KR101268844B1 - Ｒｆｉｄ 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RFID 리더가 다중 태그로 식별 주파수를 송출하는 단계, 상기 RFID 리더가 상기 다중 태그로부터 응답 데이터를 전송받는 단계 및, 상기 RFID 리더가 상기 전송받은 응답 데이터에서 충돌 태그가 발생되어 태그 인식이 이루어지지 않은 경우 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 태그에 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 다중 태그 간의 충돌 방지 방법에 있어서, 상기 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 태그에 재전송하는 단계는 상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)과 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯) 중 더 높은 비율을 가진 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯의 시점에 상기 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하는 RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌방지 방법에 관한 것으로, 효과적으로 다중 태그 간 충돌을 방지함과 더불어 다중 태그의 인식 시간을 줄인다.

Description

ＲＦＩＤ 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법{Method for anti-collision of multi tag using Collision Slot' ratio or Idle Slot' ratio in Radio Frequency Identification system }
본 발명은 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RFID 시스템 환경에서 다중 태그를 식별할 수 있도록 하기 위한 충돌 방지 방법에 관한 것으로 충돌 방지 알고리즘에 대한 시뮬레이터를 구현하여 성능을 분석하고, 한 프레임의 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용하여 태그의 인식 시간을 단축시킬 수 있도록 하는, RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다량의 물품을 실시간으로 식별해야 하는 유통·물류와 같은 대규모 RFID 시스템 환경에서는 다중 태그를 식별할 수 있는 효율적인 충돌방지 알고리즘(anti-collision algorithm or Contention-free Algorithm)이 필수적으로 요구된다.
이러한 충돌방지 알고리즘은 크게, 선행기술 대한민국 특허출원 제10-2008-0052743호(발명의 명칭, "900 메가 헤르츠 대역의 다중 알에프아이디 태그 환경하에서의, 태그 충돌 방지 방법")에 기재된 바와 같이, 트리 기반 결정적 알고리즘과 슬롯 알로하 기반 확률적 알고리즘으로 구분할 수 있다.
한편, 최근 들어 UHF 대역은 유통·물류 분야에 가장 적합한 대역으로 인식되면서 RFID 시장의 강한 요구에 부응하여 타 대역에 비해 표준화가 급속히 진척되고 있다.
이 가운데서 2004년 8월 이미 국제표준으로 제정된 ISO/IEC 18000-6 A타입과 현재 18000-6 C타입으로 채택하기 위하여 개정 진행 중에 있는 EPCglobal UHF Gen2도 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘을 사용하고 있다.
이에 따라 본 출원인은 ISO/IEC 18000-6 Type-C gen2 프로토콜은 그대로 유지하면서 충돌을 효과적으로 방지하여 태그의 인식 시간을 보다 단축할 수 있는 기술을 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명은 이와 같은 배경에서 안출된 것으로, ISO/IEC 18000-6 Type-C gen2 프로토콜에서 정의하는 충돌방지 알고리즘에 대한 시뮬레이터를 구현하여 성능을 분석하고, ISO/IEC 18000-6 Type-C gen2 프로토콜에서 필수 명령어지만 실제 Gen2 Slot-count(Q) selection 알고리즘에서 사용하지 않는 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용하여 태그의 인식시간을 단축할 수 있도록 하는, RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌방지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌방지 방법은,
RFID 리더가 다중 태그로 식별 주파수를 송출하는 단계, 상기 RFID 리더가 상기 다중 태그로부터 식별 주파수에 따른 응답 데이터를 전송받는 단계 및, 상기 RFID 리더가 상기 전송받은 응답 데이터에서 충돌 태그가 발생되어 태그 인식이 이루어지지 않은 경우 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 태그에 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 다중 태그 간의 충돌 방지 방법에 있어서, 상기 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 태그에 재전송하는 단계는 상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)과 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯) 중 더 높은 비율을 가진 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯의 시점에 상기 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하여 다중 태그의 인식 시간을 줄이는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 아이들 슬롯 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)이 미리 설정된 비율 이상인 경우 상기 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 감소시키고, 상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)이 미리 설정된 비율 이상인 경우 상기 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌방지 방법은 ISO/IEC 18000-6 Type-C gen2 프로토콜은 그대로 유지하면서, ISO/IEC 18000-6 Type-C gen2 프로토콜에서 필수 명령어지만 실제 Gen2 Slot-count(Q) selection 알고리즘에서 사용하지 않는 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 사용하여 효과적으로 충돌을 방지할 수 있고, 더불어 태그의 인식시간을 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 시스템을 도시한 블록구성도
도 2는 본 발명에 따른 다음 라운드 프레임의 식별 주파수 송출 시점을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명에 따른 아이들 슬롯 비율과 충돌 슬롯 비율에 따라 태그 인식 시간이 단축되는 동작을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 충돌방지 방법을 종래와 비교하여 태그의 인식 시간을 실험 비교한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 충돌방지 방법을 종래와 비교하여 태그 인식의 처리량(Throughput)을 실험 비교한 그래프
도 6은 본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 충돌방지 방법을 종래와 비교하여 태그의 충돌 비(Collision Ratio)를 실험 비교한 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 다중 태그로 식별 주파수를 송출하고, 그에 따른 응답 데이터를 다중 태그로부터 각기 전송받아 일정 반경 내에 위치한 다중 태그들을 인식하는 RFID 리더(101)와, 상기 식별 주파수에 대한 응답으로 소정의 응답 데이터를 RFID 리더(101)로 각기 송출하는 다중 태그(102)를 포함하여 이루어진 구조이다.
