KR101065304B1 - 밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법 - Google Patents

밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101065304B1
KR101065304B1 KR1020080047739A KR20080047739A KR101065304B1 KR 101065304 B1 KR101065304 B1 KR 101065304B1 KR 1020080047739 A KR1020080047739 A KR 1020080047739A KR 20080047739 A KR20080047739 A KR 20080047739A KR 101065304 B1 KR101065304 B1 KR 101065304B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
reader
slot
tag
synchronization signal
Prior art date
Application number
KR1020080047739A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090043424A (ko
Inventor
권성호
모희숙
이동한
배지훈
최길영
표철식
채종석
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US12/190,990 priority Critical patent/US20090109929A1/en
Publication of KR20090043424A publication Critical patent/KR20090043424A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101065304B1 publication Critical patent/KR101065304B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K17/00—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations
    • G06K17/0003—Automatic card files incorporating selecting, conveying and possibly reading and/or writing operations
    • G06K17/0006—Automatic card files incorporating selecting, conveying and possibly reading and/or writing operations with random access selection of a record carrier from the card-file, e.g. the carriers are suspended on the selection device which in part of the card magazine
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2612—Arrangements for wireless medium access control, e.g. by allocating physical layer transmission capacity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법 및 그 방법을 적용하는 리더를 개시한다.
본 발명에 따른 리더 매체 접근 방법은 리더와 태그 사이의 에어 타임을 시간 슬롯으로 나누고 각 슬롯에서 LBT 방식으로 동작하고 여러 개의 슬롯은 다시 프레임을 구성하는 것을 특징으로 한다.
따라서 다수 개 리더 간의 채널 스케줄링을 통하여 리더를 제어하고 효율적으로 태그를 식별할 수 있다.
RFID, 밀집리더, 매체 접근, 동기화, RSSI 패턴

Description

밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법{Media Access Method of Reader in Dense-Reader Environment}
본 발명은, 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제한된 매체(무선 채널) 자원을 다수 개 리더들이 경쟁적으로 사용하면서 발생하는 문제들을 효과적으로 해결하기 위한 매체 접근 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[관리번호: 2006-S-023-02, 과제명: RFID 시스템 고도화 기술개발].
본 발명이 속한 종래의 기술은 크게 주파수 호핑(FH, frequency hopping) 또는 LBT(Listen Before Talking)에 기반을 둔 매체 접근 기술로 분류된다. 요구가 발생할 때 주파수를 임의로 선택하여 최대 400ms 동안 사용하고 다른 주파수로 호핑하는 FH 방식과 달리 LBT 방식은 매체를 점유하기 전에 매체의 상태를 감지하여 비어있을 경우에 최대 4초 동안 사용하는 방식이다.
주파수 호핑 기법은 대역폭이 넓고 채널 개수가 많은 미국에서(902MHz ~ 928MHz) 주로 사용하며, 대역폭이 좁고 채널 개수가 적은 유럽의 경우는(865MHz ~ 868MHz) 주로 LBT 기법을 사용한다. 한국의 경우는 대역폭이 5.5MHz(908.5MHz~915MHz)이고 채널 개수가 적으나(200KHz 기준으로 27개 채널이 정의되어 있음) LBT 기법과 주파수 호핑 기법 모두 허용하고 있다.
밀집 리더 환경의 경우, 동시에 매체 점유를 시도하는 리더 개수가 채널 개수보다 많기 때문에, 주파수 호핑 기법보다는 LBT 기법을 사용하는 것이 바람직하며, 채널의 할당보다는 채널 스케줄링 즉, 채널을 어떻게 공평하게 할당하여 안정적인 서비스를 제공할 것인가가 더 중요할 수 있다.
유통, 물류에서 각광을 받고 있는 UHF(Ultra High Frequency) 대역에서의 리더-태그 간의 에어 프로토콜은 ISO/IEC 180006C(Gen2라고 부르기도 함)로 단일화되어가고 있는 추세이지만 전파자원의 사용은 각국의 기술기준을 따르게 되어있다.
기술기준에서 정의된 매체 접근은 기본적인 틀만 제공하고 있다. 따라서, 밀집 리더 환경의 경우, 다수 개 리더 간의 채널 스케줄링이 없으면 LBT 기법을 사용한다고 해도 빈 채널을 감지하기 위하여 긴 시간을 기다려야 하며, 각 리더의 채널 점유시간이 다를 경우 즉, 수십 ms를 사용하기 위해 수 s를 기다려야 하는 문제가 발생한다. 또한 밀집 리더 환경의 경우, 동일, 인접 채널 간의 간섭을 반드시 고려하여야 한다. 타 리더의 채널 사용 여부에 관계없이 주파수를 호핑하여 채널을 사용하는 주파수 호핑 기법보다는 채널 점유를 위해 채널 감지를 먼저 수행하는 LBT 기법은 적어도 타 리더의 통신에는 간섭을 주지 않으나, 상기와 같은 문제점을 해결하려면 리더의 요구 특성, 즉 평균 채널 점유시간, 허용할 수 있는 최대 대기시간 등과 리더 토폴로지, 주변 전파환경 등을 고려한, 효율적으로 다수 개 리더를 제어하기 위한 매체 접근 기법이 필요하다.
대기시간
Minimum(s) 0.015000 Mean(s) 2.446986
Maximum(s) 21.465000 Variance(s) 5.530443
Range(s) 21.450000 standard deviation(s) 2.351689
Observations 10,000 coefficient of var 0.961055
lower limit
(s)		 frequency proportion cumulative
proportion		 histogram
0.00000
0.40000
0.80000
1.20000
1.60000
2.00000
2.40000
2.80000
3.20000
3.60000
>=4.00000		 1401
1156
1233
832
923
612
630
428
460
309
2016		 0.140100
0.115600
0.123300
0.083200
0.092300
0.061200
0.063000
0.042800
0.046000
0.030900
0.201600		 0.140100
0.255700
0.379000
0.462200
0.554500
0.615700
0.678700
0.721500
0.767500
0.798400
1.000000		 **************
***********
************
********
*********
******
******
****
*****
***
********************
표 1은 10개의 채널을 40개의 리더가 기존 LBT 방식으로 경쟁하여 사용할 경우 대기시간을 나타내었으며, 시뮬레이션에서 각 리더는 800ms 채널 점유시간을 가지며, 채널 감지 결과 사용 중(busy)인 경우는 다른 채널로 호핑한다고 가정하였다. 표 1에서와 같이 평균 대기시간은 2.4초이나 최대 21초까지 기다리는 리더도 있음을 알 수 있다. 또한 채널 점유를 위해 4초 이상의 대기시간을 갖는 리더의 요구도 전체 요구 중에서 20% 이상인 것으로 나타났다. 즉, LBT 방식을 사용하더라도 밀집 리더 환경에서는 별도의 채널 스케쥴링이 필요하다는 것을 알 수 있다.
