KR101695965B1

KR101695965B1 - Rfid 리더 및 이에 의한 rfid 태그의 식별 방법

Info

Publication number: KR101695965B1
Application number: KR1020150107578A
Authority: KR
Inventors: 최선웅; 최해일
Original assignee: 국민대학교 산학협력단
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-01-12

Abstract

통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계(phase)에 걸쳐 식별하는 RFID 리더에 의한 태그 식별 방법으로, 첫 번째 단계로서, 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 단계와, 전송된 쿼리에 대한 응답으로 수신되는 응답 메시지에 기초하여, 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계와, 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하는 단계, 및 잔류 비율이 미리 설정된 기준 값 이하이면, 복수의 태그들 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계를 수행하는 단계를 포함하는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태그 식별 방법이 개시된다.

Description

RFID 리더 및 이에 의한 RFID 태그의 식별 방법{RFID READER AND METHOD FOR IDENTIFYING RFID TAG}

본 발명의 기술적 사상은 RFID 리더 및 RFID 태그에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 기술적 사상은 RFID 태그를 식별하는 방법에 관한 것이다.

RFID(Radio-Frequency Identification) 기술이란, 전파를 이용해 소정의 거리에서 정보를 인식하는 기술로, RFID 리더(이하, '리더'라 칭함)와 RFID 태그(이하, '태그'라 칭함)를 필요로 한다. 태그는 안테나와 집적 회로로 이루어지는데, 집적 회로 내에 정보를 기록하고 안테나를 통해 리더에게 정보를 송신한다. 리더에게 송신된 정보는 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용된다. 다시 말하면, 바코드와 비슷한 기능을 하는 것이다.

RFID 기술은 육상 선수들의 기록을 재거나 상품의 생산 이력을 추적하는 데서부터 여권이나 신분증 등에 태그를 부착해 개인 정보를 수록 및 인식하는 데까지 폭넓게 쓰이고 있다.

태그를 인식하기 위해, 리더는 쿼리(Query)를 전송하고, 리더의 통신 영역 내에 존재하는 태그들은 쿼리에 대한 응답 메시지를 리더로 전송한다.

그러나, 리더의 통신 영역 내에 복수의 태그가 존재하는 경우에는, 리더와 복수의 태그 각각의 통신이 동일 채널에서 수행되기 때문에, 복수의 태그가 동시에 응답 메시지를 전송할 경우, 응답 메시지간의 충돌(Collision)이 발생한다.

응답 메시지 간의 충돌을 방지하기 위한 다양한 기술들이 존재하지만, 리더의 부하를 효율적으로 감소시킬 수 있는 기술은 아직 마련되지 않은 실정이다.

삭제

Y.C. Lai and C.C. Lin, "Two Couple-Resolution Blocking Protocols on Adaptive Query Splitting for RFID Tag Identification," IEEE Trans. Mobile Computing, vol. 11, no. 10, pp. 1450-1463, Oct. 2012

본 발명의 기술적 사상에 따른 RFID 리더 및 이에 의한 RFID 태그의 식별 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 태그의 식별 과정 동안 리더에게 가해지는 부하를 감소시키는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 RFID 리더 및 이에 의한 RFID 태그의 식별 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 리더가 통신 영역 내로 전송하는 쿼리의 개수를 감소시키는 것이다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 태그 식별 방법은, 통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계(phase)에 걸쳐 식별하는 RFID 리더에 의한 태그 식별 방법으로, 첫 번째 단계로서, 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 단계; 상기 전송된 쿼리에 대한 응답으로 수신되는 응답 메시지에 기초하여, 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계; 상기 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하는 단계; 및 상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하이면, 상기 복수의 태그들 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계를 수행하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 양태에 따른 프로그램은, 하드웨어와 결합되어 통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계에 걸쳐 식별하는 방법을 수행하기 위해 매체에 저장된 프로그램으로서, 첫 번째 단계로서, 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 단계; 상기 전송된 쿼리에 대한 응답으로 수신되는 응답 메시지에 기초하여, 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계; 상기 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하는 단계; 및 상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하이면, 상기 복수의 태그들 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계를 수행하는 단계;를 수행하는 프로그램 코드를 포함한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 양태에 따른 RFID 리더는, 통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계에 걸쳐 식별하는 RFID 리더로, 첫 번째 단계에서 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 송신부; 상기 전송된 쿼리에 대한 응답 메시지를 수신하는 수신부; 및 상기 수신된 응답 메시지를 기초로 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하고, 상기 결정된 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 복수의 태그 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계로의 동작 모드 변경 여부를 결정하는 중앙 처리부;를 포함한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 양태에 따른 RFID 시스템은, 통신 영역 내의 복수의 태그를 식별하기 위한 두 단계 중 첫 번째 단계에서 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 RFID 리더; 및 상기 전송된 쿼리에 포함된 프리픽스가 자신의 아이디에 대응하는 경우, 응답 메시지를 상기 RFID 리더로 전송하는 태그;를 포함하되, 상기 RFID 리더는, 상기 수신된 응답 메시지를 기초로 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하고, 상기 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 복수의 태그 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계로의 동작 모드 변경 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 RFID 리더 및 이에 의한 RFID 태그의 식별 방법은, 태그의 식별 과정 동안 리더에게 가해지는 부하를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 RFID 리더 및 이에 의한 RFID 태그의 식별 방법은, 리더가 통신 영역 내로 전송하는 쿼리의 개수를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 RFID 리더 및 이에 의한 RFID 태그의 식별 방법은, 태그 식별 과정의 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더와 복수의 태그를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태그의 식별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 CT(collision tree) 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 태그 식별 방법과 종래의 태그 식별 방법의 효과를 비교하기 위한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더와 복수의 태그를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더(100)는 복수의 태그 중 통신 영역(R) 내에 위치하는 태그, 예를 들어 태그(200a, 200b)를 식별하고, 이들 각각과 통신을 한다. 여기서 통신 영역(R)은 리더(100)가 태그와의 무선 통신을 통해 태그를 인식할 수 있는 범위를 나타내며, 리더(100)의 가용 주파수 대역에 따라 수십 센치미터로부터 수십 미터까지 다양한 범위를 가질 수 있다.

