KR20060115689A - Scanning-based tag identification method in rfid systems - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 구현할 수 있는 RFID 시스템의 구성도,1 is a configuration diagram of an RFID system capable of implementing a scanning-based tag recognition method according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도,2 is a flowchart illustrating a scanning-based tag recognition method according to the present invention;
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 적용한 이진 트리 워킹 알고리즘의 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수의 변화를 나타낸 그래프,3 and 4 are graphs showing the change in the number of bits and the number of query-responses required on average for recognition per tag of the binary tree walking algorithm to which the scanning-based tag recognition method according to the present invention is applied;
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 적용한 쿼리 트리 알고리즘의 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수의 변화를 나타낸 그래프,5 and 6 are graphs showing the change in the number of bits and the number of query-responses required on average for recognition per tag in the query tree algorithm to which the scanning-based tag recognition method according to the present invention is applied;
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 적용한 충돌 추적 알고리즘의 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수의 변화를 나타낸 그래프,7 and 8 are graphs showing the change in the number of bits and the number of query-responses required on average for recognition per tag in the collision tracking algorithm applying the scanning-based tag recognition method according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 적용한 트리 기반 알고리즘들의 단위시간(Second) 당 인식 가능한 태그의 개수를 나타낸 그래프.9 is a graph illustrating the number of recognizable tags per unit time of a tree-based algorithm to which the scanning-based tag recognition method according to the present invention is applied.
본 발명은 RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템의 스캐닝 기반 태그 인식 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 RFID 시스템에서 RFID 태그 충돌방지 프로토콜(RFID tag anti-collision protocol)을 적용한 인식 과정의 이전에 스캐닝 기반의 전처리 과정을 수행하여 태그를 고속으로 인식할 수 있도록 성능을 개선한 RFID 시스템의 스캐닝 기반 태그 인식 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scanning-based tag recognition method of a radio frequency identification (RFID) system. More particularly, the present invention relates to a scanning-based tag recognition method in which an RFID tag anti-collision protocol is applied in an RFID system. The present invention relates to a scanning-based tag recognition method of an RFID system having improved performance to recognize a tag at a high speed by performing a preprocessing process.
RFID는 바코드(Barcode), 마그네틱 센서, IC-CARD 등과 같은 자동 인식의 한 분야로서 초단파나 장파를 이용하여 태그(Tag)의 마이크로칩에 저장된 데이터를 무선으로 인식하는 최첨단 기술을 말한다. RFID는 물류, 유통 분야 및 금융 서비스 등에서 현재 사용 중인 바코드를 대체할 기술로 인식되며 각광을 받고 있다. 또한, RFID는 태그의 정보를 얻기 위해 기존 방식에서 요구되었던 접촉이나 가시거리에서 판독기를 가지고 스캐닝하는 별도의 과정이 필요 없으며, 대용량의 데이터를 전송할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 RFID는 인식한 데이터의 신뢰성 및 기술의 표준화 지연 등의 문제점을 가지고 있으며, 인식률(Read rate)과 인식 속도(Identification speed)의 향상을 위해 충돌방지 프로토콜(Anti-collision protocol)에 대한 연구 또한 필요하다.RFID is a field of automatic recognition, such as barcode, magnetic sensor, IC-CARD, etc., and is a state-of-the-art technology that wirelessly recognizes data stored in a microchip of a tag using microwave or long wave. RFID is being recognized and recognized as a technology to replace the bar codes currently used in logistics, distribution and financial services. In addition, the RFID does not require a separate process of scanning with the reader at the contact or line of sight required in the conventional method to obtain the information of the tag, and has the advantage of transmitting a large amount of data. However, RFID has problems such as reliability of recognized data and delay of standardization of technology, and research on anti-collision protocol is also needed to improve read rate and identification speed. Do.
