KR20100064181A - 리더 충돌 방지 방법, 이를 포함하는 ｒｆｉｄ 리더의 구동방법 및 이를 수행하기 위한 ｒｆｉｄ 리더 - Google Patents

리더 충돌 방지 방법, 이를 포함하는 ｒｆｉｄ 리더의 구동방법 및 이를 수행하기 위한 ｒｆｉｄ 리더 Download PDF

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Abstract

리더들 사이의 충돌을 방지할 수 있는 리더 충돌 방지 방법, 이를 포함하는 RFID 리더의 구동방법 및 이를 수행하기 위한 RFID 리더가 개시된다. RFID 리더의 구동방법은 리더들 중 하나인 타겟 리더의 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하는 단계, 감지된 가독 리더들의 개수를 이용하여 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계, 한 프레임을 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하는 단계, 및 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 단계를 포함한다. 이와 같이, 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 랜덤하게 재설정함에 따라 리더들 사이의 충돌이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
주변 리더들의 개수

Description

리더 충돌 방지 방법, 이를 포함하는 ＲＦＩＤ 리더의 구동방법 및 이를 수행하기 위한 ＲＦＩＤ 리더{METHOD FOR PREVENTING COLLISION OF READER, DRIVING METHOD OF RFID READER HAVING THE METHOD AND RFID READER FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 리더 충돌 방지 방법, 이를 포함하는 RFID 리더의 구동방법 및 이를 수행하기 위한 RFID 리더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 리더들 사이에서 발생되는 충돌을 방지할 수 있는 리더 충돌 방지 방법, 이를 포함하는 RFID 리더의 구동방법 및 이를 수행하기 위한 RFID 리더에 관한 것이다.
RFID 시스템(radio frequency identification system)은 다수의 RFID 태그들, 다수의 RFID 리더들 및 운용 소프트웨어부로 구성된다. 상기 RFID 태그는 사물에 얇은 평면 형태로 부착되어 상기 사물의 정보를 갖고 있고, 상기 RFID 리더는 상기 RFID 태그와 하나의 무선신호를 통해 통신하여 상기 사물의 정보를 읽어들인다. 상기 운용 소프트웨어부는 상기 RFID 리더로부터 상기 사물의 정보를 인가받아 각종 어플리케이션을 수행한다.
상기 RFID 시스템은 일반적으로 RFID 충돌(collision)이 발생되어, 상기 RFID 시스템의 기능이 저하될 수 있다. 상기 RFID 충돌은 복수의 태그들이나 복수의 리더들이 동일한 시간대를 사용하거나 동일한 주파수 대역을 사용하게 됨에 따라, 상기 태그들 또는 상기 리더들에서 발생되는 신호들이 섞이게 되고, 그로 인해 상기 리더들에서 상기 신호를 읽지 못하게 된 상태를 말한다.
상기 RFID 충돌은 일반적으로 태그 충돌과 리더 충돌로 분류될 수 있다. 상기 태그 충돌은 1개의 리더가 다수개의 테그를 읽으려고 할 때 발생되는 충돌을 말하고, 상기 리더 충돌은 복수의 리더들 간에 발생되는 충돌을 말한다. 상기 리더 충돌은 다시 다수 리더와 태그 간섭(multiple readers to tag interference)과 리더와 리더 간섭(reader to reader interference)로 구분될 수 있다.
상기 다수 리더와 태그 간섭은 복수의 리더들이 하나의 태그에 동시에 접속하려 해서 간섭을 일으키는 현상을 말한다. 반면, 상기 리더와 리더 간섭은 어느 하나의 타겟 리더에서 발생된 신호가 다른 리더에 도달되어, 어느 하나의 태그로부터 상기 다른 리더로 온 신호가 상기 타겟 리더에서 온 신호에 의해 간섭되는 현상을 말한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 RFID 충돌 중 다수의 리더들 간에 발생되는 리더 충돌을 방지할 수 있는 리더 충돌 방지 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 리더 충돌 방지 방법을 포함하는 RFID 리더의 구동방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 리더 충돌 방지 방법을 수행하기에 적합한 RFID 리더를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 리더 충돌 방지 방법은 하나의 태그(tag)에 둘 이상의 RFID 리더(radio frequency identification reader)들이 동시에 접속할 때 발생하는 간섭과 RFID 리더들 간의 직접적인 간섭을 방지할 수 있는 충돌 방지 방법에 관한 것으로, 상기 리더들 중 하나인 타겟 리더의 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하는 단계, 감지된 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여, 상기 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계, 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하는 단계; 및 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 리더들은 이동형 RFID 리더들일 수 있다.