가용 채널 개수보다 동시에 동작을 원하는 리더의 개수가 더 많은 밀집 리더 환경의 경우, 동일/인접 채널의 간섭, 동일 채널 충돌 및 제한된 채널 자원을 경쟁적으로 사용하면서 발생하는 문제로 인하여 태그 인식률이 저하되고, 채널 점유를 위한 대기시간(응답시간)이 길어지며, 또한 동시에 동작할 수 있는 리더의 개수(처리량)가 제한된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 다수 개 리더 간의 채널 스케줄링을 통하여 리더를 제어하고 효율적으로 태그를 식별하기 위한 방법을 제공하는데 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.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다수의 리더가 공유하는 채널의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 각 슬롯에서 사전 채널 감지를 통해 채널을 점유하며, 다수의 슬롯이 소정 크기의 프레임을 구성하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법이다.
상기 방법은 동일 채널을 선택한 다수의 리더 중 채널이 비어있음을 최초로 감지한 리더가 해당 채널의 중재 리더로서 프레임 동기 신호를 전송하고 프레임의 첫 번째 슬롯에서 채널을 점유하는 단계; 및 두 번째 슬롯부터 슬롯 동기 신호를 수신한 타 리더들이 사전 채널 감지를 통해 차례로 채널을 점유하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 방법은 다수의 리더 중 한 프레임 내 슬롯에서 채널 점유에 실패한 리더는 여분의 슬롯을 갖는 다른 채널을 선택하는 단계; 및 상기 다른 채널에서 슬롯 동기 신호를 수신하고 사전 채널 감지를 통해 채널 을 점유하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
프레임과 슬롯의 시작을 의미하는 프레임 동기 신호 및 슬롯 동기 신호는 RSSI 패턴으로 구분되는 신호로 구현될 수 있고, 프레임 및 슬롯의 동기 신호는 1비트 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택하는 단계; 상기 선택한 채널에서 태그와의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 상기 슬롯 단위로 채널을 감지하는 단계; 및 상기 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신하는 단계;를 포함하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다수의 리더들이 위치하는 공간을 다수의 구간으로 분할하는 단계; 상기 분할된 다수의 구간 중 해당 구간에 할당된 채널을 선택하여 사전 채널 감지를 통해 태그와 통신하는 단계; 및 상기 분할된 다수의 구간 중 어느 구간에도 속하지 않는 경우 가장 근접한 구간에 할당된 채널을 선택하여 사전 채널 감지를 통해 태그와 통신하는 단계;를 포함하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택하는 채널 선택부; 상기 선택한 채널에서 태그와의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 상기 슬롯 단위로 채널을 감지하는 채널 감지부; 및 상기 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신하는 통신부;를 포함하는 밀집 리더 환경에서 매체 접근을 위한 리더이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명은 유통, 물류 등을 포함한 다양한 RFID 응용분야에 적용이 가능하고, RSSI(Received Signal Strength Indicator) 감지 기능의 LBT 방식이 지원되는 리더이면, 에어 프로토콜의 수정, 별도의 장비 추가, 별도의 주파수 자원 할당이 없이 그대로 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 밀집 리더 환경뿐만 아니라 멀티리더 환경 즉, 리더 개수가 상대적으로 적은 경우에도 적용이 가능하고, 고정형이나 이동형(휴대용) 리더 환경, 고정형과 이동형 리더가 혼재되어 있는 경우에도 적용이 가능하며 기존의 LBT 방식만 지원하는 리더와 Slotted-LBT 방식을 지원하는 리더가 혼재되어 있는 경우에도 적용이 가능하다.
본 발명은 다양한 RFID 응용에 맞게 리더를 제어하기 위한 Slotted-LBT 기반 매체 접근 알고리즘을 구현할 수 있는 틀을 제공한다.
본 발명은 채널 점유를 위해 특정 공간에 있는 모든 리더들과 채널을 경쟁하는 기존의 Global 방식과 달리, 특정 채널에 대해 제한된 개수의 리더들 간에 Local 하게 채널을 경쟁하게 함으로써, 서비스를 위한 대기시간(채널 획득 시간의 분산도)을 줄일 수 있고, 또한 각 요구의 서비스를 위한 대기시간 분포가 일정하여 안정적으로 서비스를 제공할 수 있고 수용 가능한 리더의 개수도 증가된다.
본 발명은 물리적으로 서로 근접한 리더들이 동일한 채널을 공유할 수 있는 채널 zone planning이 용이하여 동일 채널 존(zone) 내에서는 간섭이 거의 없으며, 특정 리더에 대한 간섭이 타 채널 존 간섭으로만 존재함으로 상대적으로 간섭의 영향을 줄일 수 있다.
그리고 본 발명은 채널별 리더의 출력 레벨을 조정하여 리더 간의 간섭을 줄일 수 있으며 동시에 채널의 재사용률을 높일 수 있다.
본 발명은 다양한 응용의 요구특성에 따라서 쉽게 채널을 구분하여 사용할 수 있고, 또한 응용의 요구가 혼재된 경우 각 응용의 요구 별 우선순위 부가 등과 같은 부가기능 제공이 용이하여 RFID 응용의 서비스별, 등급별 처리가 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서, 리더는 에어 타임(air time)을 슬롯(slot)으로 나누고, 각 슬롯에서 LBT(Listen Before Talking) 방식으로 동작한다. 여러 개의 슬롯은 프레임(frame)을 구성한다. 리더 간의 동기화는 리더 동기화 신호인 프레임 동기화 신호(FS, Frame Sync signal)와 슬롯 동기화 신호(SS, Slot Sync signal)에 의하여 이루어진다. 상기 리더 동기화 신호는 LBT 방식으로 채널 감지를 통하여 얻은 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값들의 특정 패턴으로 구분될 수 있도록 구현된다. 이러한 본 발명에서 고안된 기법을 Slotted-LBT 방식이라고 칭한다.
즉, 본 발명은 에어 타임을 슬롯으로 나누어 프레임을 구성하고, 기존 LBT 방식에서 제공하는 채널 감지 기능에 의하여 구분되는 특정 RSSI 패턴의 동기화 신호를 통하여 리더 간의 동기화를 이룬다.
상기 동기화 신호는 물리적 위치(거리) 정보나 간섭의 정도 및 리더 간의 동기화를 맞추기 위해 사용될 뿐만 아니라, 프레임 혹은 채널의 상태, 예를 들면, 프레임에 여분의 슬롯이 있는지 없는지, 해당 채널을 사용하고 있는 리더들의 평균 채널 점유시간은 어떤 분포를 갖는지, 언제 채널 점유를 시도할 것인지 등 정보를 포함함으로써 다수 개 리더를 효율적으로 제어할 수 있는 특징을 갖는다.
