로 태그에서 수신된 데이터의 존부에 따라 상기 휴지 슬롯과 성공 슬롯과 타임 슬롯을 판단하고, 이러한 각 슬롯의 수를 센다. 그에 따라, 현재 라운드에 상기 전자태그 리더기에서 전송된 모든 타임 슬롯의 수를 N이라 할 때, 상기 휴지 슬롯의 수는 I, 성공 슬롯의 수는 S, 그리고 충돌 슬롯의 수는 C로 표현되고, N=I+S+C 의 관계가 성립하게 된다.
상기 인식태그 비활성화단계(S30)는 상기 성공 슬롯의 수에 해당하는 태그는 상기 전자태그 리더기에서의 인식에 성공하였으므로, 현재 진행 중인 읽기 과정이 모두 종료될 때까지 해당 태그를 비활성화시키기 위해 상기 전자태그 리더기는 승인(acknowledgement) 신호를 현재 라운드에서 인식된 해당 태그에 전송한다.
상기 태그 수 연산법 선택단계(S40)는 상기 휴지 슬롯의 수가 0인가를 판단하는 휴지 슬롯 판단과정(S41)과, 상기 휴지 슬롯의 수가 0인 경우 성공 슬롯의 수가 0인가를 판단하는 성공 슬롯 판단과정(S42)으로 구성되며, 상기 휴지 슬롯의 수 및 성공 슬롯의 수에 따라 현재 실행된 타임 슬롯의 태그 수를 추정하는 연산법을 달리 선택함으로써 가장 적합한 추정이 이루어지도록 구성된다.
상기 태그 수 추정단계(S50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 휴지 슬롯의 수가 0이 아닌 경우에 선택되는 제1태그 수 추정과정(S51)과, 상기 휴지 슬롯의 수는 0이고 성공 슬롯의 수가 0이 아닌 경우에 선택되는 제2태그 수 추정과정(S52)과, 상기 휴지 슬롯과 성공 슬롯의 수가 모두 0인 경우에 선택되는 제3태그 수 추 정과정(S53)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1태그 수 추정과정(S51)은 상기 태그 수 연산법 선택단계에서 상기 휴지 슬롯의 수(I)가 0이 아닌 것으로 판단된 경우, 즉 상기 휴지 슬롯의 수가 적어도 1개 이상인 경우에 적용되며, 이항 분포를 이용하여 태그 수를 추정하도록 구성된다.
상기 제1태그 수 추정과정에서 휴지 슬롯 수의 기댓값(Expectation Value)인 E(I)는 아래의 수학식 1에 의해 구해진다. 이때, 수학식 1의 n은 현재 라운드의 태그 수를 의미한다.
Figure 112007090879554-pat00007
상기 수학식 1에서 특정 라운드에서의 E(I)를 계산할 수 없으므로 E(I)의 값이 휴지 슬롯 수인 I와 같다고 가정하고, 추정하고자 하는 현재 라운드의 태그 수의 값을
Figure 112007090879554-pat00008
이라 한 후, 상기 휴지 슬롯의 수는 I=N-(C+S) 로 놓고, 자연로그를 이용하여 정리하면 아래의 수학식 2를 얻을 수 있으며, 이와 같이 도출된 연산에 의해 현재 라운드의 태그 수를 추정할 수 있게 된다.
Figure 112007090879554-pat00009
상기 수학식 2는 모든 타임 슬롯의 수인 N이 1이 아니거나, 충돌 슬롯(C)과 성공 슬롯(S)의 수의 합이 상기 모든 타임 슬롯의 수(N)와 같지 않을 경우에 한해서 현재 태그 수 추정에 적용될 수 있게 된다.
또한, 상기 제2태그 수 추정과정(S52)은 상기 태그 수 연산법 선택단계에서 상기 휴지 슬롯의 수(I)가 0이고 성공 슬롯의 수(S)가 0이 아닌 것으로 판단된 경우, 즉 휴지 슬롯이 하나도 발생하지 않았지만 성공 슬롯이 존재하는 경우에 대해 적용되며, 이항 분포를 이용하여 태그 수를 추정하도록 구성된다.