상기 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계는 상기 충돌 영역 내에 존재하는 충돌 리더들의 개수를 예측하는 단계, 및 상기 가독 리더들의 개수와 상기 충돌 리더들의 개수를 합산하여 상기 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 주변 리더들의 개수에는 상기 타겟 리더까지 포함될 수 있다. 상기 충돌 리더들의 개수를 예측하는 단계에서는 상기 가독 리더들의 개수에 상기 가독 영역의 면적에 대한 상기 충돌 영역의 면적의 비를 곱함으로써, 상기 충돌 리더들의 개수를 예측할 수 있다.
한편, 상기 리더 충돌 방지 방법은 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 상기 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 리더의 구동방법으로, 우선 RFID 리더들 중 하나인 타겟 리더의 현재 타임슬롯이 한 프레임 내에서의 진행순서를 나타내는 타임슬롯 아이디(timeslot_ID)와 일치할 경우, 상기 타겟 리더가 태그와 접속하여 신호를 주고받는다. 이어서, 상기 타겟 리더 이외의 다른 리더가 상기 타겟 리더와 동시에 상기 태그에 접속하는 간섭 또는 상기 타겟 리더와 상기 다른 리더 간에 직접적인 간섭이 발생된다고 판단될 경우, 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행한다.
상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행하는 단계는 상기 타겟 리더의 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하는 단계, 감지된 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여 상기 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계, 상기 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하는 단계, 및 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행하는 단계는 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 상기 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 RFID 리더의 구동방법은 상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행한 후, 상기 타임슬롯 아이디의 값에 1을 더하여 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 RFID 리더는 하나의 태그에 둘 이상의 RFID 리더들이 동시에 접속할 때 발생하는 제1 간섭과 RFID 리더들 간에 직접적으로 발생하는 제2 간섭을 방지할 수 있다.
상기 RFID 리더는 송신부, 수신부, 메인 제어부 및 충돌 방지부를 포함한다. 상기 송신부는 안테나를 통해 상기 태그로 RF 송신신호를 전송하고, 상기 수신부는 상기 안테나를 통해 상기 태그로부터 RF 수신신호를 인가받는다. 상기 메인 제어부는 상기 송신부를 제어하여 상기 RF 송신신호를 발생시키고 상기 수신부로부터 상기 RF 수신신호에 포함된 상기 태그에 대한 정보를 인가받아 처리한다. 상기 충돌 방지부는 상기 제1 또는 제2 간섭이 발생될 때, 한 프레임을 가독 영역과 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하고, 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정한다. 여기서, 상기 충돌 방지부는 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 상기 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 리더 충돌이 발생된 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 있는 주변 리더들의 개수를 예측하여 계산하고, 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성한 후, 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정한다. 이로써, 하나의 태그에 둘 이상의 리더들이 동시에 접속할 때 발생하는 간섭과 리더들 간의 직접적인 간섭을 방지할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하겠다.
도 1은 다수의 RFID 리더들과 다수의 RFID 태그들 사이의 관계를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1 중 가독 영역과 충돌 영역 사이의 관계를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 복수개의 RFID 리더들(radio frequency identification readers, 100)과 복수개의 RFID 태그들(radio frequency identification tags, 200)이 분산되어 있다. 여기서, 상기 RFID 리더(100)를 리더(100)로 축약해서 명명하고, 상기 RFID 태그(200)를 태그(200)로 축약해서 명명하겠다.
상기 리더들(100)은 이동이 가능한 이동형 RFID 리더들일 수 있다. 반면, 상기 태그들(200)은 고정되어 있는 고정형 RFID 태그들이거나 이동이 가능한 이동형 RFID 태그들일 수 있다. 예를 들어, 상기 태그들(200)은 어떤 사물에 얇은 평면 형태로 부착되어 고정되어, 상기 사물에 대한 각종 정보를 내장하고 있을 수 있다. 여기서, 상기 사물에 대한 각종 정보는 일례로, 상기 사물의 제조일, 창고 입고일, 제품명, 상표명 등의 이력사항을 포함할 수 있다.