복수의 태그들은 항상 그 자리에 위치하는 것이 아니라, 태그(200a)와 같이 통신 영역(R) 내에 계속 위치할 수 있고, 태그(200b)와 같이 통신 영역(R) 외부에서 통신 영역(R) 내부로 새롭게 편입할 수 있으며, 태그(200c)와 같이 통신 영역(R) 내부에서 통신 영역(R)의 외부로 벗어날 수 있기 때문에, 리더(100)는 통신 영역(R) 내에 위치하는 태그들을 식별하는 식별 과정을 반복적으로 수행해야 한다. 예를 들어, 리더(100)는 소정 주기마다 통신 영역(R) 내에 위치하는 태그들의 식별 과정을 수행할 수 있다.

리더(100)는 현재 프레임에 통신 영역(R) 내에 위치하는 태그(200a, 200b) 각각을 두 단계에 걸쳐 식별할 수 있다. 첫 번째 단계는 이전 프레임에 식별된 태그(200a, 200c)들의 아이디에 기초하여 통신 영역(R) 내에 잔류하고 있는 잔류 태그, 예를 들어 태그(200a)를 식별하는 단계이며, 두 번째 단계는 통신 영역(R)으로 새롭게 편입된 도착 태그, 예를 들어 태그(200b)를 식별하는 단계이다. 여기서, 리더(100)는 두 번째 단계에서 첫 번째 단계를 통해 식별되지 않은 잔류 태그(200a)도 더 식별할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더(100)에 의한 태그 식별 방법에 대해 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태그의 식별 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2에 도시된 태그의 식별 방법의 각 단계들은 도 1에 도시된 리더(100)에서 시계열적으로 처리될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 2에 도시된 각 단계들의 적어도 일부는 도 1에 도시된 리더(100)에서 병렬적으로 처리될 수도 있다. 도 2를 설명함에 있어서, 설명의 편의를 위해 도 1을 함께 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 단계 S210에서, 리더(100)는 현재 프레임에서 통신 영역(R) 내에 위치하는 복수의 태그(200a, 200b, 이하 '현재 태그'라 칭함)를 식별하기 위한 첫 번째 단계로서 이전 프레임에 식별된 복수의 태그(200a, 200c, 이하 '과거 태그'라 칭함) 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 현재 태그(200a, 200b)로 전송한다.

리더(100)는 이전 프레임, 즉 이전 식별 과정 동안에 식별된 복수의 과거 태그(200a, 200c) 각각의 아이디를 미리 저장하고 있고, 미리 저장된 아이디들 각각에 대응하는 프리픽스를 쿼리에 포함시켜 전송한다. 하나의 쿼리에는 두 개의 프리픽스가 포함될 수 있다.

태그는 자신의 아이디를 저장하고 있으며, 태그의 아이디는 수 개의 비트로 이루어질 수 있다. 프리픽스는 태그의 아이디를 구성하는 수 개의 비트 중 적어도 일부의 비트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 태그의 아이디가 1010인 경우, 이에 대응하는 프리픽스는 101이 될 수 있다. 프리픽스를 구성하는 비트 수는 다양하게 설정될 수 있다.

리더(100)는 쿼리들 중 미리 설정된 수의 쿼리를 전송할 수 있다. 상세하게는, 리더(100)는 이전 프레임에 식별된 태그에 대한 프리픽스를 포함하는 쿼리 전부를 전송하지 않고, 식별된 태그 중 일부 태그에 대응한 프리픽스를 포함하는 쿼리들만을 전송할 수 있다. 여기서, 전송되는 쿼리의 수는 후술되는 단계 S220 및 단계 S230를 통해서 과거 태그들의 통신 영역(R) 내 잔류 비율을 결정하기 위해 요구되는 최소 쿼리의 수로 설정될 수 있다.

