KR20090096851A - 알에프 아이디 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ISO/IEC 18000-7 규격을 따르는 433MHz 능동형 RFID 시스템에서 컬렉션(Collection) 명령을 브로드캐스팅하는 RFID 리더가 해당 명령에 응답할 태그 분류를 지정할 수 있도록 하고, 컬렉션 명령을 수신한 RFID 태그들은 자신이 RFID 리더가 지정한 분류에 속할 때만 응답하도록 함으로써, RFID 리더의 컬렉션 명령에 경쟁적으로 응답하는 RFID 태그들 사이에서의 충돌을 감소시켜 더욱 신속하게 컬렉션 과정을 수행할 수 있도록 한다.
알에프 아이디(RFID), 컬렉션, 충돌, 슬롯, 필드, 식별정보(AFI)

Description

알에프 아이디 시스템{ Radio Frequency Identification System }
본 발명은 알에프 아이디 시스템에 관한 것으로서, 특히 컬렉션 명령을 브로드캐스팅하는 RFID 리더는 해당 명령에 응답할 태그 분류를 지정할 수 있도록 하고, 컬렉션 명령을 수신한 RFID 태그들은 자신이 RFID 리더가 지정한 태그 분류에 속하는 경우에만 응답하도록 함으로써, 컬렉션 명령에 경쟁적으로 응답하는 RFID 태그들 사이에서의 충돌을 감소시킬 수 있도록 한다.
도 1을 참조하자면, 알에프 아이디(RFID: Radio Frequency Identification) 시스템은 RFID 리더(11)와 RFID 태그(12)를 포함하여 이루어지는데, RFID 리더(11)가 RF 신호를 송출하여 RFID 태그(12)에 질의 메시지를 전송하면, RFID 태그(12)는 해당 질의 메시지에 대한 응답 메시지를 송출한다.
한편, 에어 인터페이스 규격인 ISO/IEC 18000-7을 따르는 433MHz 능동형 RFID 시스템에서 RFID 리더(11)는 주위에 있는 RFID 태그들의 정보를 수집하기 위하여 컬렉션(Collection) 과정을 수행한다.
컬렉션 과정에서 RFID 리더(11: 'Interrogator' 라고도 함)는 컬렉션 명령을 브로드캐스팅하여 통신 범위 내에 있는 모든 RFID 태그 정보를 수집한 후 그 중 특정 RFID 태그와 P2P(Point To Point) 통신을 수행한다.
이러한 컬렉션 과정에서는 주위의 각 RFID 태그들이 제한된 타임 슬롯(Time Slot)을 이용하여 응답해야 하므로 불가피하게 슬롯 충돌이 일어난다. 특히 종래에는 RFID 리더(11)가 필요로 하는 RFID 태그뿐 아니라 주위의 모든 RFID 태그가 컬렉션 명령에 응답하므로 충돌이 더욱 빈번하게 일어날 수밖에 없다. 현재 이러한 슬롯 충돌을 회피하기 위해 여러 복잡한 통신 알고리즘과 통계학적 슬롯 할당의 확률 연구가 진행되고 있다.
도 2를 참조하여 컬렉션 과정을 살펴보기로 한다.
RFID 리더(11)가 컬렉션 명령을 브로드캐스팅(Broadcasting) 하면, 통신 범위 내에 있는 모든 RFID 태그들(Tag #1~#k)은 이 명령에 응답하여 각자의 태그 아이디(ID)를 RFID 리더(11)에게 전송해준다. 이때, RFID 리더(11)의 컬렉션 명령을 받은 모든 RFID 태그들은 각자 랜덤 값을 발생시켜 이 랜덤 값에 따라 타임 슬롯의 번호를 할당하고, 해당 지연 시간(할당한 슬롯 번호 * 슬롯당 지연시간)만큼 지난 시점에 각자의 응답 메시지를 RFID 리더(11)로 전송한다.