따라서 본 발명은 리더-태그 간의 에어 프로토콜의 수정, 별도의 장비 추가, 별도의 주파수 자원 할당이 없이 다양한 RFID 응용분야에 적용이 가능하며 수용가능한 리더 개수에 특별히 제한이 없고 상대적으로 낮은 분산을 갖는 안정적인 대기시간 보장이 가능하다. 또한 본 발명은 각 채널별로 제어가 가능하기 때문에 리더의 채널 점유 시간을 기준으로 서로 다른 채널을 사용하도록 설정할 수 있다. 예를 들어 100ms 채널 점유시간을 갖는 리더와 800ms 채널 점유 시간을 갖는 리더가 서로 다른 채널을 사용하게 하여 채널 대기시간을 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 응용, 요구 별로 채널을 구분하여 제어할 수 있으며 동일 채널 충돌 방지 및 동일 인접 채널의 간섭을 최소화할 수 있다. 그리고 본 발명은 기존의 LBT 방식의 장점을 그대로 취하면서 RSSI 패턴을 이용하여 리더 간의 동기화를 구현함으로써 효율적으로 리더를 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더의 동작 상태 천이도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 리더는 채널의 에어 타임을 다수의 시간 슬롯으로 나누고, 각 슬롯에서 LBT 방식으로 동작하는 채널을 점유하는 Slotted-LBT 방식에 기초한다.
먼저 리더는 전원이 인가(1)되면 Power off(101) 상태에서 준비(Ready) 상태(102)로 전환한다.
준비 상태(102)에서 태그 데이터에 대한 엑세스 요구가 발생할 경우, 채널 점유를 위해 다수의 가용 채널 중 한 개의 채널을 선택(2)하여, 채널 감지 상태(Channel Sensing)(103)로 전환한다. 여기서, 채널 선택에는 여러 가지 방법이 적용될 수 있다. 예를 들면, 가용 채널 중 랜덤하게 채널을 선택하는 방법, 사전에 정의된 선호채널 별로 탐색하는 방법 등이 있으며, 적용되는 방법에는 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술분야에서 다양한 방법들이 채용되어 적용될 수 있을 것이다. 해당 채널을 감지하는 리더는 감지결과에 따라 다음과 같이 동작하게 된다.
첫째, 해당 채널이 충분한 시간(예를 들어, 5㎳ 이상) 비어있을 경우(Idle 상태)에는 프레임 동기(FS) 신호를 채널로 송신함과 동시에 해당 채널의 중재 리더인 채널 미디에이터(Channel Mediator)가 되며(3), 리더-태그 통신 상태(Reader-Tag Communication)(104)로 전환한다.
둘째, 수신 신호의 RSSI 값에 따라 비어있거나(Idle) 사용 중(Busy)이라는 판단이 애매한 경우(예를 들어, RSSI 값이 상한 임계치와 하한 임계치 사이의 범위 내(THH>RSSI>THL)인 경우)에는 다른 채널을 선택(4)하고, 선택한 다른 채널에서 채널 감지 상태(103)를 유지하고 채널 감지를 다시 시작한다. 여기서 다른 채널의 선택에는 전술된 방법 외에 채널 이격도, 물리적 위치 등에 따라 선호하는 채널을 선택하는 방법 등이 적용될 수 있다. 왜냐하면, RSSI 값이 임계구역 범위에 포함될 경우는 인접채널 간섭 혹은 인접 리더의 간섭이 주 원인이기 때문이다.
셋째, 사용자가 사전에 설정한 QoS를 만족하지 못할 경우, 즉, 대부분 응답 시간 혹은 대기시간이 일정 값을 초과할 경우에는 다른 채널을 선택(5)하고, 선택한 다른 채널에서 채널 감지 상태(103)를 유지하고 채널 감지를 다시 시작한다. 여기서 다른 채널 선택에는 전술된 방법 외에 응답시간 등에 따라 선호하는 채널을 선택하는 방법 등이 적용될 수 있다.
상기 과정에서 현재 채널에서 감지를 계속할 것인지, 다른 채널로의 호핑을 시도할 것인지는 채널 점유시간, 프레임의 크기, 요구 도착 수, 허용 대기시간, 서비스 횟수 등에 따라 확률적으로 계산될 수 있다.
넷째, 해당 채널이 사용 중(Busy)이며, 특정 RSSI 패턴의 프레임 동기(FS) 신호가 감지(6)될 경우에는 해당 채널에 다른 리더가 이미 채널 미디에이터로 선정된 것이므로, 슬롯 동기 신호 감지 상태(SS Sensing)(105)로 전환하고 슬롯 동기 신호가 감지될 때까지 채널 감지를 계속한다.
다섯째, 해당 채널이 사용 중(Busy)이며, 특정 RSSI 패턴인 슬롯 동기(SS) 신호가 감지(7)될 경우에는 LBT 감지 상태(LBT Sensing)(106)로 전환하고 채널 점유를 위해 타 리더와 LBT 방식을 통해 채널을 경쟁한다. 채널 경쟁에서 성공(8)한 리더는 리더-태그 통신 상태(104)로 전환한다.
여섯째, 해당 채널이 사용 중(Busy)(9)이면 채널 감지 상태(103)에서 채널을 지속적으로 감지한다.
리더-태그 통신 상태(104)에서 리더는 태그와 에어 프로토콜을 이용하여 태그를 인벤터리하거나 태그 메모리를 엑세스할 수 있다. 태그와 통신 완료 후 리더의 역할에 따라 다음과 같이 동작하게 된다.
첫째, 요구가 종료되었을 경우 리더는 준비 상태(102)로 전환한다(10).
둘째, 통신을 완료한 리더가 채널 미디에이터인 경우(11), 미디에이터 감지 상태(Mediator Sensing)(107)로 전환하여 채널 미디에이터로서의 역할을 수행하게 된다.
셋째, 통신을 완료한 리더가 채널 미디에이터가 아니고 지속적으로 채널 점유를 원할 경우(12), 채널 감지 상태(103)로 전환하여 상기 과정들을 반복한다.
한편, 슬롯 동기 신호 감지 상태(105)에서 리더는 특정 RSSI 패턴의 슬롯 동기 신호가 감지(13)되면 LBT 감지 상태(106)로 전환하고 채널 점유를 위해 타 리더와 LBT 방식을 통해 채널을 경쟁한다. 채널 경쟁에서 성공(8)한 리더는 리더-태그 통신 상태(104)로 전환한다. 또는 슬롯 동기 신호 감지 상태(105)에서 리더는 사용자가 사전에 설정한 QoS를 만족하지 못할 경우, 예를 들어, 응답시간 혹은 대기시간이 일정 값을 초과할 경우, 다른 채널을 선택(14)하고 선택한 다른 채널에서 채널 감지 상태(103)로 전환하여 선택한 채널의 감지를 다시 시작한다.
LBT 감지 상태(106)에서 리더는 LBT 방식에 따라 타 리더들과 채널을 경쟁하게 되고 채널 경쟁에서 성공(8)한 리더는 리더-태그 통신 상태(104)로 전환한다. 채널 경쟁에서 실패(15)한 리더는 슬롯 동기 신호 감지 상태(105)로 전환하고 다음 슬롯 동기 신호가 감지될 때까지 채널 감지를 계속한다.
미디에이터 감지 상태(107)에서 리더는 채널을 지속적으로 감지하면서 채널 미디에이터로서의 다음과 같은 역할을 수행하게 된다.