일부 실시예에서, 쿼리의 전송 개수는 4로 설정될 수 있다. 잔류하고 있는 태그를 한 개도 확인하지 못하고 두 번째 단계를 바로 수행함에 따라 초과되는 쿼리의 수가, 잔류하고 있는 태그를 모두 확인한 후 두 번째 단계를 수행하는 경우에 사용되는 쿼리의 수와 일치되기 때문이다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 쿼리의 전송 개수는 다양하게 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 쿼리의 전송 개수는 잔류 비율이 낮은 환경에서 무응답의 수를 줄이기 위해 3으로 설정될 수 있고, 잔류 비율이 높은 상황에서 충돌 응답의 수를 줄이기 위해 5 또는 그 이상으로 설정될 수도 있다.

단계 S220에서, 리더(100)는 전송된 쿼리에 대한 응답 메시지를 수신한다.

복수의 현재 태그(200a, 200b) 각각은 리더(100)로부터 전송된 프리픽스가 자신의 아이디에 대응하는지 여부에 따라 응답 메시지를 리더(100)로 전송한다. 따라서, 복수의 현재 태그(200a, 200b) 모두가 첫 번째 단계에서 응답 메시지를 전송하지 않고, 복수의 현재 태그(200a, 200b) 중 이전 프레임에서 리더(100)에 의해 식별되었던 현재 태그(200a)만이 첫 번째 단계에서 응답 메시지를 리더(100)로 전송한다.

한편, 리더(100)는 첫 번째 단계를 시작하기 전에 첫 번째 단계의 시작을 알리는 메시지를 전송할 수 있고, 이 때, 자신의 아이디 정보와 현재 식별 과정을 특정하는 정보를 함께 전송하여, 복수의 현재 태그(200a, 200b) 각각으로 하여금 자신이 이전 식별 과정 동안 리더(100)에 의해 식별되었던 과거 태그(200a, 200c)였는지를 알 게 할 수 있다.

단계 S230에서, 리더(100)는 수신된 응답 메시지에 기초하여 복수의 과거 태그(200a, 200c)의 잔류 비율을 결정한다.

일 예로서, 잔류 비율은 과거 태그들 중 통신 영역(R) 내에 잔류하는 태그(200a)와 통신 영역(R) 외부로 떠난 태그(200c) 사이의 비율로 결정될 수 있다.

쿼리가 두 개의 프리픽스를 포함하는 경우, 하나의 쿼리가 통신 영역(R)으로 전송되면, 최대 두 개의 잔류 태그(200a)가 응답 메시지를 보낼 것이고, 경우에 따라서는 어떠한 태그도 응답 메시지를 보내지 않을 것이다.

다시 말하면, 하나의 쿼리가 전송되었을 때, 두 개의 응답 메시지가 충돌된다면, 잔류 태그(200a)가 2개 있다는 것이 확인될 수 있다. 또는, 하나의 응답 메시지가 수신되면 잔류 태그(200a) 1개와 떠난 태그(200c) 1개가 있다는 것이 확인될 수 있고, 응답 메시지가 전혀 수신되지 않으면 떠난 태그(200c) 2개가 있다는 것이 확인될 수 있다.

리더(100)는 쿼리를 소정 횟수 전송하면서 수신되는 응답 메시지에 따라 과거 태그들 중 떠난 태그(200c)의 개수와 잔류 태그(200a)의 개수를 계산할 수 있고, 아래의 수학식 1과 같이 잔류 비율을 결정할 수 있다.

(상기 ST는 잔류 태그(200a)의 개수, LT는 떠난 태그(200c)의 개수)

또 다른 예로서, 잔류 비율은 복수의 과거 태그(200a, 200c) 중 현재 태그로서 잔류하는 잔류 태그(200a)와 통신 영역(R)으로 전송된 쿼리의 개수 사이의 비율로 결정될 수도 있다.

잔류 태그(200a)의 개수는 전술한 방법으로 계산될 수 있으며, 잔류 태그(200a)와 쿼리의 개수 사이의 비율은 아래의 수학식 2로 결정될 수 있다.

(상기 NQ는 전송된 쿼리의 개수)

단계 S240에서, 리더(100)는 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 복수의 현재 태그(200a, 200b) 각각을 식별하기 위한 두 번째 단계의 수행 여부를 결정한다.

예를 들어, 잔류 비율이 기준 값 이하인 경우, 리더(100)는 두 번째 단계로의 동작 모드 변경을 결정한다.

