KR20090126591A - Tag Collision Avoidance in Multiple RFID Tag Environments of 900 MHz - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 900MHz 대역의 다중 태그 RFID 시스템 환경 하에서, 태그를 효율적으로 식별하기 위한 충돌방지 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 충돌 방지 알고리즘에 대한 시뮬레이터를 구현하여 성능을 분석하고, Chebyshev’s Inequality를 사용하여 태그의 인식 시간을 단축할 수 있는 Chebyshev’s Inequality를 이용한 충돌방지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-collision method for efficiently identifying a tag in a 900 MHz band multi-tag RFID system environment, and more specifically, to implement a simulator for an anti-collision algorithm to analyze performance and to use Chebyshev's Inequality. The present invention relates to an anti-collision method using Chebyshev's Inequality that can shorten tag recognition time.
일반적으로 RFID(Radio Frequency IDentification)란, 사물에 부착된 전자태그로부터 무선 주파수를 이용하여 정보를 송수신하고 이와 관련된 서비스를 제공하는 기술을 일컫는다. RFID 시스템에서는 태그에 극소형 칩을 부착해 많은 정보를 저장할 수 있으며, 상품에 태그의 부착이 용이하고 바코드에 비해 장거리 정보 송·수신이 가능하다. 특히, 유통 및 물류 분야에 사용될 900 MHz 대역의 RFID 시스템은 각종 물품에 전자태그를 부착해 자동으로 물품 명세와 가격, 유통 경로 및 기한 등을 파악할 수 있어 유통 및 물류에 혁신을 가져올 기술로 각광받고 있다. 또한 앞으로 센서 기술과 칩 소형화 기술 등이 더욱 발전하면 정보를 능동적으로 획 득하고 처리하는 능력까지 갖추게 되어 바코드가 하던 역할과는 비교할 수 없을 정도로 많은 일들을 해낼 수 있을 것으로 기대되고 있다.In general, RFID (Radio Frequency IDentification) refers to a technology that transmits and receives information using a radio frequency from an electronic tag attached to an object and provides a service related thereto. In the RFID system, a very small chip can be attached to a tag to store a lot of information. The tag can be easily attached to a product and long-distance information can be transmitted and received compared to a barcode. In particular, the 900 MHz band RFID system, which will be used in the distribution and logistics fields, can be identified as a technology that will innovate distribution and logistics by automatically identifying the item specification, price, distribution route and deadline by attaching electronic tags to various items. have. In addition, as sensor technology and chip miniaturization technology develops further, it is expected to have the ability to proactively acquire and process information, and thus it is expected to be able to do much more than the role played by bar codes.
RFID 시스템에서 사용되는 태그는 수동형과 능동형이 있다. 900 MHz RFID 시스템에서는 수동형 태그가 사용되는데, 그 능력이 매우 제한적이어서 다른 태그들과 통신을 할 수 없고 단지 리더와만 통신이 가능하다. 리더는 무선 채널을 통하여 각각의 태그들과 통신을 하는데, 모든 태그들이 리더가 보낸 신호를 동시에 받게 되고 리더의 전송요구에 응답을 한다. 이때 하나의 리더가 동시에 응답한 복수 개의 태그를 인식해야 하는 문제가 발생하는데 이를 태그 충돌이라고 한다. 복수 개의 태그를 충돌없이 인식하기 위해서는 이러한 태그 충돌 문제를 해결하는 충돌방지 알고리즘이 필요하며, 이는 900 MHz RFID 시스템에서 가장 핵심 기술로서 인식되고 있다.Tags used in RFID systems are passive and active. Passive tags are used in the 900 MHz RFID system, which has a very limited ability to communicate with other tags and only with a reader. The reader communicates with each tag over the radio channel, all tags simultaneously receive signals from the reader and respond to the reader's request for transmission. In this case, a problem arises in that a reader needs to recognize a plurality of tags responded to at the same time. This is called a tag collision. In order to recognize a plurality of tags without collisions, an anti-collision algorithm that solves such a tag collision problem is required, which is recognized as a core technology in a 900 MHz RFID system.