충돌(Collision)은 크게 다수의 리더(Reader)가 하나의 태그에 동시에 질의를 함으로써 그 태그가 리더의 질의를 인식하는데 혼란스럽게 하는 리더 충 돌(Reader Collision)과, 하나의 리더의 질의에 다수의 태그가 동시에 응답함으로써 리더가 태그를 인식할 수 없게 만드는 태그 충돌(Tag Collision)이 있다. 리더 충돌의 경우 RFID 시스템에서 리더의 역량이 충돌을 탐지하고 리더간의 통신을 통해 현재 존재하는 MAC 레이어(layer)에서의 충돌방지 프로토콜을 적용하기에 충분하기 때문에 쉽게 해결할 수 있다. 하지만 태그 충돌의 경우 현재 사용되고 있거나 대규모 물류 유통에 사용될 태그가 저가격 수동 태그임에 따라 사용 가능한 충돌방지 프로토콜에 많은 제약 사항이 있다. 계산의 복잡도, 배터리의 부재, 메모리 크기에 따른 가격의 증가 등이 그 제약 사항이며, 이에 따라 태그 충돌을 해결하기 위한 RFID 태그 충돌방지 프로토콜에 관한 연구가 반드시 해결해야 할 문제로 대두되고 있다.Collision is largely due to Reader Collision, which causes multiple readers to query a tag at the same time, which makes the tag confusing to recognize the reader's query. There is a Tag Collision that makes a tag unrecognizable by a tag responding at the same time. In the case of a reader collision, the reader's capability is easily solved because the capability of the reader in the RFID system is sufficient to apply a collision prevention protocol in the existing MAC layer through communication between the readers and the readers. However, in the case of tag collisions, there are many restrictions on the available collision avoidance protocols as the tags currently in use or used for large-scale logistics are low-cost passive tags. The complexity of the calculation, the absence of a battery, and the increase in price according to the memory size are the limitations. Accordingly, the research on the RFID tag collision prevention protocol to solve the tag collision has emerged as a problem to be solved.
태그 충돌을 해결하기 위한 RFID 태그 충돌방지 프로토콜은 크게 결정론적인(Deterministic) 방식과 확률적인(Probabilistic) 방식으로 나누어진다.The RFID tag collision prevention protocol for resolving tag collisions is largely divided into a deterministic method and a probabilistic method.
결정론적인 방식은 트리 기반의 프로토콜(Tree based protocol)로서 인식률 100%를 보장하며 저전력을 소모한다. 이는 이진 비트로 표현되는 태그 아이디(Tag ID)의 비트들을 사용하여 이진트리를 구성한 후 그 트리의 노드를 순회하며 태그를 인식하는 방법으로 태그 인식과정이 예측 가능하다는 특징을 가지고 있다. 트리 기반의 프로토콜에서는 태그들이 동기를 맞추어 동시에 전송을 하며, 리더에서는 수신된 값에 '0'과 '1'이 공존할 때 충돌로 인지하여 트리를 분화한다. 결정론적인 방식은 크게 메모리형 알고리즘(Memory based algorithm)과 메모리레스형 알고리즘(Memoryless based algorithm)으로 분류할 수 있다. 메모리형 알고리즘은 분할 트리 알고리즘(Splitting tree algorithm)과 비트 중재 알고리즘(Bit arbitration algorithm)이 있는데, 인식과정에서 리더의 질의와 태그의 응답이 태그의 메모리에 저장 및 관리가 되어야 함에 따라 구현 비용의 증가를 가져온다. 메모리레스형 알고리즘은 태그의 응답이 과거 리더의 질의와 태그의 응답에 대한 고려와 현재 리더의 질의에 의해 결정되는 것이 아니라 단지 현재 리더의 질의에 의해서만 결정되므로 태그에 비용적인 부담을 최소화 할 수 있다. 그 예로는 이진 트리 워킹 알고리즘(Binary tree working algorithm), 쿼리 트리 알고리즘(Query tree algorithm), 그리고 충돌 추적 알고리즘(Collision tracking tree algorithm)이 있다.The deterministic method is a tree based protocol that guarantees 100% recognition rate and consumes low power. It has a feature that the tag recognition process is predictable by constructing a binary tree using the bits of Tag ID represented by binary bits and then traversing the nodes of the tree to recognize the tags. In the tree-based protocol, tags are synchronized and transmitted simultaneously, and the reader differentiates the tree by recognizing it as a collision when '0' and '1' coexist in the received value. Deterministic methods can be broadly classified into memory based algorithms and memoryless based algorithms. Memory type algorithms include splitting tree algorithm and bit arbitration algorithm. In recognition process, implementation cost increases as reader's query and tag's response should be stored and managed in tag's memory. Bring it. The memoryless algorithm minimizes the cost burden on the tag because the response of the tag is determined not by the consideration of the past reader's query and the response of the tag and by the query of the current reader, but only by the query of the current reader. . Examples include the binary tree working algorithm, the query tree algorithm, and the collision tracking tree algorithm.
