KR20060115696A - Ｒｆｉｄ 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법 - Google Patents

Ｒｆｉｄ 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법은, 상기 리더가 상기 태그들에게 n-1 비트의 질의를 송신하는 단계와, 상기 리더의 인식 거리에 존재하는 태그들이 상기 n-1 비트의 질의를 수신하고, 수신된 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1 비트가 일치하는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 일치하는 태그들은 상기 태그 아이디의 n번째 비트값에 따라 서로 다른 시간 슬롯을 이용하여 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 상기 리더에 전송하는 단계와, 상기 리더가 상기 태그들로부터 서로 다른 시간 슬롯으로 수신한 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 이용하여 충돌 여부를 체크하고, 상기 체크 결과에 의거하여 상기 태그들의 태그 아이디를 인식하는 단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 태그 응답에 아무런 부담을 주지 않고 리더의 질의를 줄여 태그와 리더간의 질의-응답 횟수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 태그의 인식 성능을 개선할 수 있다.
충돌방지 프로토콜, 충돌 비트, 트리

Description

ＲＦ 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법{METHOD FOR TAG IDENTIFICATION TAG BASED BI-SLOT TREE}
도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 구현할 수 있는 RFID 시스템의 구성도,
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 두 슬롯 쿼리 트리 알고리즘 기반의 층돌 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 두 슬롯 충돌 추적 방법을 통한 충돌 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에서 제안된 알고리즘의 이해를 돕고자 쿼리 트리 알고리즘과 두 슬롯 쿼리 트리 알고리즘을 비교하고, 충돌 추적 알고리즘과 두 슬롯 충돌 추적 알고리즘을 비교한 예시도,
도 7 및 도 8은 각기 96 비트의 아이디를 갖는 태그 하나를 인식하는데 있어서의 평균적인 리더와 태그의 질의와 응답 비트 수, 질의-응답 횟수를 나타낸 도면,
도 9는 리더-태그와 태그-리더의 데이터 전송률(Data rate)을 80k bps로 했을 때의 단위시간당(초당) 리더가 96 비트의 아이디를 갖는 태그를 인식하는 개수를 나타낸 도면.
본 발명은 RF 시스템에서의 태그 인식 방법에 관한 것으로, 특히 리더의 질의를 줄일 수 있는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법에 관한 것이다.
일반적으로, RFID(Radio Frequency IDentification)는 바코드, 마그네틱 센서, IC-CARD 등과 같은 자동 인식의 한 분야로서 초단파나 장파를 이용하여 태그의 마이크로칩에 저장된 데이터를 무선으로 인식하는 최첨단 기술을 말한다. RFID는 물류, 유통 분야 및 금융 서비스 등에서 현재 사용 중인 바코드를 대체할 기술로 인식되며 각광받고 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, 인식률과 인식 속도의 향상을 위해 충돌 방지 프로토콜에 대한 연구 또한 필요하다.
충돌은 크게 다수의 리더가 하나의 태그에 동시에 질의를 함으로써, 그 태그가 리더의 질의를 인식하는데 혼란스럽게 하는 리더 충돌과, 하나의 리더의 질의에 다수의 태그가 동시에 응답함으로써, 리더가 태그를 인식할 수 없게 만드는 태그 충돌이 있다. 리더 충돌의 경우 RFID 시스템에서 리더의 역량이 충돌을 탐지하고 리더간의 통신을 통해 현재 존재하는 MAC 레이어에서의 충돌 방지 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 충돌 방지 프로토콜에 많은 제약 사항이 있으며, 이에 따라 태그 충돌을 해결하기 위한 RFID 태그 충돌 방지 프로토콜에 관한 연구가 반드시 해결해야할 문제로 대두되고 있다.
현재 태그 충돌을 해결하기 위한 RFID 태그 충돌방지 프로토콜은 크게 결정론적인(Deterministic) 방식과 확률적인(Probabilistic) 방식으로 나누어진다.
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 예측가능하다는 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 가져 온다.
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.
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.