이때, 충돌 슬롯이 없다면 모든 태그가 정상적으로 전송된 것을 의미하므로 더 이상 태그인식 알고리즘이 진행될 필요가 없기 때문에, 상기 제2태그 수 추정과정에서는 충돌 슬롯이 1개 이상 존재한다고 가정할 수 있게 된다.
상기 제2태그 수 추정과정에서 성공 슬롯 수의 기댓값인 E(S)는 아래의 수학식 3에 의해 구해진다. 이때, 수학식 3의 n은 수학식 1에서와 동일하게 현재 라운드의 태그 수를 의미한다.
Figure 112007090879554-pat00010
상기 수학식 3에서 특정 라운드에서의 E(S)를 계산할 수 없으므로 E(S)의 값이 성공 슬롯의 수인 S와 같다고 가정하고, 현재 라운드의 태그 수 n은 추정하고자 하는 현재 라운드의 태그 수이므로
Figure 112007090879554-pat00011
로 놓은 후, 이를 간단히 표현하면 아래의 수학식 4를 얻을 수 있게 된다.
Figure 112007090879554-pat00012
상기 수학식 4에서
Figure 112007090879554-pat00013
으로 정의되고,
Figure 112007090879554-pat00014
로 정의된다.
상기 수학식 4는 일반적인 사칙연산을 통해 추정하고자 하는 현재 태그 수에 대한 식으로 전개하는 것은 어려우므로, 이를 연산하기 위해 하기의 수학식 5의 램버트 W 함수(Lambert W function)를 이용하여 현재 라운드의 태그 수(
Figure 112007090879554-pat00015
)를 추정할 수 있게 된다.
Figure 112007090879554-pat00016
상기 수학식 5에서 W는 램버트 W 함수를 나타내며, 램버트 W 함수의 특성에 따라 Bln(A)가 -1/e 보다 작을 때는 실수 값이 존재하지 않고, Bln(A)가 -1/e 보다 크거나 0보다 작을 때는 두 개의 실수 값이 존재하며, Bln(A)가 0보다 클 때는 1개의 실수 값이 존재하게 된다. 이때, 상기 Bln(A)는 B와 A가 정의된 특성상 언제나 음수의 값을 갖게 되며, 상기 e는 자연대수의 기저를 나타낸다.
상기 수학식 5는 Bln(A)가 -1/e에서 0 사이에 있을 경우, 즉 Bln(A) > -1/e 인 경우에 한해서 두 개의 서로 다른 추정된 태그 수의 값을 산출하게 된다. 이때 산출된 두 값은 각각 램버트 W 함수의 principal branch값과 non-principal branch값에 해당하게 된다. 상기 확률적 전자태그 충돌 방지에서는 추정된 태그 수의 하한이 충돌 슬롯 수의 2배(2C)로 주어지므로, 이보다 큰 값을 선택하기 위해서는 non-principal branch값이 선택되어야 하므로, 현재 라운드의 태그 수는 하기의 수학식 6에 의해 연산될 수 있게 된다.
Figure 112007090879554-pat00017
이때, 상기 수학식 6에서 W-1은 램버트 W 함수의 non-principal branch값을 나타낸다.
또한, 상기 수학식 5에서 Bln(A)가 -1/e보다 작은 경우에는 휴지 슬롯의 수(I)가 0이고, 성공 슬롯의 수(S)가 0이 아닌 경우의 휴지 슬롯 수의 기댓값 E(I)가 1보다 작다는 가정 하에 0 < β < 1인
Figure 112007090879554-pat00018
를 정의한 후, 자연로그를 이용하여 정리하면, 하기의 수학식 7을 얻을 수 있으며, 이와 같이 도출된 연산에 의해 현재 라운드의 태그 수를 추정할 수 있게 된다.