첫째, 채널 미디에이터는 프레임이 종료가 되었을 경우, 프레임 동기(FS) 신 호를 전송(16)하여 새로운 프레임을 시작한다. 프레임의 크기는 일반적으로 최대 허용 가능한 대기시간 (또는 응답시간)과 관련되어 있으며, 응용에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 컨베이어 밸트 응용의 경우 500ms, 모바일 응용의 경우 1s, 기타 재고관리 등 응용은 요구에 따라 2s, 4s, 8s 등으로 설정할 수 있다. 또한 프레임의 크기의 단위는 시간뿐만 아니라 프레임 내에서 수용 가능한 리더의 개수 즉, 프레임의 허용 가능한 슬롯의 개수로도 설정할 수도 있다. 또한 요구에 따라 채널별로 다르게 설정하거나 물리적 위치와 같은 다른 기준으로 설정하게 할 수도 있다. 예를 들면 동기 신호 감지 범위(sensing range)로 설정하여 서로 인접된 리더들 즉, 감지 범위 내에 있는 리더들이 동일한 채널을 사용할 수 있도록 프레임의 크기가 자동 조절될 수도 있다.
둘째, 채널 미디에이터는 각 리더의 통신 완료를 감지하여 프레임 내에서 슬롯의 시작을 의미하는 슬롯 동기(SS) 신호를 송신(17)한다. 또한 설정 조건에 따라 슬롯 동기 신호 송신은 슬롯에서 타 리더와 LBT 방식으로 채널을 경쟁하여 성공한 다른 리더가 태그와의 통신이 종료된 후 슬롯 동기(SS) 신호를 전송하도록 할 수 있다.
셋째, 충분히 긴 시간 동안 채널이 비어있을 경우, 채널 미디에이터는 프레임 동기(FS) 신호를 전송하여 새로운 프레임을 시작하거나 슬롯 동기(SS) 신호를 전송하여 다음 슬롯을 시작(18)하도록 한다.
이와 같이 상기 과정에서 일반적으로, 한 개의 리더는 프레임 내에서 채널을 한번 점유한 후 다음 프레임이 시작하기를 기다려 채널 점유를 다시 시도해야 한 다. 이러한 방법은 밀집 리더 환경에서 일부 리더들의 채널점유 기아 현상을 방지할 수 있다. 그러나 리더의 우선권이 높거나, 급한 요구가 발생하였을 경우는 프레임의 크기를 조절하여 한 프레임 내에서 여러 번 채널 점유를 시도하게 할 수도 있다.
상기 과정에서, 리더의 대기시간은 프레임의 크기와 관련이 있으며, 프레임의 크기를 시간으로 설정할 경우, 최대 대기시간은 프레임 크기의 2배 정도이다. 만약, 전 프레임에서 각 리더의 채널점유 순서 정보를 이용하면 대기시간을 절반으로 줄일 수도 있다. 이는 앞의 표 1에서 살펴본 바와 같이 최대 대기시간이 평균 대기시간의 9배(21초/2.4초=9)에 해당되는 것과는 대조적이다.
상기 과정에서, 랜덤으로 채널을 선택하는 경우, 일부 채널에 수용할 수 있는 리더 수량보다 많은 리더가 할당되어 있으면 한 프레임이 종료된 후 서비스(채널 점유)를 받지 못한 리더들은 다른 채널을 선택하게 하여, 전체 가용 채널을 다수의 리더가 공평하게 나누어 쓸 수 있도록 한다. 따라서, 경우에 따라 여러 번의 채널 선택과정이 이루어지고 나면, 각 리더들은 해당 채널에서 위에서 설명한 방법으로 동기 신호에 맞추어 채널을 공평하게 채널을 경쟁하면서 태그와 통신을 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 채널을 공유하는 다수의 리더가 채널을 사용할 경우의 프레임 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 프레임 동기(FS) 신호와 슬롯 동기(SS) 신호는 40ms 길이를 가지며, 기술기준에 따라 한 개의 리더는 특정 채널을 4s이상 점유할 수 없다. 각 채널에는 채널 미디에이터가 있고 해당 채널을 선택한 리더들은 위에서 기술한 방법대로 동기 신호에 따라 기존 LBT 방식대로 슬롯에서 채널을 경쟁하고, 경쟁에서 성공한 리더는 태그와 통신한다.
도 2의 (a)가 예시하는 채널i에서, 채널 감지를 통해 가장 먼저 채널을 점유한 리더(Ri)는 채널i의 미디에이터가 되어 FS 신호를 전송하고 태그와 통신한다. Ri가 통신을 완료하면 첫 번째 슬롯(FS 슬롯)이 종료하고, Ri가 SS 신호를 전송한다. 채널i를 공유하는 다른 리더들(Ri +1~Ri +m)이 SS 신호를 수신하여 두 번째 슬롯(SS 슬롯)의 시작을 감지하고 LBT 방식에 의해 서로 경쟁한다. 경쟁에 성공한 리더(Ri +1)가 두 번째 슬롯에서 태그와 통신한다. Ri +1이 통신을 완료하면 두 번째 슬롯이 종료하고, 설정된 조건에 따라 Ri 또는 Ri +1이 SS 신호를 전송한다. 이후 나머지 리더들이 SS 신호를 수신하여 새로운 슬롯의 시작을 감지하고 LBT 방식에 의해 서로 경쟁하여 차례로 태그와 통신한다. 채널i가 수용 가능한 리더가 모두 통신을 완료하면 한 프레임이 종료하고, 채널 미디에이터인 Ri가 FS를 전송함으로써 새로운 프레임이 시작되고, 위의 동작이 반복된다.
채널i와 마찬가지로, 도 2의 (b)가 예시하는 채널j에서, 채널 감지를 통해 가장 먼저 채널을 점유한 리더(Rj)는 채널j의 미디에이터가 되어 FS 신호를 전송하고 태그와 통신하며, 이후 동작은 전술된 채널i에서의 리더들의 동작과 동일하므로 상세한 설명은 생략하겠다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 채널을 먼저 선점한 채널 미디에이 터만 채널을 사용할 경우의 프레임 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 특정 채널을 먼저 선점한 채널 미디에이터만 채널을 사용할 경우 기술기준에 따라 최대 4s까지 사용한 후 100ms 정도 기다렸다가 상기 과정을 반복해야 한다.
도 3의 (a)에서 채널 미디에이터는 첫 번째 FS 슬롯에서 태그와 통신한 후 SS 신호를 반복 전송한다. 최소 100ms의 대기 후 추가 통신이 요구되지 않으면 계속하여 SS 신호를 반복 전송한다.
도 3의 (b)에서 채널 미디에이터는 첫 번째 FS 슬롯에서 태그와 통신한 후 SS 신호를 전송한다. 타 리더의 채널 점유가 없다고 판단되면 다음 슬롯에서 FS 신호를 전송하고 다시 태그와 통신한다. 이러한 동작은 최대 4s까지 반복된다. 최소 100ms의 대기 후 SS 신호 또는 FS 신호를 전송하고, 전술된 동작을 반복한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기화 신호의 구성을 도시한다.
