KR20080008852A - 무선 주파수 식별 시스템에서의 태그 리딩 장치 및 방법 - Google Patents

무선 주파수 식별 시스템에서의 태그 리딩 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 태그들이 존재하는 RFID 시스템에서의 태그 정보 리딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 장치는 적어도 하나의 중계 리더(Reader)와 중계 태그를 구비하고, 상기 적어도 하나의 중계 리더를 이용하여 상기 태그들의 ID들을 미리 저장하는 중계기와, 상기 중계 태그를 이용하여 미리 저장된 상기 태그들의 ID들을 상기 중계기로부터 수신하는 리더를 포함함을 특징으로 한다. 본 발명의 방법은 상기 다수의 태그들의 ID들을 주기적으로 상기 중계기에 저장하는 제 1과정과, 리더로부터 상기 중계기에 저장된 태그들의 ID를 요청받으면, 상기 저장된 태그들의 ID들을 순차적으로 상기 리더로 전송하는 제 2과정을 포함함을 특징으로 한다. 본 발명의 RFID 시스템에서 중계기를 사용하여 다수의 태그 정보들을 미리 저장하고, 상기 저장된 태그 정보들을 리더에 한번에 전송하므로 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 리딩시 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
RFID, 중계기, 태그, 태그 ID, 리더

Description

무선 주파수 식별 시스템에서의 태그 리딩 장치 및 방법{APPARATUS METHOD FOR READING TAGS IN RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 모바일 RFID 시스템에서의 통신 방법을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 모바일 RFID 시스템을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 모바일 RFID 시스템의 중계기에서의 동작을 나타낸 순서도
도 4는 본 발명의 모바일 RFID 시스템에서 모바일 리더에서의 동작을 나타낸 순서도
도 5는 본 발명의 모바일 RFID 시스템에서 중계 태그에서의 동작을 나타낸 순서도
본 발명은 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification : RFID) 시스템에서의 태그 정보 리딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 모바일 RFID 시스템에서의 태그 정보 리딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 RFID 시스템은 전파를 이용하여 사물에 부착된 태그로부터 정보 /ID 및 주변 환경정보를 수집하여 저장, 가공, 추적함으로써 측위, 원격처리, 관리 및 정보교환을 가능하게 하는 기술이다. 상기 RFID 시스템은 안테나가 포함된 리더(Reader), 무선자원을 송수신할 수 있는 안테나, 제품의 정보를 저장하고 프로토콜로 데이터를 전송하는 무선 아이디 태그(RFID Tag)와 서버 및 네트워크로 구성된다. 상기 리더는 무선 아이디 태그에 읽기와 쓰기를 가능하게 하는 장치이고, 상기 안테나는 정의된 주파수와 프로토콜로 RFID 태그에 저장된 정보를 교환하는 장치이다. 상기 무선 아이디 태그는 상품데이터를 저장하는 RFID의 핵심기능을 담당한다.
현재 RFID 시스템은 휴대용 무선 단말기에 구현하여 무선 단말기에 RFID 리더를 구현하여 모바일 RFID(mobile RFID : mRFID) 시스템으로 발전하여 무선 단말기에 RFID 리더(Interrogator)를 기능을 할 수 있도록 추진하고 있는 추세이다.
그러면 이러한 mRFID 시스템에서 통신 방법을 다음의 도 1을 이용하여 개략적으로 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 mRFID 시스템을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, mRFID 시스템에서 하나의 모바일 리더(Mobile Reader)(101)가 다수의 태그(110)를 읽으려고 할 경우 이진 트리(Binary tree)등과 같은 충돌 회피(Anti-Collision 알고리즘을 사용하여 다수의 태그들(110)로부터 태그 식별자(Identification : ID)(110)를 읽게 된다. 그러면 상기 모바일 리더(101)는 네트워크를 통해 태그 ID를 근거로 각 태그들의 정보를 수신하게 된다.
이렇듯 상기 모바일 리더(101)가 다수의 태그를 읽으려고 할 경우 상기 모바일 리더(101)에서 신호를 보내면 태그간의 충돌(Collision)로 인해 이를 회피하여 야 한다. 이럴 경우 모바일 리더(101)가 태그 식별자(Tag Identification : Tag ID)들을 읽는(Rread) 시간보다는 읽기 위해 충돌(Collision) 회피를 위한 시간이 더 많이 들게 된다. 그래서 읽는 동작시 걸리는 시간이 많이 걸리게 된다. 이에 따라 길어진 시간 동안 계속 파장(Continuous Wave : CW) 신호를 계속 태그에 보내 주어야 하기 때문에 무선 단말기의 파워(Power) 소모가 많아진다.