이와 같이 충돌 중재는 특정 컬렉션 라운드(Collection Round, 윈도의 크기를 말함) 내에서 각 RFID 태그의 송신 시간을 슬롯에 할당하는 메커니즘을 사용한다. 컬렉션 라운드는 몇 개의 슬롯으로 나누어져 있으며, 슬롯을 할당하는 최소 윈도의 크기는 57.3ms이다.
한편, RFID 리더(11)는 두 개 또는 그 이상의 RFID 태그로부터의 응답에 대하여 충돌을 검출한다. 즉, 충돌은 복수의 RFID 태그 응답으로부터 야기되는 회선쟁탈에서 검출되거나 무효의 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 검출함으로써 알게 된다. 그러면, RFID 리더(11)는 충돌을 기록하고 차후의 타임 슬롯에서 새로운 RFID 태그의 응답을 계속 경청한다.
컬렉션 라운드가 완료되었을 때, RFID 리더(11)는 이전 컬렉션 라운드 동안 수집된 모든 RFID 태그로 슬립(Sleep) 명령을 전송한다. 슬립 명령을 수신한 태그는 슬립 모드로 이동하고, 차후의 컬렉션 라운드에 참여하지 않는다.
도 2에는 현재 Tag #1과 Tag #k는 정상적으로 응답하였고, Tag #2와 #3은 충돌로 인해 정상 응답을 하지 못하였으며, 이에 따라 이번 컬렉션 라운드가 완료된 후 Tag #1과 #k는 슬립 모드로 진입한 상태가 나타나 있다.
이제 RFID 리더(11)는 컬렉션 명령을 다시 송신함으로써 즉시 다음 컬렉션 라운드를 개시한다. 이러한 과정은 이어지는 3개의 컬렉션 라운드에서 더 이상 새로운 RFID 태그가 검출되지 않을 때까지 계속된다. 이후 RFID 리더(11)는 특정 RFID 태그와 P2P 통신을 수행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 컬렉션 과정에서는 RFID 리더(11)의 통신 범위 내에 존재하는 모든 RFID 태그가 컬렉션 라운드에 참여함으로써 슬롯 할당 충돌이 빈번하게 일어났다. 이에 따라, RFID 리더(11)는 충돌로 인해 인식하지 못한 RFID 태그들을 인식하기 위해 더 많은 횟수의 컬렉션 라운드를 수행해야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, ISO/IEC 18000-7 규격을 따르는 433MHz 능동형 RFID 시스템에서 모든 RFID 태그가 컬렉션 라운드에 참여하는 것이 아니라 사용자가 원하는 특정 분류의 RFID 태그들만이 참여할 수 있도록 하여 슬롯 충돌 확률을 감소시킬 수 있는 알에프 아이디 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 알에프 아이디 시스템의 RFID 리더는, RFID 태그로 컬렉션(Collection) 명령을 전송할 때 메시지 포맷 중 'Command Type' 필드에 AFI(Application Family Identifier)로 태그를 구분함을 표시하는 정보와 AFI 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 설정하고, 'Parameters' 필드에는 응답 대상 태그의 AFI 값을 설정하여 브로드캐스팅하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 알에프 아이디 시스템의 RFID 태그는, 상기 RFID 리더로부터 수신된 메시지에 상기 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있는 경우에는 상기 수신된 메시지에 설정되어 있는 메모리 주소의 데이터를 액세스하여 해당 데이터가 상기 수신된 메시지에 설정되어 있는 상기 응답 대상 태그의 AFI 값과 동일할 때만 상기 컬렉션 명령에 응답하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 AFI로 태그를 구분함을 표시하는 정보는 상기 'Command Type' 필드의 최상위 비트에 설정하고, 상기 AFI 값이 저장되어 있는 메모리 주소는 상기 'Command Type' 필드의 4번째 비트 내지 7번째 비트를 이용하여 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 AFI 값이 저장되어 있는 메모리 주소는 상기 RFID 태그 메모리의 뱅크 중 'bank01'의 주소 '0x18'로 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 응답 대상 태그의 AFI 값은 상기 'Parameters' 필드의 최하위 1 바이트에 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 RFID 태그는 상기 RFID 리더로부터 수신된 메시지에 상기 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있지 않은 경우에는 항상 상기 컬렉션 명령에 응답하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, ISO/IEC 18000-7 규격을 따르는 433MHz 능동형 RFID 시스템에서 RFID 리더가 다수의 RFID 태그 정보를 수집할 때 발생하는 응답 충돌을 줄일 수 있다.
