KR101080319B1 - Ｒｆｉｄ 시스템의 저전력 동작 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동형 RFID 시스템에서 수집명령도달 예측에 의해 리더가 태그의 정보수집을 하는 동작에서 필요없이 소비되는 전력을 줄일 수 있도록 한 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법에 관한 것으로, RFID 시스템의 동작 제어에 있어서,리더가 웨이크업 신호 순번화를 하여, 웨이크업 신호에 현재 신호의 순번과 최종 신호의 순번을 포함하여 전송하면 태그에서 이를 수신하는 단계;태그에서 수신된 웨이크업 신호가 담고 있는 순번 정보를 파악하여 수집명령 도달 시간을 예측하고 저전력 모드 동작 가능 시간을 산출하는 단계;산출된 시간 동안 태그가 저전력 모드로 동작하고, 해당 시간이 경과되면 태그가 RF 수신 모드로 변경되어 수집에 참여를 하는 단계;를 포함한다.

Description

ＲＦＩＤ 시스템의 저전력 동작 제어 방법{Method for controlling the low power operation of ＲＦＩＤ system}

본 발명은 능동형 RFID 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 수집명령도달 예측에 의해 리더가 태그의 정보수집을 하는 동작에서 필요없이 소비되는 전력을 줄일 수 있도록 한 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency IDentification)는 무선 라디오 주파수를 사용한 비접촉식 자동 데이터 인식 기술이다. 특정 물체에 관련된 데이터가 저장되어 있는 RFID 태그(Tag)를 물체에 부착시켜두고, RFID 리더(Interrogator)는 그러한 태그로부터 정보를 읽는 작업을 통해 특정 물체에 대한 정보를 자동으로 얻을 수가 있다.

이러한 RFID 시스템은 태그가 자체적으로 배터리를 가지느냐 그렇지 않느냐를 기준으로 두 가지 분야로 분류되어 진다. 즉, 태그가 배터리를 가지지 않아서 자체적인 전원을 사용할 수 없고 리더로부터 수신된 전파의 일부를 전원으로 전환(back-scattering)하여 리더에게 응답을 송신하는 RFID 시스템을 수동형(passive) RFID 시스템이라 하고, 태그가 배터리를 가지고 있어서 자체적인 전원을 사용하여 리더에게 응답을 송신하는 RFID 시스템을 능동형(active) RFID 시스템이라고 한다.

능동형 RFID 시스템에서 리더가 태그의 정보를 수집하기 위한 통신은 웨이크 업(wake up) 구간과 수집(collection) 구간으로 나뉘어진다.

웨이크업 구간은 일정시간동안 리더가 웨이크업 신호를 연속적으로 전송한다.

평소에 저전력 모드로 동작을 하고 있는 태그는 주기적으로 짧은 시간동안 주변신호를 수신한다. 웨이크업 구간에서 신호를 수신한 태그는 수집이 시작될 것을 인지하여 수집명령을 받을 때까지 RF 수신 상태로 대기한다.

웨이크업 구간이 끝난 후, 리더는 수집 명령을 전송하게 되고 이를 수신한 태그는 리더의 정보 수집에 응답하여 태그가 가지고 있는 정보를 전달한다. 정보 수집이 끝난 후 리더는 태그에 슬립(sleep) 명령을 전송하고, 이를 수신한 태그는 다시 평소처럼 주기적으로 짧은 시간동안 주변신호를 수신하면서 저전력 모드로 동작을 하게 된다.

능동형 RFID 시스템에서 웨이크업 신호를 수신한 태그는 리더로부터 수집 명령이 언제 시작될지 모르기 때문에 웨이크업 기간에서 신호를 받은 태그는 무작정 RF 수신 상태로 대기하고, 실제 정보를 주고받는 수집 기간에 비해서 웨이크업 구간이 상당히 길다.