도 4를 참조하면, 프레임 동기(FS) 신호와 슬롯 동기(SS) 신호는 40ms 길이를 갖으며, FS1/FS2, SS1/SS2와 같이 RF 신호의 ON과 OFF로 특정 RSSI 패턴을 갖도록 구성된다. 예를 들어, RF 신호의 ON/OFF 주기에 따라 프레임 동기 신호, 슬롯 동기 신호 등 다양한 동기 신호를 생성하여 리더 간 채널 스케줄링에 사용할 수 있다. 본 실시예에서 프레임 동기(FS) 신호와 슬롯 동기(SS) 신호는 1-비트의 정보를 포함할 수 있도록 설계되었으나, 필요에 따라 좀 더 정교한 신호를 생성하여 1-비트 이상의 정보를 포함할 수도 있다.
상기 동기화 신호는 물리적 위치(거리) 정보나 간섭의 정도 및 리더 간의 동 기화를 맞추기 위해 사용될 뿐만 아니라, 프레임 혹은 채널의 상태, 예를 들면, 프레임에 여분의 슬롯이 있는지 없는지, 해당 채널을 사용하고 있는 리더들의 평균 채널 점유시간은 어떤 분포를 갖는지, 언제 채널 점유를 시도할 것인지 등 정보를 표현함으로써 다수 개 리더를 효율적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, FS1, SS1 신호가 해당 채널에서 더 이상 새로운 리더를 수용할 수 없음을 나타내면, FS2, SS2 신호는 해당 채널에서 새로운 리더를 수용할 수 있음을 나타내어, 해당 채널을 선택한 리더가 채널 점유를 시도할 것인지 아니면 다른 채널을 선택해야 하는지 결정할 수 있다. 따라서 새로 들어온 리더가 채널 점유를 시도하면서 발생하는 연쇄-호핑 현상을 방지할 수 있다. 또한 상기 동기 신호는 새로 추가된 리더가 프레임의 시작 또는 슬롯의 시작 등 언제 채널 점유를 시도할지를 결정하게 할 수도 있다. 또한 한 프레임 내에서의 리더의 채널 점유 순서 즉, 슬롯번호 등은 다음 프레임 운용에서 참조할 수도 있다.
동기 신호를 수신하는 리더는 LBT 방식에서 RSSI를 감지하는 방법으로 동기 신호를 구별한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 스케쥴링을 도시한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예는 3개의 채널을 12개의 리더가 경쟁적으로 사용하는 밀집 리더 환경이며, 프레임의 크기는 채널당 4개의 리더를 수용할 수 있는 것으로 설정하였다.
1번, 2번, 3번, 4번 리더(R1~R4)는 채널 1번을 선택하고 채널 점유를 위해 채널을 감지하고 있다. 우선, 제일 처음 요구가 발생한 1번 리더가 채널 1번의 미 디에이터가 되어 특정 시간만큼 태그와 통신한다. 통신이 완료된 후 슬롯 동기 신호에 따라 2번, 3번, 4번 리더가 LBT 방식으로 경쟁하고 2번 리더가 성공하여 두번째 슬롯에서 특정 시간만큼 태그와 통신한다. 마찬가지 방법으로 세번째 슬롯에서는 4번 리더가, 네번째 슬롯에서는 3번 리더가 각각 태그와 통신한다. 3번 리더의 통신이 완료된 후 프레임 동기 신호를 전송한 채널 미디에이터인 1번 리더가 첫번째 슬롯에서 태그와 통신하고, 슬롯 동기 신호에 따라 3번 리더가 두번째 슬롯에서, 4번 리더가 세번째 슬롯에서, 2번 리더가 네번째 슬롯에서 태그와 통신한다. 이러한 과정은 각 리더의 요구가 발생하는 한 계속 반복된다.
5번, 6번 리더(R5, R6)는 채널 2번을 선택하고 채널 점유를 위해 채널을 감지하고 있다. 우선, 제일 처음 요구가 발생한 5번 리더가 채널 2번의 미디에이터가 되어 특정 시간만큼 태그와 통신한다. 통신이 완료된 후 슬롯 동기 신호에 따라 6번 리더가 두번째 슬롯에서 태그와 통신한다. 6번 리더의 통신이 완료된 후 프레임 동기 신호를 전송한 채널 미디에이터인 5번 리더가 첫번째 슬롯에서, 6번 리더가 두번째 슬롯에서 태그와 통신한다.
비슷한 시각, 7번, 8번, 9번, 10번, 11번, 12번 리더(R7~R12)는 채널 3번을 선택하고 채널 점유를 위해 채널을 감지하고 있다. 우선, 제일 처음 요구가 발생한 8번 리더가 채널 3번의 미디에이터가 되어 특정 시간만큼 태그와 통신한다. 통신이 완료된 후 슬롯 동기 신호에 따라 7번, 9번, 10번, 11번, 12번 리더가 LBT 방식으로 경쟁하고 7번 리더가 성공하여 두번째 슬롯에서 특정 시간만큼 태그와 통신한다. 마찬가지 방법으로 세번째 슬롯에서는 10번 리더가, 네번째 슬롯에서는 11번 리더가 각각 태그와 통신한다. 3번 리더의 통신이 완료된 후 프레임 동기 신호에 따라 채널 미디에이터인 8번 리더가 첫번째 슬롯에서, 11번 리더가 두번째 슬롯에서, 10번 리더가 세번째 슬롯에서, 7번 리더가 네번째 슬롯에서 태그와 통신한다. 이러한 과정은 각 리더의 요구가 발생하는 한 계속 반복된다. 여기서, 9번, 12번 리더는 프레임 종료까지 서비스(채널 점유)를 받지 못했기 때문에 9번 리더는 채널 1번을, 12번 리더는 채널 2번을 선택하여 채널을 감지한다.
채널 1을 선택한 9번 리더는 채널을 감지하다가 슬롯 동기 신호를 감지함과 동시에 채널 1에는 더 이상 새로운 리더를 수용할 수 없음을 알고 다른 채널 2번을 선택한다.
채널 2를 선택한 12번 리더와 9번 리더는 슬롯 동기 신호를 감지함과 동시에 채널 2에는 새로운 리더를 수용할 수 있음을 알고, 12번 리더가 세번째 슬롯에, 9번 리더가 네번째 슬롯에서 태그와 통신한다. 9번 리더의 통신이 완료된 후 프레임 동기 신호에 따라 채널 미디에이터인 5번 리더가 첫번째 슬롯에서, 12번 리더가 두번재 슬롯에서, 9번 리더가 세번째 슬롯에서, 6번 리더가 네번재 슬롯에서 태그와 통신한다. 이러한 과정은 각 리더의 요구가 발생하는 한 계속 반복된다.
상기와 같이, 9번 리더가 2번, 12번 리더가 1번의 채널 선택 과정이 있은 후, 채널 1에는 1번, 2번, 3번, 4번 리더 4개가, 채널 2에는 5번, 6번, 12번, 9번 리더 4개가, 채널 3에는 8번, 7번, 10번, 12번 리더 4개가 태그와 각각 통신하게 된다.