예컨대 많은 수의 태그(110)를 읽어야 되는 경우, 예를 들면 냉장고안의 식품들에 붙어 있는 태그를 읽어야 할 경우, 쇼핑점에서 진열되어 있는 상품들을 읽어야 할 경우, 도서관에서 많은 책에 붙어 있는 태그를 읽어야 하는 경우가 있다. 이때 특성상 하나의 리더로 읽게 되는 태그의 수는 매우 많게 된다. 이러한 경우 리더가 바로 읽게 되면 몇 개는 못 읽는 수도 있고 시간도 오래 걸릴 수 있다. 그리고 대용량의 냉장고안의 식품의 경우는 냉장고의 문을 열어야 하고 쇼핑점의 진열되어 있는 상품의 경우는 상품에 일일이 찾아가야 하는 어려움이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 RFID 시스템에서 다수의 태그를 효율적으로 리딩할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 RFID 시스템에서 다수의 태그를 신속하며 정확하게 리딩할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 RFID 시스템에서 다수의 태그를 리딩하며 전력을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 다수의 태그(Tag)들이 존재하는 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification : RFID) 시스템에서의 리딩(Reading) 장치에 있어서, 적어도 하나의 중계 리더(Reader)와 중계 태그를 구비하고, 상기 적어도 하나의 중계 리더를 이용하여 상기 태그들의 식별자(Identification : ID)를 미리 저장하는 중계기와, 상기 중계 태그를 이용하여 미리 저장된 상기 태그들의 ID들을 상기 중계기로부터 수신하는 리더를 포함함을 특징으로 한다.
상기 중계기는 상기 중계 리더로부터 수신된 태그 ID의 중복 여부와, 상기 리더로부터 태그 ID 요청 여부를 판단하는 제어부와, 상기 제어부로부터 전송된 태그 ID를 저장하는 메모리를 포함함을 특징으로 한다.
상기 중계기는 상기 다수의 태그 ID는 소정의 주기 단위로 업데이트함을 특징으로 한다.
상기 중계 태그는 능동형 태그(Active Tag)임을 특징으로 한다.
상기 중계 태그는 수동형 태그(Passive Tag)임을 특징으로 한다.
상기 리더는 모바일 리더임을 특징으로 한다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 중계기를 구비하는 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification : RFID) 시스템에서의 리딩(Reading) 방법에 있어서, 상기 다수의 태그들의 식별자(Identification : ID)를 주기적으로 상기 중계기에 저장하는 제 1과정과, 리더로부터 상기 중계기에 저장된 태그들의 ID를 요청받으면, 상기 저장된 태그들의 ID들을 순차적으로 상기 리더로 전송하는 제 2과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기 제 1과정은 상기 다수의 태그들의 태그 ID들을 수신하는 과정과, 상기 수신된 태그 ID들중 상기 중계기에 저장된 태그 ID들과 동일한 태그 ID가 있는지 확인하는 과정과, 상기 수신된 태그 ID들중 동일한 태그 ID가 있으면 폐기하고 나머지 태그 ID들은 메모리에 저장하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 모바일 RFID 시스템에서 모바일 리더(Mobile Reader)가 다수의 태그 ID를 효율적으로 리딩하기 위해 다수의 태그 ID들을 읽기 위한 중계기를 구비하여 사용하는 시스템을 제안한다. 여기서 상기 다수의 태그들을 포함하는 장치는 예를 들어 냉장고, 대형 마트, 도서관등으로 많은 제품을 구비하는 장치를 의미한다.
그러면 본 발명에 따른 모바일 RFID 시스템에 대해 설명한 후 각 장치에서의 동작 방법을 설명하겠다.
도 2는 본 발명에 따른 모바일 RFID 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조 하면, 모바일 RFID 시스템은 기본적으로 다수의 태그들(220)과 상기 태그의 정보를 미리 저장하는 중계기(200)와, 상기 중계기와 통신하여 태그 ID를 리딩하는 모바일 리더(210)를 포함하여 구성된다.
상기 각 장치들을 설명하면, 상기 중계기(200)는 소정 리딩 신호를 전송하면 다수의 태그들(220)로부터 태그 ID들을 수신하여 메모리(203)에 저장하고, 상기 모바일 리더(210)로부터 리딩 신호를 수신하면 상기 메모리(203)에 저장된 태그 ID들을 상기 모바일 리더(210)에 순차적으로 전송하게 된다.