이에 따라, 불필요하게 윈도 크기를 늘리지 않아도 RFID 리더가 RFID 태그의 정보를 신속하게 얻을 수 있다. 특히, 컬렉션 과정에 참여할 RFID 태그의 분류정보를 국제 규격 분류 코드 체계로 설정하면, 향후 규정되는 각기 다른 코드 체계에 그대로 대응할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 ISO/IEC 18000-7 규약에서 RFID 태그로 향하는 메시지 포맷을 나타낸 것으로서, (1)은 RFID 리더에서 RFID 태그로 향하는 메시지 포맷, (2)는 'Command Type' 필드 형식, (3)은 컬렉션 명령어 형식이다.
RFID 리더에서 RFID 태그로 향하는 메시지 포맷은 1 바이트의 'Command Prefix' 필드, 1 바이트의 'Command Type' 필드, 3 바이트의 'Owner ID' 필드, 4 바이트의 'Tag ID' 필드, 2 바이트의 'Interrogator ID' 필드, 1 바이트의 'Command Code' 필드, N 바이트의 'Parameters' 필드, 2 바이트의 'CRC' 필드로 이루어진다. 이때, 1 바이트의 'Command Type' 필드 중 최하위 비트(비트 0)는 'Owner ID'가 존재하는지의 여부를 알리기 위해 사용되고, 비트 1은 브로드캐스팅 메시지인지 또는 P2P 메시지인지의 여부를 알리기 위해 사용되지만, 상위 6개 비트(비트 2 내지 비트 7)는 현재 특정한 용도가 없고 보존 상태(Reserved)이다.
'Parameters' 필드는 1 바이트의 'Command Code' 항목, 2 바이트의 'Window size' 항목, 1 바이트의 보존 상태 항목을 포함하고 있으며, 컬렉션 명령일 때 'Command Code' 항목의 값은 '0x10'이다.
한편, 도 4를 참조하자면, 본 발명에 따른 알에프 아이디 시스템(40)은 RFID 리더(41)와 RFID 태그(42)를 포함하여 구성되며, ISO/IEC 18000-7 규격에 따른다.
도 4에는 설명의 편의를 위해 하나의 RFID 리더(41)와 RFID 태그(42)가 도시되었으나, RFID 리더(41)의 개수 및 각 RFID 리더에 응답하는 RFID 태그의 개수에는 제한이 없다.
RFID 리더(41)와 RFID 태그(42)는 각 RFID 응용 분야에 따라 다양하게 동작하도록 구성될 수 있으며, 특히 본 발명에 따른 RFID 리더(41)와 RFID 태그(42)는 이하에서 설명하는 바와 같이 충돌을 감소시킬 수 있도록 컬렉션 과정을 수행한다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 RFID 리더(41)와 RFID 태그(42)가 동작하는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 컬렉션 과정을 수행하려는 RFID 리더(41)는 RFID 태그(42)로 브로드 캐스팅할 메시지를 다음과 같이 설정한다(S41).
'Command Type' 필드에는 AFI(Application Family Identifier)로 태그를 구분할 것인지의 여부를 나타내는 정보와, AFI 값이 저장되어 있는 RFID 태그의 메모리 주소를 설정한다. 그리고, 'Parameters' 필드에는 응답 대상 태그의 AFI 값을 설정한다.