상기 리더들(100) 각각은 이곳저곳을 이동하면서 상기 태그들(200) 각각과 무선신호로 통신하여, 상기 태그들(200)로부터 상기 사물에 대한 각종 정보를 읽어들일 수 있다. 구체적으로, 상기 리더들(100)은 동일한 주파수 대역, 일례로 860 ~ 960 MHz의 주파수 대역을 갖는 RF 송신신호를 상기 태그들(200)로 전송하고, 상기 태그들(200)은 인가된 상기 RF 송신신호를 변경하여 상기 사물에 대한 각종 정보를 포함하고 있는 반사파 형태로 상기 RFID 리더들(100)로 재전송할 수 있다. 본 실시예에서의 상기 태그들(200)은 전원을 포함하고 있지 않은 수동형 RFID 태그들인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 태그들(200) 모두가 전원을 포함하고 있는 능동형 RFID 태그들이거나, 일부가 상기 수동형 RFID 태그들이고 다른 일부가 상기 능동형 RFID 태그들일 수 있다.
한편, 상기 리더들(100) 각각의 충돌에 있어서의 영향범위는 가독 반경(read range, R1), 간섭 반경(interference range, R2) 및 충돌 반경(collision range, R3)에 따라 구분될 수 있다.
우선, 상기 리더들(100) 각각은 상기 가독 반경(R1) 내에 있는 태그들(200) 또는 다른 리더들(100)과 접속하여 신호를 주고받을 수 있다. 그러나, 상기 리더들(100) 각각은 상기 가독 반경(R1)을 벗어나 범위 내에 있는 태그들(200) 또는 다른 리더들(100)과 접속하지 못한다.
이어서, 상기 리더들(100) 각각은 상기 가독 반경(R1)부터 상기 간섭 반경(R2)까지의 범위에 있는 다른 리더들(100)과 리더와 리더 간섭(reader to reader interference)을 일으킬 수 있다. 이때, 상기 리더와 리더 간섭은 어느 하나의 타겟 리더에서 발생된 신호가 인접한 다른 리더에 도달되어, 어느 하나의 태그로부터 상기 다른 리더로 전송되어 온 신호가 상기 타겟 리더에서 온 신호에 의해 간섭되는 현상을 말한다. 이러한 상기 리더와 리더 간섭은 상기 가독 반경(R1) 내에서도 발생될 수 있다.
마지막으로, 상기 리더들(100) 각각은 상기 가독 반경(R1)부터 상기 충돌 반경(R3)까지의 범위에 있는 다른 리더들(100)과 다수 리더와 태그 간섭(multiple reader to tag interference)을 일으킬 수 있다. 이때, 상기 다수 리더와 태그 간섭은 복수의 리더들이 하나의 태그에 동시에 접속하려 해서 간섭을 일으키는 현상을 말한다. 이러한 상기 다수 리더와 태그 간섭은 상기 가독 반경(R1) 내에서도 발생될 수 있다.
이하, 상기 리더들(100) 중 K 리더, L 리더, J 리더를 예를 들어 자세하게 설명하겠다.
상기 K 리더는 상기 가독 반경(R1) 내의 범위, 즉 가독 영역(AR1)에 있는 태그들(200) 또는 리더들(100)과 무선신호를 주고받을 수 있다. 도 1에서, 상기 L 리더 및 상기 J 리더는 상기 가독 영역(AR1)의 외곽에 배치되어 있으므로, 상기 K 리더는 상기 L 리더 및 상기 J 리더와 접속할 수 없다.
또한, 상기 K 리더는 상기 가독 반경(R1)에서 상기 간섭 반경(R2)까지의 범위, 즉 간섭 영역에 있는 다른 리더들(100)과 상기 리더와 리더 간섭을 일으킬 수 있다. 도 1에서, 상기 J 리더가 상기 간섭 영역 내에 배치되어 있으므로, 상기 K 리더는 어느 한 태그로부터 상기 J 리더로 전송되어 온 무선신호에 간섭을 일으킬 수 있다.