다른 예를 들어, 잔류 비율이 기준 값보다 큰 경우에는, 리더(100)는 잔류 비율이 기준 값 이하가 될 때까지 다시 소정 개수의 쿼리를 전송하는 것으로 결정한다. 즉, 잔류 비율이 기설정된 값보다 큰 경우에는, 리더(100)는 S210 단계 및 S220 단계를 다시 수행할 수 있다. 리더(100)는 기 전송된 쿼리의 프리픽스와 다른 프리픽스를 포함하는 쿼리를 소정 개수 전송할 수 있다. 이 때 전송되는 쿼리의 수는 최초 쿼리 전송 시의 쿼리 수와 같을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예에서는, 수학식 1의 잔류 비율이 사용되는 경우, 미리 설정된 기준 값을 1/3로 결정하였다. 즉, 쿼리의 전송 개수가 4개인 경우, 6개의 떠난 태그(200c)가 식별되는 동안 2개의 잔류 태그(200a)가 식별되거나(이 경우, 잔류 비율은 1/3), 7개의 떠난 태그(200c)가 식별되는 동안 1개의 잔류 태그(200a)가 식별되거나(이 경우, 잔류 비율은 1/7), 1개의 잔류 태그(200a)도 식별되지 않고 8개의 떠난 태그(200c)가 식별되면(이 경우, 잔류 비율은 1/8), 리더(100)는 바로 두 번째 단계로 넘어가는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예에서는, 수학식 2의 잔류 비율이 사용되는 경우, 미리 설정된 기준 값을 1/2로 결정하였다. 즉, 쿼리의 전송 개수가 4개인 경우, 2개의 잔류 태그(200a)가 식별되거나(이 경우, 잔류 비율은 1/2), 1개의 잔류 태그(200a)가 식별되면(이 경우, 잔류 비율은 1/4), 리더(100)는 바로 두 번째 단계로 넘어가는 것이다.

잔류 비율이 작다는 것은 복수의 과거 태그(200a, 200c) 중 현재 남아있는 잔류 태그(200a)의 개수가 적다는 것이다. 잔류 비율이 작은 상태에서 첫 번째 단계를 계속 진행하는 것은 불필요한 쿼리의 전송을 야기하여 리더(100)에게 부하를 줄 수 있으므로, 전송하여야 할 프리픽스가 남아있더라도 첫 번째 단계에서 두 번째 단계로 바로 넘어가는 것이다.

반면에, 잔류 비율이 상대적으로 큰 경우에는 복수의 과거 태그(200a, 200c) 중 현재 남아있는 잔류 태그(200a)의 개수가 상대적으로 많다는 것이므로, 첫 번째 단계를 계속 진행하여 이들을 식별한다.

하나의 태그를 식별하기 위해 첫 번째 단계에서 필요로 하는 쿼리의 개수는 평균 0.5개인데, 하나의 태그를 식별하기 위해 두 번째 단계에서 필요로 하는 쿼리의 개수는 더 많으므로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 리더(100)는 가급적 첫 번째 단계에서 잔류 태그(200a)를 식별하되, 잔류 비율이 작은 경우에는 첫 번째 단계 대신 두 번째 단계에서 나머지 현재 태그(200a, 200b)를 식별하는 것이다.

단계 S250에서, 리더(100)는 첫 번째 단계를 종료하고 두 번째 단계를 수행한다.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 리더(100)는 태그 식별 과정이 두 번째 단계로 전환되면, DFSA(Dynamic Frame Slotted Aloha) 알고리즘, EDFSA(Enhanced Dynamic Frame Slotted Aloha) 알고리즘, QT(Query Tree) 알고리즘, BT(Binary Tree) 알고리즘, AQS(Adaptive Query Splitting) 알고리즘, ABS(Adaptive Binary Splitting) 알고리즘 또는 CT(Collision Tree) 알고리즘에 따라 두 번째 단계를 수행한다.

여기서, DFSA 알고리즘과 EDFSA 알고리즘은 ALOHA 방식의 일종으로서, ALOHA 방식은 확률적으로 태그가 응답하는 시간을 달리하여 충돌을 피한다. 또한, QT 알고리즘과 BT 알고리즘은 트리 기반의 알고리즘으로서, QT 알고리즘은 태그를 두 개의 하위 집단으로 나누고, BT 알고리즘은 태그를 랜덤 이진 숫자(random binary number)로 나눈다. AQS 알고리즘과 ABS 알고리즘 각각은 QT 알고리즘과 BT 알고리즘을 기반으로 하되, 이전 식별 과정에서 얻은 정보를 활용하여 쿼리의 개수를 줄이는 알고리즘이다. CT 알고리즘은 맨체스터 코드(Manchester code)의 특성을 활용하여, 응답 메시지의 충돌 위치를 파악함으로써, 쿼리의 횟수를 줄이는 알고리즘이다.