도 5를 참조하여, 이러한 각 정보를 어느 곳에 설정할 것인지에 대해 구체적인 예를 살펴보자면, AFI로 태그를 구분함을 표시하는 정보는 'Command Type' 필드의 최상위 비트에 설정할 수 있고, AFI 값이 저장되어 있는 RFID 태그의 메모리 주소는 'Command Type' 필드의 4번째 비트 내지 7번째 비트(이하, 'Address' 구간이라 한다)에 설정할 수 있다.
이때, 'Command Type' 필드의 최상위 비트(이하, 'Mask Enable' 비트라 한다)가 '0'이면 종래와 마찬가지로 컬렉션 과정을 수행한다는 것을 의미하고, '1'이면 본 발명에 따라 AFI로 태그를 구분하여 지정된 AFI를 갖는 RFID 태그들만 컬렉션 과정에 참여하도록 한다는 것을 의미한다.
또한, 응답 대상 태그의 AFI 값은 'Parameters' 필드의 최하위 1 바이트(이하, 'Mask' 바이트라 한다)에 설정할 수 있다.
즉, RFID 리더(41)에서 RFID 태그(42)로 향하는 메시지 포맷은 ISO/IEC18000-7 규약을 그대로 따르되, 'Command Type' 필드와 컬렉션 명령어 포맷에 존재하는 보존상태(Reserved) 구간을 사용하여 본 발명을 구성할 수 있다.
상기의 각 정보의 의미를 다음의 표 1에 요약하였다.
Mask Enable 비트 0 : AFI로 태그를 구분하지 않음 (기존 방식대로 사용)
1 : AFI로 태그를 구분함
Address 구간 태그 메모리 'bank01'의 PC 영역에서 AFI 주소를 나타냄(byte단위)
Mask 바이트 사용자가 찾고자하는 AFI 값(예: 국제 분류 AFI 값)
예를 들어, Mask Enable 비트 값을 '1'로 설정하면 AFI 값으로 태그를 분류함을 나타내며, Address 구간과 Mask 바이트가 의미를 갖는다.
이때, Address 구간의 값은 바이트 단위 '3'으로 설정할 수 있는데, 이 값은 RFID 태그의 메모리 뱅크 'bank01'의 PC(Protocol Control) 영역의 '0x18' 위치를 나타내는데, 이하에서 설명하는 바와 같이 이곳에 AFI 정보가 입력되어 있기 때문이다.
도 6을 참조하자면, 현재 RFID 태그 메모리에 대한 규격은 ISO/IEC의 규격과 EPC 글로벌(Global)의 규격이 매우 유사하다.
도 6a는 ISO/IEC 18000-6C의 태그 메모리 구조이고, 도 6b는 EPC Class1 Gen2의 태그 메모리 구조를 도시한 것으로서, 각각 4개의 메모리 뱅크(Bank00~Bank11)가 규정되어 있다.
ISO/IEC 18000-6C의 태그 메모리 구조에서 각 뱅크는 사용자(User), TID(Tag Identifier), UII(Unique Item Identifier), 보존상태(Reserved) 용도로 규정되어 있고, EPC Class1 Gen2의 태그 메모리 구조에서 각 뱅크는 사용자(User), TID(Tag Identifier), EPC(Electronic Product Code), 보존상태(Reserved) 용도로 규정되어 있다.
특히, 태그 응용분야를 ISO/IEC 15961, ISO/IEC 15962 규격에 따르는 AFI로 구분을 한다. 즉 AFI를 통해 어떤 용도(모바일, 물류, 교통, 항공, 유통 등)의 태그인지와 이에 따른 여러 코드 중 어떤 코드로 저장되어 있는지를 알 수 있다. 이러한 AFI는 도 6a와 도 6b 모두에서 메모리 뱅크 'bank01'의 PC(Protocol Control) 영역에 존재하고 있으며, 1 바이트(8 비트)의 크기를 갖는다.
