KR101224182B1 - 고속 능동형 알에프아이디 시스템에서의 동적채널 관리 및 시간동기화 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 리더 환경에서 능동형 RFID가 효과적으로 이루어지도록 하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템은, 2.4GHz 대역에서 다수의 채널 환경으로 이루어지고, 하나 이상의 리더 및 태그를 포함하는 능동형 RFID 시스템에 있어서, 다수의 채널 중에서 어느 하나의 채널을 선택하고, 태그 웨이크 업 신호와 선택한 채널 정보와 종료 신호를 포함하는 저주파 통신 신호를 태그들에게 전송하고, 태그들의 정보를 수집하기 위한 고주파 통신 신호를 태그들에게 전송하는 리더; 리더와 무선 통신을 수행하면서 리더의 저주파 통신 신호의 웨이크 업 신호에 따라 웨이크 업 상태로 되고 채널 정보에 따라 선택된 채널과 시간 동기화되고 종료 신호에 따라 소정 시간 동안 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태를 유지하며, 고주파 통신 신호에 따라 태그 정보를 전송하는 태그; 리더는 사용 중인 채널이 있는지 여부를 각 리더가 다른 어느 하나의 리더에 전송하는 확인 신호를 통해 확인하고, 각 리더가 사용하고 있지 않는 어느 한 채널을 선택하여 사용한다.
이를 통해, 다수의 리더가 RFID를 수행할 때 유동적으로 다채널을 사용할 수 있고 더불어 안정적으로 다수의 리더가 복수 개의 태그를 인식할 수 있다.

Description

고속 능동형 알에프아이디 시스템에서의 동적채널 관리 및 시간동기화{DYNAMIC CHANNEL MANAGEMENT AND TIME SYNCHRONIZATION FOR HIGH SPEED ACTIVE RFID SYSTEM}

본 발명은 다중 리더 환경에서 능동형 RFID 시스템이 효과적으로 운영되도록 하는 RFID 시스템에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency IDentification)는 무선 라디오 주파수를 사용한 비접촉식 자동 데이터 인식 기술이다.

특정 물체에 관련된 데이터를 저장하고 있는 RFID 태그(Tag)를 물체에 부착시켜두고, RFID 리더(Interrogator)는 그러한 태그로부터 정보를 읽는 작업을 통해 특정 물체에 대한 정보를 자동으로 얻을 수가 있다.

이러한 RFID 시스템은 태그가 자체적으로 배터리를 가지느냐 그렇지 않느냐를 기준으로 두 가지 분야로 분류되어진다. 태그가 배터리를 가지지 않아서 자체적인 전원을 사용할 수 없고 리더로부터 수신된 전파의 일부를 전원으로 전환(back-scattering)하여 리더에게 응답을 송신하는 RFID 시스템을 수동형(passive) RFID 시스템이라 하고, 태그가 배터리를 가지고 있어서 자체적인 전원을 사용하여 리더에게 응답을 송신하는 RFID 시스템을 능동형(active) RFID 시스템이라고 한다.

ISO/IEC 18000-7은 능동형 RFID 시스템을 위한 국제표준으로써 433.92 MHz 주파수 대역에서 RFID 리더와 태그간의 에어 인터페이스(Air Interface)를 정의한다.

ISO/IEC 18000-7 표준에서는 다중 능동형 RFID 태그들을 동시에 인식하고 데이터를 수집하는 작업을 태그수집(Tag Collection)이라 하며, 다중 태그들로부터 동시적으로 전송되는 응답 간에 발생하는 태그 충돌(Tag Collision) 문제를 해결하기 위해 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜(Slotted ALOHA Anti-collision Protocol)을 이용하는 태그 수집 알고리즘을 정의한다.

슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜은 동작 방식 및 구현이 간단하여서 RFID 시스템에서 가장 널리 사용되고 있는 충돌방지 프로토콜 중의 하나이다.

도 1은 일반적으로 능동형 RFID 시스템에서 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 이용한 태그 수집 과정을 나타낸 개략도이다.