여기서, RFID 리더(101)는 다중 태그(102)로 식별 주파수를 송출하여 다중 태그(102)로부터 응답 데이터를 전송받고, 전송받은 응답 데이터에서 충돌 태그가 발생되어 태그 인식이 이루어지지 않은 경우 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 태그에 재전송하되, 상기 다중 태그(102)로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)과 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯) 중 더 높은 비율을 가진 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯의 시점에 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하여 다중 태그(102)의 인식 시간을 줄이는 구조이다.
즉, 다중 태그(102)로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)과 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)을 비교하여, 더 높은 비율을 가진 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯의 시점에 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하여 다중 태그(102)의 인식 시간을 줄이는 구조이다.
그리고, 상기 다중 태그(102)로부터 전송된 응답 데이터에서 아이들 슬롯 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)이 미리 설정된 비율 이상인 경우, 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 감소시키고, 다중 태그(102)로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)이 미리 설정된 비율 이상인 경우엔, 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 증가시키는 동작을 통해 태그 인식 시간을 더욱 더 단축시키는 구조이다.
즉, 상기 다중 태그(102)로부터 전송된 응답 데이터 내 아이들 슬롯 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)을 미리 설정된 기준 비율과 비교하여, 상기 아이들 슬롯 비율 즉, 전체 슬롯 중 아이들 슬롯이 차지하는 비율이 미리 설정된 기준 비율 이상인 경우, 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 감소시키는 동작을 통해 태그 인식 시간을 더욱 더 단축시키게 된다. 참고로, 비율 차이와는 무관하게 즉, 비율 차이가 크든 작든 기준 비율 이상이 되는 경우에, 슬롯 카운트는 미리 설정된 일정 개수만큼 감소된다.
한편, 상기 다중 태그(102)로부터 전송된 응답 데이터 내 충돌 슬롯 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)을 미리 설정된 기준 비율과 비교하여, 상기 충돌 슬롯 비율이 미리 설정된 기준 비율 이상인 경우엔, 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 증가시키는 동작을 통해 태그 인식 시간을 더욱 더 단축시키게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 다음 라운드 프레임의 식별 주파수 송출 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터 내 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)과 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯) 중 더 높은 비율을 가진 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯의 시점에 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하여 다중 태그의 인식 시간을 줄인다.
예를 들어, 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터 내 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)이 0.6이고, 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)이 0.7일 경우, 더 높은 비율을 가진 아이들 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯(예: 23) 시점에 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하여 다중 태그의 인식 시간을 줄인다.
참고로, 종래는 첫 번째 프레임의 타임 슬롯이 종료되는 시점에 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하며, 첫 번째 프레임의 타임 슬롯이 예를 들어, 24이면, 다음 라운드 프레임의 타임 슬롯은 25 이 될 수 있다.
한편, 상기와 달리, 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터 내 충돌 슬롯(여기서는 "T1"과 "T2"가 충돌 슬롯)의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)이 0.7이고, 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)이 0.6일 경우 더 높은 비율을 가진 충돌 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯(예: 23) 시점에 태그 인식을 위한 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 태그에 재전송하여 다중 태그의 인식 시간을 줄이게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 아이들 슬롯 비율과 충돌 슬롯 비율에 따라 태그 인식 시간이 단축되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 리더의 쿼리에 대하여 태그의 응답 상태를 리더의 쿼리에 대하여 응답하지 않는 슬롯인 아이들 슬롯(Idle Slot), 리더의 쿼리에 대하여 2개 이상의 태그가 응답하는 충돌 슬롯(Collision Slot)으로 분할한다.