도 7을 참조하여 메모리 뱅크 'bank01'의 구조를 살펴보자면, 최하위 주소로부터 2 바이트의 CRC-16 정보, 2 바이트의 PC 정보, 그리고 UII(또는 EPC) 데이터가 기록되는데, CRC-16 정보는 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 이동 정보 에러 검사에 사용된다.
여기서 2 바이트의 PC 정보 중 5 비트의 'length' 항목은 ''(PC + UII 데이터)의 워드(Word) 길이' -1' 값을 나타내고, 2 비트의 RFU(Reserved for Future Use)' 항목은 향후 사용을 위해 예약되어 있는 구간이며, 1 비트의 'Toggle(T)' 항목은 '0'일 때 EPC 정보가 기록되고 '1'이면 Non-EPC 정보를 나타낸다. 그리고, 1 바이트의 AFI 항목이 존재한다.
그러므로, 단계 S41에서 Address 구간에 설정하는 RFID 태그의 메모리 주소(즉, AFI 값이 저장되어 있는 주소)는 상기 메모리 뱅크 'bank01'에 AFI 값이 저장되어 있는 주소(0x18~0x1F)가 된다. 그리고, 이 주소 구간의 시작 주소를 설정하는 것이므로 '0x18'이 되며, '0x18'은 바이트 단위로 '3'이다.
다시 도 4로 돌아가서, 단계 S41을 통해 메시지 포맷이 설정되었으면, RFID 리더(41)는 해당 메시지를 브로드캐스팅 한다(S42).
단계 S42에서 브로드캐스팅하는 메시지는 컬렉션 명령 메시지이므로, 'Parameters' 필드의 'Command Code' 항목은 '0x10'으로 설정되어 있다.
한편, RFID 리더(41)가 전송한 컬렉션 명령 메시지를 수신한 RFID 태그(42)는 수신된 메시지의 'Command Type' 필드에 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있는지의 여부를 확인한다(S43).
즉, Mask Enable 비트가 '0'으로 설정되어 있는지 또는 '1'로 설정되어 있는지를 확인하는 과정이다.
단계 S43에서의 확인 결과, 수신된 메시지의 'Command Type' 필드에 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있지 않으면(즉, Mask Enable 비트가 '0'으로 설정되어 있으면), 종래와 마찬가지로 모든 RFID 태그가 컬렉션 명령에 응답해야 하므로 타임 슬롯을 할당하여 응답하는 절차를 수행한다(S44,S49).
그러나, 단계 S43에서의 확인 결과, 수신된 메시지의 'Command Type' 필드에 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있으면(즉, Mask Enable 비트가 '1'로 설정되어 있으면)(S44), 수신된 메시지의 'Command Type' 필드에 설정되어 있는 AFI 저장 주소를 확인한다(S45). 즉, 단계 S45에서는 Address 구간에 설정되어 있는 값을 확인하게 된다.
그리고, 단계 S45에서 확인된 주소에 대응하여 자신의 메모리에 저장되어 있는 값(AFI 값)이 단계 S42에서 수신된 메시지에 포함되어 있는 응답 대상 태그의 AFI 값(즉, Mask 바이트에 설정되어 있는 값)과 동일한지의 여부를 확인한다(S46).
단계 S46에서의 확인 결과 서로 동일한 경우에는 컬렉션 과정에 참여하여 RFID 리더(41)로 응답 메시지를 전송하지만(S47), 그렇지 않은 경우에는 컬렉션 과정에 참여하지 않고 응답 메시지를 전송하지 않는다(S48).
이와 같이, 본 발명에 따르면 RFID 리더(41)는 컬렉션 과정을 진행할 때 모든 RFID 태그가 컬렉션 라운드에 참여하게 할 수도 있고, 특정 RFID 태그들만 골라 컬렉션 라운드에 참여하게 할 수도 있다.
도 8을 참조하여 구체적인 예를 살펴보기로 한다.