다량의 물품을 실시간으로 식별해야 하는 유통·물류와 같은 대규모 RFID 시스템 환경에서는 다중 태그를 식별할 수 있는 효율적인 충돌방지 알고리즘(anti-collision algorithm or Contention-free Algorithm)이 필수적으로 요구된다. 이러한 충돌방지 알고리즘은 크게 트리 기반 결정적 알고리즘과 슬롯 알로하 기반 확률적 알고리즘으로 구분할 수 있다. 이 가운데서 2004년 8월 이미 국제표준으로 제정된 ISO/IEC 18000-6 Type-A와 현재 18000-6 Type-C로 채택하기 위하여 개정 진행 중에 있는 EPCglobal UHF Class-1 Gen-2도 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘을 사용하고 있다.In large RFID system environments such as distribution and logistics where large quantities of goods must be identified in real time, an efficient anti-collision algorithm or Contention-free Algorithm that can identify multiple tags is essential. Such anti-collision algorithms can be classified into tree-based deterministic algorithms and slot aloha-based probabilistic algorithms. Among them, ISO / IEC 18000-6 Type-A, already established as an international standard in August 2004, and EPCglobal UHF Class-1 Gen-2, which is under revision to be adopted as 18000-6 Type-C, are also slot Aloha-based conflicts. The prevention algorithm is used.
이에 따라 본 발명의 발명자는 ISO/IEC 18000-6 Type-C(EPCglobal Class-1 Gen-2) 프로토콜을 Slot-count(Q) selection 알고리즘을 대신해 시스템 내의 정확한 태그의 개수를 추정하고 추정된 태그의 개수를 기반으로 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯 개수를 조정하여 태그의 인식시간을 단축시킬 수 있는 태그 충돌방지 기술을 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.Accordingly, the inventor of the present invention estimates the exact number of tags in the system by using the ISO / IEC 18000-6 Type-C (EPCglobal Class-1 Gen-2) protocol instead of the slot-count (Q) selection algorithm. Based on the number of slot collision (Q) and the number of slots in the next round by adjusting the tag anti-collision technology that can reduce the recognition time of the tag to reach the present invention.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, ISO/IEC 18000-6 Type-C(EPCglobal Class-1 Gen-2) 프로토콜에서 정의하는 Probabilistic Slotted 충돌방지 알고리즘에 대한 시뮬레이터를 구현하여 성능을 분석하고, ISO/IEC 18000-6 Type-C(EPCglobal Class-1 Gen-2)에서 사용되는 Slot-count(Q) selection 알고리즘을 대신해 Chebyshev’s Inequality를 사용하여 다음 라운드의 적절한 Slot-count(Q) 및 슬롯 개수를 설정할 수 있고, 태그의 인식시간을 단축할 수 있는 효율적인 태그 충돌방지 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, for the Probabilistic Slotted Collision Avoidance Algorithm defined by the ISO / IEC 18000-6 Type-C (EPCglobal Class-1 Gen-2) protocol. Implement a simulator to analyze performance and use Chebyshev's Inequality instead of the Slot-count (Q) selection algorithm used in ISO / IEC 18000-6 Type-C (EPCglobal Class-1 Gen-2) to use appropriate slots for the next round. It is an object of the present invention to provide an efficient tag collision prevention method that can set -count (Q) and the number of slots and can shorten tag recognition time.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용한 태그 충돌방지 방법은,Tag collision prevention method using Chebyshev's Inequality according to the characteristics of the present invention for achieving the above object,
(1) 다수의 태그로 식별 주파수를 송출하는 단계;(1) transmitting identification frequencies to a plurality of tags;
(2) 태그로부터 전송되는 응답에 따라 태그의 수(n)를 추정하는 단계; 및(2) estimating the number n of tags according to the response sent from the tag; And
(3) 추정된 상기 태그의 수를 기반으로 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯의 개수를 조정하여 태그에 전송하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.And (3) adjusting the slot count (Q) and the number of slots based on the estimated number of tags and transmitting the same to the tag.
바람직하게는, 상기 슬롯이, 리더의 Query 명령어에 대한 태그의 반응을 분류함에 있어서, Read Results(충돌 슬롯 개수 c k, 빈 슬롯 개수 c 0, 인식 슬롯 개수 c 1)의 값 중 하나이다.Preferably, the slot is one of values of Read Results (the number of collision slots c k , the number of empty slots c 0 , and the number of recognition slots c 1 ) in classifying a tag's response to a reader's Query command.