확률적인 방식은 ID-Slot 형 알고리즘과 Bit-Slot형 알고리즘으로 분류된다. ID-Slot형 알고리즘은 각 슬롯에 태그의 아이디를 적재하여 전송하는데 반하여 Bit-Slot형 알고리즘은 각 태그마다 특정한 비트로 구성된 정보를 슬롯에 적재하여 리더로 전송한 후 리더의 부름에 따라 순차적으로 응답하는 방식이다. ID-Slot형 알고리즘의 대표적인 알고리즘으로 I-Code 알고리즘이 있고 Bit-Slot형 알고리즘으로 Bit-Slot 메커니즘을 사용하는 충돌방지 알고리즘이 있다.
현재 EPCglobal에서 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 Bit-Slot형 알고리즘의 장점을 가미한 결정론적인 프레임 슬롯 알로하 알고리즘(Deterministic frame slotted aloha algorithm)을 채택하고 있다.
결정론적인 방식은 이진 트리 워킹 알고리즘에서 쿼리 트리 알고리즘으로, 쿼리 트리 알고리즘에서 충돌 추적 알고리즘으로 그 성능이 향상되고 있으며, 이때 그 성능향상을 위한 알고리즘 개선의 초점은 태그의 응답을 어떻게 처리하는 가에 맞추어졌다. 즉, 비트 수가 k인 리더의 질의에 대해 태그 아이디의 k+1번째 비트만 응답을 하는 이진 트리 워킹 알고리즘의 성능을 향상하기 위해서 쿼리 트리 알고리즘은 리더의 질의에 태그 아이디의 k+1번째부터 마지막 비트까지 응답을 하도록 함으로써 충돌이 없을 경우에 바로 하나의 태그 아이디를 인식할 수 있게 한다.
또한 쿼리 트리 알고리즘이 충돌이 있을 경우 이진 트리 워킹 알고리즘에서처럼 트리를 분화한 후 질의를 한 비트만 증가시켜 다시 전송하는 방식에서 발생하는 시간 낭비를 줄이고자 충돌 추적 알고리즘에서는 리더가 태그의 응답을 관찰하다 충돌이 일어나는 것을 확인하게 되면 태그에 신호를 보내 송신을 중단시키고 수신된 신호를 질의에 포함시켜 인식 과정을 진행하게 된다.
이와 같은 방법으로 태그의 응답을 처리하는 과정에서 이득을 얻어 성능 향상을 가져올 수 있었지만 개선할 수 있는 부분의 반쪽만을 사용함으로써 리더의 질의에 초점을 두고 성능향상을 모색하는 것에는 미흡했던 것이 현 추세이다. 따라서 본 발명에서는 태그의 응답이 아닌 리더의 질의를 줄일 수 있는 방법에 초점을 두어 그 성능향상을 모색하고자 한다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태그 응답에 아무런 부담을 주지 않고 리더의 질의를 줄여 태그와 리더간의 질의-응답 횟수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 태그의 인식 성능을 개선할 수 있는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 리더와 다수의 태그를 포함하는 RFID 시스템의 태그 인식 방법으로서, (a) 상기 리더가 상기 태그들에게 n-1 비트의 질의를 송신하는 단계와, (b) 상기 리더의 인식 거리에 존재하는 태그들이 상기 n-1 비트의 질의를 수신하고, 상기 수신된 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1 비트가 일치하는지를 판단하는 단계와, (c) 상기 판단 결과, 상기 일치하는 태그들 은 상기 태그 아이디의 n번째 비트값에 따라 서로 다른 시간 슬롯을 이용하여 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 상기 리더에 전송하는 단계와, (d) 상기 리더가 상기 태그들로부터 서로 다른 시간 슬롯으로 수신한 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 이용하여 충돌 여부를 체크하고, 상기 체크 결과에 의거하여 상기 태그들의 태그 아이디를 인식하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 리더와 다수의 태그를 포함하는 RFID 시스템의 태그 인식 방법으로서, (가) 상기 리더가 상기 태그들에게 n-1 비트의 질의를 송신하는 단계와, (나) 상기 리더의 인식 거리에 존재하는 태그들이 상기 n-1 비트의 질의를 수신하고, 상기 수신된 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1 비트가 일치하는지를 판단하는 단계와, (다) 상기 판단 결과, 상기 일치하는 태그들은 상기 태그 아이디의 n번째 비트값에 따라 서로 다른 시간 슬롯을 이용하여 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 한 비트씩 상기 리더에 전송하는 단계와, (라) 상기 리더가 상기 태그들로부터 서로 다른 시간 슬롯으로 수신한 각 비트에 대해 충돌 여부를 체크하고, 상기 체크 결과 상기 출돌 발생 시 "ACK" 신호를 상기 태그들에게 전송함과 더불어 상기 충돌 발생된 비트가 마지막 비트인지를 판단하는 단계와, (마) 상기 판단 결과에 의거하여 상기 태그들의 태그 아이디를 인식하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 기반 태그 인식 방법을 구현할 수 있는 RFID 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 태그 인식 방법이 구현되는 RFID 시스템은, 리더(10)와 적어도 하나의 태그(20)를 포함한다.