일부 실시예에서, 리더(100)는 두 번째 단계에서 CT 알고리즘을 사용할 수 있다. 그 이유는 하나의 태그를 식별하기 위한 평균 쿼리의 개수가 CT 알고리즘에서 작기 때문이다. CT 알고리즘에 의할 때, 한 개의 태그를 확인하기 위한 쿼리의 수는 평균 2개이다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 리더(100)는 CT 알고리즘 이외에 다양한 종류의 알고리즘에 따라 두 번째 단계를 수행할 수 있음은 물론이다.

CT 알고리즘은 프리픽스를 담은 쿼리를 전송한다는 점에서 QT 프로토콜과 유사하지만, 맨체스터 코드를 사용한다는 점에서 차이가 있다. CT 알고리즘에서는 리더가 쿼리를 전송하면, 태그는 쿼리에 포함된 프리픽스를 자신의 아이디와 비교한다. 태그는 자신의 아이디와 프리픽스가 일치하면 자신의 아이디 중 프리픽스에 해당하는 부분의 다음 부분들을 응답 메시지로서 리더로 전송한다. 리더는 응답 메시지를 받으면, 응답 메시지 중 어느 비트에서 충돌이 발생하였는지를 확인하고 충돌이 생긴 비트를 '0'과 '1'로 대체하여 프리픽스를 만든다. 리더는 다시 쿼리를 전송하고, 위 과정을 반복하여 전체 태그를 식별한다.

CT(collision tree) 알고리즘을 설명하기 위한 도 3을 참조하면, 태그 0001, 0010, 0011, 1000, 1010이 위치하는 상황에서, 리더가 0을 프리픽스로 전송하면, 태그 0001, 0010, 0011이 응답한다. 프리픽스 0에 대해 태그 0001은 응답 001을 전송하고, 태그 0010은 응답 010을 전송하고, 태그 0011은 응답 011을 전송하는데, 이들 응답 001, 010, 011 중 첫 번째 비트에서는 모든 응답이 동일하므로 충돌이 발생하지 않고, 두 번째 비트와 세 번째 비트에서는 응답이 서로 달라 충돌이 발생하게 된다. 리더는 전송한 프리픽스 0에 응답으로 확인한 0을 붙여서 00을 만들고, 충돌한 위치에 0과 1을 추가해서 프리픽스 000과 001을 만든다. 리더는 다음 프리픽스 000을 전송하여 응답 1을 받아 태그 0001을 식별한다. 또한, 리더는 프리픽스 001을 전송하여 응답으로 수신한다. 위 과정을 반복하여 전체 태그를 식별한다.

한편, 상술한 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태그의 식별 방법은 다양한 프로세스 단계들을 리더(100)에 의해 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 프로그램으로서 구현될 수 있다.

상기 프로그램 코드는, 정보 처리 능력을 가지는 컴퓨팅 장치가 직접 또는 다른 언어로 변환, 상이한 자료 형태로 재생산 및/또는 압축과 같은 과정의 임의의 조합 이후에 특정한 기능을 수행하도록 야기하는 임의의 언어의 명령어 집합의 표현, 코드 또는 표기를 의미한다.

구현예에 따라서는, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장될 수 있으며, 상기 컴퓨터 판독 가능한 매체로부터 리더(100)의 저장 수단에 다운로드되어 실행될 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 매체는 예를 들어, 메모리, 마그네틱 테이프, 탈착식 컴퓨터 디스켓, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 강자기 디스크(rigid magnetic disk) 및 광 디스크와 같은 반도체 또는 솔리드 스테이트 메모리를 포함할 수 있다. 상기 광 디스크의 현재의 예시는 CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), CD-R/W(Compact Disk Read/Write) 및 DVD를 포함할 수 있다.

아래의 의사 코드 1 및 의사 코드 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 태그 식별 방법을 수행하기 위한 의사 코드의 일 예들로서, 의사 코드 1은 리더(100)에 대한 의사 코드를 나타내고 의사 코드 2는 태그(200a, 200b)에 대한 의사 코드를 나타낸다.

// 의사 코드 1

1 EBCT Protocol: Reader Operation

2 NewEst = w × NewCount + (1-w) × NewEst

3 NewCount = 0

4 PrevID = CurID

5 CurID = NULL

6 CurF = NextF

7 NextF = NextF + 1

8 Phase = 1

9 ST = 0

10 LT = 0

11 NQ=0

12 Transmit the first-phase command with rRID, CurF, and NextF

13 while Q != NULL or Phase == 1 do

14 if Q == NULL and Phase == 1 then

15 Q = QueryInsertion([NewEst])

16 Transmit the second-phase command

17 Phase = 2

18 end if

19 p = Pop(Q)

20 if Phase == 1 and Q != NULL then

21 p' = Pop(q)

22 Transmit the query including p and p'

23 else

24 Transmit the query including p

25 end if

26 NQ = NQ+1

27 Receive tag responses and detect a collision

28 if tag collision then

29 if Phase == 1 then

30 Get two tag IDs from PrevID according to p and p'

31 Store these two tag IDs into CurID

32 ST = ST + 2

33 else

34 Let c be the index of the first collided bit

35 p = p + tag response[0,,c-1]