또한, 상기 K 리더는 상기 가독 반경(R1)에서 상기 충돌 반경(R3)까지의 범위, 즉 충돌 영역(AR2) 내에 있는 다른 리더들(100)과 상기 다수 리더와 태그 간섭 을 일으킬 수 있다. 도 1에서, 상기 L 리더가 상기 충돌 영역(AR2) 내에 배치되어 있으므로, 상기 K 리더는 상기 L 리더가 상기 간섭 영역(AR2) 내에 배치된 태그들(200)과 무선신호를 주고받는 것을 방해할 수 있다.
예를 들어, 상기 가독 영역(AR1)에 a 태그가 배치되고, 상기 충돌 영역(AR2)에 b 태그와 c 태그가 배치된다고 할 때, 상기 K 리더는 상기 a 태그와는 무선신호를 주고받을 수 있지만, 상기 b 및 c 태그들과는 무선신호를 주고받을 수 없다.
또한, 상기 L 리더의 가독 반경 내에 상기 b 및 c 태그들이 배치된다고 할 때, 상기 L 리더는 상기 b 및 c 태그들과 무선신호를 주고받을 수 있다. 그러나, 상기 b 태그가 상기 간섭 반경(R2) 내에 배치되고, 상기 c 태그가 상기 간섭 반경(R2)의 외곽에 배치된다고 할 때, 상기 L 리더는 상기 c 태그와 신호를 주고받을 수 있지만, 상기 b 태그와의 접속은 상기 K 리더에 의해 간섭을 받을 수 있다.
도 3은 복수의 타임슬롯들로 구성된 한 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 위에서 발생되는 리더들 간의 충돌을 방지하기 위해 시간분할다중접속(Time Division Multiple Access, TDMA) 방식이 사용될 수 있다. 상기 시간분할다중접속 방식은 한 프레임(a frame)의 시간을 복수의 타임슬롯(timeslot)들로 구성하고, 이러한 타임슬롯들 각각 내에서 하나의 리더만이 이웃하는 태그와 접속함으로써, 상기 리더들 사이의 충돌을 방지할 수 있는 기술이다. 여기서, 상기 한 프레임 내에서의 타임슬롯들은 타임슬롯 아이디(timeslot_ID)의 값에 따라 순번이 부여되어 나열된다. 이때, 상기 타임슬롯 아이디는 1 이상의 정수값을 갖는다.
한편, 상기 타임슬롯들은 서로 동일한 시간을 갖고, 고정된 시간을 가질 수 있다. 그로 인해, 상기 한 프레임의 시간은 상기 타임슬롯들의 개수에 따라 유동적으로 변경될 수 있다. 그러나, 상기 한 프레임의 시간이 고정될 경우, 상기 타임슬롯들 각각의 시간은 상기 타임슬롯들의 개수에 따라 유동적으로 변동될 수 있다.
상기 타임슬롯들 각각은 다시 리더와 태그 간의 통신이 이루어지는 구간과, 리더들 간의 통신이 이루어지는 구간으로 구분될 수 있다. 이하, 리더와 태그 간의 통신이 이루어지는 구간을 R-T 구간으로 축약해서 명명하고, 리더들 간의 통신이 이루어지는 구간을 R-R 구간으로 축약해서 명명한다.
한편, 도 2에서는 상기 각 타임슬롯 내에서 상기 R-T 구간이 상기 R-R 구간보다 먼저 수행되는 것으로 도시하였으나, 이와 다르게 상기 R-R 구간이 상기 R-T 구간보다 먼저 수행될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더의 구동방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 RFID 리더의 구동방법은 상기 시간분할다중접속 방식으로 타겟 리더가 외부의 태그들과 접속되어 구동되는 방법에 관한 것이다. 여기서, 상기 타겟 리더는 도 1에 배치된 다수의 리더들(100) 중 어느 하나의 리더를 의미한다.
우선, 상기 타겟 리더에 할당된 현재 타임슬롯의 값이 한 프레임 내에서의 진행순서를 나타내는 타임슬롯 아이디의 값과 비교하여 일치여부를 판단한다(S10). 이때, 상기 현재 타임슬롯은 상기 타겟 리더가 상기 한 프레임의 타임슬롯들 중 어느 타임슬롯 구간에서 구동되는지를 결정하는 순번값을 갖고 있다.