상기 중계기(200)의 구성을 살펴보면, 다수의 태그들(220)로부터 전송되는 태그 ID를 수신하는 다수의 중계기 리더들(207, 208, 209)과, 상기 다수의 리더들(207, 208, 209)로부터 수신된 태그 ID들을 수신하는 제어부(201)와, 상기 제어부(201)로부터 전송된 태그 ID들을 저장하는 메모리(203)와, 상기 모바일 리더(210)와 통신하여 상기 저장된 태그 ID들을 상기 모바일 리더(210)로 전송하는 중계 태그(205)를 포함한다. 여기서 상기 중계 태그(205)는 상기 모바일 리더(210)에 미리 저장된 수동형 태그(Passive Tag)로 구성될 수 있으며, 상기 중계기(220)로부터 전원이 공급되는 능동형 태그(Active Tag)로 구성될 수 있다.
상기 중계기(200)의 동작을 살펴보면, 상기 중계기 리더들(207, 208, 209)은 다수의 태그들(220)로부터 태그 ID를 수신하기 위해 리딩 신호를 전송하면, 상기 신호를 수신한 태그들(220)은 상기 리딩 신호에 반응하여 태그 ID를 상기 중계기(200)의 리더들(207, 208, 209)로 전송한다. 여기서 상기 중계기(200)의 리더들(207, 208, 209)은 많은 수의 태그들(220)을 읽기 위한 리더로서, 도 2에서는 비 록 복수개로 나타내었지만, 하나일수도 있고 상황에 따라 다수개를 구비할 수 있다.
상기 제어부(201)는 주기적으로 상기 리더들(207, 208, 209)로부터 많은 수의 태그 ID를 읽어 내어 메모리(203)에 저장하고 모바일 리더(210)로부터 리딩신호를 받게 되면 상기 메모리(203)에 저장되어 있는 태그 ID들을 리딩 신호에 따라 순서대로 내보낸다. 또한 상기 모바일 리더(210)에서 미리 일반 태그가 아닌 중계기(200)임을 알 수 있도록 하게 되면, 한번의 리딩 신호로 모든 태그 ID들을 전송할 수 도 있다.
참고적으로 상기 도 2에서 실선은 상기 중계기 리더들(207, 208, 209)에서 태그 ID를 리딩하는 동작을 나타내었고, 점선은 모바일 리더(210)가 중계기(200)를 통해서 태그를 리딩하는 동작을 나타내었다.
그러면 상기 중계기(200), 상기 다수의 태그들(220), 모바일 리더(210)간의 통신 방법을 각각 도면을 이용하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 중계기(200)와 상기 다수의 태그들(220)간의 통신 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, 상기 중계기(200)의 첫 번째 리더(207)는 301단계에서 상기 다수의 태그들(220)에 리딩 신호를 전송하여 가독 범위내에 존재하는 다수의 태그 ID들을 읽는다. 상기 중계기(200)의 첫 번째 리더(207)는 상기 태그 ID를 읽는 과정에서 복수의 태그가 응답을 하게 되면 충돌(Collision)이 발생하게 된다. 이를 위해 충돌 방지 알고리즘을 사용하여야 한다.
상기 충돌 방지 알고리즘을 설명하면, 상기 첫 번째 리더(207)에서는 큐어 리(Query : Q)(0~128)값을 사용하는데 상기 첫 번째 리더(207)에서 상기 Q값을 태그로 전송하면 상기 가독 범위내의 태그들은 2^Q 중에서 랜덤한 값을 선택한다. 예를 들어 상기 Q가 3이라면 태그는 2^3 인 8개(0~7)값 중에 하나를 선택하게 된다. 이후 상기 첫 번째 리더(207)에서는 8개 값중에서 순서대로 하나씩 응답하라는 명령을 내리는데 이 과정에서 태그가 너무 많아 같은 랜덤 값을 선택한 태그가 있다면 충돌이 발생하여 상기 첫 번째 리더(207)가 태그 ID들을 읽을 수 없게 된다. 상기 첫 번째 리더(207) 리더는 모든 태그 ID들을 읽어 한번 턴(Turn)하고 나서 충돌이 발생하였으면 읽은 태그들은 대답을 못하게 하고 다시 Q값을 보냄으로써 태그 ID들을 다시 읽게 된다. 이하 설명에서는 리더는 태그들을 읽기 위해서는 충돌 회피 알고리즘을 사용하게 된다.