36 Push(Q, p + "0")

37 Push(Q, p + "1")

38 end if

39 else if only a tag response then

40 if Phase == 1 then

41 ST = ST + 1

42 LT = LT + 1

43 end if

44 Store the q or q' + tag response into CurID

45 if IsNew(tag) then

46 NewCount = NewCount + 1

47 end if

48 else if Idle response then

49 if Phase == 1 then

50 LT = LT + 2

51 end if

52 end if

53 if Phase == 1 then

54 if NQ ≥ 4 && ST/LT < 1/3 then

55 Transmit the Enhanced-Blocking command

56 Q = NULL

57 end if

58 end if

59 end while

60 Transmit the command terminating a frame

61 Q = QueryConstruction(CurID)

// 의사 코드 2

1 EBCT Protocol: Tag Operation

2 Receive message m from the reader

3 isAcked = 0

4 while m != the command terminating a frame do

5 if m is the first-phase command and tRID == rRID and TF == CurF then

6 isResponsible = 1

7 else

8 isResponsible = 0

9 if m is the second-phase command then

10 isResponsible = not is Responsible

11 tRID = rRID

12 TF = NextF

13 end if

14 if m is the Enhanced-Blocking command then

15 if tRID == rRID and TF == CurF and isAcked == 0 then

16 isResponsible = 0

17 end if

18 end if

19 if m is a query and isResponsible == 1 then

20 if prefix(ID) == q or prefix(ID) == p' then

21 isAcked = 1

22 k = length(q)

23 Transmit ID[k,,n-1]

24 end if

25 end if

26 Receive message m from the reader

27 end while

처음 태그 식별 과정을 시작하면, 의사 코드 1의 12번째 줄과 같이, 리더(100)는 자신의 아이디(rRID), 현재 식별 과정을 특정하기 위한 정보(CurF) 및 다음 식별 과정을 특정하기 위한 정보(NextF)를 전송한다. 이들 정보들은 복수의 현재 태그(200a, 200b) 각각으로 하여금 자신이 잔류 태그(200a)인지를 확인하게 해준다. 현재 식별 과정을 특정하기 위한 정보는 예를 들어, 현재의 식별 과정이 몇 번째 식별 과정인지를 나타내는 정보 또는 현재 프레임의 번호 정보를 포함할 수 있다.

의사 코드 2의 5번째 줄과 같이, 태그는 자신을 식별하였던 리더(100)의 아이디(tRID)와 rRID, 자신이 알고 있는 현재 식별 과정을 특정하는 정보(TF)와 CurF를 비교하여 자신이 잔류 태그(200a)인 경우, isResponsible을 1로 설정하여 첫 번째 단계에 참여하고, 잔류 태그(200a)가 아니면 isResponsible을 0으로 설정하여 첫 번째 단계에 참여하지 않는다.

리더(100)는 첫 번째 단계에서 프리픽스를 2개씩 전송하고 수신받은 응답에 따라 ST와 LT를 카운트한다. 응답 메시지를 전송한 잔류 태그(200a)들은 isAcked를 1로 변경하여 자신이 식별되었다는 것을 체크한다.

만약, 의사 코드 1의 54번째 줄의 조건을 만족하면 리더(100)는 두 번째 단계를 실행한다. 태그는 자신의 isAcked를 확인하여 자신이 잔류 태그(200a)이면서, 응답 메시지를 전송하였다면 두 번째 단계에 참여하지 않는다. 잔류 태그(200a)이지만 첫 번째 단계에서 응답 메시지를 전송하지 않은 잔류 태그들, 및 잔류 태그가 아닌 태그들로서 통신 영역(R) 내로 편입된 도착(arriving) 태그(200b)는 isResponsible을 0으로 바꿔서 두 번째 단계에 참여할 수 있도록 한다.

두 번째 단계에서, 리더(100)는 CT 알고리즘에 따라 도착 태그(200b) 및 첫 번째 단계에서 넘어온 잔류 태그(200a)를 식별한다.

전체 태그 식별이 끝나면 리더(100)는 terminating을 전송하여 태그 식별이 끝났음을 알리고, CurID에는 현재 식별된 태그의 아이디를 저장한다. 저장된 태그의 아이디에 대응하는 프리픽스들은 큐에 저장되어 다음 프레임에서의 태그 식별 때 사용한다.

도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더(400)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 4를 설명함에 있어서, 설명의 편의를 위해 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명하되, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 리더(400)는 저장부(410), 송신부(420), 수신부(430) 및 중앙 처리부(440)를 포함할 수 있다.

저장부(410)는 이전 식별 과정에서 식별된 복수의 과거 태그(200a, 200c) 각각의 아이디를 저장할 수 있다. 저장부(410)는 큐(412)를 포함할 수 있으며, 큐(412)에는 식별 과정에서 사용될 프리픽스들이 저장될 수 있다.