확률적인 방식은 슬롯 알로하 기반의 프로토콜(Slotted aloha based protocol)로서 인식률 100%를 보장하지 못하며 충돌이 발생할 확률을 줄여주는 방식으로 접근한 것이다. 성능 향상을 위해 프레임 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘(Frame slotted aloha based anti-collision protocol)이 고안되었는데, 이는 지정된 N 개의 슬롯으로 구성된 프레임을 리더와 태그 간 통신에 사용하며, 리더 인식영역 내의 각 태그는 태그의 정보를 전송할 슬롯을 임의로 선택하여 해당 아이디를 적재하는 방법을 사용한다. 이 알고리즘에서는 한 슬롯을 여러 태그가 선택하여 동시에 한 슬롯에 아이디를 실어 전송하는 경우를 충돌로 간주하며, 프레임의 슬롯 수 증가를 통해 중복선택의 비율을 감소시킬 수 있다. 하지만 프레임 내 슬롯 수를 증가시키면 프레임의 전송시간이 증가하게 된다. 이러한 상충 현상에도 불구하고 인식대상 태그개수의 정확한 산출이 어렵기 때문에 프레임 당 적정한 슬롯개수와 종료시점의 산출은 확률적 방식에 의존할 수밖에 없다. 따라서 알로하 기반 충돌방지 알고리즘은 태그인식의 완전성을 제공하지 못하며 충돌이 발생한 슬롯의 재전송으로 인하여 태그 인식에서 높은 효율을 기대하기 어렵다는 단점을 갖는다.The stochastic method is a slotted aloha based protocol, which does not guarantee 100% recognition rate and reduces the probability of collision. To improve performance, the frame slotted aloha based anti-collision protocol was devised, which uses a frame consisting of N slots for communication between the reader and the tag. Select a slot to transmit tag information and load the ID. In this algorithm, when multiple tags are selected by one tag and transmitted with ID in one slot at the same time, it is regarded as a collision, and the rate of duplicate selection can be reduced by increasing the number of slots in the frame. However, increasing the number of slots in a frame increases the transmission time of the frame. Despite the conflict, it is difficult to accurately calculate the number of tags to be recognized. Therefore, the calculation of the appropriate number of slots and end points per frame is inevitably dependent on the probabilistic method. Therefore, Aloha-based anti-collision algorithm does not provide the completeness of tag recognition, and it is difficult to expect high efficiency in tag recognition due to retransmission of a slot in which collision occurs.
확률적인 방식은 ID-슬롯(Slot)형 알고리즘과 비트(Bit)-슬롯형 알고리즘으로 분류된다. ID-슬롯형 알고리즘은 각 슬롯에 태그의 아이디를 적재하여 전송하는데 반하여 비트-슬롯형 알고리즘은 각 태그마다 특정한 비트로 구성된 정보를 슬롯에 적재하여 리더로 전송한 후 리더의 부름에 따라 순차적으로 응답하는 방식이다. ID-슬롯형 알고리즘의 대표적인 알고리즘으로 I-코드(Code) 알고리즘이 있고 비트-슬롯형 알고리즘으로 비트-슬롯 메커니즘을 사용하는 충돌방지 알고리즘이 있다.Probabilistic methods are classified into ID-slot algorithms and bit-slot algorithms. The ID-slot algorithm loads the ID of a tag in each slot and transmits it, whereas the bit-slot algorithm loads information consisting of specific bits for each tag in the slot and transmits the information to the reader, and responds sequentially according to the calling of the reader. That's the way. Representative algorithms of ID-slot algorithms include I-code algorithms and anti-collision algorithms that use bit-slot mechanisms as bit-slot algorithms.
현재 EPC 글로벌(global)에서 제안한 내용으로는 Class 0에서 이진 트리 워킹 알고리즘을, Class 1에서는 쿼리 트리 알고리즘을, 국제 표준 단체(International standard organization)의 ISO/ICE 18000-6C에 제안한 Class 1 Gen. 2에서는 프레임 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘에 비트-슬롯형 알고리즘의 장점을 가미한 결정론적인 프레임 슬롯 알로하 알고리즘(Deterministic frame slotted aloha algorithm)을 채택하였다.Current proposals from EPC Global include the Binary Tree Working Algorithm in
그러나, 전술한 바와 같은 충돌방지 프로토콜들을 적용한 종래의 태그 인식 방법들은 충돌이 일어나지 않는 비트들 역시 태그 아이디 인식을 위해 리더-태그의 질의와 응답에 포함되거나(트리 기반 프로토콜의 경우), 각 태그들이 선택한 슬롯에 아이디 전부를 실음으로써(슬롯 알로하 프로토콜의 경우) 성능을 열하시키는 문제점이 있었다.However, conventional tag recognition methods employing the collision avoidance protocols as described above include non-collision bits included in the reader-tag query and response for tag ID recognition (for tree-based protocols), There is a problem in that performance is degraded by loading all IDs in the selected slot (for the slot Aloha protocol).
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 충돌방지 프로토콜에서 충돌이 일어나지 않는 비트들로 인한 시간 지연을 줄이고자 한다.The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, and is intended to reduce the time delay caused by bits that do not occur in the collision avoidance protocol.