이로 인해 웨이크업 기간중 태그가 웨이크업 신호를 수신한 시점에서 수집이 시작되기 전까지 장시간 많은 전력을 소비하게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 리더가 태그의 정보수집을 하는 동작에서의 문제를 해결하기 위한 것으로, 능동형 RFID 시스템에서 수집명령도달 예측에 의해 리더가 태그의 정보수집을 하는 동작에서 필요없이 소비되는 전력을 줄일 수 있도록 한 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 수집명령도달 예측 기법을 적용하여, 다수의 능동형 RFID 태그들의 불필요하게 소모되는 전력을 감소시켜, 태그들의 동작수명을 증가시킬 수 있도록 한 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 태그가 리더로부터 웨이크업 신호를 수신한 시점으로부터 수집 명령이 시작될때까지의 시간을 계산하여 해당 시간만큼 저전력 모드로 동작을 하고, 수집이 시작되기 전 저전력 모드에서 RF 수신 모드로 변경되어 수집에 참여를 하는 것에 의해 수집 성능에 영향을 끼치지 않으면서 태그의 전력소비가 상당히 개선되도록 한 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법은 RFID 시스템의 동작 제어에 있어서,리더가 웨이크업 신호 순번화를 하여, 웨이크업 신호에 현재 신호의 순번과 최종 신호의 순번을 포함하여 전송하면 태그에서 이를 수신하는 단계;태그에서 수신된 웨이크업 신호가 담고 있는 순번 정보를 파악하여 수집명령 도달 시간을 예측하고 저전력 모드 동작 가능 시간을 산출하는 단계;산출된 시간 동안 태그가 저전력 모드로 동작하고, 해당 시간이 경과되면 태그가 RF 수신 모드로 변경되어 수집에 참여를 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 태그가 저전력 동작 모드로 동작 구간은, 리더로부터 웨이크업 신호를 태그가 수신한 시점부터 수집(collection) 구간이 시작되는 시점까지의 구간에서 순번 정보를 이용하여 산출된 구간 동안인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 웨이크업 신호의 데이터 패킷은, 헤더(Header), 웨이크업 명령(Wakeup Command), 마지막 신호의 순번에 대한 정보를 갖는 리미트 넘버(Limit number), 현재 신호의 순번 정보를 갖는 패킷 넘버(packet number), CRC(Cyclic Redundancy Checking) 영역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 태그가 웨이크 업 신호를 받은 시점으로부터 수집명령이 시작될 때까지의 시간동안 저전력모드로 동작하여 기존에 불필요하게 소비되던 전력을 절약할 수 있다.

둘째, 태그의 소비전력을 절약하여 동작 수명이 늘어나게 되며, 이는 배터리 교체 없이 장시간의 사용이 가능한 효과를 갖는다.

셋째, 추가적인 부품이나 장치 장착 없이 소프트웨어 동작 메커니즘을 개선하여 태그의 전력소비를 감소시킬 수 있어 리더에 태그가 많거나 적음에 관계 없이 전력소비를 개선할 수 있다.

도 1은 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법에 따른 소비 전력 감소를 나타낸 동작 흐름도
도 2는 본 발명의 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법에 따른 웨이크업 신호의 데이터 패킷 구성도
도 3은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 과정을 나타낸 플로우 차트

이하, 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법에 따른 소비 전력 감소를 나타낸 동작 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법에 따른 웨이크업 신호의 데이터 패킷 구성도이다.

본 발명은 태그가 리더로부터 웨이크업 신호를 수신한 시점으로부터 수집 명령이 시작될때까지의 시간을 계산하여 해당 시간만큼 저전력 모드로 동작을 하고, 수집이 시작되기 전 저전력 모드에서 RF 수신 모드로 변경되어 수집에 참여를 하는 것에 의해 저전력 동작 제어가 가능하도록 한 것이다.

본 발명은 저전력 소비를 위한 명령수집도달 예측 기법을 제공한다.

능동형 RFID 시스템에서 리더가 태그의 정보를 수집하기 위한 통신을 하게 된다.