송신부(420)는 첫 번째 단계에서 이전 식별 과정 동안에 식별된 복수의 과거 태그(200a, 200c) 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송한다. 송신부(420)는 두 번째 단계에서, 특정 알고리즘에 따른 프리픽스를 포함하는 쿼리를 전송할 수도 있다.

수신부(430)는, 첫 번째 단계에서 쿼리에 대한 응답으로 일부 태그로부터 전송되는 응답 메시지를 수신한다.

중앙 처리부(440)는 복수의 현재 태그(200a, 200b)들 각각을 식별하기 위한 태그 식별 과정을 진행하며, 첫 번째 단계 및 두 번째 단계에서 저장부(410), 송신부(420) 및 수신부(430)의 동작을 제어한다.

중앙 처리부(440)는 첫 번째 단계에서 수신된 응답 메시지를 기초로 복수의 과거 태그(200a, 200c)의 잔류 비율을 결정하고, 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하고, 그 결과에 따라 복수의 현재 태그(200a, 200b) 중 아직 식별되지 않은 현재 태그(200a, 200b)를 식별하기 위한 두 번째 단계로의 동작 모드 변경 여부를 결정한다.

예를 들어, 중앙 처리부(440)는, 잔류 비율이 기준 값 이하이면, 첫 번째 단계를 종료하고 두 번째 단계로 동작 모드를 변경하여 바로 두 번째 단계를 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 중앙 처리부(440)는, 잔류 비율이 기준 값보다 크면, 잔류 비율이 미리 설정된 기준 값보다 이하가 될 때까지 기 전송된 쿼리에 포함되는 프리픽스와 다른 프리픽스를 포함하는 쿼리를 소정 개수 전송하도록 송신부(420)를 제어할 수 있다.

중앙 처리부(440)는 두 번째 단계에서는 예를 들어, CT 알고리즘에 따라 나머지 현재 태그(200a, 200b)를 식별할 수 있다.

도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 태그 식별 방법과 종래의 태그 식별 방법의 효과를 비교하기 위한 그래프이다. 도 5에서 본 발명의 기술적 사상에 의한 태그 식별 방법은 EBCT로 나타내었고, 종래의 태그 식별 방법으로 CRB(couple resolution blocking) 알고리즘 기반의 식별 방법을 CRB로 나타내었다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 태그 식별 방법(EBCT)에 의할 때, CRB 알고리즘을 사용하는 경우에 비해 전체적으로 쿼리의 수가 적은 것을 알 수 있다. 특히, 잔류 비율이 0.3 이하인 구간에서는 CRB 알고리즘에 비해, 쿼리의 수가 많이 감소된다. 종래의 CRB 알고리즘에 따르면 첫 번째 단계에서 태그의 실제 잔류 여부와 무관하게 큐에 저장된 모든 프리픽스를 전송하게 되는 반면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 태그 식별 방법(EBCT)에 따르면 큐에 저장된 프리픽스가 모두 소진되지 않더라도 태그의 잔류 비율에 따라 첫 번째 단계를 종료하고 바로 두 번째 단계로 넘어가기 때문이다.

이와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 태그 식별 방법(EBCT)에 의하면, 쿼리의 개수를 줄여 태그의 식별 과정 동안 리더에게 가해지는 부하를 감소시킬 수 있으며, 태그 식별 과정의 시간을 단축시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

