KR101035074B1 - 2.4ＧＨｚ 다채널 능동형 ＲＦＩＤ 시스템 및 이를 위한채널 분배, 채널 동기화, 인식 과정 중첩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2.4GHz 대역을 하나의 제어 채널과 다수의 데이터 채널로 이루어진 다채널 시스템으로 구성하고 리더들에 대한 채널 분배, 태그와 리더간의 채널 동기화, 인식과정 중첩, 제어 채널 다중 접속 등을 위한 절차를 제시하여 기존 433MHz 단일 채널 능동형 RFID 시스템에 비해 다수의 리더가 밀집하여 동작하는 상황에서도 속도 및 안정성을 크게 향상 시킬 수 있는 새로운 능동형 RFID 시스템에 관한 것이다.

발명에 포함된 주요 기능들을 간략히 소개하면 우선 채널 분배 기능은 인접한 리더들이 서로 다른 데이터 채널을 사용하여 충돌을 피하기 위한 것으로 분산형 구조를 가진다. 리더들은 제어 채널을 통해 주기적으로 동기정보 프레임을 전송하고 각 리더는 초기 구동 시 일정 시간 동안 주변 리더들이 전송하는 동기정보 프레임을 수집하여 이웃 노드 목록을 구성하고 이를 활용하여 충돌을 피하는 채널을 선택할 수 있다. 다채널 환경에서 태그와 리더간의 채널 동기화가 중요한데 태그가 여러 데이터 채널을 스캐닝 할 필요 없이 제어 채널에 전파되는 리더들의 동기정보 프레임을 이용하여 주변의 리더와 채널을 빠르게 동기화할 수 있다. 태그가 서로 다른 채널로 구동 중인 여러 리더의 공통 인식 영역 내에 있을 경우 태그가 한 리더의 인식 과정에 참여 중인 동안 다른 리더와 통신을 하지 못하는 태그 귀머거리 현상이 발생하고 리더의 밀집도가 높을수록 태그 귀머거리 현상에 따른 개별 리더의 성능 저하가 커진다. 태그가 여러 리더들의 인식과정에 동시에 참여할 수 있도 록 하는 인식과정 중첩 방안을 제시하여 성능을 개선한다. 채널 분배나 채널 동기화, 인식과정 중첩 등을 위해서는 제어 채널을 통한 원활한 정보 교환이 중요하기 때문에 블랙버스트 신호를 이용하여 제어 채널을 리더들이 공정하고 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 다중 접속 방안을 제시하였다.

능동형 RFID, 2.4GHz, 다채널, 채널분배, 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제, 인식과정 중첩, 다중접속, 블랙버스트, ISO 18000-7

Description

2.4ＧＨｚ 다채널 능동형 ＲＦＩＤ 시스템 및 이를 위한 채널 분배, 채널 동기화, 인식 과정 중첩 방법{2.4GHz Multi-Channel Active RFID systems and Methods of Channel Allocation, Channel Synchronization and Overlapping Collection Processes}

본 발명은 능동형 무선 주파수 식별(Radio Frequency IDentification, 이하 "RFID"라 함) 시스템에 관한 것으로, 특히, 2.4 GHz 대역에서 다채널(Multi-channel)을 이용하여 채널분배, 채널동기화, 태그인식구간(Tag Collection Process) 중첩 방법들로써 다수의 리더(Reader)들이 다수의 태그(Tag)를 인식하는 능동형 RFID 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 능동형 RFID 시스템은 능동형 RFID 태그(RFID Tag)와 RFID 리더(RFID Reader)로 구성된다. 그리고 상기 능동형 RFID 태그는 내부에 배터리 및 송신장치를 내장하고 있어 스스로 송신할 수 있다. 이런 구조의 능동형 RFID 태그는 배터리 절약을 위해 보통의 경우 절전 모드(Power Save Mode / Sleep Mode)로 동작하는데, RFID 리더는 이러한 절전 모드로 동작하는 RFID 태그를 활성화시키기 위해 주기적으로 웨이크업 신호(Wake-Up Signal)를 전송한다. 하나의 RFID 리더는 다수의 RFID 태그를 인식할 수 있으며, 반이중(Half Duplex) 방식을 이용하여 RFID 태그와 상호 송수신한다.