능동형 RFID 시스템에서는 리더가 태그 수집 과정을 수행하기 전에 먼저 배터리 소모를 줄이기 위해 잠들어 있는 태그들을 깨우기 위한 웨이크 업(wake up) 과정을 거친다. 그 이후에 리더는 여러 번의 수집 라운드를 반복하면서 리더의 통신 범위 내에 있는 모든 RFID 태그들로부터 태그 ID 및 정보를 수집한다.

하나의 수집 라운드는 리더가 수집 명령어(Collection Command)를 태그들에게 전송함으로써 시작된다. 수집 명령어에는 프레임 크기(Frame Size)가 인자로 포함되어 있는데, 이는 도 1에서 보는 바와 같이 여러 태그가 응답할 수 있는 전체 시간을 지정하는 인자이다.

하나의 프레임은 여러 개의 시간 슬롯(Time Slot)으로 구성되고 하나의 시간 슬롯은 하나의 태그가 응답 메시지를 보내기에 충분한 시간이다. 수집 명령어를 받은 태그는 여러 개의 시간 슬롯 중에 자신이 응답할 시간 슬롯을 임의로 선택하여 자신의 응답 메시지를 전송한다.

도 1의 예에서 프레임은 총 다섯 개의 시간 슬롯으로 구성되어 있고, 두 번째 시간 슬롯에서는 태그 1번과 태그 3번이 동시에 응답해서 태그 충돌이 발생하였다.

리더는 이번 수집 라운드에서 태그 2번과 4번의 정보를 정상적으로 수집하였으며, 수집 라운드 마지막에 수집된 태그가 더 이상 태그 수집 과정에 참여하여 중복적으로 응답을 전송하지 않도록 태그 2번과 4번에게 슬립명령어를 전송하여 재우는 과정을 마지막으로 한 번의 수집 라운드가 종료된다.

여기서, 아직 수집되지 못한 태그 1번과 3번은 연속되는 다음 수집 라운드에서 수집될 것이다. 하나의 수집 라운드가 종료되면 리더는 다시 수집 명령어를 전송함으로써 새로운 수집 라운드를 시작하며, 이러한 과정이 모든 태그들로부터 정보를 수집할 때까지 반복적으로 진행된다.

이러한 태그 수집 과정에서는 상기에서 설명한 바와 같이 각 수집 라운드 마지막에 수집된 태그들을 슬립 모드로 진입시키기 위해 슬립 명령어를 전송하는 과정이 있는데, 이 때 소요되는 시간은 수집 라운드 동안 성공적으로 응답을 수신한 태그 개수에 비례하게 된다.

그러므로 수집된 태그 개수가 많을 때는 슬립 명령어를 각각의 태그에게 전송하기 위해 많은 시간을 소요하게 되고 이는 전체 태그 수집 과정에 소요되는 시간을 증가시켜 시스템의 성능을 저하시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 저주파수(LF)를 이용한 태그 웨이크업 방법을 특허문헌 1(한국등록특허공보 제10-1001682호)이 제안하였다. 이는 하나 이상의 LF 여자기를 이용하여 원하는 영역의 태그를 웨이크 업 명령으로 깨우는 방법이다. LF는 장애물에 크게 영향을 받지 않고 전달되는 특성이 있어, 일정 영역 내의 태그를 동작시키는데 매우 유용한 방법이다. RFID 시스템이 태그의 정보를 효과적으로 읽으려면, 태그의 웨이크 업부터 리더와의 통신, 그리고 최종 슬립에 진입하기 까지 일련의 과정에서 상호간에 시간적으로 동기화된 동작이 필요하다. 특히 두 개의 다른 RF자원을 사용하는 경우에는 이들 간의 지연으로 인하여 통신 속도에 제한을 받으며, 리더간 또는 외란에 의한 RF 간섭이 존재하는 경우에는 상황을 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 이종 RF를 함께 사용하는 RFID 시스템에서는 시간 동기화 정차가 필수적이다.