상기 중계기(200)의 제어부(201)는 303단계에서 상기 첫 번째 리더(207)로부터 수신된 모든 태그 ID들을 메모리(203)에 저장한다. 이후 다음 리더인 두 번째 리더(208)가 305단계에서 다수의 태그들(220)에 리딩 신호를 전송하여 다수의 태그 ID들을 읽는다.
그런후 중계기(200)의 제어부(201)는 307단계에서 상기 읽은 태그 ID들이 메모리(203)에 저장된 기존 태그 ID들과 동일한지 확인한다. 상기 메모리(203)에 이미 저장된 태그 ID들이 존재하는 경우 상기 중계기(200)의 제어부(201)는 311단계로 진행하여 해당 태그 ID들을 메모리(203)에 저장하지 않고 폐기하게 된다.
그러나 상기 메모리(203)에 동일한 태그 ID들중 동일한 태그 ID가 없는 경우 상기 중계기(200)의 제어부(201)는 309단계에서 해당 태그 ID를 메모리(203)에 저 장한다. 그런후 313단계에서 상기 중계기(200)의 제어부(201)는 중계기(200)의 모든 리더가 동작을 완료하였는지 확인한다. 본 발명의 실시예에서와 같이 중계기(200)에 구비된 리더가 3개인 경우 세 번째 리더(209)까지 305단계 내지 313단계를 반복 수행한다. 따라서 이러한 반복 수행의 횟수는 리더의 개수에 따라 달라질 수 있다. 또한 상기 중계기(200)는 상기 다수의 태그들(220)의 ID들을 소정의 주기로 리딩하거나 상기 다수의 태그들(220)이 변경될 수 있는 특정 상황이 되는 경우 리딩할 수 있게 된다.
다음으로 모바일 리더(210)에서 상기 중계기(200)에 저장된 태그 ID들을 리딩하는 방법에 대해 상기 모바일 리더(210)의 동작과 상기 중계기(200)의 중계 태그(205)에서의 동작을 각각 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다.
도 4는 상기 모바일 리더(210)에서의 동작 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4를 참조하면, 상기 모바일 리더(210)는 우선 401단계에서 중계기(200)의 중계 태그(205)에 태그들을 깨우기 위한 소정 신호를 전송한다. 그 후 상기 모바일 리더(210)는 403단계에서 리딩 신호를 전송하여 태그 ID를 요청한다. 그러면 상기 모바일 리더(210)는 405단계에서 상기 중계기(200)의 중계 태그(205)로부터 태그 ID를 수신하였는지 판단한다. 상기 407단계에서 모바일 리더(210)는 태그 ID를 수신하면 405 단계로 진행하고 태그 ID를 수신하지 못하면 종료한다. 태그 ID를 수신하면 상기 모바일 리더(210)는 407 단계에서 모든 태그 ID들을 수신하였는지 확인한다. 모든 태그 ID들을 수신하였으면 모바일 리더(210)는 종료하지만, 아닌 경우 상기 403단계로 진행하여 나머지 태그 ID들을 수신을 반복하게 된다.
여기서 상기 모든 태그 ID를 수신하였는지 확인하는 방법은 Q값을 이용한다. 예를 들어 모바일 리더(210)에서 Q값을 5라고 설정하였다면 32(2^5)회까지 403내지 407단계를 반복하는 것이고, 또 다른 방법은 중계기(200)로부터 소정 시간동안 더 이상 새로운 태그 ID가 수신되지 않거나, 반복된 태그 ID가 수신되면 더 이상 수신할 태그 ID가 없다고 판단할 수 있다.
다음의 도 5를 참조하여 상기 중계기(200)의 중계 태그(205)에서의 동작을 살펴보면, 상기 중계 태그(205)는 모바일 리더(210)로부터 깨기 위한 소정 신호를 수신하여 깨면 501단계에서 메모리 어드레스를 '0'으로 설정한다. 이후 503단계에서 상기 모바일 리더(210)로부터 리딩 신호가 수신하였는지 확인하여 태그 ID를 전송을 하라는 요청을 받았는지를 확인한다. 상기 모바일 리더(210)로부터 태그 ID를 요청받지 않으면 종료하지만, 요청받은 경우 상기 중계기(200)의 중계 태그(205)는 메모리(203)에 저장된 태그 ID를 상기 모바일 리더(210)로 전송한다. 그런 후 507단계로 진행하여 메모리 어드레스를 증가시킨 후 상기 503단계로 돌아간다. 상기 503 내지 507단계는 모바일 리더(210)로부터 태그 ID 요청이 있으면 반복하면서 메모리에 저장된 태그 ID 정보를 모바일 리더(210)로 전송하게 된다. 또한 상기 모바일 리더(210)에서 중계기(200)임을 미리 아는 경우에는 메모리(203)에 저장된 모든 태그 ID들을 전송할 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후 술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 중계기를 사용함으로써 다음과 같은 효과를 가지게 된다.