통신은 수집(collection) 구간과 수집을 위해 태그들을 준비시키는 웨이크 업(wake up) 구간으로 나뉜다. 웨이크업 구간에서 일정시간동안 리더는 웨이크업 신호를 연속적으로 보내게 되고, 평소에 저전력 동작을 하던 태그는 주기적으로 짧은 시간동안 주변신호를 수신한다.

리더가 전송하는 웨이크업 신호를 수신한 태그는 수집명령을 기다리게 되고, 이에 따라 수집이 시작될 때까지 RF 수신 상태로 대기하게 된다. 이 때 태그는 RF 수신 상태로 불필요하게 많은 전력을 소비하게 된다.

본 발명에 따른 명령수집도달 예측 방법은 동작 성능에 영향을 주지 않으면서 능동형 RFID 태그가 리더로부터 수집 전에 시행되는 웨이크업 구간에서 불필요하게 소비되는 전력을 줄일 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법은 웨이크업 신호를 받고 수집명령이 시작되는 시점에 대한 시간계산처리를 하여 짧은 시간동안에만 전력을 소비하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 수집명령도달 예측 방법을 적용하기 전과 후의 전력소비 차이를 나타낸 것이다.

본 발명은 수집명령도달 예측 방법을 적용하여 리더와 태그가 정보수집을 하기 위해 선행되는 웨이크업 구간에서 태그가 소비되는 전력을 절약하기 위하여 다음과 같이 태그의 동작을 제어한다.

능동형 RFID 시스템에서 리더가 태그의 정보를 수집하기 위한 수집기간과 저전력 상태로 동작하는 태그들에게 수집에 응할 준비를 하도록 알리는 웨이크업 구간으로 나뉜다.

웨이크업 구간은 2.2초이며, 수집 구간은 최소 57.3ms에서 그 이상이 된다.

수집 구간은 1라운드마다 57.3ms를 소비하고 현라운드에서 태그의 정보를 모두 수집하지 못하면 다음 라운드에서 수집을 행한다.

이와 같이, 정보를 주고 받는 수집기간은 짧으며, 이 시간동안 소비되는 전력에 비해서 웨이크업 구간이 상당히 길다.(도 1의 좌측)

이 동작에서 웨이크업 구간중 태그가 RF 수신 상태로 대기하여 소비되는 전력이 매우 크다.

본 발명에서는 리더의 웨이크업 신호를 순번화하여 전송중인 웨이크업 신호의 번호와 신호의 마지막 번호를 담아서 보낸다.

이에 태그는 웨이크업 신호를 수신하는 시점을 알 수 있으며, 또한 웨이크업 신호의 마지막 번호를 알 수 있기 때문에, 웨이크업 신호를 수신한 시점에서 수집 명령이 시작할 때까지 시간을 계산할 수 있다.

태그는 계산한 시간동안 슬립 상태로 저전력 모드로 동작하게 되고, 이 시간동안 기존에 소비될 전력을 절약할 수 있다.(도 1의 우측)

도 1에서 보면 수집명령도달 예측 방법으로 인해서 전력소비가 크게 개선 됨을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법의 웨이크업 신호 순번화에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이크업 신호의 데이터 패킷 구성도이다.

웨이크업 신호는 도 2에서와 같은 데이터 패킷이며, 헤더(Header), 웨이크업 명령(Wakeup Command), 리미트 넘버(Limit number), 패킷 넘버(packet number), CRC(Cyclic Redundancy Checking)로 이루어진다.

본 발명에서는 순번화를 위해 마지막 신호의 순번에 대한 리미트 넘버(limit number)와 현재 신호의 순번을 가르키는 패킷 넘버(packet number)의 내용을 담고 있다.

태그는 이와 같은 데이터 패킷 구성을 갖는 웨이크업 신호를 수신하면 신호의 내용을 분석해서 현재의 순번과 마지막 순번을 알 수 있다.