RFID 시스템은 얼마나 빨리 태그 아이디를 수집할 수 있는지가 관건이라 할 수 있다. 현재 여러 연구의 결과로 트리 기반과 알로하 기반의 충돌방지 프로토콜들이 어느 정도 성능을 보여주고 있지만 실제 적용에서는 태그와 리더에서의 연산처리 시간으로 인해서 (특히 제한된 태그의 성능으로 인해서) 시간 지연이 일어남에 따라 더 빠른 태그 인식을 위한 충돌방지 프로토콜의 성능개선이 필요하다.The key is how quickly an RFID system can collect tag IDs. As a result of various studies, tree-based and Aloha-based anti-collision protocols show some performance, but in actual application, there is a time delay due to the processing time in the tag and reader (especially due to limited tag performance). Therefore, it is necessary to improve the performance of the collision avoidance protocol for faster tag recognition.
빠른 태그 인식을 위한 충돌방지 프로토콜의 성능개선을 위한 방법은 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있다. 첫째는 태그의 응답을 조정하여 성능을 개선하는 것이고, 둘째는 리더의 질의를 조정하여 성능을 개선하는 것이며, 셋째는 태그 아이디 본연의 부담을 줄여주는 것이다.There are three ways to improve the performance of the collision avoidance protocol for fast tag recognition. The first is to improve the performance by adjusting the response of the tag. The second is to improve the performance by adjusting the query of the reader. The third is to reduce the burden of the tag ID.
본 발명에서는 그 세 번째 성능개선 방법인 태그 아이디 본연의 부담을 줄여주고자, RFID 시스템에서 RFID 태그 충돌방지 프로토콜을 적용한 인식 과정의 이전에 스캐닝 기반의 전처리 과정을 수행하여 충돌이 일어나지 않는 비트들에 의한 시간 지연 부담을 없애서 RFID 태그 충돌방지 프로토콜들의 성능을 향상시킴으로써, 태그를 고속으로 인식할 수 있도록 성능을 개선하는데 그 목적이 있다.In the present invention, in order to reduce the inherent burden of the tag ID, which is the third performance improvement method, a scanning-based preprocessing process is performed prior to the recognition process using the RFID tag anti-collision protocol in the RFID system, so The purpose of the present invention is to improve the performance of RFID tag anti-collision protocols by eliminating the time delay burden caused by the tag.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 RFID 시스템의 스캐닝 기반 태그 인식 방법은, (a) 리더가 태그들에게 아이디를 송신할 것을 요청하는 단계와, (b) 태그들이 리더의 아이디 송신 요청에 응답하여 아이디를 리더로 송신하는 단계 와, (c) 리더가 태그들로부터 수신된 아이디들을 스캐닝하여 같은 값을 갖는 비트(충돌 비트)들과 다른 값을 갖는 비트(비 충돌 비트)들을 구분하는 단계와, (d) 리더가 스캐닝을 통해 구분된 충돌 비트와 비 충돌 비트를 태그들에게 알림 신호를 통해 알려주는 단계와, (e) 태그들이 리더로부터 송신된 알림 신호를 수신한 후 수신된 알림 신호를 이용하여 태그 아이디에서 충돌 비트들만으로 구성된 일시적인 아이디를 저장하는 단계와, (f) 저장된 일시적인 아이디를 RFID 태그 충돌방지 프로토콜에 적용하여 인식 과정을 진행하는 단계를 포함한다.The scanning-based tag recognition method of the RFID system according to the present invention for realizing the above object comprises the steps of: (a) requesting the reader to transmit tags to the tags; In response to sending the ID to the reader, and (c) the reader scanning the IDs received from the tags to distinguish bits having the same value (collision bits) and bits having a different value (non-collision bits). And (d) the reader notifying the tags of the collision bits and the non-collision bits, which have been separated through scanning, and (e) the notification signals received after the tags have received the notification signals sent from the reader. Storing a temporary ID consisting of only collision bits in the tag ID using the tag ID; and (f) applying the stored temporary ID to the RFID tag collision prevention protocol. A and a step of proceeding.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 의한 스캐닝 기반의 태그 인식 방법은, 태그의 아이디에 같은 패턴이 부분적으로 존재함을 이용하여, 같은 패턴을 갖는 비트들이 태그의 인식 과정에서 질의와 응답에 포함되어 성능의 열하를 가져옴에 따라 이를 인식 과정상에서 제거하여 RFID 시스템에서 고속의 태그 인식이 가능하게 한다. 이를 위해 스캐닝 기반의 전처리 과정에서는 먼저 리더가 태그의 아이디에서 같은 패턴을 확인하고, 이를 태그에 알려주면 태그는 충돌이 일어난 비트들만을 태그의 메모리에 저장한 후 인식 과정에서 사용하게 된다. 따라서 더 이상 같은 패턴을 갖는 비 충돌 비트들이 인식 과정상에서 태그의 응답에 포함되지 않게 되며, 태그의 응답을 이용해 구성되는 리더의 질의에 역시 포함되지 않게 된다. 그러므로 본 발명에 의한 스캐닝 기반의 전처리 과정을 이용하면 인식 과정상의 불필요한 부담을 줄여 고속의 태그 인식이 가능하다.The scanning-based tag recognition method according to the present invention utilizes the same pattern partially in the ID of the tag, so that bits having the same pattern are included in the query and the response in the tag recognition process, resulting in deterioration in performance. Accordingly, this is eliminated in the recognition process to enable high speed tag recognition in the RFID system. To do this, in the scanning-based preprocessing process, the reader first checks the same pattern in the ID of the tag, and informs the tag, and the tag stores only the bits in which the collision occurred in the memory of the tag, and then uses it in the recognition process. Therefore, non-collision bits having the same pattern are no longer included in the tag response in the recognition process, and are not included in the reader's query constructed using the tag's response. Therefore, by using the scanning-based preprocessing process according to the present invention, it is possible to reduce the unnecessary burden on the recognition process, thereby enabling high speed tag recognition.