바람직하게는, 상기 슬롯이, 리더의 Query 명령어에 대한 태그의 반응을 분류함에 있어서, Expected Value-vector A(a 0 N , n, a 1 N , n, a ≥ 2 N, n)의 값 중 하나이다.Preferably, in the slot, in classifying the response of the tag to the query command of the reader, among the values of Expected Value-vector A ( a 0 N , n , a 1 N , n , a ≥ 2 N, n ) One.
더욱 바람직하게는, 하나의 라운드 종료 후, Read Results와 Expected Value-vector A의 값과의 Distance가 최소가 되는 n값을 선택하는 것에 의하여 태그의 수(n)를 추정한다.More preferably, after the end of one round, the number of tags n is estimated by selecting n values at which the distance between the Read Results and the Expected Value-vector A becomes the minimum.
본 발명에서 제안하고 있는 Chebyshev’s Inequality를 이용한 태그 충돌방지 방법에 따르면, ISO/IEC 18000-6 Type-C(EPCglobal Class-1 Gen-2) 프로토콜의 Slot-count(Q) selection 알고리즘을 대신해 Chebyshev’s Inequality를 사용하여 시스템 내의 정확한 태그의 개수를 추정하고, 추정된 태그의 개수를 기반으로 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯 개수를 조정하여 태그의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 태그의 인식시간을 단축시킬 수 있다.According to the tag collision prevention method using Chebyshev's Inequality proposed in the present invention, Chebyshev's Inequality is substituted for the slot-count (Q) selection algorithm of the ISO / IEC 18000-6 Type-C (EPCglobal Class-1 Gen-2) protocol. To estimate the exact number of tags in the system and adjust the slot count (Q) and slot number of the next round based on the estimated number of tags to effectively prevent tag collisions, as well as to recognize tags. Can be shortened.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 EPCglobal Class-1 Gen-2 프로토콜에서 사용하는 Probabilistic Slotted 알고리즘을 개략적으로 도시한 흐름도이며, 도 2는 종래의 EPCglobal Class-1 Gen-2 프로토콜에서 사용하는 태그 충돌방지를 위한 Slot-count(Q) selection 알고리즘을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯 개수를 효율적으로 선택하는 태그 충돌방지 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 일반적으로 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘은 태그에 의해 발생하는 난수를 통해 자신의 타임 슬롯을 결정하며, 판독하는 태그의 수에 따라 이러한 난수 값의 범위를 최적화함으로써, 효율을 향상시킬 수 있고, 적절한 슬롯의 개수를 설정하여 슬롯의 낭비를 효율적으로 방지할 수 있는 기술이다.FIG. 1 is a flowchart schematically illustrating a probabilistic slotted algorithm used in the conventional EPCglobal Class-1 Gen-2 protocol, and FIG. 2 is a slot-preventing tag collision prevention used in the conventional EPCglobal Class-1 Gen-2 protocol. This figure shows the count (Q) selection algorithm. FIG. 3 is a flowchart schematically illustrating a tag collision avoidance method for efficiently selecting a next slot count (Q) and a number of slots using Chebyshev's Inequality according to an embodiment of the present invention. In general, slot Aloha-based anti-collision algorithms determine their time slots based on the random numbers generated by the tags, and optimize the range of these random values according to the number of tags to read, thereby improving efficiency and providing appropriate slots. It is a technique that can effectively prevent the waste of slots by setting the number of.