이러한 능동형 RFID 시스템의 국제 표준으로 ISO 18000-7이 대표적인데, 이 표준은 433.92MHz에서 200Khz의 채널 대역을 가지는 단일 채널 시스템이다. 이 시스템이 제공하는 데이터 전송률은 27.778kbps 수준이다. 단일 채널 기반의 종래의 능동형 RFID 시스템은 다음과 같은 문제점 및 한계를 가진다.

첫째로 도 2와 같이, 다수의 리더가 인접하여 작동할 때, 리더1과 리더2가 같은 단일 채널을 사용한다면 두 리더의 공통 전파 도달 영역에 존재하는 태그1에서는 리더1과 리더2가 전송한 명령이 서로 간섭을 일으켜서 인식을 방해하는 리더 충돌(reader collision) 문제가 발생할 수 있다.

둘째로 상기 ISO 18000-7 표준은 태그의 ID 값(64bit, 96bit 등의 길이를 가짐) 외에 다양한 부가 정보를 전송하기에는 전송률이 낮아서 부가 정보 전송 요구를 만족시키기 어렵다. 실재 능동형 RFID 기술을 실용화하는 과정에서 부가 정보 전송의 필요성은 빈번하게 발생한다. 예를 들어 항만에는 식품을 적재한 다수의 냉장 컨테이너가 동작한다. 이러한 냉장 컨테이너 내부의 온도를 감지, 측정하여 그 결과를 내부 메모리에 저장해 두었다가 RFID 리더의 인식 명령 시에 태그의 ID 값과 함께 저장 결과를 전달하는 센서형 능동형 RFID 태그에 대한 요구가 실재한다. 그런데 상기 표준의 전송률로는 이러한 부가 정보 전송 요구를 만족시키기가 어렵다.

앞에서 설명한 첫 번째 문제, 즉 리더 충돌에 대한 해결책은 인접한 리더들 이 시간을 분할하여 채널을 점유하게 하는 것인데 이 경우 개별 리더의 성능은 채널을 나누어 사용하는 인접 리더들의 수에 반비례하는 한계가 있다. 이 문제에 대한 근본적 해결책은 인접한 리더들끼리 서로 다른 채널(주파수)을 사용하게 하는 것이다. 두 번째 문제, 즉 전송률 증대를 위한 근본 해결책은 채널에서 보다 넓은 주파수 대역을 사용하는 것이다. 주지하다시피 2.4GHz 대역은 ISM Band로서 주파수 사용 권한(License)을 획득하지 않더라도 산업, 연구, 의학 분야에서 자유롭게 사용할 수 있고 그 주파수 대역도 100MHz가 넘는다. 따라서 2.4GHz 대역을 활용하여 다수의 채널을 구성하고 채널 별로 충분한 대역을 할당한다면 기존 문제에 대한 근본적 해결이 가능해질 수 있다.

본 발명에서는 IEEE 802.15.1 표준, 상업적으로는 블루투스(Bluetooth)라고 알려져 있는 표준 기술과 같이 채널 대역폭이 1MHz이고 전체 채널의 수가 100여개인 2.4GHz 다채널 RFID 시스템을 제안 한다. 채널 구성에 있어 이 표준을 근거로 한 이유는 이러한 형태의 무선 송수신, 즉 2.4GHz 대역에서 1MHz 채널 대역을 가지는 무선 트랜시버가 현 시점에서 가장 경제적이기 때문이다. 참고로 블루투스의 경우 개별 채널의 최저 전송률이 172.8Kbps로 ISO 18000-7의 6배 수준에 이른다.

앞에서 설명한 2.4GHz 대역의 다채널 RFID 시스템을 실현하기 위해서는 다음과 같은 기술 사항을 해결하여야 한다.