도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 구현할 수 있는 RFID 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an RFID system capable of implementing a scanning-based tag recognition method according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 태그 인식 방법이 구현되는 RFID 시스템은, 리더(10)와 적어도 하나의 태그(20)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1, an RFID system in which a tag recognition method according to the present invention is implemented includes a
RFID는 사물에 태그를 부착한 후 전파를 이용하여 태그의 정보를 읽어 들이는 기술이다. 이를 이용하여 사물의 물류 관리, 보안, 유통 등 다양한 분야에 응용할 수 있다. 기존의 접촉식 바코드를 RF로 대체 함으로써 바코드보다 빠른 속도로 정보를 읽어 들일 수 있으며, 동작환경의 거리적 제한이 완화되는 이점이외에도, 사물의 지능화라는 별도의 이점을 얻을 수 있다.RFID is a technology that reads tag information using radio waves after attaching a tag to an object. It can be applied to various fields such as logistics management, security, and distribution of things. By replacing the existing contact bar code with RF, information can be read at a faster speed than the bar code, and in addition to the advantage that the distance limitation of the operating environment is alleviated, a separate benefit of intelligence of the object can be obtained.
유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 하나의 리더(10)에 의해 무수히 많은 태그(20)가 속해 있게 되는데, 다수의 태그(20)들로부터의 정보는 그 동시성과 밀집성에 의해 충돌이 불가피하게 발생한다. 따라서, 하나의 리더(10)의 판독범위 내에 여러 개의 태그(20)가 있을 때, 리더(10)의 요청에 의해 여러 개의 태그(20)는 동시에 응답하게 된다. 이때 여러 태그(20)들의 신호는 서로 간섭을 일으켜 충돌이 일어나게 된다.In a ubiquitous computing environment, a number of
이러한 태그(20)의 응답 신호간의 간섭을 해결하여 각 태그(20)의 응답을 충 돌없이 인식하도록 하는 방법이 필요하게 되는데 이것이 충돌방지 프로토콜(또는 알고리즘이라 함)이다.There is a need for a method of resolving the interference between the response signals of the
도 2는 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a scanning-based tag recognition method according to the present invention.
본 발명에서 제안된 태그 인식 방법은 요청-스캐닝-알림(RSI: Request-Scanning-Informing) 단계를 포함하는 전처리 과정을 거친다.The tag recognition method proposed in the present invention undergoes a preprocessing process including a Request-Scanning-Informing (RSI) step.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 다른 스캐닝 기반 태그 인식 방법의 구현을 통해 태그를 인식하는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of recognizing a tag through the implementation of another scanning-based tag recognition method will now be described with reference to FIGS. 1 and 2.