분할된 슬롯의 응답은 리더에 의해 감지되어 다음 라운드의 태그의 수에 따른 난수 값의 범위 즉, 슬롯 수를 최적화하는데 사용되는 슬롯 카운트(Q)를 증감시키는데 사용된다.
본 발명은 다수의 태그로 식별 주파수를 송출하고, 태그로부터 전송되는 응답(2가지로 분할한 슬롯의 응답)에 따라 슬롯 카운트(Q)를 조정한다.
즉, 한 프레임 슬롯 중 아이들 슬롯(Idle Slot)의 비율이 일정 비율 이상으로 발생할 시, 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q)를 정해진 개수만큼 감소시키고, 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot)의 비율이 일정 비율 이상으로 발생할 시, 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q)를 정해진 개수만큼 증가시킴으로써, 조정된 슬롯 카운트(Q)를 참고하여 타임 슬롯을 결정해 태그 인식 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
예를 들어 설명하면, 한 프레임 슬롯 중 아이들 슬롯(Idle Slot)의 비율이 0.6 이상으로 발생할 경우 슬롯 카운트(Q)를 1 감소(예: 23)시키고, 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot)의 비율이 0.6 이상으로 발생할 경우에는 슬롯 카운트(Q)를 1 증가(예: 25)시킨다.
따라서, 이렇게 조정된 슬롯 카운트(Q)를 다음 라운드에 반영하여 효과적인 충돌 방지는 물론 태그의 인식시간을 단축할 수 있게 된다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법의 효과를 기존 방식과 비교하여 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 도 4는 본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 충돌방지 방법으로 태그의 인식 시간을 실험 비교한 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 충돌방지 방법으로 태그의 처리량(Throughput)을 실험 비교한 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 한 프레임 슬롯 중 충돌 슬롯(Collision Slot) 및 아이들 슬롯(Idle Slot) 비율을 이용한 충돌방지 방법으로 태그의 충돌 비(Collision ratio)를 실험 비교한 그래프이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법은 종래(Q Algorithm in Gen2)와 비교할 때 태그 인식 시간이 짧은 것을 확인할 수 있고(도 4 참조), 태그의 처리량(Throughput)(태그 데이터 전송량/전체 태그 인식 시간) 역시, 태그 데이터 전송량은 동일한데 전체 태그 인식 시간이 짧아서 태그의 처리량(Throughput)이 높게 나오는 것을 확인할 수 있으며(도 5 참조), 더불어 태그의 충돌 비(Collision ratio) 즉, 한 프레임 내 충돌 슬롯의 발생 비율 역시 본 발명이 종래보다 그 비율이 작음을 확인할 수 있다(도 6 참조).
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : RFID 리더 102 : 다중 태그

Claims (2)

  1. RFID 리더가 다중 태그로 식별 주파수를 송출하는 단계, 상기 RFID 리더가 상기 다중 태그로부터 식별 주파수에 따른 응답 데이터를 전송받는 단계 및, 상기 RFID 리더가 상기 전송받은 응답 데이터에서 충돌 태그가 발생되어 태그 인식이 이루어지지 않은 경우 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 다중 태그에 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 다중 태그 간의 충돌 방지 방법에 있어서,
    상기 슬롯 카운트를 결정하여 식별 주파수로 다중 태그에 재전송하는 단계는
    상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯의 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)과 아이들 슬롯의 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯) 중 더 높은 비율을 가진 슬롯의 비율에 매핑되는 타임 슬롯의 시점에 상기 다음 라운드 프레임의 식별주파수를 다중 태그에 재전송하여 다중 태그의 인식 시간을 줄이는 것을 특징으로 하는, RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 아이들 슬롯 비율(아이들 슬롯/전체 슬롯)이 미리 설정된 비율 이상인 경우, 상기 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 감소시키고,
    상기 다중 태그로부터 전송된 응답 데이터에서 충돌 슬롯 비율(충돌 슬롯/전체 슬롯)이 미리 설정된 비율 이상인 경우, 상기 다음 라운드 프레임의 슬롯 카운트를 정해진 개수만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는, RFID 시스템의 충돌 슬롯 및 아이들 슬롯 비율을 이용한 다중 태그 간의 충돌 방지 방법.
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