첫 번째로 다수의 태그를 읽어야 될 필요가 있는 경우 즉 도서관이나 대형 마트와 같은 경우 한자리에서 태그 ID를 읽을 수 있어 사용자가 일일이 많은 수의 태그를 찾아다닐 필요가 없을 뿐만 아니라 모바일 리더에서 중계기로부터 순차적으로 태그 ID를 수신하므로 충돌 회피 알고리즘을 사용하지 않아 리딩 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
두 번째로 냉장고와 같은 경우 불필요하게 냉장고 문을 열지 않고도 냉장고 안의 내용물 정보를 알 수 있는 효과가 있다.
세 번째로 물류 관리 시스템(Supply Chain Mnagement : SCM)환경에서 사용하는 것처럼 중계기에서 리더가 미리 설치하기 때문에 많은 수의 태그를 읽게 되므로 실패없이 모든 태그 ID를 읽을 수 있는 효과가 있다.
네 번째로 본 발명의 중계기 태그는 전원이 공급되는 능동형 태그(Active Tag)가 가능하므로 사용거리 1m 정도 인 수동형 태그의 사용거리보다 멀리서 사용할 수 있는 효과가 있다.
다섯 번째로 본 발명의 중계기는 냉장고와 같은 경우 불필요하게 냉장고 문 을 열지 않고도 냉장고 안의 내용물 정보를 제공할 수 있도록 하는 응용분야에 적용 가능하며, 모바일 리더에 상황에 따라서 mRFID에 읽히지 않아야 하는 태그는 중계기에서 삭제하면 접근을 차단할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수의 태그(Tag)들이 존재하는 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification : RFID) 시스템에서의 리딩(Reading) 장치에 있어서,
    적어도 하나의 중계 리더(Reader)와 중계 태그를 구비하고, 상기 적어도 하나의 중계 리더를 이용하여 상기 태그들의 식별자(Identification : ID)들을 미리 저장하는 중계기와,
    상기 중계 태그를 이용하여 미리 저장된 상기 태그들의 ID들을 상기 중계기로부터 수신하는 리더를 포함함을 특징으로 태그 리딩 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중계기는,
    상기 중계 리더로부터 수신된 태그 ID의 중복 여부와, 상기 리더로부터 태그 ID 요청 여부를 판단하는 제어부와,
    상기 제어부로부터 전송된 태그 ID를 저장하는 메모리를 포함함을 특징으로 하는 태그 리딩 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 중계기는,
    상기 다수의 태그 ID들은 소정의 주기 단위로 업데이트함을 특징으로 하는 태그 리딩 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중계 태그는,
    능동형 태그(Active Tag)임을 특징으로 하는 태그 리딩 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 중계 태그는,
    수동형 태그(Passive Tag)임을 특징으로 하는 태그 리딩 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 리더는,
    모바일 리더임을 특징으로 하는 태그 리딩 장치.
  7. 중계기를 구비하는 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification : RFID) 시스템에서의 리딩(Reading) 방법에 있어서,
    상기 다수의 태그들의 식별자(Identification : ID)를 주기적으로 상기 중계기에 저장하는 제 1과정과,
    리더로부터 상기 중계기에 저장된 태그들의 ID를 요청받으면, 상기 저장된 태그들의 ID들을 순차적으로 상기 리더로 전송하는 제 2과정을 포함함을 특징으로 하는 태그 리딩 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1과정은,
    상기 다수의 태그들의 태그 ID들을 수신하는 과정과,
    상기 수신된 태그 ID들중 상기 중계기에 저장된 태그 ID들과 동일한 태그 ID가 있는지 확인하는 과정과,
    상기 수신된 태그 ID들중 동일한 태그 ID가 있으면 폐기하고 나머지 태그 ID들은 메모리에 저장하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 태그 리딩 방법.
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