상기 현재 타임슬롯의 값이 상기 타임슬롯 아이디의 값과 일치할 경우, 상기 타겟 리더는 상기 타겟 리더의 가독 영역에 배치된 태그(200)와 접속하여 무선신호를 주고받을 수 있다. 구체적으로, 상기 타겟 리더는 RF 송신신호를 상기 태그(200)로 전송하고(S20), 상기 태그(200)는 인가된 상기 RF 송신신호를 변경하여 반송파 형태로 상기 타겟 리더로 전송한다. 이하, 상기 반송파 형태로 전송되는 신호를 RF 수신신호라고 명명하겠다. 상기 타겟 리더는 상기 RF 수신신호를 수신하여 상기 RF 수신신호 내에 포함된 각종 정보를 읽어드린다(S30). 본 실시예에서, S20 단계와 S30 단계는 도 2의 R-T 구간 내에서 수행된다.
이어서, 리더 충돌, 즉 상기 리더와 리더 간섭 및 상기 다수 리더와 태그 간섭이 발생하고 있는지 여부를 판단한다(S40).
상기 리더 충돌이 발생되고 있는 경우, 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행한다(S50). 본 실시예에서, 상기 리더 충돌 방지 알고리즘은 도 2의 R-R 구간 내에서 이루어질 수 있다. 상기 리더 충돌 방지 알고리즘에 대한 자세한 설명은 별도의 도면을 이용하여 후술하겠다.
이어서, 상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행한 후, 상기 타임슬롯 아이디의 값에 1을 더하여 증가시킨다(S60).
한편, 본 실시예에서, 상기 타임슬롯 아이디의 값에 1을 더하여 증가시키는 단계는 상기 현재 타임슬롯의 값이 상기 타임슬롯 아이디의 값과 일치하지 않을 경 우 또는 상기 다중 리더들과 태그 사이의 충돌이 발생하지 않았을 경우에도 수행된다.
이와 같이 상기 타겟 리더의 구동이 종료되면, 다른 리더도 위에서 설명한 상기 타겟 리더가 구동되는 방법으로 수행될 수 있다.
도 5는 도 4의 RFID 리더의 구동방법 중 다중 리더들 사이의 충돌방지 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 리더 충돌 방지 알고리즘으로, 우선 상기 타겟 리더의 가독 영역 내에 존재하는 리더들의 개수, 즉 가독 리더들의 개수를 감지한다(S52). 구체적으로, 상기 타겟 리더는 무선신호를 통해 가독 영역 내에 존재하는 리더들과 통신하여, 상기 가독 리더들의 개수를 감지한다.
이어서, 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여, 상기 타겟 리더의 가독 영역과 충돌 영역 내에 존재하는 리더들의 개수, 즉 주변 리더들의 개수를 계산한다(S54).
S54 단계를 구체적으로 설명하면, 우선 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여 상기 충돌 영역 내에 존재하는 리더들의 개수, 즉 충돌 리더들의 개수를 예측한다. 본 실시예에서는 상기 리더들이 배치되는 밀도가 모든 영역에서 일정하다는 가정 하에 상기 충돌 리더들의 개수를 예측할 수 있다. 즉, 상기 충돌 리더들의 개수는 상기 가독 리더들의 개수에 상기 가독 영역의 면적에 대한 상기 충돌 영역의 면적의 비를 곱함으로써 계산되어질 수 있다. 이후, 상기 가독 리더들의 개수와 상기 충돌 리더들의 개수를 합산하여 상기 주변 리더들의 개수를 계산한다. 이때, 상기 주변 리더들의 개수에는 상기 타겟 리더 자기 자신까지 포함되어야 한다.
이어서, 상기 한 프레임을 위에서 계산된 상기 주변 리더들의 타임슬롯들로 새롭게 구성한다(S56). 즉, 상기 한 프레임에서의 최대 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수로 일치시킨다. 따라서, 상기 타임슬롯들 각각의 시간이 고정되어 있다고 할 때, 새롭게 구성된 상기 타임슬롯들의 개수가 증가될 경우, 상기 한 프레임의 시간도 증가될 수 있다.
이어서, 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정한다(S58). 즉, 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 최대 타임슬롯 내에서 랜덤하게 선택한다.