제 1 단계(S101) : 요청(Request)First step (S101): Request
리더(10)가 다수의 태그(20)들에게 아이디 전부를 송신할 것을 요청한다.The
제 2 단계(S103) : 응답(Response)Second Step (S103): Response
태그(20)들은 리더(10)의 아이디 송신 요청에 응답하여 동기를 맞추어 아이디를 리더(10)로 송신한다.The
제 3 단계(S105) : 스캐닝(Scanning)Third Step (S105): Scanning
리더(10)가 다수의 태그(20)들로부터 수신된 아이디들을 스캐닝하여 같은 값을 갖는 비트(충돌 비트)들과 다른 값을 갖는 비트(비 충돌 비트)들을 구분한다.The
제 4 단계(S107) : 알림(Informing)Fourth Step (S107): Informing
리더(10)는 스캐닝을 통해 구분된 충돌 비트와 비 충돌 비트를 태그(20)들에 알려준다.The
상술하면, 리더(10)는 태그(20)들에게 충돌 비트와 비 충돌 비트를 구분할 수 있는 알림 신호(Informing sequence)를 송신한다. 예로서, 알림 신호는 '0'과 '1'로 구성되며, 충돌 비트는 '0'으로 나타내고 비 충돌 비트는 '1'로 나타낸다. 리더(10)는 '0'과 '1'로 구성된 태그 아이디 길이의 알림 신호를 태그(20)들에게 송신하여 태그(20)들이 충돌이 일어나는 비트의 위치를 아이디 상에서 알 수 있게 한다.In detail, the
제 5 단계(S109) : 저장(Save)5th Step (S109): Save
태그(20)들은 리더(10)로부터 송신된 알림 신호를 수신한 후 수신된 알림 신호를 이용하여 태그 아이디에서 충돌 비트들만으로 구성된 일시적인 아이디(Temporary ID)를 메모리(도시 생략됨)에 저장한 후 인식과정에서 아이디로 사용한다.After receiving the notification signal transmitted from the
제 6 단계(S111) : 인식(Identification)Sixth Step (S111): Identification
태그(20)들의 메모리에 저장된 일시적인 아이디를 RFID 태그 충돌방지 프로토콜에 적용하여 인식 과정을 진행한다.The recognition process is performed by applying the temporary ID stored in the memory of the
제 7 단계(S113) : 복원(Restoration)Seventh Step (S113): Restoration
리더(10)는 스캐닝 과정을 통해 얻은 충돌-비충돌에 관한 위치정보에 스캐닝 과정에서 얻은 비 충돌 비트들의 값과 인식 과정에서 얻은 충돌 비트들의 각 태그 아이디에 따른 값을 적용해 재구성, 즉 아이디 복원을 수행한다.The
이와 같이 단계 S101 내지 단계 S109의 전처리 과정을 거쳐 리더(10)는 모든 태그(20)를 인식하게 되며, RFID 태그 충돌방지 프로토콜에서 비 충돌 비트에 의한 부담을 줄여줌으로써, 인식 과정 상에서 시간 지연의 지표가 되는 트리 기반 프로토콜의 트리 깊이(Tree depth)와 슬롯 알로하 기반 프로토콜의 슬롯 크기(Slot size)를 줄여줄 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 스캐닝 기반의 전처리 과정은 RFID 태그 충돌방지 프로토콜들을 고속의 태그 인식이 가능하게 한다.As described above, the
본 발명에서 제안된 스캐닝 기반의 전처리 과정을 포함하는 태그 인식 방법의 성능은 최적의 경우(Best case)와 최악의 경우(Worst case) 사이에서 존재한다. 여기에서 최적의 경우는 k 비트의 태그 아이디에서 n개의 충돌이 일어나며 2n개의 태그가 리더의 인식영역 내에 존재할 때를 의미한다. 예를 들어 슬롯 기반의 충돌방지 프로토콜이 적용된 RFID 시스템이 있을 때, 하나의 태그를 인식하는데 있어서 필요한 평균 질의-응답 횟수를 h라고 하면, 태그 인식을 위해 기존 충돌방지 프로토콜에서는 총 k×h×2n비트가 필요한데 반해 스캐닝 기반의 전처리 과정을 삽입한 충돌방지 프로토콜은 총 (2×k+1) + n×h×2n비트가 요구됨에 따라 충돌 비트 수가 부분적으로 일어날수록 더 큰 성능 향상이 기대됨을 알 수 있다. 반면에 최악의 경우는 충돌이 임의적으로 발생하여 리더의 인식 영역 안의 태그 개수에 관계없이 태그 아이디 전체에 일어날 때를 의미한다. 이때 스캐닝 기반의 전처리 과정을 삽입한 충돌방지 프로토콜은 태그 인식을 위해 총 (2×k+1) + k×h×2n비트가 요구됨에 따라 스캐닝 부담만큼의 성능 열하가 일어남을 알 수 있다.The performance of the tag recognition method including the scanning-based preprocessing procedure proposed in the present invention exists between the best case and the worst case. The optimal case here is when n collisions occur in a k-bit tag ID and 2 n tags exist in the reader's recognition area. For example, if there is an RFID system with a slot-based collision prevention protocol, h is the average number of query-response required to recognize a tag. The anti-collision protocol with the scanning-based preprocessing process requires a total of (2xk + 1) + n × h × 2 n bits, whereas n bits are required. It can be seen. On the other hand, the worst case is when a collision occurs randomly and happens to the entire tag ID regardless of the number of tags in the reader's recognition area. In this case, the anti-collision protocol incorporating a scanning-based preprocessing process requires a total of (2 × k + 1) + k × h × 2 n bits for tag recognition, resulting in performance degradation as much as the scanning burden.