현재 RFID 리더(41)의 통신 범위 내에 RFID 태그 #1과 #2가 위치하고 있고, RFID 태그 #1에 구비되어 있는 메모리(81)의 AFI 저장 공간에는 '0xB2'가 기록되어 있으며, RFID 태그 #2에 구비되어 있는 메모리(82)의 AFI 저장 공간에는 '0xC2'가 기록되어 있다고 가정한다.
RFID 리더(41)는 컬렉션 과정을 수행하기 위하여 Mask Enable 비트에는 AFI로 태그를 구분함을 알리는 값('1')을 설정하고, Address 구간에는 태그 메모리에서 AFI 값이 저장되어 있는 주소(바이트 단위로 '3')를 설정하고, Mask 바이트에는 자신이 찾고 있는 '0xB2'를 설정한 컬렉션 명령 메시지를 브로드캐스팅 하였다.
그러면, RFID 태그 #1과 #2는 자신의 메모리에 저장되어 있는 AFI 값을 참조하여 컬렉션 과정에 참여할 것인지의 여부를 결정하게 되므로, RFID 태그 #1만이 컬렉션 과정에 참여하여 응답 메시지를 전송하게 되고, RFID 태그 #2는 컬렉션 과정에 참여하지 않는다.
상술한 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
도 1은 RFID 시스템의 개요,
도 2는 종래의 컬렉션 과정을 설명하기 위한 예,
도 3은 종래 RFID 리더에서 RFID 태그를 향하는 메시지 포맷,
도 4는 본 발명에 따른 RFID 시스템이 수행하는 컬렉션 과정의 실시예,
도 5는 본 발명에 따라 RFID 리더에서 RFID 태그를 향하는 메시지 포맷,
도 6은 태그 메모리 구조에 관한 예,
도 7은 태그 메모리의 bank01 구조에 관한 예,
도 8은 본 발명에 따라 컬렉션 과정이 진행되는 개요이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,41: RFID 리더 12,42: RFID 태그
40: RFID 시스템 81,82: 태그 메모리

Claims (5)

  1. ISO/IEC 18000-7 규격에 따라 알에프(RF) 신호를 이용하여 서로 통신하는 RFID 리더와 RFID 태그로 이루어지는 알에프 아이디 시스템에 있어서,
    상기 RFID 리더는 상기 RFID 태그로 컬렉션(Collection) 명령을 전송할 때 메시지 포맷 중 'Command Type' 필드에 AFI(Application Family Identifier)로 태그를 구분함을 표시하는 정보와 AFI 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 설정하고, 'Parameters' 필드에는 응답 대상 태그의 AFI 값을 설정하여 브로드캐스팅하도록 구성되고,
    상기 RFID 태그는 상기 RFID 리더로부터 수신된 메시지에 상기 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있는 경우에는 상기 수신된 메시지에 설정되어 있는 메모리 주소의 데이터를 액세스하여 해당 데이터가 상기 수신된 메시지에 설정되어 있는 상기 응답 대상 태그의 AFI 값과 동일할 때만 상기 컬렉션 명령에 응답하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 알에프 아이디 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 AFI로 태그를 구분함을 표시하는 정보는 상기 'Command Type' 필드의 최상위 비트에 설정하고, 상기 AFI 값이 저장되어 있는 메모리 주소는 상기 'Command Type' 필드의 4번째 비트 내지 7번째 비트에 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 알에프 아이디 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 AFI 값이 저장되어 있는 메모리 주소는 상기 RFID 태그 메모리의 뱅크 중 'bank01'의 주소 '0x18'로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 알에프 아이디 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 응답 대상 태그의 AFI 값은 상기 'Parameters' 필드의 최하위 1 바이트에 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 알에프 아이디 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 RFID 태그는 상기 RFID 리더로부터 수신된 메시지에 상기 AFI로 태그를 구분함이 표시되어 있지 않은 경우에는 상기 컬렉션 명령에 응답하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 알에프 아이디 시스템.
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