첫째, 리더 충돌 문제를 극복하기 위해 인접한 리더들이 서로 다른 채널을 선택하게 하는 구체적 채널 분배 방법이 필요하다. 채널 분배 방법은 중앙제어형과 분산제어형 두 가지로 크게 분류할 수 있다. 안정성과 관리 편의성 등을 고려할 때 분산제어형이 보다 적합하다고 생각한다.

둘째, 태그가 현재 영역에서 동작하는 리더의 채널(주파수)을 알아내어 그 채널로 자신의 채널을 동기화시키는 채널 동기화 방법이 필요하다. 태그가 빠르게 이동할 수 있고 채널의 수가 다수인 점을 고려할 때 빠르게 채널을 동기화 시키는 방법이 필요하다.

셋째, 태그가 존재하는 곳이 하나 이상 리더의 동작 영역일 경우 태그는 그 중 하나의 리더에 의해서만 인식되고 나머지 리더들에게는 인식되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 도 3과 같이 태그1은 리더1과 리더2의 공통 전파 도달 영역에 존재하지만 리더1의 주파수인 채널1로 자신의 주파수 채널을 설정한 까닭에 리더1에서만 인식이 가능하며 리더2에서는 인식되지 않는다. 물론 실용적 상황에서 리더1에서만 인식되어도 문제가 없는 경우가 있을 수 있지만 두 리더 모두에서 인식되기를 원하는 경우도 있을 수 있으며, 이때 이 점이 문제가 된다. 이를 이하에서는 태그 귀머거리(Tag Deafness) 문제라 칭한다.

상기 태그 귀머거리 문제를 개선시키기 위해서는 도 4에서와 같이 태그가 시간을 나누어 리더들에 대해 순차적으로 채널을 동기화하는 접근이 있을 수 있다. 그런데 이 경우 하나의 채널을 여러 리더들이 시간을 나누어 태그들을 인식하는 것과 같은 성능 저하를 가져올 것이다. 따라서 이러한 성능 저하 문제를 극복하기 위해서는 순차적 채널 동기화보다 보다 효율적인 채널 동기화 및 인식 과정 처리 방법이 필요하다.

넷째, 제어 채널을 통해 나머지 데이터 채널에 대한 동적 채널 할당, 태그의 빠른 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제 등을 개선시킬 수 있기 때문에, 리더들의 제어 채널에 대한 효율적이고 공정한 사용을 위한 다중접속 제어방법이 필요하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술 사항을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 능동형 RFID 환경을 2.4GHz 대역의 다채널 환경으로 구성함으로써, 다수의 리더가 인접 영역에서 동작하며 대량의 부가 정보 추가 인식이 필요한 다수의 태그가 빠르게 이동하는 환경에서, 기존 단일 채널(ISO 18000-7) 방식에 비해 태그 인식 및 부가 정보 전송 속도를 증대시키는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 리더 간의 충돌 문제를 해결하기 위해 다채널 환경에서 인접 리더 간에 서로 다른 채널을 선택하게 하는 분산제어형 채널 분배 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다채널 환경에서 태그가 현재 영역에서 동작하는 리더가 사용하는 채널을 빠르게 파악하고 그 채널로 자신의 채널을 동기화하는 채널 동기화 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다채널 환경에서 발생하는 태그 귀머거리 문제, 그리고 이에 대응한 순차적 채널 동기화의 성능을 개선하기 위한 채널 동기화 방법 및 태그인식구간 중첩 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제어 채널의 효율적이고 공정한 사용을 위한 제어 채널 다중접속제어(MAC : Medium Access Control) 방법을 제공하는데 있다. 본 발 명은 상기의 분산제어형 채널분배, 채널 동기화, 태그인식구간 중첩 방법 등을 실현하기 위해 여러 채널 중 한 채널을 제어 채널로 지정해서 사용한다. 제어 채널을 통해 나머지 데이터 채널에 대한 채널 분배, 채널 동기화, 인식과정 시기 등을 결정하므로 이 제어 채널의 효율적이고 공정한 사용을 위한 다중접속제어 방법이 필요하다.

상기와 같은 목적을 당성하기 위한 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 특징은 2.4GHz 대역의 다수의 채널 환경으로 구성되고, 상기 다수의 채널을 하나의 제어 채널과 적어도 2개 이상의 데이터 채널로 구성되는데 있다.