이와 같은 스캐닝 기반의 전처리 과정을 포함하는 본 발명의 태그 인식 방법은 물류유통의 공급 망 관리(Supply chain management)에서 효율적으로 사용될 수 있다. EPC 글로벌에서 국제 표준 단체(International standard organization)의 ISO/ICE 18000-6C에 제안한 Class 1 Gen. 2에 따르면, 태그의 아이디는 8비트의 버전(Version) 정보, 28 비트의 EPC 매니저(Electronic Product Code Manager) 정보, 24 비트의 품목 번호(Object number), 36 비트의 일련번호(Serial number)의 총 96비트로 구성된다. 이때, 공장에서 상품을 만들어 품목별로 포장을 하게 되면 단지 일련번호가 다를 뿐이며, 한 회사가 단기간에 상품을 만들어 컨테이너 등에 싣는다면 이는 단지 품목번호와 일련번호만 다를 뿐이다. 따라서 상품에 부착된 태그 아이디들은 공급 망에서 충돌이 부분적으로 일어남에 따라 스캐닝 기반의 전처리 방법이 인식과정상의 성능 향상에 긍정적으로 작용하게 된다.The tag recognition method of the present invention including the scanning-based preprocessing process can be efficiently used in supply chain management of logistics distribution. Class 1 Gen. EPC Global's proposal to ISO / ICE 18000-6C of the International standard organization. According to 2, the ID of the tag includes 8 bits of version information, 28 bits of EPC manager information, 24 bits of object number, and 36 bits of serial number. It consists of 96 bits in total. In this case, if the product is made at the factory and packed by item, only the serial number is different. If a company makes the product in a short time and loads it on a container, it is only the item number and the serial number are different. Therefore, the tag IDs attached to the commodity will have a positive effect on the recognition performance of the scanning based preprocessing method as the collision partially occurs in the supply chain.
도 3과 도 4는 본 발명의 이해를 돕고자 스캐닝 기반의 전처리 과정을 적용한 이진 트리 워킹 알고리즘의 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수의 변화를 알아본 예이다.3 and 4 illustrate examples of changing the number of bits and the number of query-responses required on an average for recognition per tag of a binary tree walking algorithm to which a scanning-based preprocessing process is applied to help understand the present invention.
도 5와 도 6은 본 발명의 이해를 돕고자 스캐닝 기반의 전처리 과정을 적용한 쿼리 트리 알고리즘의 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수의 변화를 알아본 예이다.5 and 6 illustrate examples of changing the number of bits and the number of query-responses required on average for recognition per tag of a query tree algorithm to which a scanning-based preprocessing process is applied to help understand the present invention.
도 7과 도 8은 본 발명의 이해를 돕고자 스캐닝 기반의 전처리 과정을 적용 한 충돌 추적 알고리즘의 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수의 변화를 알아본 예이다. 7 and 8 illustrate examples of changes in the number of bits and the number of query-responses required on an average for recognition per tag of a collision tracking algorithm to which a scanning-based preprocessing process is applied to help understand the present invention.
도 3 내지 도 8에서 'BTWA'는 이진 트리 워킹 알고리즘을 나타내며, 'QTA'는 쿼리 트리 알고리즘을 나타내고, 'CTTA'는 충돌 추적 알고리즘을 나타내며, 각 앞의 'S'는 본 발명에 의한 스캐닝 기반의 전처리 과정이 적용된 것을 나타내고, '36'은 일련번호만 다른 상품들에 대한 인식 과정을 나타내며, '60'은 품목번호와 일련번호가 다른 상품들에 대한 인식 과정을 나타낸 것이다.In FIGS. 3 to 8, 'BTWA' represents a binary tree walking algorithm, 'QTA' represents a query tree algorithm, 'CTTA' represents a collision tracking algorithm, and each preceding 'S' represents a scanning base according to the present invention. '36' represents the recognition process for products with different serial numbers only, and '60' represents the recognition process for products with different item numbers and serial numbers.
도 3 내지 도 8에서 보는 바와 같이 스캐닝 기반의 전처리 과정을 적용한 트리 기반의 RFID 태그 충돌방지 프로토콜들은 적용하지 않은 경우에 비해 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수와 질의-응답 횟수 면에서 전반적으로 이점을 갖는 것을 확인할 수 있다. 여기에서 인식 과정에 필요한 총 비트수는 '태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 비트수 Nbits× 태그 개수 Ntags'로 구할 수 있는데, Ntags는 조절할 수 없으므로 필요한 총 비트수는 Nbits에 의해 결정된다고 할 수 있다. 또한, Nbits는 트리 깊이(Tree depth)와 태그 아이디의 비트수에 따라 변한다. 따라서 스캐닝 기반의 전처리 과정을 통해 비 충돌 비트를 인식 과정에서 제거할 수 있음에 따라 트리 깊이와 태그 아이디의 비트수를 줄여서 인식 과정을 처리할 수 있게 되어 성능향상을 가져올 수 있다.As shown in FIGS. 3 to 8, tree-based RFID tag anti-collision protocols using a scanning-based preprocessing process are generally used in terms of the number of bits required for recognition per tag and the number of query-response responses in comparison with the case without applying the scanning-based preprocessing process. It can be confirmed that this has an advantage. Here, the total number of bits required for the recognition process can be obtained as 'the average number of bits required for recognition per tag N bits × number of tags N tags '. Since N tags cannot be adjusted, the total number of bits required is determined by N bits . It can be said that it is determined. In addition, N bits change according to the tree depth and the number of bits of the tag ID. Therefore, since the non-collision bits can be removed through the scanning-based preprocessing process, the recognition process can be processed by reducing the tree depth and the number of bits of the tag ID, thereby improving performance.
