KR20100066872A - 무선 인식 센서 태그 및 센서 데이터 저장 방법 - Google Patents

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Abstract

센서 태그의 센서 데이터 저장 방법이 개시된다. 센서 태그에서 수행되는 센서 데이터 저장 방법은, 본 발명의 센서 데이터 저장 방법은, 센서로부터 출력되는 센서 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 새로운 센서 데이터와 직전의 센서 데이터를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 기준을 만족하면 상기 새로운 센서 데이터를 태그 메모리에 저장하는 단계;를 포함한다. 이에 의해 태그 메모리의 효율적인 사용이 가능하다.

Description

무선 인식 센서 태그 및 센서 데이터 저장 방법{Sensor tag and method for storing sensed data}
본 발명은 RFID(Radio Frequency Idnetification) 기술에 관한 것으로, 특히 무선 인식 센서 태그에 관한 것이다.
본 연구는 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호: 2005-S-106-04, RFID/USN용 센서 태그 및 센서 노드 기술 개발]
RFID는 무선 주파수를 이용해 상품과 사물에 내장된 정보를 근거리에서 읽어내는 기술로서, 제품에 붙이는 태그에 생산, 유통 및 소비자에 이르는 전 과정의 정보를 저장하여 다른 정보시스템과 연계할 수 있도록 하는 기술이다. RFID 시스템은 정보를 저장하고 무선 프로토콜로 데이터를 교환하는 무선 인식 태그와, 무선 인식 태그와 RF 통신하는 RFID 리더로 구성된다. 또한 태그는 자체 전원의 유무에 따라서 능동형과 수동형으로 구분되는데, 능동형은 자체 전지의 전원으로 동작하는 태그를 말하며 수동형은 RFID 리더로부터 전송되어 안테나를 통해 수신되는 연속적인 전자파로부터 전력 성분을 추출하여 전원을 생성하는 태그를 말한다. 능동형은 RFID 리더의 전력을 줄이고 RFID 리더와의 인식 거리를 멀리할 수 있는 장점이 있으나, 태그에 전원공급장치를 필요로 하므로 가격과 사용 방법에 제약이 있다. 반면에 수동형은 가격도 저렴하고 반영구적으로 사용할 수 있으나, 인식 거리가 짧고 RFID 리더에서 더 많은 전력을 소비하며 저장할 수 있는 데이터의 양이 많지 않다는 단점이 있다.
한편, RFID의 사용분야가 점점 확대되고 사용방법이 다양해짐에 따라, 태그의 기능도 점점 많아지고 있다. 특히 태그가 저장해야 하는 데이터의 양이 단순한 물품관리에 사용되는 경우에는 수바이트에 불과하지만, USN(Ubiquitous Sensor Network)와 같은 센서 태그의 경우에는 수킬로바이트의 데이터를 저장해야 하는 경우도 발생하고 있다. 센서 태그는 센서로부터 측정된 데이터를 저장하는 경우, 메모리 공간에 저장되는 데이터의 양이 많을수록 센서의 효율성을 증대시키고 사용목적에 적합한 역할을 할 수 있다.
그러나 센서 태그에 저장하는 데이터가 많아짐에 따라, 그 메모리의 용량이 점점 커지게 되고 이는 곧 전력 소비량을 증가시키게 된다. 전력 사용량이 증가할 경우, 수동형의 센서 태그는 사용이 불가능하다. 그리고 능동형일 경우에도 배터리 수명이 짧아지므로, 여러가지 사용상의 제약을 받을 수 있다. 특히 태그의 메모리는 주로 비휘발성 메모리를 사용하므로, 새로운 데이터를 쓰기 위해 현재의 데이터를 지우고 새로운 값을 쓰는 과정을 거쳐야 한다. 그리고 그 과정에서 높은 전압을 사용하므로, 전체적인 전력 소모량을 증가시키기도 한다.