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.
유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 하나의 리더(10)에 의해 무수히 많은 태그(20)가 속해있게 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.
이러한 태그(20)의 응답 신호간의 간섭을 해결하여 각 태그(20)의 응답을 충돌없이 인식하도록 하는 방법이 필요하게 되는데 이것이 충돌방지 프로토콜(또는 알고리즘이라 함)이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 적용되는 두 슬롯 쿼리 트리 알고리즘 기반의 층돌 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2a를 참조하면, 리더(10)는 초기화 과정을 거쳐(S200) n-1 비트(즉, 첫 비트부터 일어난 트리 깊이의 직전 비트)의 질의를 태그(20)에 송신하는데(S202), 질의에 대응하여 리더(10)의 인식거리 안에 존재하는 태그(20)들은 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1비트간의 비교를 통해 일치하는지를 판단한다(S204).
단계 S204의 판단 결과, 일치한 태그(20)들은 활성화되어 자신의 태그 아이디를 응답하게 되는데, 이때 태그(20)들은 각각의 태그 아이디의 n 번째 비트의 값이 "0" 또는 "1"인지를 판단한다(S206).
단계 S204의 판단 결과, 태그 아이디의 n 번째 비트의 값이 "0"을 갖는 태그(20)들은 첫 번째 시간 슬롯에 n+1번째 비트부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 리더(10)에 송신하게 되고(S208), 태그 아이디의 n번째 비트의 값이 "1"을 갖는 태그(20)들은 태그 아이디의 길이 n-1 비트 시간동안 기다린 후 두 번째 시간 슬롯에 n+1번째 비트부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 리더(10)에 송신한다(S210, S212).
첫 번째 시간 슬롯을 통해 태그 아이디를 수신한 리더(10)는 충돌이 발생되었는지의 여부를 판단하며(S214), 단계 S214의 판단 결과 충돌이 발생되지 않았을 경우 리더(10)는 하나의 태그 아이디를 인식한 후(S216) 내장된 메모리(도시 생략됨), 예컨대 LIFO(Last Input First Out)의 상태가 "null"인지를 판단한다(S218).
단계 S214의 판단 결과, 충돌이 발생된 경우 리더(10)는 충돌이 일어난 비트가 태그(20)들로부터 수신한 태그 아이디의 마지막 비트인지를 판단한다(S220).
단계 S220의 판단 결과, 충돌이 태그 아이디의 마지막 비트에서 일어난 경우 리더(10)는 태그 아이디의 유일성에 따라 두개의 태그 아이디, 즉 마지막 비트 이 전에 수신된 비트들을 태그 아이디를 인식한 후(S222), 단계 S218로 진행하며, 그렇지 않을 경우 내장된 메모리에 다음에 사용될 질의 데이터, 즉 리더(10)의 질의 비트와 첫 번째 슬롯이 나타내는 비트를 연결시킨 질의 데이터를 저장한 후(S224) 단계 S218으로 진행한다.
도 2b를 참조하면, 두 번째 시간 슬롯을 통해 태그 아이디를 수신한 리더(10)는 충돌이 발생되었는지의 여부를 판단하며(S226), 단계 S226의 판단 결과 충돌이 발생되지 않았을 경우 리더(10)는 하나의 태그 아이디를 인식한 후(S228) 내장된 메모리(도시 생략됨), 예컨대 LIFO(Last Input First Out)의 상태가 "null"인지를 판단한다(S218).