또한, ISO/IEC 18000-7 표준에서는 433.92MHz 대역의 주파수로 200kHz의 단일 대역을 사용하여 RFID 시스템을 정의하였다. 능동형 RFID 시스템은 리더와 캐그간의 통신 거리가 대개 수십 미터에서 수백 미터까지 길기 때문에, 리더 및 태그의 통신 거리 내에 여러 개의 리더가 존재하여 동시에 운용하는 상황이 매우 빈번하게 발생한다. 다중 리더 환경을 고려하여, 수십 개 이상의 채널을 갖는 2.4GHz 대역의 RF를 이용한 다채널 능동형 RFID 시스템이 제안되고 있는데, 특히 특허문헌 2(한국등록특허공보 제10-1035074호)에서는 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템 및 이를 위한 채널 분배, 채널 동기화, 인식 과정 중첩 방법을 제시하고 있다. 이는 하나의 제어 채널과 2개 이상의 데이터 채널을 사용하여, 리더는 리더간의 채널 정보를 경쟁을 통해 동적으로 할당하고, 태그는 리더가 사용하는 채널 정보를 제어 채널을 통해 수신하여 리더와 통신하는 방식이다. 다만, 이러한 방식은 제어 채널의 통신 상태가 항상 양호해야 하며, 제어 채널의 통신 상태가 양호하지 않은 경우에는 사용할 수 없다. 또한, 리더는 항상 제어 채널을 수신하고 있어야 하기 때문에, 데이터 통신 채널 이외의 제어 채널을 위한 별도의 RF 하드웨어를 구비해야 하는 문제점이 있다. 또한, 태크는 제어 정보를 수신하기 위해서 필수적으로 제어 채널을 수신해야 하므로 2.5초 단위의 부반송파 검출 확인 동작을 통해 웨이크 업되어야 하는 문제점이 있다.

특허문헌 1 : 한국등록특허공보 제10-1001682호 특허문헌 2 : 한국등록특허공보 제10-1035074호

본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 리더 환경에서 능동형 RFID가 효과적으로 이루어지도록 하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템은, 2.4GHz 대역에서 다수의 채널 환경으로 이루어지고, 하나 이상의 리더 및 태그를 포함하는 능동형 RFID 시스템에 있어서, 상기 다수의 채널 중에서 어느 하나의 채널을 선택하고, 태그 웨이크 업 신호와 상기 선택한 채널 정보와 종료 신호를 포함하는 저주파 통신 신호를 상기 태그들에게 전송하고, 상기 태그들의 정보를 수집하기 위한 고주파 통신 신호를 상기 태그들에게 전송하는 리더; 상기 리더와 무선 통신을 수행하면서 상기 리더의 저주파 통신 신호의 웨이크 업 신호에 따라 웨이크 업 상태로 되고 상기 채널 정보에 따라 상기 선택된 채널과 시간 동기화되고 상기 종료 신호에 따라 소정 시간 동안 상기 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태를 유지하며, 상기 고주파 통신 신호에 따라 태그 정보를 전송하는 태그; 상기 리더는 사용 중인 채널이 있는지 여부를 각 리더가 다른 어느 하나의 리더에 전송하는 확인 신호를 통해 확인하고, 상기 각 리더가 사용하고 있지 않는 어느 한 채널을 선택하여 사용한다.

또한, 상기 확인 신호는 채널 사용 요청 메시지와 채널 사용 요청 응답 메시지를 포함하고, 상기 각 리더는 다른 리더가 사용하고 있지 않은 어느 한 채널을 선택하여 사용할 때 또는 상기 채널 사용 요청 메시지에 소정의 시간 동안 채널 사용 요청 응답 메시지가 수신되지 않아 상기 채널을 선택하여 사용할 때, 다른 리더에게 상기 선택한 채널에 대한 채널 사용 획득 메시지를 전송한다.

또한, 상기 태그는 상기 소정 시간 동안 상기 고주파 통신 신호를 수신하지 않으면 자동으로 슬립 상태로 전환한다.

또한, 상기 리더는 상기 저주파 통신 신호를 전송하고 소정의 대기 시간(Pre-Guard Time)을 가진 뒤에 상기 고주파 통신 신호를 송신한다.

또한, 상기 소정의 대기 시간은 상기 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태로 전환되는 지연 시간과 상기 리더와 상기 태그 간의 통신 클록 오차에 기초하여 결정된다.

또한, 상기 리더가 상기 고주파 통신 신호를 상기 태그로 송신할 때, 그 송신 시점에서 상기 태그는 상기 리더가 선택한 채널 정보에 맞게 시간 동기화한다.