또한, 슬롯 알로하 기반의 RFID 태그 충돌방지 프로토콜들에도 역시 스캐닝 기반의 전처리 과정을 적용할 수 있으며, 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요 구되는 비트수 면에서 트리 기반의 RFID 태그 충돌방지 프로토콜들에서의 경우에서와 비슷한 효과를 얻을 수 있음을 연역적으로 알 수 있다. 왜냐하면 슬롯 기반 충돌방지 프로토콜의 경우 태그 개수만이 유일하게 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 질의-응답 횟수(슬롯의 수)에 상대적으로 영향을 주며(확률적인 방법이라 절대적인 영향은 줄 수 없다.), 인식 과정에 필요한 총 비트수는 '태그 아이디 비트수 IDNbits × 태그 하나당 인식을 위해 평균적으로 요구되는 질의-응답 횟수 NITERATION × 태그 개수 Ntags'로 구할 수 있는데, 여기에서 NITERATION과 Ntags는 태그의 개수에 따라 변하며 조절할 수 없으므로, 필요한 총 비트수는 IDNbits에 의해 결정된다고 할 수 있다. 따라서 스캐닝 기반의 전처리 과정을 통해 비 충돌 비트를 인식 과정에서 제거할 수 있음에 따라 태그 아이디 비트수에 따른 슬롯 크기가 줄어들게 되어 성능향상을 가져올 수 있다.In addition, slot-aloha-based RFID tag anti-collision protocols can also be applied to scanning-based preprocessing, and in tree-based RFID tag anti-collision protocols in terms of the number of bits required for recognition per tag. It can be seen deductively that a similar effect as in the case can be obtained. In the case of slot-based collision avoidance protocols, only the number of tags is relative to the number of query-responses (number of slots) that are required for recognition per tag on an average basis. ), The total number of bits required for the recognition process can be calculated as 'tag ID bits IDN bits × number of questions and answers required for recognition per tag N ITERATION × number of tags N tags ', where N ITERATION and N Since the tags change according to the number of tags and cannot be adjusted, the total number of bits required is determined by IDN bits . Therefore, since the non-collision bits can be removed in the recognition process through the scanning-based preprocessing process, the slot size according to the number of tag ID bits is reduced, resulting in improved performance.
그러므로 본 발명에 의한 스캐닝 기반의 전처리 과정을 RFID 태그 충돌방지 프로토콜에 적용하면 태그 인식에 소모하는 시간을 단축할 수 있다.Therefore, if the scanning-based preprocessing process according to the present invention is applied to the RFID tag collision prevention protocol, the time required for tag recognition can be reduced.
도 9는 스캐닝 기반의 전처리 과정을 적용한 트리 기반 알고리즘들의 단위시간(Second) 당 인식 가능한 태그의 개수를 나타낸 것이다.FIG. 9 illustrates the number of recognizable tags per second for tree-based algorithms applying a scanning-based preprocessing process.
지금까지는 본 발명의 일 실시 예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 당연히 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It has been described so far limited to one embodiment of the present invention, it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be construed as naturally included in the technical spirit described in the claims of the present invention.
전술한 바와 같이 본 발명은 RFID 시스템에서 태그 충돌방지 프로토콜을 보다 빠른 태그의 인식이 가능한 방법으로 발전시킬 수 있다. 본 발명에 의한 스캐닝 기반의 전처리 과정은 모든 RFID 태그 충돌방지 프로토콜에 적용가능하며, 이를 통해 충돌이 일어나지 않는 비트들에 의한 시간 지연 부담을 없애서 RFID 태그 충돌방지 프로토콜들의 성능을 향상시킴으로써, 태그를 고속으로 인식할 수 있도록 성능을 개선하여 RFID 시스템을 빠르고 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can develop a tag collision prevention protocol in an RFID system in a manner that enables faster tag recognition. The scanning-based preprocessing process according to the present invention is applicable to all RFID tag anti-collision protocols, thereby improving the performance of RFID tag anti-collision protocols by eliminating the time delay burden caused by non-collision bits. By improving the performance to recognize it as a system, it is possible to operate the RFID system quickly and efficiently.
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