본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 많은 센서 데이터들이 불필요하게 모두 태그 메모리에 저장되는 것을 방지하여 메모리를 효율적으로 사용할 수 있게 하는 기술적 방안을 제공함에 일 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 센서 태그는, 적어도 하나의 정보를 감지하는 센서부; RFID 리더와 무선으로 신호 송수신을 처리하는 알에프 통신부; 태그 동작에 필요한 명령어 및 데이터와 상기 센서부에 의해 센싱된 정보가 저장된 저장부; 및 상기 센서부의 새로운 센서 데이터와 직전의 센서 데이터를 비교하여 기준을 만족하면 상기 새로운 센싱 데이터를 상기 저장부에 기록하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따른 제어부는, 센서부의 새로운 센서 데이터를 저장하는 센서 레지스터, 센서부의 직전 센서 데이터를 저장하는 메모리 레지스터, 및 센서 레지스터에 저장된 새로운 센서 데이터와 메모리 레지스터에 저장된 직전 센서 데이터를 비교하여 기준을 만족하는지를 비교하는 비교부를 포함하는 데이터 비교부;를 포함한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 센서 태그에서 수행되는 센서 데이터 저장 방법은, 센서로부터 출력되는 센서 데이터를 수신하는 단계; 및 수신된 새로운 센서 데이터와 직전의 센서 데이터를 비교하 는 단계; 비교 결과 기준을 만족하면 새로운 센서 데이터를 태그 메모리에 저장하는 단계;를 포함한다.
센서를 통해 측정된 데이터를 메모리 공간에 저장할 경우, 이전 상태의 값과 비교하여 메모리 공간의 할당 여부를 결정할 수 있다. 따라서 센서 태그 내의 메모리 공간에 많은 시간 동안의 센서 데이터를 저장할 수 있으며, 필요한 경우 메모리의 용량을 최소화함으로써, 태그 칩의 크기를 작게 하고, 소비전력을 줄이는 것도 가능한다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 무선 인식 센서 태그의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 일반적인 무선 인식 센서 태그는 RF 통신부(110), 센서부(120), 저장부(130), 및 제어부(140)를 포함한다. RF 통신부(110)는 RF 변복조기로 구성되어 RFID 리더와의 RF 신호 송수신 기능을 담당한다. 센서부(120)는 적어도 하나의 센서를 포함하며, 외부의 다양한 상황을 감지한다. 저장부(130)는 태그 동작에 필요한 명령어 및 데이터를 저장하며, 또한 센서부(120)의 센서 데이터를 저장한다. 제어부(140)는 센서 태그 전반의 동작을 제어하는 구성으로써, 저장 부(130)에 저장된 명령어에 기반하여 동작한다. 구체적으로 제어부(140)는 RFID 리더와의 통신, 센서 데이터의 처리 및 저장부(130)를 제어한다.
센서부(120)로부터 입력되는 센서 데이터들은 제어부(140)에 의해 자동으로 이전에 할당된 저장부(130)의 메모리 주소에 기록된다. 그리고 일 예로, 센서부(120)가 10분 단위로 센싱 동작을 수행하도록 설정된 경우, 제어부(140)는 10분 단위로 센서부(120)로부터 출력되는 센서 데이터를 처리하여 저장부(130)에 저장한다. 일반적으로 센서 데이터는 센서값과 시간을 나타내는 값으로 이루어진다. 보통 1회분의 센서 데이터는 8Byte(32Bit 센서 데이터 + 32Bit Timestamp) 정도의 크기이다. 따라서 1Kbit를 내장하는 센서 태그칩의 경우, 3시간 정도의 센서 데이터만을 저장할 수 있다. 이러한 결과는 센싱 주기 및 데이터의 크기에 따라 달라지지만, 일반적인 방법으로는 새로 입력된 센서 데이터가 이전의 센서 데이터 값과 변화가 없더라도 동일한 값을 다시 기록하기 위해 메모리 주소를 할당하게 되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 태그의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 태그(200)는 RF 통신부(210), 센서부(220), 저장부(230), 및 데이터 비교부(241)를 포함하는 제어부(240)를 포함한다. 그리고 도시되지는 않았으나, 일 실시예에 있어서 센서 태그(200)는 능동형 센서 태그이므로 자체 전원 공급 수단을 포함한다. RF 통신부(210)는 안테나와 변복조부를 포함한다. 안테나는 인쇄된 패턴 또는 코일로 대 략 태그의 외주연을 따라 형성된다. 복조부는 RFID 리더로부터 전송되어 수신되는 신호를 복조하기 위한 구성이며, 변조부는 RFID 리더로 송신할 신호를 변조하기 위한 구성이다. 이 RF 통신부(210)는 당해 분야에서 널리 알려진 것이므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
센서부(220)는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 센서부(220)에 포함되는 센서로는 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서, 조도 센서, 바이오 센서 등이 있을 수 있다. 센서부(220)는 제어부(240)의 제어에 따라 활성화되어 동작한다. 예를 들어 센서부(220)는 주기적으로(예로 5분 단위) 동작한다. 저장부(230)는 예를 들면 플래시 롬과 같은 비휘발성 반도체 메모리이다. 저장부(230)는 태그 동작에 필요한 명령어와 태그 고유 식별자 정보, 그리고 센서부(220)에서 출력되는 센서 데이터를 저장한다.