또한, 상기 리더는 상기 선택된 채널에서 상기 고주파 통신을 통해 상기 태그의 정보를 수집하는 중에 주기적으로 상기 선택된 채널이 사용 중임을 다른 어느 하나의 리더에게 알린다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 리더와 태그 사이의 통신이 외란 등에 영향을 받지 않고 원활하게 수행되도록 한다.

또한, 다수의 리더가 RFID를 수행할 때 유동적으로 다채널을 사용할 수 있고 더불어 안정적으로 다수의 리더가 복수 개의 태그를 인식할 수 있다.

또한, 다수의 리더기 중에서 하나의 리더가 원하는 시간 동안 다른 리더의 방해를 받지 않고 채널을 선택하여 RFID를 수행할 수 있다.

도 1은 일반적으로 능동형 RFID 시스템에서 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 이용한 태그 수집 과정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템에서 리더가 사용 채널을 선택하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템에서 리더가 태그를 인식하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템은 서로 다른 특징을 갖는 RF(Radio Frequency)를 이용하여 능동형 RFID를 형성하고, 이를 통해 무선 자원의 제어, 2개의 RF 통신이 통합된 리더와 태그 간의 시간 동기화, 리더간의 충돌 회피를 제안한다. 이를 통해 RF 통신 기술의 발달로 인한 고속의 통신 환경에서도 안정적으로 RFID를 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템은 2.4GHz 대역에서 다수의 채널 환경으로 이루어진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템은 하나 이상의 리더 및 태그를 포함한다.

리더는 다수의 채널 중에서 어느 하나의 채널을 선택하고, 태그 웨이크 업 신호와 선택한 채널 정보와 종료 신호를 포함하는 저주파 통신 신호를 태그들에게 전송하고, 태그들의 정보를 수집하기 위한 고주파 통신 신호를 태그들에게 전송한다.

또한, 리더는 사용 중인 채널이 있는지 여부를 각 리더가 다른 어느 하나의 리더에 전송하는 확인 신호를 통해 확인하고, 각 리더가 사용하고 있지 않는 어느 한 채널을 선택하여 사용한다.

태그는 리더와 무선 통신을 수행하면서 리더의 저주파 통신 신호의 웨이크 업 신호에 따라 웨이크 업 상태로 된다.

또한, 태그는 리더와 무선 통신을 수행하면서 리더의 저주파 통신 신호의 채널 정보에 따라 선택된 채널과 시간 동기화한다.

또한, 태그는 리더와 무선 통신을 수행하면서 리더의 저주파 통신 신호의 종료 신호에 따라 소정 시간 동안 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태를 유지한다.

또한, 태그는 리더의 고주파 통신 신호에 따라 태그 정보를 리더로 전송한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템에서 리더가 사용하고자 하는 채널을 선택하는 과정에 대해 도 2를 기초로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템에서 리더가 사용 채널을 선택하는 과정을 도시한 흐름도이다.

리더 A가 채널(CH) 1을 사용하고자 하는 경우에, 먼저 채널 1이 비어있는지 여부를 확인하고, 통신 범위 내에 있는 다른 리더(리더 B, C)에게 채널 사용 요청 메시지(MSG)를 전송한다. 이에 대해 리더 C가 채널 1에 대한 채널 사용 요청 응답 메시지를 전송하면, 이때부터 리더 A는 채널 1를 사용하는 것이 되고, 리더 A는 채널 사용 획득 메시지를 리더 B, C에게 전송한다.

또한, 리더 C가 채널 1을 사용하고자 하는 경우에 먼저 통신 범위 내에 있는 다른 리더(리더 B, C)에게 채널 사용 요청 메시지(MSG)를 전송한다. 이 때, 리더 A가 채널 사용 요청 응답 메시지(MSG)를 전송하면(채널 1을 사용할 것이라는 메지시) 리더 C는 채널 1에 대한 사용권을 획득할 수 없고, 다른 채널을 검색하거나 리더 A의 사용이 끝날 때까지 기다렸다가 채널 1에 대한 사용 여부를 다시 판단할 수 있다.