이어서, 상기 가독 영역 내에 존재하는 리더들, 즉 상기 가독 리더들에게 타임슬롯 동기화(timeslot synchronization) 정보를 발송(broadcast)한다(S59).
상기 타임슬롯 동기화 정보를 상기 가독 리더들에게 전송하는 이유는 상기 가독 리더들 간의 프레임을 동기화시키기 위해서이다. 즉, 상기 가독 리더들 간의 프레임을 동기화시킨다는 의미는 상기 가독 리더들 간에 프레임이 시작되는 시간을 동기화시킨다는 의미로, 본 실시예에 의한 알고리즘 특성상 리더들 각자가 독립적으로 작동함으로 생기는 프레임 시작 시간의 불일치를 방지하기 위한 것이다.
이와 같이 상기 가독 리더들에게 상기 타임슬롯 동기화 정보를 발송함에 따라, 상기 가독 리더들은 다음 프레임에서 동일한 시간대에 프레임을 시작할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 통해 설명한 구동방법에 따라 동작될 수 있는 RFID 리더를 포함하는 RFID 시스템에 대하여 설명하도록 하겠다.
도 6은 RFID 리더를 포함하는 RFID 시스템을 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 RFID 시스템은 복수의 RFID 리더들(100), 복수의 RFID 태그들(200), RFID 미들웨어 유닛(300) 및 적어도 하나의 상위 어플리케이션 유닛(400)을 포함할 수 있다. 이하, 상기 RFID 리더(100)를 리더(100)라 하고, 상기 RFID 태그(200)를 태그(200)라하며, 상기 RFID 미들웨어 유닛(300)을 미들웨어 유닛(300)라 하고, 상기 상위 어플리케이션 유닛(400)을 어플리케이션 유닛(400)이라 하겠다.
상기 리더들 각각(100)은 무선신호를 통해 상기 태그들(200) 각각과 접속하여 상기 태그들(200)로부터 각종 정보를 읽어 들일 수 있다. 예를 들어, 상기 리더(200)는 상점의 카트(cart), 창고의 지게차, 도서관의 책리더기, 핸드폰, PDA 등과 같이 이동할 수 있는 장치 내에 장착되어 있을 수 있고, 상기 태그(200)는 상품 진열대 앞, 물품 보관대 앞, 도서 진열대 앞 등에 얇은 판 형태로 부착되어 있을 수 있다.
상기 리더들 각각(100)은 상기 태그들(200)로부터 읽어드린 각종 정보를 상기 미들웨어 유닛(300)으로 전송한다. 경우에 따라서는, 상기 리더들 각각(100)은 상기 미들웨어 유닛(300)으로부터 신호를 인가받아 제어될 수 있다.
상기 미들웨어 유닛(300)은 상기 어플리케이션 유닛(400)과 상기 리더들 사이를 연결해주는 역할을 수행한다. 즉, 상기 미들웨어 유닛(300)은 상기 태그들(200)로부터 읽어드린 각종 정보를 상기 어플리케이션 유닛(400)에서 처리될 수 있는 데이터로 변환시켜, 상기 어플리케이션 유닛(400)으로 전송시킬 수 있다.
상기 어플리케이션 유닛(400)은 상기 미들웨어 유닛(300)로부터 인가된 데이터를 이용하여 각종 어플리케이션 프로그램을 수행할 수 있다.
한편, 상기 미들웨어 유닛(300) 및 상기 어플리케이션 유닛(400) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 일례로, 상기 미들웨어 유닛(300)이 생략될 경우, 상기 리더(100)는 상기 미들웨어 유닛(300)의 역할을 내부에서 수행할 수 있다.
도 7은 도 6의 RFID 리더를 확대해서 도시한 블록도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 리더들 각각(100)은 리더 모듈(110) 및 안테나(120)를 포함하고, 상기 리더 모듈은 메인 제어부(112), 송신부(114), 수신부(116) 및 충돌 방지부(112a)를 포함할 수 있다.