Figure 112007090879554-pat00019
또한, 상기 제3태그 수 추정과정(S53)은 상기 태그 수 연산법 선택단계에서 상기 휴지 슬롯과 성공 슬롯의 수가 모두 0인 것으로 판단된 경우로서, 즉 모든 타임 슬롯에서 충돌이 발생하여 휴지 슬롯과 성공 슬롯이 모두 존재하지 않는 경우에 적용된다. 즉, 현재 라운드에서 판단한 결과 모든 타임 슬롯의 수(N)와 충돌 슬롯의 수(C)가 같은 경우로서 태그 수 추정에 사용될 수 있는 정보가 매우 제한적이게 된다.
이때, 상기 제2태그 수 추정과정에서 사용한 바와 같은 휴지 슬롯 수의 기댓값 E(I)가 0보다는 크고 1보다는 작을 것이라는 가정이 여전히 유효하므로 상기 수 학식 7과 동일한 연산을 통해 현재 태그 수의 값을 추정할 수 있게 된다.
상기 후속 라운드 타임 슬롯 결정단계(S60)는 현재 라운드에서 판단된 휴지 슬롯, 성공 슬롯, 및 충돌 슬롯의 수에 따라 적절하게 선택된 연산법에 의해 구해진 현재 라운드의 추정된 태그 수(
Figure 112007090879554-pat00020
)에서 태그인식에 성공한 성공 슬롯의 수(S)를 차감하여 다음에 진행할 후속 라운드의 타임 슬롯의 수로 결정하도록 구성된다.
이와 같이 결정된 후속 라운드의 타임 슬롯의 수에 의해 상기 전자태그 리더기는 읽기 명령을 인식 범위 내에 있는 태그들로 재전송하며, 모든 태그들의 인식이 완료될 때까지 상술한 단계들을 반복하여 진행하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 휴지 슬롯과 성공 슬롯의 수를 판단하고 각각의 경우에 적합한 연산법을 적용하여 현재 라운드의 태그 수를 보다 간단한 연산과정에 의해 추정하고, 후속 라운드에서 정의될 프레임의 크기, 즉 타임 슬롯의 수를 상기 현재 라운드의 태그 수 추정값에서 현재 라운드에서 태그인식에 성공한 슬롯의 수를 뺀 값으로 정의하도록 구성된다.
그에 따라, 본 발명은 현재 라운드에서 추정된 태그 수가 실제 태그 수와 일치할 경우 후속 라운드에서 사용되는 타임 슬롯의 수는 후속 라운드에서 읽어 들여야 할 태그 수와 일치하게 되어 평균적으로 최대의 처리량을 달성할 수 있게 된다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법의 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 도 4에 도시된 그래프를 참조하여 설명한다.
상기 컴퓨터 시뮬레이션은 종래의 확률적 전자태그 충돌방지 방법과 본 발명에 따라 태그 수 추정을 이용한 경우의 확률적 전자태그 충돌방지 방법을 비교한 것으로서, 초기 타임 슬롯 수를 16으로 하여 10000번의 수행에 대한 평균값을 구해서 얻어진 결과이다. 상기 타임 슬롯 수에는 승인(acknowledgement)에 사용된 타임 슬롯도 포함되었다.
도시된 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의할 경우 1~500개의 태그에 대해서 더 적은 타임 슬롯을 요구한다는 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 경우에 더 짧은 시간 동안 많은 태그를 인식할 수 있음을 의미한다.
이는 본 발명이 휴지 슬롯, 성공 슬롯, 충돌 슬롯의 수에 따라 발생할 수 있는 경우를 3가지로 분류하고, 각 경우에 대하여 가장 적합하고 간단화된 연산이 이루어지도록 구성되었기 때문임을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 연산에 적용되는 램버트 W 함수는 원샷(one-shot)알고리즘을 이용하고 있으며, 그에 따라 본 발명은 제귀적인 계산 없이 램버트 W 함수값을 구할 수 있어 계산시간을 보다 줄일 수 있도록 구성된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법의 단계 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법의 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 태그 수 추정 단계의 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법의 시뮬레이션 그래프.