이후, 리더 B가 채널 1을 사용하고자 하는 경우에, 이전에 리더 A가 수행한 과정과 마찬가지로, 채널 1이 비어있는지 여부를 판단한다. 도 2에서 보듯이, 채널 1은 리더 A가 사용하고 있으므로 리더 B는 리더 A에게 채널 사용 요청 메시지를 전송한다. 이에 대해 리더 A는 채널 사용 요청 응답 메시지를 전송한다. 채널 사용 요청 응답 메시지를 받은 리더 B는 채널 1을 리더 1의 사용이 끝날 때까지 기다릴지 또는 다른 채널을 선택하는 과정으로 넘어갈지 여부를 판단한다. 예를 들어, 소정 시간이 경과한 후에 다시 채널 1에 대한 채널 사용 요청 메시지를 리더 A에게 전송하고 여전히 사용 중이라는 응답 메시지를 받으면 다른 채널을 검색하고, 채널 1에 대한 선택과정과 같은 과정을 다른 채널에 대해 반복한다.

또한, 리더 B가 리더 A의 사용 요청 응답 메시지를 소정 시간 내에 받지 못한 상태에서 다른 리더의 채널 1에 대한 사용 요청 메시지가 있는 경우에는 리더 B가 사용 요청 응답 메시지를 다른 리더에게 전송한다.

또한, 채널 1에 대한 리더 A의 사용이 종료되면 리더 A는 채널 사용 요청 메시지를 보낸 리더 B에 채널 사용 종료 메시지를 전송한다. 만약 리더 B가 다른 채널을 검색하지 않고 채널 1을 사용하기 위해 기다리는 경우에는 리더 B는 채널 1에 대한 사용권을 획득한다. 그리고 이전의 리더 A와 마찬가지로 채널 1에 대해 사용을 획득하였음을 알리는 채널 사용 획득 메시지를 리더 A, C에게 전송한다.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템에서 리더가 태그를 인식하는 과정을 도 3을 기초로 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템에서 리더가 태그를 인식하는 과정을 도시한 흐름도이다.

리더는 저주파 통신 신호를 통해 인식된 태그가 슬립 상태에서 웨이크 업 상태가 되게 한다. 또한, 리더는 저주파 통신 신호를 통해 선택한 채널 정보를 태그에게 전송하고 채널 정보와 태그가 시간(클록) 동기화되도록 한다. 또한, 리더는 저주파 통신 신호를 통해 오류 검출 정보와 종료 신호를 태그에 전송한다. 종료 신호의 전송 완료 시점이 리더와 태그 간의 기준 시간이 된다.

저주파 통신 신호의 종료 신호가 완전히 태그에 수신되는 시점을 기준으로 태그는 소정 시간(저주파 신호 전송 종료 이후에 태그가 리더의 명령을 수신 대기하는 시간) 동안 고주파 무선 통신을 통해 리더의 명령 신호를 수신하는 상태를 유지한다. 만약 이 시간 동안 명령 신호를 수신하지 않으면 태그는 자동으로 다시 슬립(sleep)상태로 전환된다.

리더는 태그와의 저주파 통신을 종료한 후에, 소정의 대기 시간(Pre-Guard Time)을 가진 뒤에 고주파 통신 신호를 송신한다. 소정의 대기 시간은 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태로 전환되는 지연 시간과 리더와 태그 간의 통신 클록 오차에 기초하여 결정된다.

리더가 고주파 통신을 통해 명령 신호를 태그로 송신하면, 송신 완료 시점을 기준으로 태그와 시간 동기화를 다시 수행한다. 즉, 저주파의 통신 시점 기준에서 고주파의 통신 시점에 대한 기준을 전환하는 지점이 바로 명령 송신 완료(리더 입장)와 명령 수신 완료(태그 입장) 시점을 동일하게 보고 이 시간을 기준 시간으로 조정한다. 또한, 리더 또는 태그의 내부적인 처리 지연 시간이 있는 경우에는 이를 측정하여 반영할 수 있다.