단계 S226의 판단 결과, 충돌이 발생된 경우 리더(10)는 충돌이 일어난 비트가 태그(20)들로부터 수신한 태그 아이디의 마지막 비트인지를 판단한다(S230).
단계 S230의 판단 결과, 충돌이 태그 아이디의 마지막 비트에서 일어난 경우 리더(10)는 태그 아이디의 유일성에 따라 두개의 태그 아이디즉 마지막 비트 이전에 수신된 비트들을 태그 아이디를 인식한 후(S232), 단계 S218로 진행하며, 그렇지 않을 경우 내장된 메모리에 다음에 사용될 질의 데이터, 즉 리더(10)의 질의 비트와 두 번째 슬롯이 나타내는 비트를 연결시킨 질의 데이터를 저장한 후(S234) 단계 S218로 진행한다.
한편, 단계 S218의 판단 결과, 리더(10)의 내장된 메모리의 상태가 "null"이 되는 경우 위의 처리 과정을 종료시키고, 그렇지 않을 경우 단계 S202로 진행하여 이후 단계를 수행한다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 적용되는 두 슬롯 충돌 추적 방법을 통한 충돌 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a를 참조하면, 리더(10)는 초기화 과정을 거쳐(S300) n-1 비트(즉, 첫 비트부터 일어난 트리 깊이의 직전 비트)의 질의를 태그(20)에 송신하는데(S302), 질의에 대응하여 리더(10)의 인식거리 안에 존재하는 태그(20)들은 활성화되어 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1비트간의 비교를 통해 일치하는지를 판단한다(S304).
단계 S304의 판단 결과, 일치한 태그(20)들은 자신의 태그 아이디를 응답하게 되는데, 이때 태그(20)들은 각각의 태그 아이디의 n 번째 비트의 값이 "0" 또는 "1"인지를 판단한다(S306).
단계 S306의 판단 결과, 태그 아이디의 n 번째 비트의 값이 "0"을 갖는 태그(20)들은 첫 번째 시간 슬롯에 n+1번째 비트부터 태그 아이디를 리더(10)에 순차적으로 송신하고(S308), 태그 아이디의 n번째 비트의 값이 "1"을 갖는 태그(20)들은 리더(10)로부터 "ACK" 신호가 수신될 때까지 기다린 후 "ACK" 신호가 수신됨에 따라 두 번째 시간 슬롯에 n+1번째 비트부터 태그 아이디를 순차적으로 리더(10)에 송신한다(S310, S312).
첫 번째 시간 슬롯을 통해 한 비트(즉 n+1 비트)의 태그 아이디를 수신한 리더(10)는 충돌이 발생되었는지의 여부를 판단하며(S314), 단계 S314의 판단 결과 충돌이 발생되지 않았을 경우 리더(10)는 수신된 비트가 태그 아이디의 마지막 비트인지를 판단한다(S316).
단계 S316의 판단 결과, 마지막 비트인 경우 리더(10)는 태그(20)로부터 수신된 응답을 태그 아이디로 인식한 후(S318) 내장된 메모리(도시 생략됨), 예컨대 LIFO(Last Input First Out)의 상태가 "null"인지를 판단한다(S320).
단계 S316의 판단 결과, 마지막 비트가 아닌 경우 리더(10)는 단계 S308로 진행하여 태그(20)들로부터 n+2번째 비트의 태그 아이디를 수신하여 이후 단계를 수행하게 된다.
단계 S314의 판단 결과, 충돌이 있는 경우 리더(10)는 "ACK" 신호를 태그(20)들에 송신함과 더불어(S322) 충돌이 일어난 비트가 태그(20)들로부터 수신한 태그 아이디의 마지막 비트인지를 판단한다(S324). 이때 태그 아이디의 n 번째 비트가 "1"인 태그(20)들은 "ACK" 신호를 수신함에 따라 태그 아이디의 n+1번째 비트를 리더(10)에 송신한다.
단계 S324의 판단 결과, 충돌이 태그 아이디의 마지막 비트에서 일어난 경우 리더(10)는 태그 아이디의 유일성에 따라 두개의 태그 아이디, 즉 마지막 비트 이전에 수신된 비트들을 태그 아이디를 인식한 후(S326), 단계 S320으로 진행하며, 그렇지 않을 경우 내장된 메모리에 다음에 사용될 질의 데이터, 즉 리더(10)의 질의 비트, 첫 번째 슬롯이 나타내는 비트 및 충돌이 일어나기 전까지 수신된 비트들을 연결시킨 질의 데이터를 저장한 후(S328) 단계 S320으로 진행한다.
도 3b를 참조하면, 두 번째 시간 슬롯을 통해 태그 아이디의 n+1번째 비트를 수신한 리더(10)는 충돌이 발생되었는지의 여부를 판단하며(S330), 단계 S330의 판단 결과 충돌이 발생되지 않았을 경우 리더(10)는 수신된 비트가 태그 아이디의 마 지막 비트인지를 판단한다(S332).
단계 S332의 판단 결과, 마지막 비트인 경우 리더(10)는 태그(20)로부터 수신된 응답을 태그 아이디로 인식한 후(S334) 단계 S320으로 진행하여 내장된 메모리(도시 생략됨), 예컨대 LIFO(Last Input First Out)의 상태가 "null"인지를 판단한다.
단계 S332의 판단 결과, 마지막 비트가 아닌 경우 리더(10)는 단계 S314로 진행하여 태그 아이디의 n번째 비트가 "1"인 태그(20)들로부터 n+2번째 비트의 태그 아이디를 수신하여 이후 단계를 수행하게 된다.
단계 S330의 판단 결과, 충돌이 있는 경우 리더(10)는 "ACK" 신호를 태그(20)들에 송신함과 더불어(S336) 충돌이 일어난 비트가 태그(20)들로부터 수신한 태그 아이디의 마지막 비트인지를 판단한다(S338).
단계 S338의 판단 결과, 충돌이 태그 아이디의 마지막 비트에서 일어난 경우 리더(10)는 태그 아이디의 유일성에 따라 두개의 태그 아이디, 즉 마지막 비트 이전에 수신된 비트들을 태그 아이디를 인식한 후(S340), 단계 S320으로 진행하며, 그렇지 않을 경우 내장된 메모리에 다음에 사용될 질의 데이터, 즉 리더(10)의 질의 비트, 첫 번째 슬롯이 나타내는 비트 및 충돌이 일어나기 전까지 수신된 비트들을 연결시킨 질의 데이터를 저장한 후(S342) 단계 S320으로 진행한다.
한편, 단계 S320의 판단 결과, 리더(10)의 내장된 메모리의 상태가 "null"이 되는 경우 위의 처리 과정을 종료시키고, 그렇지 않을 경우 단계 S302로 진행하여 이후 단계를 수행한다.
이와 같은 처리 과정을 거쳐 리더(10)는 두 슬롯 쿼리 트리 방법 또는 두 슬롯 충돌 추적 방법을 통해 모든 태그(20)를 인식하게 되며, 기존 알고리즘인 쿼리 트리 알고리즘과 충돌 추적 알고리즘의 질의에 대한 부담을 줄여 줄 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 제안된 두 슬롯 트리 기반의 충돌 방지 방법의 이해를 곱고자 쿼리 트리 방법과 두 슬롯 쿼리 트리 방법과 두 슬롯 충돌 추적 방법을 비교한 예시도이다.
리더(10)의 인식 거리 내에 '0001'. '0100', '1000', '0101' '1010'의 태그 아이디를 갖는 다섯 개의 태그(20)가 있다고 가정하면(도 4참조), 기존 방법과 본 발명에서 제안된 방법은 도 5 및 도 6과 같은 처리 과정을 거쳐 5개의 태그(20)들을 인식하게 된다. 이때, 좌측에서 우측으로 시간의 흐름에 따른 리더의 질의와 그에 다른 태그의 응답을 나타낸 것으로 각 시간 슬롯의 크기는 실린 비트의 수에 비례한다.
따라서, 더 짧은 총 시간 슬롯의 길이를 갖는 방법이 같은 수의 태그를 인식하기에 더 효율적이라는 것을 알 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 5개의 태그(20)를 인식하는데 있어서 종래의 쿼리 트리 방법은 리더의 질의로 22비트, 태그의 응답으로 15비트, 총 37비트가 필요한데 반해 본 발명의 두 슬롯 쿼리 트리 방법은 리더의 질의로 7 비트, 태그의 응답으로 15비트로 총 22비트가 필요하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 충돌 추적 방법은 리더의 질의로 12비트, 태그의 응답으로 9비트로 총 21비트가 필요한데 반해, 본 발명에서 제안한 두 슬롯 충돌 추적 방법은 리더의 질의로 4비트, 태그의 응답으로 9비트로 총13비 트가 필요하다.
따라서, 본 발명은 기존의 방법에 비해 태그의 응답에 대한 부담은 그대로인 상태로 리더의 질의에 대한 부담을 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라, 태그를 인식하는데 소모되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8은 각기 96비트의 아이디를 갖는 태그 하나를 인식하는데 있어서의 평균적인 리더와 태그의 질의와 응답 비트 수, 질의-응답 횟수를 나타낸 도면이며, 도 9는 리더-태그와 태그-리더의 데이터 전송률을 80kbps로 했을 때의 단위 시간당 리더가 96비트의 아이디를 갖는 태그를 인식하는 개수를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에서 제안된 두 슬롯 트리 기반의 충돌 방지 방법은 기존의 트리기반의 충돌 방지 방법에 대하여 태그의 응답은 그대로인 상태에서 리더의 질의를 '절반-1' 비트로 줄여주는 것을 알 수 있으며, 도 8을 참조하면, 질의-응답 횟수를 절반으로 줄여주는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 제안한 방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 기존의 방법들에 비해 초당 인식 가능한 태그의 개수 측면에서 성능이 개선되는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 리더가 첫 비트부터 일어난 트리 깊이의 직전 비트까지를 송신하면 태그들은 이 질의가 자신의 아이디의 앞부부과 같음을 확인하고, 만약 같다면 충돌이 일어난 비트값에 따라 서로 다른 두개의 슬롯을 통해 자신의 이이디를 실어 리더에 전송함으로서, 리더가 마지막 비트만 다른 두 번의 거의 흡사한 질의를 각 충돌이 일어난 트리 깊이에서 송신해야하는 번거러움을 마지막 비트만 다른 하나의 질의와 충돌 비트의 값을 이용한 태그의 그룹화를 통해서 줄여 줄 수 있다.
또한, 본 발명은 두 시간 슬롯을 이용하여 비트를 전송함으로서, 전체적으로 질의를 각 충돌이 일어난 트리 깊이에서 "절반-1 비트"로 줄여줄 뿐만 아니라 질의-응답의 횟수도 반으로 줄여줄 수 있다.

Claims (13)

  1. 리더와 다수의 태그를 포함하는 RFID 시스템의 태그 인식 방법으로서,
    (a) 상기 리더가 상기 태그들에게 n-1 비트의 질의를 송신하는 단계와,
    (b) 상기 리더의 인식 거리에 존재하는 태그들이 상기 n-1 비트의 질의를 수신하고, 상기 수신된 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1 비트가 일치하는지를 판단하는 단계와,
    (c) 상기 판단 결과, 상기 일치하는 태그들은 상기 태그 아이디의 n번째 비트값에 따라 서로 다른 시간 슬롯을 이용하여 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 상기 리더에 전송하는 단계와,
    (d) 상기 리더가 상기 태그들로부터 서로 다른 시간 슬롯으로 수신한 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 이용하여 충돌 여부를 체크하고, 상기 체크 결과에 의거하여 상기 태그들의 태그 아이디를 인식하는 단계
    를 포함하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 n 번째 비트값이 "0"을 갖는 태그들은 첫 번째 시간 슬롯을 이용하여 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 상기 리더에 전송하고, 상기 n 번째 비트값이 "1"을 갖는 태그들은 두 번째 시간 슬롯을 이용하여 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 상기 리더에 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 n 번째 비트값이 "1"을 갖는 태그들은, 상기 태그 아이디 길이인 n 비트 시간 동안 기다린 후 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 상기 리더에 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 체크 결과 충돌이 발생되는 경우 상기 충돌이 발생한 비트가 상기 태그 아이디의 마지막 비트(k)인지를 판단하는 단계와,
    상기 판단 결과, 상기 마지막 비트인 경우 상기 충돌이 발생된 마지막 비트 이전에 수신된 k-1개의 비트를 상기 태그 아이디로 인식하는 단계
    를 더 포함하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 마지막 비트가 아닌 경우 상기 리더의 내장 메모리에 다음 질의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 질의 정보는, 상기 리더의 질의 비트와 상기 시간 슬롯이 나타내는 비트를 연결시킨 정보인 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  7. 리더와 다수의 태그를 포함하는 RFID 시스템의 태그 인식 방법으로서,
    (가) 상기 리더가 상기 태그들에게 n-1 비트의 질의를 송신하는 단계와,
    (나) 상기 리더의 인식 거리에 존재하는 태그들이 상기 n-1 비트의 질의를 수신하고, 상기 수신된 질의와 태그 아이디의 앞부분 n-1 비트가 일치하는지를 판단하는 단계와,
    (다) 상기 판단 결과, 상기 일치하는 태그들은 상기 태그 아이디의 n번째 비트값에 따라 서로 다른 시간 슬롯을 이용하여 n+1번째부터 마지막 비트까지의 상기 태그 아이디를 한 비트씩 상기 리더에 전송하는 단계와,
    (라) 상기 리더가 상기 태그들로부터 서로 다른 시간 슬롯으로 수신한 각 비트에 대해 충돌 여부를 체크하고, 상기 체크 결과 상기 출돌 발생 시 "ACK" 신호를 상기 태그들에게 전송함과 더불어 상기 충돌 발생된 비트가 마지막 비트인지를 판단하는 단계와,
    (마) 상기 판단 결과에 의거하여 상기 태그들의 태그 아이디를 인식하는 단계
    를 포함하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (다) 단계에서 상기 n 번째 비트값이 "0"을 갖는 태그들은 첫 번째 시간 슬롯을 이용하여 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 한 비트 씩 상기 리더에 전송하고, 상기 n 번째 비트값이 "1"을 갖는 태그들은 두 번째 시간 슬롯을 이용하여 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 한 비트 씩 상기 리더에 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 n 번째 비트값이 "1"을 갖는 태그들은, 상기 리더로부터 상기 "ACK" 신호가 수신될 때 상기 n+1번째부터 마지막 비트까지의 태그 아이디를 한 비트 씩 상기 리더에 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 (라) 단계의 체크 결과, 상기 충돌이 발생되지 않을 경우 상기 태그들로부터 수신한 비트가 마지막 비트인지를 판단하는 단계와,
    상기 판단 결과, 상기 수신한 비트가 마지막 비트인 경우 상기 태그들로부터 수신한 정보를 태그 아이디로 인식하는 단계와,
    상기 판단 결과, 상기 수신한 비트가 마지막 비트가 아닌 경우 상기 태그들로부터 태그 아이디의 다음 비트값을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 (마) 단계에서 상기 판단 결과, 상기 충돌이 발생한 비트가 상기 태그 아이디의 마지막 비트인 경우 상기 충돌이 발생된 마지막 비트 이전에 수신된 k-1개의 비트를 상기 태그 아이디로 인식하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 (마) 단계에서 상기 판단 결과, 상기 충돌이 발생한 비트가 상기 태그 아이디의 마지막 비트가 아닌 경우 상기 리더의 내장 메모리에 질의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 질의 정보는,
    상기 리더의 질의 비트, 상기 시간 슬롯이 나타내는 비트 및 상기 충돌이 일어나기 전까지 수신된 비트들이 연결된 정보인 것을 특징으로 하는 RF 시스템에서의 두 슬롯 트리 기반의 태그 인식 방법.
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