상기 실시예를 앞의 표 1에서 살펴본 바와 같은 조건으로 계산하면, 최대 대 기시간은 4초이다. 이는 최대 대기시간이 21초이며 4초 이상의 요구가 전체의 20%이상을 차지하는 기존 LBT 방식과는 대조적이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 도시한다.
본 실시예는 서로 인접된 리더들이 동일한 채널을 사용하기 위한 채널 할당 해 사례로서, 가용 채널(available channel)은 1번, 4번, 7번, 10번 채널이고, 동기 신호 감지 범위(sensing range)가 2이다. 즉, 채널 미디에이터로부터 2 그리드 떨어져 있는 범위 내의 모든 리더는 동일한 채널을 사용할 수 있다. 각 그리드 내의 연속된 숫자는 리더 번호(Reader Number)와 채널 번호(Channel Number)이다.
도 6을 참조하면, 1번 리더부터 16번 리더까지 순차적으로 동작할 경우, 채널 1의 미디에이터는 1번 리더, 채널 4의 미디에이터는 3번 리더, 채널 7의 미디에이터는 5번 리더, 채널 10의 미디에이터는 2번 리더이다.
기타 리더는 RSSI 패턴인 프레임 동기 신호 및 슬롯 동기 신호의 레벨에 따라 물리적으로 위치가 가까운 쪽 채널을 공유하게 된다. 따라서, 채널 1은 1번, 6번, 11번, 15번 4개 리더가 공유하고, 채널 4번은 3번, 4번, 7번, 9번 4개 리더가 공유하고, 7번 채널은 5번, 16번 2개 리더가 공유하고, 채널 10번은 2번, 12번, 13번, 14번 4개 리더가 공유하게 된다.
감지 범위를 2로 설정함에 따라 8번과 10번 리더는 감지 범위 내에서 채널 미디에이터를 찾을 수 없다. 실제 적용에서는 가장 가까운 채널 4를 공유하게 된다.
본 실시예에 따라 채널이 할당되면 서로 근접한 리더들이 동일한 채널을 공 유함으로써 동일 채널 존(zone)내에서는 간섭이 거의 없으며, 특정 리더에 대한 간섭이 타 채널 존 간섭으로만 존재함으로 상대적으로 간섭의 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다. 채널 별 zone planning은 자동적으로 이루어진다. 여기서 zone은 채널 미디에이터를 중심으로 동기 신호 감지 범위인 2 그리드 만큼 떨어져 있는 원모양이다.
도 7은 본 발명을 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 도시한다.
본 실시예는 서로 인접된 리더들이 동일한 채널을 사용하기 위한 채널 할당 사례로서, 가용 채널(available channel)은 1번, 4번, 7번, 10번 채널이고, 동기 신호 감지 범위(sensing range)가 3이다. 즉, 채널 미디에이터로부터 3 그리드 떨어져 있는 범위 내의 모든 리더는 동일한 채널을 사용할 수 있다. 각 그리드 내의 연속된 숫자는 리더 번호(Reader Number)와 채널 번호(Channel Number)이다.
도 7을 참조하면, 1번 리더부터 16번 리더까지 순차적으로 동작할 경우, 채널 1의 미디에이터는 1번 리더, 채널 4의 미디에이터는 7번 리더, 채널 7의 미디에이터는 8번 리더, 채널 10의 미디에이터는 12번 리더이다.
기타 리더는 RSSI 패턴인 프레임 동기 및 슬롯 동기 신호의 레벨에 따라 물리적으로 위치가 가까운 쪽 채널을 공유하게 된다. 따라서, 채널 1은 1번, 5번, 6번, 11번, 15번, 16번 6개 리더가 공유하고, 채널 4번은 3번, 7번, 9번 3개 리더가 공유하고, 7번 채널은 4번, 8번, 10번, 14번 4개 리더가 공유하고, 채널 10번은 2번, 12번, 13번 3개 리더가 공유하게 된다.
본 실시예에서와 같이 서로 근접한 리더들이 동일한 채널을 공유함으로써 동 일 채널 존(zone) 내에서는 간섭이 거의 없으며, 특정 리더에 대한 간섭이 타 채널 존 간섭으로만 존재함으로 상대적으로 간섭의 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다. 본 사례에서 이러한 채널별 zone planning은 자동적으로 이루어진다. 여기서 zone은 채널 미디에이터를 중심으로 동기 신호 감지 범위인 3 그리드만큼 떨어져 있는 원모양이다.
전술한 바와 같이 채널 존을 형성하고 특정 채널 존 내의 리더들은 동일한 채널을 공유함으로써, 각 채널 존에서는 특정 시간에 하나의 리더만 동작한다. 따라서 동일 채널 존 내에서는 간섭이 거의 없으며 특정 리더에 대한 간섭이 타 채널 존 간섭으로만 존재하기 때문에 상대적으로 간섭의 영향이 줄어들고, 수신 전력이 기존 LBT 방식에 비해 증가한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법은, 다수의 리더가 공유하는 각 채널의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 각 슬롯에서 사전 채널 감지를 통해 채널을 점유하며, 다수의 슬롯이 소정 크기의 프레임을 구성한다. 각 단계의 상세 동작은 전술된 내용과 중복되므로 생략하겠다.
각 리더는 다수의 가용 채널 중 태그와의 통신을 위한 채널을 선택한다(S810). 채널 선택 방법은 전술된 방법을 포함하여 다양한 기준에 따라 정해질 수 있다.
각 채널을 공유하는 리더들이 채널을 감지한다(S820).
최초로 채널 점유를 시도하는 리더가 채널 미디에이터로서 FS 신호를 전송하여 프레임을 시작하고 태그와 통신한다(S830).
채널 미디에이터의 통신 종료 후 새로운 슬롯의 시작을 알리는 SS 신호를 수신한 다른 리더들이 LBT 방식으로 채널을 경쟁한다(S840).
채널 경쟁에 성공한 리더는 태그와 통신한다(S850).
채널 경쟁에 실패한 리더는 다음 SS 신호 수신 때까지 대기한다(S860).
프레임이 진행 중인지 프레임이 종료되었는지 여부를 판단한다(S870).
프레임이 미종료 상태이고 다음 SS 신호를 수신하면 다른 리더들과 LBT 방식으로 채널을 경쟁한다(S880). 경쟁에 성공한 리더는 태그와 통신한다(S850).
프레임이 종료되어 프레임 내에서 슬롯을 할당받지 못한 리더는 다른 채널을 선택한다(S890).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 Slotted-LBT 방식으로 동작하는 리더의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 각 구성요소의 동작에서 전술된 내용과 중복되는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
도 9를 참조하면, 본 발명이 적용되는 리더(900)는 채널 선택부(910), 채널 감지부(930), 통신부(950), 동기 신호 생성부(970), 신호 판단부(990)를 포함한다.