리더와 태그간의 고주파 무선 통신 시간이 동기화되면, 리더는 여러 개의 태그 정보를 수집하기 위해서 소정의 간격(Time Slot)으로 시간을 나누어 각 Time Slot에 순차적인 번호(Slot Number)를 부여한 후, Query 명령을 통해 최대 사용하는 Time Slot의 수와 각 Time Slot 사이의 간격과 Slot 전의 대기 시간(Pre-Slot Guard Time)과 Slot 후의 대기 시간(Post-Slot Guard Time)을 태그에 전송한다.

또한, 리더는 태그의 난수 발생을 위한 리더 Sequence Number를 함께 태그에 전송한다. 이를 수신한 태그는 리더가 설정한 Time Slot의 정보를 분석하여, 명령을 수신 완료한 시점을 기준으로 시간 정보를 나누어 리더에게 응답한다. 여기서 응답 절차는 Slotted Ransdom ALOHA 방법이 적용된다. 태그는 랜덤 값을 생성하여 어떤 Slot Number에서 응답할 지 스스로 결정하고 해당 Slot에서 응답한다. 응답하는 데이터는 16bit의 랜덤값과 태그의 고유 ID이다.

16bit 랜덤 값은 Slot에서 응답한 후, 다시 리더가 태그에서 잘 응답하였음을 통지할 때 사용한다(태그의 고유 ID는 4byte 혹은 8byte 등 가변이므로, 통신을 일정하게 하기 위하여 태그가 매 번 만든 2byte의 값을 사용하는 것이 더 유리하다).

리더는 태그로부터 특정 Slot에서 정보를 수신하면, 다음 명령에서 수신한 슬롯과 수신한 태그의 랜덤값을 포함하여 송신하여 태그가 자신이 전송한 정보가 리더에게 제대로 전달되었음을 확인할 수 있도록 한다. 리더에게 제댈 전달되었음을 확인한 태그는 별도의 추가 절차를 리더가 요구하지 않는 한 슬립상태로 전환하여 리더와의 통신을 종료한다.

또한, Slot 전 대기 시간과 Slot 후 대기 시간은 리더와 태그 간의 통신 클록의 오차를 감안하여 기준 클록 단위에서 한 자릿수 작은 값을 사용할 수 있다.

또한, 리더는 명령 신호를 송신하고 모든 Slot에 대한 시간이 경과하면 하나의 라운드(ROUND) 또는 사이클(CYCLE)이 종료된다. 모든 Slot의 수신 정보를 기반으로 다음 라운드에 대한 진행 여부를 결정하고 Slot의 수도 재설정할 수 있다.

만약 더 이상의 라운드를 수행할 필요가 없는 경우에는 리더가 별도의 명령을 송신하지 않고 통신을 종료하고, 태그는 소정의 명령 신호 수신 대기 후에 자동으로 슬립 모드로 전환한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템은 리더가 설정한 Time Slot의 정보를 클록 오차를 감안하여 Guard Time을 앞 뒤로 추가하여 실제 태그와의 통신이 신뢰성 있게 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 리더는 라운드 내의 Time Slot의 중간에서는 채널을 사용하고 있음을 나타내는 정보를 소정 시간 간격으로 다른 리더에 전송할 수 있다. 이러한 소정 시간 간격은, 채널 운용 정보를 수신하는 시간 간격 설정 시에, 이 보다 더 작은 시간으로 각 Time Slot 시간 간격으로 설정될 수 있다.

또한, 리더는 라운드 내의 Slot 사이에 Ack신호를 태그 또는 다른 리더에 전송할 수 있다. Ack신호는 라운드 내의 각 Slot을 그룹화하여 각 그룹 사이에서 태그 또는 다른 리더에 전송될 수 있다. 예를 들어, 4개의 Slot을 한 그룹으로 하여 0 ~ 3 Slot까지 태그와 통신을 수행하고 4 Slot에 진입하기 전에 Ack신호를 태그 또는 다른 다른 리더에 전송할 수 있다. 이를 통해 현재 사용 중인 채널에 대한 사용권 정보를 다른 리더 또는 태그에 알릴 수 있다.