제어부(240)는 센서 태그(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 구성으로, 스테이트 머신(state machine)으로 설계된 디지탈 로직의 전용 하드웨어, 예를 들면 플립플롭과 게이트 기반으로 설계된 ASIC 회로로 구현될 수 있다. 아니면 마이크로프로세서로 구현될 수도 있다. 본 발명의 일 양상에 따른 제어부(240)는 센서부(220)로부터 출력되는 새로운 센서 데이터가 기준에 부합되는지를 판단하여 저장부(230)에 저장 혹은 폐기한다.
본 발명의 일 양상에 따른 제어부(240)는 데이터 비교부(241)를 포함한다. 데이터 비교부(241)의 일 예가 도 3에 예시되어 있다. 도 3에서와 같이, 데이터 비교부(241)는 센서 레지스터(242), 메모리 레지스터(243), 및 비교부(244)를 포함 한다. 센서 레지스터(242)에는 현 시점에 센서부(220)로부터 출력된 새로운 센서 데이터가 저장된다. 그리고 메모리 레지스터(243)에는 센서부(220)로부터 직전에 출력된 센서 데이터가 저장된다. 비교부(244)는 센서 레지스터(242)와 메모리 레지스터(243)를 비교하기 위한 회로이다. 비교부(244)는 센서 레지스터 값과 메모리 레지스터 값을 비교하여 설정 기준을 만족하는지를 판단한다. 일 실시예에 있어서, 기준 데이터는 저장부(230)에 저장되어 있으며, 이 기준 데이터는 RFID 리더에 의해 변경 가능하다. 즉, 사용자에 의해 설정 및 변경이 가능하다. 그리고 비교되는 두 센서 데이터는 동일한 센서에서 출력된 센서 데이터임이 바람직하다.
비교된 결과가 사전에 설정된 기준을 만족하지 않으면, 제어부(240)는 새로운 센서 데이터를 저장부(230)에 저장하지 않고 폐기한다. 반대로 비교된 결과가 사전에 설정된 기준을 만족하면, 제어부(240)는 새로운 센서 데이터를 저장부(230)에 저장한다. 또한 새로운 센서 데이터는 메모리 레지스터(243)에 덮어쓰기 되어 직전의 센서 데이터로 활용된다. 또 다른 실시예에 있어서, 레지스터를 생략하고 비교를 수행할 때마다 제어부(240)가 저장부(230)로부터 해당되는 직전 센서 데이터를 읽어와서 현재의 센서 데이터와 비교하는 방식으로 구현될 수도 있다.
한편, 데이터 비교부(241)의 비교 결과에 대한 판정은 센서 태그(200)의 메모리 관리 정책에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 센서 데이터의 빈도 수, 태그 메모리의 용량, 사용자의 설정 방법 등에 따라 이전의 센서 데이터와 새로운 센서 데이터를 비교하여 저장 여부를 결정하게 된다. 빈도 수가 높으면 센서 데이터의 양이 많아지므로 비교값이 완전히 일치하지 않고 조금의 차이가 있더라도 같은 값 으로 판정할 수 있으며, 저장부(230)의 용량이 크거나 빈도 수가 낮으면 비교 수준을 자세하게 높일 수도 있다. 즉, 데이터 비교부(241)의 판정 기준은 사용자에 의해 설정 가능하며, 그 기준은 다음과 같은 요소들을 평가하여 기준 설정을 다르게 할 수 있다.
- 센서의 동작 빈도 : 센서의 동작 빈도에 따라 기준을 달리할 수 있다.
- 메모리에 저장하는 센서 데이터의 크기에 따라 기준을 달리할 수 있다.
- 메모리의 용량 : 태그 내의 메모리의 용량에 따라 기준을 바꿀 수 있다.
- 센서의 사용환경 혹은 응용방법 : 센서의 사용목적(예를 들어, 온도 감시, 조도 감시, 압력 관찰 등)에 따라 주기가 달라질 수 있으며, 그에 따라 기준을 변경할 수 있다.