채널 선택부(910)는 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택한다. 다수의 가용 채널은 인접 리더끼리 동일 채널을 사용하도록 미리 형성된 채널 존에 의해 구성될 수 있다. 또한 채널 선택부(910)는 채널 감지부(930)의 감지 결과에 따라 다른 채널을 선택한다.
채널 감지부(930)는 슬롯 단위로 LBT 방식으로 채널을 감지한다. 각 채널에서 태그와의 에어 타임은 슬롯으로 나뉘고, 다수의 슬롯은 프레임을 구성한다.
통신부(950)는 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신한다.
동기 신호 생성부(970)는 RF 신호의 온/오프에 의한 특정 패턴을 갖는 동기 신호를 생성한다. 동기 신호 생성부(970)는 RF 신호의 온/오프 주기, 온/오프 길이 등에 따라 특정 패턴을 갖는 프레임 동기 신호 및 슬롯 동기 신호를 생성하고, 다양한 정보를 삽입한다.
신호 판단부(990)는 수신 신호 강도 세기(RSSI) 값을 기초로 타 리더로부터 수신한 신호의 특정 패턴을 검출하여 동기 신호를 구별한다. 신호 판단부(990)는 프레임 동기 신호 및 슬롯 동기 신호를 구별하고, 각 동기 신호가 표현하는 정보를 파악한다.
표 2는 기존의 LBT 방식과 본 발명에서 기술한 Slotted-LBT를 각각 적용하여 채널 획득 시간의 최소치, 최대치, 평균, 분산, 표준편차 및 분산계수를 비교하여 나타내었다. 각 리더는 800ms 채널 점유 시간을 가지면 가용 채널의 개수와 리더 개수는 1:4의 비율로 설정하였다.
(단위: 초)
알고리즘
(algorithms)		 최소치
(minimum)		 최대치
(maximum)		 평균
(mean)		 분산
(variance)		 표준편차
(standard deviation)		 분산계수
(coefficient of variation)
LBT 0.015 21.47 2.45 5.53 2.35 96%
Slotted-LBT 0.8 4 2.4 0.85 0.92 38%
표 2에서 볼 수 있듯이, 성능분석 결과 본 발명의 Slotted-LBT 기반 채널 스케줄링 알고리즘은 기존 LBT 알고리즘에 비해 대기시간의 분산도가 96%에서 38%로 줄어들었음을 알 수 있다.
표 3은 기존의 주파수 호핑(FH) 및 LBT 방식과 본 발명에서 기술한 Slotted-LBT를 비교하여 나타내었다.
매체 접근 방식 비교
비교기준/방식 FH LBT Slotted-LBT
수용 가능한 리더 개수 채널 점유 시간 및 채널 개수에 의해 수용 가능한 리더 개수가 결정됨 채널 개수에 의해 수용 가능한 리더 개수가 결정됨 특별히 제한이 없음
채널 점유를 위한 대기시간 대기시간이 없으나, 성공확률이 매우 낮음 분산이 큼: 최소와 최대 대기시간 차이가 큼 분산이 낮음: 대기시간은 프레임의 크기에 의해 결정되며, 기존 LBT방식에 비해 낮은 분산을 가짐
동일 채널 충돌 높음 낮음 아주 낮음: 전 프레임에서 각 리더의 채널점유 순서 정보를 이용함으로써 동일 채널 충돌을 방지
동일, 인접 채널 간섭 높음 높음 낮음: 채널 별 zone planning을 통하여 간섭의 영향을 줄임
RSSI 감지 능력 해당사항 없음 보통 높음: 채널 zone내에서는 간섭이 거의 없음
채널 별 제어 어려움 보통: 별도의 중앙제어 장치가 필요 쉬움: 채널 미디에이터(리더)를 통하여 응용, 요구 별 채널을 구분하여 사용함으로써 채널 별 제어가 가능
채널 별 Zone Planning 해당사항 없음 보통: 별도의 중앙제어(centralized) 장치가 필요 쉬움: 별도의 장치가 필요 없이 분산(distributed)방식으로 동작 가능
기존 방식과의 호환성 FH만 가능 LBT만 가능 LBT 및 Slotted-LBT 가능
상술한 바와 같이, Slotted-LBT 방식은 에어 프로토콜의 수정, 별도의 장비 추가 혹은 별도의 주파수 자원 할당이 없이 기존 LBT 기반 RFID 시스템에 그대로 적용이 가능하며, 유통매장, 물류센터와 같이 다량의 리더가 배치되어 운용되는 경우에 효과적으로 적용될 수 있으며 이는 RFID 기술이 산업계로의 도입과 확산에 크게 기여할 수 있을 것이다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더의 동작 상태 천이도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 채널을 공유하는 다수의 리더가 채널을 사용할 경우의 프레임 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 채널을 먼저 선점한 채널 미디에이터만 채널을 사용할 경우의 프레임 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기화 신호의 구성을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 스케쥴링을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 도시한다.
도 7은 본 발명을 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 Slotted-LBT 방식으로 동작하는 리더의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

Claims (21)

  1. 다수의 리더가 공유하는 채널의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 각 슬롯에서 사전 채널 감지를 통해 채널을 점유하며, 다수의 슬롯이 소정 크기의 프레임을 구성하는 것을 특징으로 하고,
    상기 프레임의 크기는 리더의 최대 허용 가능한 대기시간, 채널 내에서 수용 가능한 리더의 개수 및 동기신호 감지 범위 중 적어도 하나에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    동일 채널을 선택한 다수의 리더 중 채널이 비어있음을 최초로 감지한 리더가 해당 채널의 중재 리더로서 프레임 동기 신호를 전송하고 프레임의 첫 번째 슬롯에서 채널을 점유하는 단계; 및
    두 번째 슬롯부터 슬롯 동기 신호를 수신한 타 리더들이 사전 채널 감지를 통해 차례로 채널을 점유하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 리더 중 한 프레임 내 슬롯에서 채널 점유에 실패한 리더는 여분의 슬롯을 갖는 다른 채널을 선택하는 단계; 및
    상기 다른 채널에서 슬롯 동기 신호를 수신하고 사전 채널 감지를 통해 채널 을 점유하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 동기 신호는 RF 신호의 온/오프에 의한 특정 패턴을 갖고, 상기 리더들은 수신 신호 강도 세기(RSSI) 값을 기초로 상기 특정 패턴을 검출하여 동기 신호를 구별하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동기 신호는 1비트 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 슬롯 동기 신호는 상기 중재 리더 또는 채널 점유를 마친 타 리더가 전송하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  7. 삭제
  8. 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택하는 단계;
    상기 선택한 채널에서 태그와의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 상기 슬롯 단위로 채널을 감지하는 단계; 및
    상기 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신하는 단계;를 포함하고,
    상기 태그와의 통신 단계는,
    상기 선택한 채널에서 슬롯 동기 신호가 감지되면 동일 채널을 선택한 타 리더와 해당 슬롯에서 사전 채널 감지를 통해 채널 점유를 경쟁하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택하는 단계;
    상기 선택한 채널에서 태그와의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 상기 슬롯 단위로 채널을 감지하는 단계; 및
    상기 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신하는 단계;를 포함하고,
    상기 태그와의 통신 단계는,
    상기 선택한 채널의 QoS가 기 설정된 QoS를 만족하지 못하면 다른 채널을 선택할 것인지 여부를 결정하는 단계; 및
    결정된 채널에서 슬롯 단위 채널 감지를 통해 태그와 통신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  12. 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택하는 단계;
    상기 선택한 채널에서 태그와의 에어 타임을 슬롯으로 나누고, 상기 슬롯 단위로 채널을 감지하는 단계; 및
    상기 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신하는 단계;를 포함하고,
    상기 태그와의 통신 단계는,
    상기 선택한 채널에서 다수의 슬롯으로 구성된 프레임의 시작을 알리는 프레임 동기 신호가 감지되면 슬롯 동기 신호의 감지를 대기하는 단계; 및