상기와 같은 목적을 당성하기 위한 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 다른 특징은 적어도 2개 이상의 리더들 및 태그들을 포함하는 능동형 RFID 시스템에 있어서, 상기 리더들의 채널 분배 및 태그가 주위의 리더들이 사용하는 채널 정보를 인식하고 해당 채널의 동기화에 이용되는 하나의 제어 채널과, 리더와 태그 간의 데이터 전송에 이용되고, 리더들이 서로 다른 채널을 이용하여 인식 구간의 중첩을 통해 각각의 리더들의 중첩된 인식 구간 동안 서로 다른 태그들이 중첩해서 참여 할 수 있게 하는 적어도 2개 이상의 채널을 갖는 다수의 데이터 채널을 포함하는데 있다.

바람직하게 상기 제어 채널은 리더들의 제어 채널에 대한 공정하고 효율적인 사용을 위해 사용되는 경쟁제어슬롯(C-slot, Contention Control slot)과 동적 채널 할당, 태그들의 빠른 리더들과의 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제 등을 개선시 키는 동기정보 프레임을 전송하는 동기정보 전송슬롯(S-slot, Synchronization slot)이 서로 번갈아 가며 반복하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 경쟁 제어 슬롯(C-slot, Contention Control slot)은 백오프(backoff) 값을 저장하는 적어도 하나 이상의 미니슬롯(Tminislot)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제어 채널 및 데이터 채널은 172.8kbps의 데이터 전송률과, 1MHz의 채널 대역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 당성하기 위한 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 분산 제어형 채널 분배 방법의 특징은 도 7과 같이, 초기 설정시 검색한 S-slot수를 T_is라고 하고 그것을 R(n)에 저장한다. 매 S-slot마다 동기정보 프레임의 존재를 조사하여 동기정보프레임이 있을시 채널정보갱신을 시작한다. 동기정보프레임 자신의 채널정보 및 한홉이웃노드목록의 수를 T_hl이라고 하고 그것을 B(m)에 저장한다. B(m)가 0이 될 때까지 기존 존재하는 홉목록의 채널 정보와 추가될 노드 m의 채널정보를 비교하여 다르면 정보를 갱신한다. R(n)이 0이 될 때까지 홉목록을 작성하고 작성된 목록을 바탕으로 채널 선택을 시작한다. 그리고 홉목록 중 2 홉목록(홉구분=2)인 목록의 개수가 0개이면 1 홉목록(홉구분=1)인 목록의 개수를 확인한다. 확인한 개수가 전체선택 가능한 채널의 개수(TotalCh)와 같으면 신호세기(R-ss)의 값이 제일 적은 노드의 채널을 가지고 자신의 채널을 생성한다. 만약 홉구분이 2인 개수가 0개이면서 홉구분이 1인 개수가 TotalCh개수보다 적으면 차집합을 이용하여 (TotalCh - 홉목록)인 목록에서 랜덤하게 채널을 생성한다. 홉구분이 2인 목록이 있고, 홉목록이 TotalCh의 개수와 같을시 홉구분이 2인 목록 중 R-ss가 가장 적은 리더의 채널을 이용하여 채널을 생성하고, TotalCh개수보다 적을시 차집합을 이용하여 (TotalCh - 홉목록)인 목록에서 랜덤하게 채널을 생성한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 태그와 리더간의 채널 동기화 방법의 특징은 도 8과 같이 나타낼 수 있다. 태그1,2,3은 제어채널의 동기정보 전송슬롯을 통해 리더1,2,3들이 전송하는 동기정보 프레임을 수신함으로써 리더들의 존재 유무와 리더들의 채널정보를 확인할 수 있으며 리더들과 빠른 동기화를 할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 인식 구간 중첩 방법의 특징은 다수의 리더가 다수의 태그를 읽는 과정을 나타내는데, 기존 능동형 RFID의 인식과정을 보면 도 4와 같이 리더1의 CP(Collection Period)구간의 SP에서 Collect명령을 받을 때와, LP에서 응답(Response)을 할 때, AP에서 응답을 할 때를 제외하고 나머지 대부분의 시간을 낭비하는 것을 볼 수 있다. 따라서 능동형 RFID의 태그가 리더에 인식되는 종래의 인식과정을 그대로 적용할 경우 태그는 리더1의 인식과정이 끝난 후 채널을 바꿔서 리더2의 인식과정에 순차적으로 참여하게 되는 것이다. 도 10은 하나의 태그가 두 개의 리더에 인식되는 과정을 나타내며 리더들은 각각 채널1과 채널2로 다른 채널을 사용한다. 태그는 채널1과 채널2로 채널 스위칭이 가능하다. 리더1의 Collect명령을 받았을 때, 태그는 리드1의 LP와 AP의 응답시간을 기억하고 있기 때문에, 리 더1의 LP구간에서 이루어지는 리더2의 Collect명령을 듣고 리더1의 LP와 AP의 응답을 피하여 리더2의 LP와 AP에서 응답을 할 수 있다. 위와 같은 방법으로 인식 구간 동안 인접한 다른 리더의 인식과정에 참여할 수 있다면 리더별로 순차적으로 태그가 인식과정에 참여하는 것 보다 지연시간의 감소를 통해 전체 시스템의 성능을 개선시킬 수 있다.