- 태그와 리더의 통신 빈도 및 통신방법 : RFID 리더가 한번 읽은 센서 데이터는 저장할 필요가 없으므로, RFID 리더와의 통신 빈도가 잦으면 저장 빈도를 늘리고, 통신 빈도가 낮으면 저장 빈도를 줄인다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 저장 방법의 흐름도이다.
제어부(240)는 센서부(220)로부터 센서 데이터를 입력받는다(단계 S410). 그리고 입력된 센서 데이터를 센서 레지스터(242)에 저장한다(단계 S420). 비교부(244)는 새로운 센서 데이터가 저장된 센서 레지스터(242)의 값과 직전 센서 데이터가 저장된 메모리 레지스터(243)의 값을 비교한다(단계 S430). 그 비교된 값이 사전에 설정된 기준을 만족하는지를 판단한다(단계 S440). 기준을 만족하지 않 으면, 센서 레지스터(242)에 저장된 센서 데이터를 저장부(230)에 저장하지 않고 폐기한다(단계 S450). 기준을 만족하는 경우, 센서 레지스터(242)에 저장된 값을 메모리 레지스터(243)에 덮어쓰기한다(단계 S460). 그리고 메모리 레지스터(243) 값을 저장부(230)에 저장한다(단계 S470). 한편, 단계 S450에서 센서 데이터를 완전 폐기하는 것이 아니라 저장부(230)에 저장하지 않고 메모리 레지스터(243)에만 복사해 놓을 수도 있다. 이 같이 하는 이유는 다음 센서 데이터의 이전 데이터로 활용하고자 함이다. 그리고 언급하였듯이, 비교 판정에 이용되는 기준 데이터는 센서 데이터의 빈도 수, 태그 메모리의 용량, 사용자의 설정 방법 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 센서 태그의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 태그의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 비교부의 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 저장 방법의 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : RF 통신부 220 : 센서부
230 : 저장부 240 : 제어부
241 : 데이터 비교부 242 : 센서 레지스터
243 : 메모리 레지스터 244 : 비교부

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 정보를 감지하는 센서부; RFID 리더와 무선으로 신호 송수신을 처리하는 알에프 통신부; 및 태그 동작에 필요한 명령어 및 데이터와 상기 센서부에 의해 센싱된 정보가 저장된 저장부;를 포함하는 센서 태그에 있어서,
    상기 센서부의 새로운 센서 데이터와 직전의 센서 데이터를 비교하여 기준을 만족하면 상기 새로운 센싱 데이터를 상기 저장부에 기록하는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 태그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 :
    상기 센서부의 새로운 센서 데이터를 저장하는 센서 레지스터, 상기 센서부의 직전 센서 데이터를 저장하는 메모리 레지스터, 및 상기 센서 레지스터에 저장된 새로운 센서 데이터와 상기 메모리 레지스터에 저장된 직전 센서 데이터를 비교하여 기준을 만족하는지를 판단하는 비교부를 포함하는 데이터 비교부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 태그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저장부에 기록된 새로운 센싱 데이터는 상기 메모리 레지스터에 덮어쓰기로 저장됨을 특징으로 하는 센서 태그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서부의 동작 빈도에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 태그.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서부의 센서 데이터의 크기에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 태그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기준은 상기 저장부의 용량에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 태그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서부의 사용목적에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 태그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서 태그와 상기 RFID 태그와의 통신빈도에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 태그.
  9. 센서 태그에서 수행되는 센서 데이터 저장 방법에 있어서,
    센서로부터 출력되는 센서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 새로운 센서 데이터와 직전의 센서 데이터를 비교하여 기 설정된 기준을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 비교 결과 기준을 만족하면 상기 새로운 센서 데이터를 태그 메모리에 저장하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비교 결과 기준을 만족하면 직전 센서 데이터가 되는 상기 새로운 센서 데이터를 메모리 레지스터에 덮어쓰기 저장하는 단계; 및 상기 수신된 새로운 센서 데이터를 센서 레지스터에 저장하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 비교 단계는 상기 메모리 레지스터 값과 상기 센서 레지스터 값을 비교하여 기준을 만족하는지 판단하는 단계임을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서의 동작 빈도에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서로부터 출력되는 센서 데이터의 크기에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 기준은 상기 태그 메모리의 용량에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서의 사용목적에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기준은 상기 센서 태그와 RFID 태그와의 통신 빈도에 따라 다르게 설정됨을 특징으로 하는 센서 데이터 저장 방법.
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