본 발명은 이러한 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘에 기반을 둔 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용한 충돌방지 방법은 하나의 라운드 종료 후 Read Results(총 슬롯의 개수 N, 리더의 Query 명령어에 대하여 두 개 이상의 태그가 응답한 충돌 슬롯 개수 c k, 리더의 Query 명령어에 대하여 응답하지 않는 슬롯인 빈 슬롯 개수 c 0, 리더의 Query 명령어에 대하여 한 개의 태그가 응답한 인식 슬롯 개수 c 1)와 Expected Value-vector A(a 0 N , n, a 1 N , n, a ≥ 2 N, n)의 값과의 Distance가 최소가 되는 n값을 선택함으로써 태그의 수(n)를 추정한다. 이를 수식으로 정리하면 다음의 수학식 1과 같다.The present invention is based on the slot Aloha-based anti-collision algorithm. As shown, the anti-collision method using Chebyshev's Inequality according to the present invention has a read result (the total number of slots N , the query command of the leader after one round is finished). The number of collision slots responded by two or more tags for c k , the number of empty slots that are not responding to the reader's Query command c 0 , and the number of recognition slots responded by one tag to the reader's Query command c 1 ) The number of tags ( n ) is estimated by selecting the value n with the minimum distance between the value and Expected Value-vector A ( a 0 N , n , a 1 N , n , a ≥ 2 N, n ). This can be summarized as
여기서, a 0 N , n, a 1 N , n, a ≥ 2 N, n는 각각 다음 수학식 2 내지 수학식 4를 통해 구할 수 있다.Here, a 0 N , n , a 1 N , n , a ≥ 2 N and n may be obtained through
추정된 태그의 개수를 기반으로 다음의 수학식 5와 같이 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯 개수를 설정한다.Based on the estimated number of tags, the slot count Q and the number of slots of the next round are set as shown in Equation 5 below.
이렇게 조정된 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯 개수를 다음 라운드에 반영함으로써, 태그의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 태그의 인식시간을 단축할 수 있다.By reflecting the adjusted slot count Q and the number of slots in the next round, the collision of the tags can be effectively prevented and the recognition time of the tags can be shortened.
도 4는 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 태그의 인식 시간을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 데이터 처리량을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6은 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 시스템 효율을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 충돌 비율을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면이다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용한 태그 충돌방지 방법을 사용할 경우 태그의 인식시간, 데이터 처리량, 시스템 효율, 충돌 비율 등의 성능 인덱스를 기준으로 종래 기술과 비교했을 때, 본 발명이 효과적임을 분명하게 확인할 수 있다.4 is a diagram illustrating a graph comparing the recognition time of tags using Chebyshev's Inequality according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating a graph comparing the data throughput using Chebyshev's Inequality according to the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating a graph comparing the system efficiency using Chebyshev's Inequality according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating a graph comparing the collision ratio using Chebyshev's Inequality according to the present invention. As shown in Figure 4 to Figure 7, when using the tag collision prevention method using Chebyshev's Inequality according to the present invention compared with the prior art based on the performance index of the tag recognition time, data throughput, system efficiency, collision rate, etc. In doing so, it can be clearly confirmed that the present invention is effective.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.
도 1은 종래의 EPCglobal Class-1 Gen-2 프로토콜에서 사용하는 Probabilistic Slotted 알고리즘을 개략적으로 도시한 흐름도. 1 is a flow diagram schematically illustrating a Probabilistic Slotted algorithm used in a conventional EPCglobal Class-1 Gen-2 protocol.
도 2는 종래의 EPCglobal Class-1 Gen-2 프로토콜에서 사용하는 태그 충돌방지를 위한 Slot-count(Q) selection 알고리즘을 나타내는 도면.2 is a diagram illustrating a slot-count (Q) selection algorithm for tag collision prevention used in the conventional EPCglobal Class-1 Gen-2 protocol.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 다음 라운드의 슬롯 카운트(Q) 및 슬롯 개수를 효율적으로 선택하는 태그 충돌방지 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.FIG. 3 is a flowchart schematically illustrating a tag collision avoidance method for efficiently selecting a next round slot count (Q) and a number of slots using Chebyshev's Inequality according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 태그의 인식 시간을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면. 4 is a graph illustrating an experimental comparison of recognition time of tags using Chebyshev's Inequality according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 데이터 처리량을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면. 5 is a graph showing an experimental comparison of data throughput using Chebyshev's Inequality according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 시스템 효율을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면. 6 is a graph showing an experimental comparison of system efficiency using Chebyshev's Inequality according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 Chebyshev’s Inequality를 이용하여 충돌 비율을 실험 비교한 그래프를 나타내는 도면.7 is a graph showing an experimental comparison of the collision ratio using Chebyshev's Inequality according to the present invention.
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|---|---|---|---|---|
| CN103324856A (en) * | 2013-07-01 | 2013-09-25 | 华南理工大学 | Method for quickly estimating number of RFID (radio frequency identification) tags |
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2008
- 2008-06-04 KR KR1020080052743A patent/KR20090126591A/en not_active Application Discontinuation
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