마지막으로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템의 전체 동작 과정을 도 4를 통해 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

먼저 리더는 사용하고자 하는 채널이 다른 리더에 의해 사용되고 있는지 여부를 다른 리더와의 무선 통신을 통해 확인한다(100). 즉, 다른 리더에 의해 사용하고자 하는 채널이 사용되고 있는지 여부를 판단한다(110).

만약 다른 리더에 의해 해당 채널이 사용되고 있으면, 해당 채널을 사용하고 있는 다른 리더의 사용이 끝날 때 까지 기다릴지 여부를 판단한다(113).

만약 리더가 기다리지 않는다고 판단하면 다른 채널을 검색 후(115), 다시 검색된 채널이 다른 리더에 의해 사용되고 있는지 여부를 판단한다(100으로 복귀).

만약 리더가 다른 리더의 사용이 끝날 때 까지 기다리는 것으로 판단하면, 소정 시간이 경과한 후(117)에 다시 다른 리더의 사용이 있는지 여부를 판단한다(110으로 복귀).

만약 다른 리더에 의해 해당 채널이 사용되고 있지 않으면 해당 채널을 사용 채널로 선택한다(120).

리더는 저주파 통신으로 태그를 웨이크 업 시킨다(130). 리더는 저주파 통신으로 사용 채널과 태그를 시간 동기화한다(140).

리더는 고주파 통신으로 태그에게 태그 정보 수집 명령을 전송한다(150). 이에 따라 태그는 태그 정보를 해당 리더로 전송한다(160).

Claims (7)

1. 2.4GHz 대역에서 다수의 채널 환경으로 이루어지고, 하나 이상의 리더 및 태그를 포함하는 능동형 RFID 시스템에 있어서,
   상기 다수의 채널 중에서 어느 하나의 채널을 선택하고, 태그 웨이크 업 신호와 상기 선택한 채널 정보와 종료 신호를 포함하는 저주파 통신 신호를 상기 태그들에게 전송하고, 상기 태그들의 정보를 수집하기 위한 고주파 통신 신호를 상기 태그들에게 전송하는 리더;
   상기 리더와 무선 통신을 수행하면서 상기 리더의 저주파 통신 신호의 웨이크 업 신호에 따라 웨이크 업 상태로 되고 상기 채널 정보에 따라 상기 선택된 채널과 시간 동기화되고 상기 종료 신호에 따라 소정 시간 동안 상기 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태를 유지하며, 상기 고주파 통신 신호에 따라 태그 정보를 전송하는 태그;
   상기 리더는 사용 중인 채널이 있는지 여부를 각 리더가 다른 어느 하나의 리더에 전송하는 확인 신호를 통해 확인하고, 상기 각 리더가 사용하고 있지 않는 어느 한 채널을 선택하여 사용하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 확인 신호는 채널 사용 요청 메시지와 채널 사용 요청 응답 메시지를 포함하고,
   상기 각 리더는 다른 리더가 사용하고 있지 않은 어느 한 채널을 선택하여 사용할 때 또는 상기 채널 사용 요청 메시지에 소정의 시간 동안 채널 사용 요청 응답 메시지가 수신되지 않아 상기 채널을 선택하여 사용할 때, 다른 리더에게 상기 선택한 채널에 대한 채널 사용 획득 메시지를 전송하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 태그는 상기 소정 시간 동안 상기 고주파 통신 신호를 수신하지 않으면 자동으로 슬립 상태로 전환하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 리더는 상기 저주파 통신 신호를 전송하고 소정의 대기 시간(Pre-Guard Time)을 가진 뒤에 상기 고주파 통신 신호를 송신하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 소정의 대기 시간은 상기 고주파 통신 신호를 수신할 수 있는 상태로 전환되는 지연 시간과 상기 리더와 상기 태그 간의 통신 클록 오차에 기초하여 결정되는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 리더가 상기 고주파 통신 신호를 상기 태그로 송신할 때, 그 송신 시점에서 상기 태그는 상기 리더가 선택한 채널 정보에 맞게 시간 동기화하는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 리더는 상기 선택된 채널에서 상기 고주파 통신을 통해 상기 태그의 정보를 수집하는 중에 주기적으로 상기 선택된 채널이 사용 중임을 다른 어느 하나의 리더에게 알리는 다중 리더 환경에서의 능동형 RFID 시스템.

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