상기 메인 제어부(112)는 상기 송신부(114)를 제어하여 RF 송신신호(10)를 발생시키고, 상기 송신부(114)는 상기 안테나(120)를 통해 상기 RF 송신신호(10)를 상기 태그(200)로 전송한다. 상기 수신부(116)는 상기 안테나(120)를 통해 상기 태그(200)로부터 RF 수신신호(20)를 인가받고, 상기 메인 제어부(112)는 상기 수신부(116)로부터 상기 RF 수신신호(20)에 포함된 상기 태그(200)에 대한 정보를 인가받아 분석하고 해석한다.
상기 메인 제어부(112)는 상기 미들웨어 유닛(300)으로부터 인가되는 제어신호(30)에 의해 제어되고, 상기 태그(200)에 대한 정보를 포함하고 있는 데이터(40)를 상기 미들웨어 유닛(300)으로 전송한다.
상기 충돌 방지부(112a)는 도 5를 통해 설명한 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행한다. 즉, 상기 충돌 방지부(112a)는 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하고, 감지된 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여 상기 충돌 영역 내에 존재하는 충돌 리더들의 개수를 예측한 후, 상기 가독 리더들의 개수와 상기 충돌 리더들의 개수를 합산하여 상기 주변 리더들의 개수를 계산하며, 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성한 후, 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정한다. 이때, 상기 충돌 방지부(112a)는 상기 가독 리더들의 개수에 상기 가독 영역의 면적에 대한 상기 충돌 영역의 면적의 비를 곱하여 상기 충돌 리더들의 개수를 예측할 수 있다.
상기 충돌 방지부(112a)는 상기 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 수행할 수도 있다.
한편, 상기 충돌 방지부(112a)는 도 7과 같이 상기 메인 제어부(112) 내에 포함될 수 있으나, 이와 다르게 상기 메인 제어부(112)와 별도로 배치될 수 있다. 상기 메인 제어부(112)와 별도로 배치된 충돌 방지부(112a)는 상기 메인 제어부(112)에 의해 제어되어 상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 충돌이 발생되고 있는 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 있는 주변 리더들의 개수를 예측하여 계산하고, 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성한 후, 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상 기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정한다.
그로 인해, 하나의 태그에 둘 이상의 리더들이 동시에 접속할 때 발생하는 다수 리더와 태그 간섭과 리더들 간에 직접적으로 발생하는 리더와 리더 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 리더들 간의 충돌을 방지하여 복수의 리더들로 구성된 RFID 시스템의 안정성 및 처리속도를 증가시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 다수의 RFID 리더들과 다수의 RFID 태그들 사이의 관계를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1 중 가독 영역과 충돌 영역 사이의 관계를 도시한 평면도이다.
도 3은 복수의 타임슬롯들로 구성된 한 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더의 구동방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 RFID 리더의 구동방법 중 다중 리더들 사이의 충돌방지 알고리즘을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 RFID 리더를 포함하는 RFID 시스템을 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 RFID 리더를 확대해서 도시한 블록도이다.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명>
100 : RFID 리더 110 : 리더 모듈
112 : 메인 제어부 112a : 충돌 방지부
114 : 송신부 116 : 수신부
120 : 안테나 200 : RFID 태그
R1 : 가독 반경 R2 : 간섭 반경
R3 : 충돌 반경 AR1 : 가독 영역
AR2 : 충돌 영역 300 : RFID 미들웨어 유닛
400 : 상위 어플리케이션 유닛

Claims (16)

  1. 하나의 태그(tag)에 둘 이상의 RFID 리더(radio frequency identification reader)들이 동시에 접속할 때 발생하는 간섭과 RFID 리더들 간의 직접적인 간섭을 방지할 수 있는 리더 충돌 방지 방법에 있어서,
    상기 리더들 중 하나인 타겟 리더의 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하는 단계;
    감지된 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여, 상기 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계;
    한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하는 단계; 및
    상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 단계를 포함하는 리더 충돌 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계는
    상기 충돌 영역 내에 존재하는 충돌 리더들의 개수를 예측하는 단계; 및
    상기 가독 리더들의 개수와 상기 충돌 리더들의 개수를 합산하여, 상기 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더 충돌 방지 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주변 리더들의 개수에는
    상기 타겟 리더까지 포함되는 것을 특징으로 하는 리더 충돌 방지 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 충돌 리더들의 개수를 예측하는 단계는
    상기 가독 리더들의 개수에 상기 가독 영역의 면적에 대한 상기 충돌 영역의 면적의 비를 곱함으로써, 상기 충돌 리더들의 개수를 예측하는 것을 특징으로 하는 리더 충돌 방지 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 리더들은 이동형 RFID 리더들인 것을 특징으로 하는 리더 충돌 방지 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 상기 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리더 충돌 방지 방법.