100, 400: 리더
200: 태그
410: 저장부
412: 큐
420: 송신부
430: 수신부
440: 중앙 처리부

Claims

통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계(phase)에 걸쳐 식별하는 RFID 리더에 의한 태그 식별 방법으로,
첫 번째 단계로서, 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 단계;
상기 전송된 쿼리에 대한 응답으로 수신되는 응답 메시지에 기초하여, 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계;
상기 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하는 단계; 및
상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하이면, 상기 복수의 태그들 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계를 수행하는 단계;
를 포함하는 태그 식별 방법.
제1 항에 있어서,
상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계는,
상기 식별된 태그들 중 상기 복수의 태그로서 잔류하는 잔류 태그와 상기 복수의 태그로서 잔류하지 않은 떠난 태그 사이의 비율을 상기 잔류 비율로 결정하는 것을 특징으로 하는 태그 식별 방법.
제1 항에 있어서,
상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계는,
상기 식별된 태그들 중 상기 복수의 태그로서 잔류하는 잔류 태그와 상기 전송된 쿼리의 개수 사이의 비율을 상기 잔류 비율로 결정하는 것을 특징으로 하는 태그 식별 방법.
제1 항에 있어서,
하나의 상기 쿼리는,
두 개의 프리픽스를 포함하는 것을 특징으로 하는 태그 식별 방법.
제1 항에 있어서,
상기 비교하는 단계 후 상기 두 번째 단계를 수행하는 단계 전에,
상기 잔류 비율이 상기 기준 값보다 크면, 상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하가 될 때까지 기 전송된 쿼리의 프리픽스와 다른 프리픽스를 포함하는 소정 개수의 쿼리를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태그 식별 방법.
제1 항에 있어서,
상기 두 번째 단계는,
DFSA(Dynamic Frame Slotted Aloha) 알고리즘, EDFSA(Enhanced Dynamic Frame Slotted Aloha) 알고리즘, QT(Query Tree) 알고리즘, BT(Binary Tree) 알고리즘, AQS(Adaptive Query Splitting) 알고리즘, ABS(Adaptive Binary Splitting) 알고리즘 또는 CT(Collision Tree) 알고리즘에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 태그 식별 방법.
하드웨어와 결합되어 통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계에 걸쳐 식별하는 방법을 수행하기 위해 매체에 저장된 프로그램으로서,
첫 번째 단계로서, 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 단계;
상기 전송된 쿼리에 대한 응답으로 수신되는 응답 메시지에 기초하여, 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하는 단계;
상기 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하는 단계; 및
상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하이면, 상기 복수의 태그들 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계를 수행하는 단계;를 수행하는 프로그램 코드를 포함하는, 프로그램
통신 영역 내의 복수의 태그를 두 단계에 걸쳐 식별하는 RFID 리더로,
첫 번째 단계에서 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 송신부;
상기 전송된 쿼리에 대한 응답 메시지를 수신하는 수신부; 및
상기 수신된 응답 메시지를 기초로 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하고, 상기 결정된 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 복수의 태그 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계로의 동작 모드 변경 여부를 결정하는 중앙 처리부;
를 포함하는 RFID 리더.
제8 항에 있어서,
상기 중앙 처리부는,
상기 식별된 태그들 중 상기 복수의 태그로서 잔류하는 잔류 태그와 상기 복수의 태그로서 잔류하지 않은 떠난 태그 사이의 비율을 상기 잔류 비율로 결정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
제8 항에 있어서,
상기 중앙 처리부는,
상기 식별된 태그들 중 상기 복수의 태그로서 잔류하는 잔류 태그와 상기 전송된 쿼리의 개수 사이의 비율을 상기 잔류 비율로 결정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
제8 항에 있어서,
상기 중앙 처리부는,
상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하이면, 상기 두 번째 단계로 동작 모드를 변경하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
제8 항에 있어서,
상기 중앙 처리부는,
상기 잔류 비율이 상기 기준 값보다 크면, 상기 잔류 비율이 상기 기준 값 이하가 될 때까지 기 전송된 쿼리의 프리픽스와 다른 프리픽스를 포함하는 소정 개수의 쿼리를 전송하도록 상기 송신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
제8 항에 있어서,
상기 두 번째 단계는,
DFSA(Dynamic Frame Slotted Aloha) 알고리즘, EDFSA(Enhanced Dynamic Frame Slotted Aloha) 알고리즘, QT(Query Tree) 알고리즘, BT(Binary Tree) 알고리즘, AQS(Adaptive Query Splitting) 알고리즘, ABS(Adaptive Binary Splitting) 알고리즘 또는 CT(Collision Tree) 알고리즘에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
통신 영역 내의 복수의 태그를 식별하기 위한 두 단계 중 첫 번째 단계에서 이전 프레임에 식별된 태그들 각각에 대응하는 프리픽스를 포함하는 쿼리들 중 소정 개수의 쿼리를 전송하는 RFID 리더; 및
상기 전송된 쿼리에 포함된 프리픽스가 자신의 아이디에 대응하는 경우, 응답 메시지를 상기 RFID 리더로 전송하는 태그;를 포함하되,
상기 RFID 리더는, 상기 수신된 응답 메시지를 기초로 상기 식별된 태그들의 잔류 비율을 결정하고, 상기 잔류 비율과 미리 설정된 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 복수의 태그 중 아직 식별되지 않은 태그를 식별하기 위한 두 번째 단계로의 동작 모드 변경 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
제14 항에 있어서,
상기 RFID 리더는,
상기 첫 번째 단계임을 나타내는 정보, 자신의 아이디 정보 및 현재 식별 과정을 특정하는 정보를 전송하고,
상기 태그는,
상기 RFID 리더로부터 전송된 정보에 기초하여 자신이 잔류 태그인지를 확인하고, 자신이 잔류 태그가 아닌 것으로 확인된 경우, 상기 쿼리에 포함된 프리픽스가 자신의 아이디에 대응하더라도, 상기 쿼리에 대한 응답 메시지를 상기 RFID 리더로 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
제15 항에 있어서,
상기 태그는,
자신이 잔류 태그인 것으로 확인되었지만, 상기 첫 번째 단계 동안 상기 RFID 리더로부터 방송되는 쿼리에 포함되는 프리픽스가 자신의 아이디에 대응하지 않는 경우, 아직 식별되지 않은 태그로서 상기 두 번째 단계에 참여하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.