웨이크업 신호는 통상적으로 2.2초동안 연달아 전송되며 총 1530개 정도의 신호가 전송되는데, 신호의 길이에 따라서 2.2초동안 전송할 수 있는 개수가 달라질 수 있다.

웨이크업 신호의 전송 개수는 (2.2초 / wake up 신호 전송 시간 = 전송할 수 있는 wake up 신호 개수)로 계산될 수 있다.

만약, 1536개의 웨이크업 신호를 전송할 수 있는 경우, 신호 하나당 전송하는데 1.43ms 정도가 소요되는 것으로 계산된다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 과정을 나타낸 플로우 차트이다.

본 발명의 실시 예에 따른 태그는 기본적으로 저전력 모드로 동작하면서 일정주기마다 짧은 시간의 RF 수신을 해보고, 수신된 신호가 없으면 다시 저전력 모드로 동작한다.

리더로부터 전송되는 웨이크업 신호를 수신하게 되면 태그는 RF 수신 상태로 계속 대기를 하게 된다. 리더는 웨이크업 구간동안 웨이크업 신호를 연속적으로 전송하다가 끝나면 수집 명령을 전송한다. 태그는 이 수집 명령을 수신하고 리더의 태그정보수집에 참여를 하게 된다.

정보수집이 끝나게 되면 리더는 슬립 명령을 태그로 전달하고 태그는 다시 저전력 모드로 전환하여 동작한다.

이 과정에서 태그는 자신이 웨이크업 신호를 수신한 시점으로부터 수집명령이 시작될 때까지의 시간을 알아야 정보수집에 문제없이 저전력 모드로 동작할 수 있다.

이를 위하여, 리더는 웨이크업 신호 순번화를 하여(S201), 웨이크업 신호에 현재 신호의 순번과 최종 신호의 순번을 포함하여 전송한다.(S202)

태그가 순번 정보를 포함하는 웨이크업 신호를 수신하고(S203), 웨이크업 신호가 담고 있는 순번 정보를 파악한다.(S204)

태그는 이런 순번정보를 이용하여 저전력 모드로 동작 가능한 시간을 계산하고(S205) 이 시간동안 다시 저전력 모드로 동작을 하게된다.(S206)

이 시간이 지나면 태그는 RF 수신 모드로 변경되어 수집에 참여를 하고, 리더의 명령에 따라 태그는 자신의 정보를 전달하게 된다.(S207)

이와 같은 본 발명은 태그가 리더로부터 전송되는 수집 명령을 수신할 때까지 무작정 대기가 아닌 수집 명령이 시작될 시간을 계산하여, 수집 시작 전까지 저전력 동작 상태로 전력소비를 감소시킨다.

따라서, 수집 성능에는 영향을 끼치지 않으면서 전력소비를 개선할 수 있다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. RFID 시스템의 동작 제어에 있어서,
   리더가 웨이크업 신호 순번화를 하여, 웨이크업 신호에 현재 신호의 순번과 최종 신호의 순번을 포함하여 전송하면 태그에서 이를 수신하는 단계;
   태그에서 수신된 웨이크업 신호가 담고 있는 순번 정보를 파악하여 수집명령 도달 시간을 예측하고 저전력 모드 동작 가능 시간을 산출하는 단계;
   산출된 시간 동안 태그가 저전력 모드로 동작하고, 해당 시간이 경과되면 태그가 RF 수신 모드로 변경되어 수집에 참여를 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 태그가 저전력 동작 모드로 동작 구간은,
   리더로부터 웨이크업 신호를 태그가 수신한 시점부터 수집(collection) 구간이 시작되는 시점까지의 구간에서 순번 정보를 이용하여 산출된 구간 동안인 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이크업 신호의 데이터 패킷은,
   헤더(Header), 웨이크업 명령(Wakeup Command), 마지막 신호의 순번에 대한 정보를 갖는 리미트 넘버(Limit number), 현재 신호의 순번 정보를 갖는 패킷 넘버(packet number), CRC(Cyclic Redundancy Checking) 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 저전력 동작 제어 방법.
   
   
   

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