  7. RFID 리더들 중 하나인 타겟 리더의 현재 타임슬롯이 한 프레임 내에서의 진행순서를 나타내는 타임슬롯 아이디(timeslot_ID)와 일치할 경우, 상기 타겟 리더가 태그와 접속하여 신호를 주고받는 단계; 및
    상기 타겟 리더 이외의 다른 리더가 상기 타겟 리더와 동시에 상기 태그에 접속하는 간섭 또는 상기 타겟 리더와 상기 다른 리더 간에 직접적인 간섭이 발생된다고 판단될 경우, 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행하는 단계는
    상기 타겟 리더의 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하는 단계;
    감지된 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여, 상기 타겟 리더의 가독 영역 및 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계;
    상기 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하는 단계; 및
    상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계는
    상기 충돌 영역 내에 존재하는 충돌 리더들의 개수를 예측하는 단계; 및
    상기 가독 리더들의 개수와 상기 충돌 리더들의 개수를 합산하여, 상기 주변 리더들의 개수를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 주변 리더들의 개수에는
    상기 타겟 리더까지 포함되는 것을 특징으로 하는 RFID 리더의 구동방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 충돌 리더들의 개수를 예측하는 단계는
    상기 가독 리더들의 개수에 상기 가독 영역의 면적에 대한 상기 충돌 영역의 면적의 비를 곱함으로써, 상기 충돌 리더들의 개수를 예측하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더의 구동방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행한 후, 상기 타임슬롯 아이디의 값에 1을 더하여 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더의 구동방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 리더 충돌 방지 알고리즘을 수행하는 단계는
    상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 상기 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더의 구동방법.
  13. 하나의 태그에 둘 이상의 RFID 리더들이 동시에 접속할 때 발생하는 제1 간섭과 RFID 리더들 간에 직접적으로 발생하는 제2 간섭을 방지할 수 있는 RFID 리더에 있어서,
    안테나를 통해 상기 태그로 RF 송신신호를 전송하는 송신부;
    상기 안테나를 통해 상기 태그로부터 RF 수신신호를 인가받는 수신부; 및
    상기 송신부를 제어하여 상기 RF 송신신호를 발생시키고, 상기 수신부로부터 상기 RF 수신신호에 포함된 상기 태그에 대한 정보를 인가받아 처리하는 메인 제어부; 및
    상기 제1 또는 제2 간섭이 발생될 때, 한 프레임을 가독 영역과 충돌 영역 내에 존재하는 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들로 구성하고, 현재 타임슬롯을 상기 주변 리더들의 개수만큼의 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 충돌 방지부를 포함하는 RFID 리더.
  14. 제13항에 있어서, 상기 충돌 방지부는
    상기 가독 영역 내에 존재하는 가독 리더들의 개수를 감지하고,
    감지된 상기 가독 리더들의 개수를 이용하여 상기 충돌 영역 내에 존재하는 충돌 리더들의 개수를 예측한 후, 상기 가독 리더들의 개수와 상기 충돌 리더들의 개수를 합산하여 상기 주변 리더들의 개수를 계산하며,
    상기 한 프레임을 상기 주변 리더들의 개수만큼 복수의 타임슬롯들로 분할한 후, 상기 현재 타임슬롯을 상기 타임슬롯들 중에서 랜덤하게 선택된 하나의 타임슬롯으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
  15. 제14항에 있어서, 상기 충돌 방지부는
    상기 가독 리더들의 개수에 상기 가독 영역의 면적에 대한 상기 간섭 영역의 면적의 비를 곱함으로써, 상기 충돌 리더들의 개수를 예측하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
  16. 제14항에 있어서, 상기 충돌 방지부는
    상기 타겟 리더의 현재 타임슬롯을 재설정한 후, 상기 가독 영역 내에 존재하는 상기 가독 리더들에게 프레임 시작의 동기화를 위한 타임슬롯 동기화 정보를 발송하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
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