Claims (7)

  1. 모든 태그가 인식될 때까지 전자태그 리더기에서 질의를 반복하여 실행하며 태그의 응답시간을 분산시켜 충돌을 감소시키는 확률적 전자태그 충돌방지 방법에 있어서,
    전자태그 리더기에서 타임 슬롯의 수를 정의하여 전자태그에 읽기 명령을 전송하면, 읽기 명령을 수신한 전자태그에서 임의의 타임 슬롯을 결정하고 해당 타임 슬롯에서 데이터를 상기 전자태그 리더기로 전송하는 태그인식 라운드 실행단계;
    상기 전자태그 리더기에서 태그인식이 이루어지는 현재 라운드 동안 모든 타임 슬롯(N)의 상태를 관찰하여, 휴지 슬롯의 수(I)와, 성공 슬롯의 수(S)와, 충돌 슬롯 의 수(C)를 세며 타임 슬롯의 상태를 판단하는 타임 슬롯 판단단계;
    상기 현재 라운드에서 인식된 태그로 승인신호를 전송하여 해당 읽기 과정의 종료시까지 태그를 비활성화시키는 인식태그 비활성화단계;
    상기 타임 슬롯의 상태에 따라 연산법을 선택하는 태그 수 연산법 선택단계;
    상기 타임 슬롯의 상태 정보에 의해 선택된 연산법으로 상기 현재 라운드의 태그 수를 추정하기 위한 연산을 실행하는 태그 수 추정단계; 및
    상기 추정된 태그 수에 의해 후속 라운드에서 정의될 타임 슬롯의 수를 결정하는 후속 라운드 타임 슬롯 결정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태그 수 연산법 선택단계는
    상기 휴지 슬롯의 수가 0인가를 판단하는 휴지 슬롯 판단과정과, 상기 휴지 슬롯의 수가 0인 경우 상기 성공 슬롯의 수가 0인가를 판단하는 성공 슬롯 판단과정을 포함하며,
    상기 휴지 슬롯의 수 및 성공 슬롯의 수에 따라 태그 수를 추정하는 연산법을 달리 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 태그 수 추정단계는
    상기 휴지 슬롯의 수가 0이 아닌 경우에 실행되는 제1태그 수 추정과정;
    상기 휴지 슬롯의 수는 0이고 상기 성공 슬롯의 수가 0이 아닌 경우에 실행되는 제2태그 수 추정과정; 및
    상기 휴지 슬롯과 성공 슬롯의 수가 모두 0인 경우에 실행되는 제3태그 수 추정과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1태그 수 추정과정은,
    연산식
    Figure 112007090879554-pat00021
    에 의해 현재 라운드의 태그 수(
    Figure 112007090879554-pat00022
    )를 연산하도록 구성된 것을 특징으로 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2태그 수 추정과정은,
    Bln(A)의 값이 -1/e에서 0 사이에 있을 경우 램버트 W 함수를 이용한 연산식
    Figure 112007090879554-pat00023
    에 의해 현재 라운드의 태그 수(
    Figure 112007090879554-pat00024
    )를 연산하도록 구성되며,
    상기 연산식에서
    Figure 112007090879554-pat00025
    및
    Figure 112007090879554-pat00026
    로 정의되고, 상기 e는 자연대수의 기저로 정의되며, W-1은 램버트 W 함수의 non-principal branch값을 지칭하는 것을 특징으로 하는 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    제3태그 수 추정과정과 Bln(A)의 값이 -1/e보다 작은 경우의 상기 제2태그 수 추정과정은,
    연산식
    Figure 112007090879554-pat00027
    에 의해 현재 라운드의 태그 수(
    Figure 112007090879554-pat00028
    )를 연산하도록 구성되며,
    상기 연산식에서
    Figure 112007090879554-pat00029
    및
    Figure 112007090879554-pat00030
    로 정의되고, 상기 e는 자연대수의 기저로 정의되며, 0 < β < 1인
    Figure 112007090879554-pat00031
    로 정의되는 것을 특징으로 하는 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후속 라운드 타임 슬롯 결정단계는
    상기 태그 수 추정단계에서 추정된 현재 라운드의 태그 수에서 태그인식에 성공한 성공 슬롯의 수를 차감한 값을 후속 라운드의 타임 슬롯 수로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태그 수 추정을 이용한 확률적 전자태그 충돌방지 방법.
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