    슬롯 동기 신호가 감지되면 동일 채널을 선택한 타 리더와 해당 슬롯에서 사전 채널 감지를 통해 채널 점유를 경쟁하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서,
    태그와의 통신 완료 후, 새로운 프레임 동기 신호를 전송하거나, 타 리더가 다음 슬롯에서 채널을 점유하도록 슬롯 동기 신호를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 채널 감지 단계는,
    각 슬롯에서 LBT 방식에 의해 채널을 감지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  16. 제8항에 있어서, 상기 채널 선택 단계는,
    다수의 리더들이 위치하는 공간을 소정 크기로 분할하여 형성된 다수의 구간들 중 해당 구간에 할당된 채널을 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  17. (a) 다수의 리더들이 위치하는 공간을 다수의 구간으로 분할하는 단계;
    (b) 상기 분할된 다수의 구간 중 해당 구간에 할당된 채널을 선택하여 사전 채널 감지를 통해 태그와 통신하는 단계; 및
    (c) 상기 분할된 다수의 구간 중 어느 구간에도 속하지 않는 경우 가장 근접한 구간에 할당된 채널을 선택하여 사전 채널 감지를 통해 태그와 통신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    구간 중첩 영역에 위치하는 경우 각 채널 중재 리더로부터의 동기 신호 레벨에 따라 가까운 위치의 채널을 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 분할된 구간의 크기는 각 채널을 중재하는 리더로부터 기 설정된 동기 신호 감지 범위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 리더의 매체 접근 방법.
  20. 태그 데이터 엑세스 요구에 의해 하나의 채널을 선택하는 채널 선택부;
    태그와의 에어 타임을 슬롯으로 분할하여 다수 개의 슬롯이 프레임을 구성하는 상기 선택한 채널에서 슬롯 단위로 채널을 감지하는 채널 감지부; 및
    상기 감지 결과에 따라 정해진 절차에 의해 태그와 통신하는 통신부;를 포함하고,
    상기 통신부는 상기 선택한 채널에서 슬롯 동기 신호가 감지되면 동일 채널을 선택한 타 리더와 해당 슬롯에서 사전 채널 감지를 통해 채널 점유를 경쟁하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 매체 접근을 위한 리더.
  21. 제20항에 있어서,
    RF 신호의 온/오프에 의한 특정 패턴을 갖는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성부; 및
    수신 신호 강도 세기(RSSI) 값을 기초로 타 리더로부터 수신한 신호의 특정 패턴을 검출하여 동기 신호를 구별하는 신호 판별부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀집 리더 환경에서 매체 접근을 위한 리더.
KR1020080047739A 2007-10-29 2008-05-22 밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법 KR101065304B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/190,990 US20090109929A1 (en) 2007-10-29 2008-08-13 Media access method performed by reader in dense reader environment

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070109113 2007-10-29
KR20070109113 2007-10-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090043424A KR20090043424A (ko) 2009-05-06
KR101065304B1 true KR101065304B1 (ko) 2011-09-16

Family

ID=40854265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080047739A KR101065304B1 (ko) 2007-10-29 2008-05-22 밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101065304B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717881B1 (ko) * 2005-09-23 2007-05-14 한국전자통신연구원 모바일 ｒｆⅰｄ 리더 및 그 제어 방법
KR100746039B1 (ko) * 2006-01-05 2007-08-06 삼성전자주식회사 통신 매체를 예약하는 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717881B1 (ko) * 2005-09-23 2007-05-14 한국전자통신연구원 모바일 ｒｆⅰｄ 리더 및 그 제어 방법
KR100746039B1 (ko) * 2006-01-05 2007-08-06 삼성전자주식회사 통신 매체를 예약하는 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090043424A (ko) 2009-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7969282B2 (en) Optimized operation of a dense reader system
US8626220B2 (en) Dynamic spectrum allocation method and device
CN108446577B (zh) 高频/超高频rfid识别系统中的多标签防碰撞方法
US20070139162A1 (en) Dense reader system with improved listen before talk communications
US20080009280A1 (en) Mobile station apparatus, wireless base station apparatus, and wireless communication system
CN105873170B (zh) 一种认知无线电移动自组织网络多信道介质访问控制方法
US20090109929A1 (en) Media access method performed by reader in dense reader environment
KR20080021699A (ko) 스펙트럼 애자일 무선통신에 의한 시의 적절한스펙트럼-공유를 위한 시스템 및 방법
US8594585B2 (en) Wireless communication system and method for sharing sensing antenna, sensing receiver, data transceiver antenna, and data transceiver
EP1772971B1 (en) Interrogators used in rfid system
US8929315B2 (en) Method and system for coexistence between wireless communication networks
Assarian et al. A beacon analysis-based RFID reader anti-collision protocol for dense reader environments
CN101185248B (zh) 用于取消信标周期合并的方法、无线网络和设备
KR100964966B1 (ko) 다중 라디오 채널을 이용한 ｒｆｉｄ 태그 충돌방지 방법및 장치
KR101018077B1 (ko) 슬롯 점유 확률을 이용한 펄스 프로토콜 기반의 알에프아이디 리더 충돌 방지 방법
KR20120071527A (ko) 저전력 근거리 무선 네트워크의 동기 타임 슬롯 할당 장치 및 방법
KR100970932B1 (ko) 무선 랜 액세스 포인트의 자동 채널 할당 방법 및 그 장치
US20150317500A1 (en) Method, apparatus and system for collecting tags using bit map in rfid system
US6671270B2 (en) Wireless communication system and control method therefor
KR101065304B1 (ko) 밀집 리더 환경에서 리더 매체 접근 방법
KR101221446B1 (ko) 무선 주파수 식별 시스템에서의 데이터 충돌 방지 장치 및 방법
Quan et al. The Slotted-LBT: A RFID reader medium access scheme in dense reader environments
KR101598225B1 (ko) 무선 애드 혹 네트워크의 타임슬롯 할당 방법 및 장치
KR100958238B1 (ko) 알에프 아이디 시스템
US9706441B2 (en) Method and a device for regulating transmissions in a telecommunications network

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140827

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee