KR20070020668A - Collision avoidance method among mobile readers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 확인한 후 태그정보 판독을 개시하는 방식으로 이동 리더기간에 태그 판독이 동시에 수행되지 않도록 하여 여러 이동 리더기가 동일 태그에 대하여 태그정보 판독을 동시에 수행할 경우 발생할 수 있는 이동 리더기 충돌을 보다 효과적으로 회피시킴으로서 태그 판독에 대한 에러율을 최소화할 수 있어 수율을 증가시킬 수 있고, 에너지 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a collision avoidance method of a mobile reader period. In particular, the present invention relates to a method of avoiding simultaneous tag reading in a mobile reader period by checking whether a nearby mobile reader is reading tag information and then starting tag information reading. By effectively avoiding the collision of the mobile reader, which can occur when the mobile reader simultaneously reads the tag information on the same tag, the error rate for tag reading can be minimized, so that the yield can be increased and the energy efficiency can be improved. It works.

이를 위해 본 발명은 이동 리더기에서 태그정보 판독을 시작할 때, 주변 이동 리더기와의 통신을 통하여 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중인지를 판단하고, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중이면, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독이 완료된 후에 태그정보 판독을 개시하는 것을 특징으로 한다.To this end, when the mobile reader starts reading tag information, the present invention determines whether the neighboring mobile reader is reading tag information through communication with the surrounding mobile reader, and if the neighboring mobile reader is reading tag information, the nearby mobile reader is tagged. The tag information reading is started after the information reading is completed.

Description

이동 리더기간의 충돌 회피방법{Collision avoidance method among mobile readers}Collision avoidance method among mobile readers

도 1은 본 발명에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법이 적용되는 무선센서 네트워크의 구조도이다.1 is a structural diagram of a wireless sensor network to which a collision avoidance method of a mobile reader period is applied according to the present invention.

도 2는 도 1의 이동 리더기의 제어블록도이다.FIG. 2 is a control block diagram of the mobile reader of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 대한 제어흐름도이다.3 is a control flowchart of a collision avoidance method of a mobile leader period according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 의해 발생할 수 있는 노출된 터미널 문제를 설명하기 위한 도이다.4 is a diagram illustrating an exposed terminal problem that may occur by the collision avoidance method of the mobile leader period according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 의해 발생할 수 있는 노출된 터미널 문제를 설명하기 위한 도이다.5 is a diagram illustrating an exposed terminal problem that may occur by the collision avoidance method of the mobile leader period according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에서 이동 리더기간의 통신범위 최적화를 설명하기 위한 도이다.6 is a view for explaining the communication range optimization of the mobile reader period in the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 이동 리더기간의 충돌 회피방법이 적용된 경우의 에러율 정도를 설명하기 위한 도이다.7 is a view for explaining the degree of error rate when the collision avoidance method of the mobile leader period according to the present invention is applied.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *

1 : 이동 리더기1 2 : 태그1: Mobile reader 1 2: Tag

3 : 서버 10 : 송수신부3: server 10: transceiver

11 : 제어부 12 : 태그판독부11 control unit 12 tag reading unit

13 : 전원부 14 : 전원발생부13 power supply unit 14 power generation unit

15 : 저장부15: storage

본 발명은 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태그로부터 태그정보를 판독하는 이동 리더기간의 태그 판독 충돌을 회피시킬 수 있는 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 관한 것이다.The present invention relates to a collision avoidance method of a mobile reader period, and more particularly, to a collision avoidance method of a mobile reader period that can avoid tag reading collision of a mobile reader period for reading tag information from a tag.

유비쿼터스 컴퓨팅을 가능하게 하는 차세대 핵심기술로 무선인식 기술(RFID)이 주목 받고 있다. 무선인식 기술이란 마이크로 칩(Micro-chip)을 내장한 태그(Tag), 라벨(Label), 카드(Card)등에 저장된 데이터를 무선 주파수를 이용하여 이동 리더기(Reader)에서 자동인식 하는 기술을 말한다. RFID 기술이 발전함에 따라, RFID 태그를 판독하기 위한 RFID용 이동 리더기는 더욱 소형화 되고, 가격이 저렴해질 뿐만 아니라 휴대가 가능한 이동(Mobile) RFID 이동 리더기의 탄생을 가능하게 하였다.Radio recognition technology (RFID) is attracting attention as a next-generation core technology that enables ubiquitous computing. The wireless recognition technology refers to a technology that automatically recognizes data stored in a tag, a label, a card, etc. in which a micro chip is embedded in a mobile reader using a radio frequency. With the development of RFID technology, RFID readers for reading RFID tags have become smaller, more inexpensive, and enable the creation of mobile RFID mobile readers.

최근에는, 이동 리더기와 무선 네트워크와의 연동을 통해 이동 리더기의 이동성을 보장하려는 연구는 물론 특정 지역 내에서 수많은 소형 센서 노드에 의한 무선 멀티 홉 네트워크 구성이 가능한 센서 네트워크와 연결을 시도하려는 경향을 보이고 있다. 이동 리더기의 경우, 하나의 이동 리더기가 다수의 태그(Tag) 데이터를 읽을 때 발생하는 태그 간 충돌(Tag collision) 문제뿐만 아니라, 두 개 이상의 이동 리더기가 하나의 태그정보를 동시에 읽을 때 이동 리더기들 사이에 발생하는 이동 리더기간 충돌(Reader collision)도 심각한 문제가 되고 있다. 이동 리더기간 충돌문제를 해결하기 위해 몇몇 연구들이 진행이 되어 왔다.Recently, there has been a tendency of attempting to connect with a sensor network capable of constructing a wireless multi-hop network by a large number of small sensor nodes in a specific region as well as researches to ensure the mobility of the mobile reader through interworking with a mobile reader and a wireless network. have. In the case of the mobile reader, not only the tag collision problem that occurs when one mobile reader reads a large number of tag data, but also the mobile readers when two or more mobile readers read one tag information at the same time Reader collision between mobile readers is also a serious problem. Several studies have been conducted to solve the mobile reader collision problem.

먼저, 이동 리더기 그룹별로 서로 다른 주파수를 할당하는 방법은 고정된 이동 리더기에는 적합한 방법이지만, 이동 리더기들의 이동특성에 따라 네트워크 구조가 수시로 변하는 경우에는 적합하지 않다.First, a method of allocating different frequencies for each group of mobile readers is suitable for fixed mobile readers, but is not suitable when the network structure changes frequently according to the movement characteristics of mobile readers.

또한, 각 이동 리더기가 자신이 임의로 선택한 색깔에 할당된 시분할 구간에서만 통신을 해야 하는 흔히 칼라웨이브(Color wave)라고 불리는 방법은 이동 리더기에도 적용이 가능하지만, 이웃하고 있는 이동 리더기간 동기를 맞추기 위한 추가 데이터 교환이 요구되는 문제점이 있다.In addition, a method called a color wave, in which each mobile reader must communicate only in a time division section assigned to a color selected by itself, can be applied to a mobile reader, but to synchronize the mobile reader periods adjacent to it. There is a problem that additional data exchange is required.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 여러 이동 리더기가 동일 태그에 대하여 태그 판독을 동시에 수행할 경우 발생하는 충돌을 보다 효과적으로 회피시켜 수율 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이동 리더기간의 충돌 회피방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the present invention is a mobile reader period that can improve the yield and energy efficiency by more effectively avoiding the collision caused when multiple mobile readers simultaneously read the tag for the same tag It is to provide a collision avoidance method.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동 리더기간의 충돌 회피방법은 태그와의 통신을 통하여 태그정보를 판독하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 있 어서, 이동 리더기에서 태그정보 판독을 시작할 때, 주변 이동 리더기와의 통신을 통하여 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중인지를 판단하는 단계와, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중이면, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독이 완료된 후에 태그정보 판독을 개시하는 단계를 포함한다.The collision avoidance method of the mobile reader period of the present invention for achieving the above object is a collision avoidance method of the mobile reader period for reading tag information through communication with a tag, when starting the tag information reading in the mobile reader, Determining whether the peripheral mobile reader is reading tag information through communication with the surrounding mobile reader; and if the peripheral mobile reader is reading tag information, starting the tag information reading after the peripheral mobile reader has finished reading the tag information. Include.

주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지의 응답을 요구하는 메시지를 전송하고, 전송된 메시지에 대한 응답여부에 따라 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.And transmitting a message requesting a response of whether the neighboring mobile reader is reading the tag information, and determining whether the neighboring mobile reader is reading the tag information according to the response of the transmitted message.

이동 리더기간의 통신범위는 이동 리더기의 태그 판독을 위한 이동 리더기와 태그간의 통신범위의 2배인 것을 특징으로 한다.The communication range of the mobile reader period is characterized by being twice the communication range between the mobile reader and the tag for tag reading of the mobile reader.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 이동 리더기(1)와 연동되는 무선 센서 네트워크를 구성하는 무선 노드들이 고정되어 있고, 그 무선 노드들 간의 다중접속은 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)를 이용하여 구성되어 있다. 각 노드간 경로는 무선 노드의 라우팅 테이블에 따라 무선 노드간의 무선 통신을 통해 이벤트 패킷을 서버까지 전달할 수 있도록 미리 설정되어 있다. 여기서는 CH1과 CH2 등의 2개의 통신채널이 사용되는데, 무선 센서 네트워크용 통신채널인 CH1은 이동 리더기간 통신에 사용되고, CH2 는 이동 리더기와 태그 간 통신에 사용된다.As shown in FIG. 1, wireless nodes constituting a wireless sensor network interworking with the mobile reader 1 according to the present invention are fixed, and multiple accesses between the wireless nodes are based on carrier sense multiple access (CSMA). It is configured using. Paths between nodes are set in advance so that event packets can be delivered to a server through wireless communication between wireless nodes according to the routing table of the wireless node. Here, two communication channels such as CH1 and CH2 are used. CH1, which is a communication channel for a wireless sensor network, is used for mobile reader period communication, and CH2 is used for communication between a mobile reader and a tag.

도 1과 같이, 이동 리더기(1)는 CH2의 통신범위 내에 있는 태그(2)와의 통신 을 통하여 태그정보를 수신하여 판독한다. 판독된 정보는 무선 노드의 라우팅 테이블에 따른 중계 무선노드들을 통하여 서버(3)로 송신된다.As shown in Fig. 1, the mobile reader 1 receives and reads tag information through communication with a tag 2 within a communication range of CH2. The read information is transmitted to the server 3 via the relay radio nodes according to the routing table of the radio node.

이동 리더기(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 CH1과 CH2 등의 2개의 통신채널이 구비된 송수신부(10)와, 전반적인 제어를 수행하는 제어부(11)와, 태그정보를 판독하는 태그판독부(12)와, 전력 공급을 위한 전원부(13)와, 정보를 저장하기 위한 저장부(15)를 기본적으로 갖추고 있다. 여기에 용도에 따라 전원발생부(14) 등의 어플레이케이션이 추가될 수 있다.As illustrated in FIG. 2, the mobile reader 1 reads a transceiver 10 having two communication channels, such as CH1 and CH2 described above, a controller 11 which performs overall control, and tag information. It basically comprises a tag reader 12, a power supply 13 for power supply, and a storage 15 for storing information. Here, applications such as the power generator 14 may be added according to the use.

송수신부(10)는 CH1채널을 통한 주변 이동 리더기와의 통신에 의하여 정보를 주고받으며, CH2채널을 통한 태그와의 통신에 의하여 태그정보를 수신하게 된다.The transceiver 10 transmits and receives information by communicating with a neighboring mobile reader through the CH1 channel, and receives tag information by communicating with a tag through the CH2 channel.

태그판독부(12)는 송수신부(10)의 CH2를 통한 통신에 의해 수신한 태그정보에 기초하여 태그정보를 판독한다.The tag reader 12 reads the tag information based on the tag information received by the communication via CH2 of the transceiver 10.

전원부(13)는 송수신부(10)와, 제어부(11)와, 태그판독부(12)에 구동전원을 제공한다.The power supply unit 13 provides driving power to the transmission / reception unit 10, the control unit 11, and the tag reading unit 12.

저장부(15)는 이동 리더기(1)의 작동을 위한 프로그램이 저장되어 있고, CH1과 CH2을 통한 통신에 의해 수신된 정보를 저장한다.The storage unit 15 stores a program for operating the mobile reader 1, and stores information received by communication through CH1 and CH2.

이하에서는 이동 리더기간의 충돌 회피를 위한 절차를 상세히 설명한다.Hereinafter, a procedure for collision avoidance of the mobile leader period will be described in detail.

도 3을 살펴보면, 이동 리더기1이 태그1의 정보를 읽기 위해 먼저 CH1을 통해 주변의 이동 리더기들(이동 리더기2와 이동 리더기3)에게 태그정보 판독 중인지의 응답을 요구하는 메시지(BRD_WHO)를 보낸 후 주변 이동 리더기로부터 아무런 응답이 없으면(No answer), 주변의 이동 리더기들이 태그정보 판독중이 아닌 것으로 판단하여 이동 리더기1은 태그1로부터 정보를 읽어(READ) 판독하는 작업을 수행한다. 이때, 주변의 이동 리더기들은 태그정보를 판독하는 작업을 수행하고 있지 않으므로, 이동 리더기1은 충돌 없이 태그1을 읽을 수 있다. 만약, 주변의 이동 리더기들 중 어느 하나라도 태그정보 판독중임을 알려오면, 이동 리더기1은 태그1의 정보를 읽기 위한 동작을 수행하지 않는다.Referring to FIG. 3, the mobile reader 1 first sends a message BRD_WHO requesting a response from the mobile readers (mobile readers 2 and 3) to read the tag information through CH1 to read the tag 1 information. If there is no response from the neighboring mobile reader (No answer), it is determined that the neighboring mobile readers are not reading the tag information, and the mobile reader 1 reads the information from the tag 1 (READ). At this time, since the neighboring mobile readers are not performing the task of reading the tag information, the mobile reader 1 can read the tag 1 without collision. If any one of the neighboring mobile readers is informed that the tag information is being read, the mobile reader 1 does not perform an operation for reading the tag 1 information.

한편, CH1에서의 통신이 끝나기 전에 이동 리더기3이 자신의 CH1을 통해 BRD_WHO 메시지를 보내면, 이동 리더기1은 자신이 태그정보 판독중임을 알리기 위한 비지 패킷(BUSY packet)을 보냄으로써 응답을 하고, 이동 리더기3은 비지 패킷을 받은 직후 이동 리더기1의 통신이 끝날 때까지 태그판독을 위한 작업을 보류한다.On the other hand, if the mobile reader 3 sends a BRD_WHO message through its CH1 before the communication at the CH1 ends, the mobile reader 1 responds by sending a BUSY packet indicating that it is reading tag information, The reader 3 suspends the tag reading operation immediately after receiving the busy packet until the communication of the mobile reader 1 ends.

이동 리더기1에서 얻는 태그정보는 무선노드들의 중계를 이용하여 서버로 전송된다.The tag information obtained from the mobile reader 1 is transmitted to the server using the relay of wireless nodes.

이동 리더기1이 태그1의 태그정보 판독작업을 완료한 후 태그정보 판독작업이 완료되었음 알리는 메시지(BRD_END)를 보내면, 주변에 있는 이동 리더기2와 이동 리더기3은 충돌 회피를 위해 각자 임의의 시간(back off time)을 기다린 후 태그와의 통신을 시도하게 된다. After the mobile reader 1 completes the tag information read operation of the tag 1 and sends a message (BRD_END) indicating that the tag information read operation is completed, the mobile reader 2 and the mobile reader 3 in the vicinity have a random time to avoid collision. back off time) and then try to communicate with the tag.

CH1의 통신범위는 두 개의 분리된 채널(CH1, CH2)을 사용하는 이동 리더기간의 충돌회피방법에 있어서 아주 중요한 고려요소이다. 왜냐면, 통신범위는 출력에 비례하므로, 너무 넓은 통신범위는 불필요한 에너지를 소비시키기 때문이다.The communication range of CH1 is a very important factor in the collision avoidance method of the mobile reader period using two separate channels (CH1, CH2). Because the communication range is proportional to the output, too wide communication range consumes unnecessary energy.

도 4와 같이, 이동 리더기1(1)이 태그1(2)과 통신하고 있는 통신범위 내에 있는 다른 이동 리더기2(1‘)는 비록 통신 중인 이동 리더기1(1)에 영향을 주지 않는다고 하더라도 통신 중인 이동 리더기1(1)의 통신이 끝날 때까지 태그2(2’)와의 통신을 기다려야 하는 상황에 처하게 되는 노출된 터미널 문제(Exposed terminal problem)를 야기시킬 수 있다.As shown in FIG. 4, the other mobile reader 2 (1 ′) within the communication range in which the mobile reader 1 (1) is communicating with the tag 1 (2) does not affect the mobile reader 1 (1) in communication. This may cause an exposed terminal problem in which the mobile reader 1 (1) in communication has to wait for communication with the tag 2 (2 ') until the communication is completed.

반대로, 통신범위를 너무 좁게 하면 도 5와 같이, 숨겨진 터미널 문제(Hidden terminal problem)를 야기시킨다. 이것은 두 개의 이동 리더기(1, 1‘)가 하나의 태그(2)를 동시에 읽으려고 할 때, CH1의 통신범위가 너무 짧아서 이동 리더기간 통신이 되지 않기 때문에 발생할 수 있다.On the contrary, too narrow a communication range causes a hidden terminal problem as shown in FIG. 5. This may occur when two mobile readers 1 and 1 'attempt to read one tag 2 at the same time because the communication range of CH1 is too short and the mobile reader period communication is not possible.

따라서, 이러한 문제를 고려하기 위해서 본 발명에서는 CH1의 통신범위를 도 6와 같이, 최적화한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 리더기1(1)의 CH1의 통신범위는 인접한 이동 리더기2(1‘)와의 통신을 위해 이동 리더기와 태그 간 통신범위가 rt라고 할 때, 2rt이면, 숨겨진 터미널 문제는 쉽게 해결이 될 수 있고, 노출된 터미널 문제는 최소화 시킬 수 있다. 이때, CH2의 통신범위(rt)는 태그의 특성에 따라 고정된 값이다.Therefore, in order to consider such a problem, the present invention optimizes the communication range of CH1 as shown in FIG. As shown in Fig. 6, when the communication range of CH1 of mobile reader 1 (1) is 2rt when the communication range between mobile reader and tag is rt for communication with adjacent mobile reader 2 (1 '), the hidden terminal is The problem can be easily solved and the exposed terminal problem can be minimized. At this time, the communication range rt of CH2 is fixed according to the characteristics of the tag.

본 발명의 이동 리더기간의 충돌 회피방법을 적용한 실험결과 도 7에 도시된 바와 같이, 태그를 읽을 때 발생하는 에러율(Σnumber of failure/Σnumber of reading trial x 100)을 이동 리더기간의 충돌 회피방법이 적용되는 않은 종래방법에 비해 상당히 낮출 수 있음을 알 수 있다.As a result of the experiment applying the collision avoidance method of the mobile reader period of the present invention, as shown in FIG. 7, the collision avoidance method of the mobile reader period is determined by the error rate (Σnumber of failure / Σnumber of reading trial x 100) generated when reading a tag. It can be seen that it can be significantly lower than the conventional method that is not applied.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 확인한 후 태그정보 판독을 개시하는 방식으로 이동 리더기간에 태그 판독이 동시에 수행되지 않도록 하여 여러 이동 리더기가 동일 태그에 대하여 태그정보 판독을 동시에 수행할 경우 발생하는 충돌을 보다 효과적으로 회피시킴으로서 태그 판독에 대한 에러율을 최소화할 수 있어 수율을 증가시킬 수 있고, 에너지 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention checks whether the neighboring mobile reader is reading the tag information and then starts reading the tag information so that the tag reading is not performed at the same time in the mobile reader period so that the multiple mobile readers tag the same tag. By more effectively avoiding collisions when reading information simultaneously, the error rate for tag reading can be minimized, yield can be increased, and energy efficiency can be improved.

또한, 본 발명은 이동 리더기간의 통신범위를 최적화하여 숨겨진 터미널 문제의 발생을 예방하고, 노출된 터미널 문제를 최소화할 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of optimizing the communication range of the mobile reader period to prevent the occurrence of hidden terminal problems, minimize the exposed terminal problems, and improve the energy efficiency.

Claims (3)

태그와의 통신을 통하여 태그정보를 판독하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법에 있어서,In the collision avoidance method of the mobile reader period for reading tag information through communication with a tag, 이동 리더기에서 태그정보 판독을 시작할 때, 주변 이동 리더기와의 통신을 통하여 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중인지를 판단하는 단계와,When the mobile reader starts to read the tag information, determining whether the neighboring mobile reader is reading the tag information through communication with the surrounding mobile reader; 주변 이동 리더기가 태그정보 판독 중이면, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독이 완료된 후에 태그정보 판독을 개시하는 단계를 포함하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법.And if the peripheral mobile reader is reading tag information, starting the tag information reading after the peripheral mobile reader has finished reading the tag information. 제1항에 있어서, 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지의 응답을 요구하는 메시지를 전송하고, 전송된 메시지에 대한 응답여부에 따라 주변 이동 리더기가 태그정보 판독중인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법.The mobile reader of claim 1, wherein the mobile reader transmits a message requesting a response indicating whether the peripheral mobile reader is reading tag information and determines whether the peripheral mobile reader is reading tag information according to whether the peripheral mobile reader is reading the tag information. How to avoid period collisions. 제1항에 있어서, 이동 리더기간의 통신범위는 이동 리더기의 태그 판독을 위한 이동 리더기와 태그간의 통신범위의 2배인 것을 특징으로 하는 이동 리더기간의 충돌 회피방법.The collision avoidance method of claim 1, wherein the communication range of the mobile reader period is twice the communication range between the mobile reader and the tag for reading the tag of the mobile reader period.
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