상기와 같은 목적을 당성하기 위한 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 제어 채널 다중 접속 방법의 특징은 동기정보 프레임 전송요청이 발생하면 도 6의 경쟁제어슬롯에서 경쟁제어슬롯 양보 카운터만큼(C(n))의 미니 슬롯(Tminislot)에 사용권확보통지용 블랙 버스트 신호를 전송한다. 이후 이어지는 미니슬롯에서 캐리어 센싱을 하여 만약 다른 리더의 사용권확보 통지용 블랙 버스트 신호를 감지하게 되면 자신의 경쟁제어슬롯 양보 카운터를 +1하고 다음 경쟁제어슬롯으로 넘어 간다. 감지가 되지 않으면 UniRandom(0,CW-(C(n)-2))의 범위에서 백오프 카운터(B(n))를 받게 된다. B(n)==0인지의 여부를 확인한 후 0이 아니면, 캐리어 센싱하여 idle하면 B(n)를 -1하고 다시 B(n)==0인지 확인한다. 만약 캐리어 센싱 결과가 busy하면 경쟁제어슬롯 양보카운터를 +1하고 다음 경쟁제어슬롯으로 넘어가게 된다. B(n)==0이 되면 사용권 확보 통지 신호로 블랙 버스트 신호를 경쟁제어슬롯이 끝날 때 까지 전송하고 이어지는 동기정보 전송슬롯의 사용권을 획득하여 동기정보 프레임을 전송하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스 템 및 이를 위한 채널 분배, 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제 개선 방법, 리더들의 제어채널에 대한 공정하고 효율적인 접근방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 능동형 RFID를 2.4GHz 대역에서 구성함으로써, 172.8kbps, 1MHz 채널 대역을 가지는 채널을 100여개 이용할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 능동형 RFID를 2.4GHz 대역을 통한 멀티-채널을 이용함으로써, 하나의 고정적인 제어 채널을 통해 분산제어형으로 인접한 리더의 채널분배 문제를 해결할 수 있다.

셋째, 능동형 RFID를 2.4GHz 대역을 통한 멀티-채널을 이용함으로써, 하나의 고정적인 제어 채널로 전송되는 리더들의 동기정보 프레임을 이용하여 태그가 주위의 리더들이 사용하는 채널 정보를 인식하고 해당 채널에 빠르게 동기화 하는 문제를 해결할 수 있다.

넷째, 능동형 RFID를 2.4GHz 대역을 통한 멀티-채널을 이용함으로써, 하나의 고정적인 제어 채널을 통해 태그가 2개 이상의 리더 인식구간에 중복하여 인식되지 않는 태그 귀머거리 문제를 해결할 수 있다.

다섯째, 사용권확보 통지신호인 블랙 버스트 신호를 이용함으로써, 리더들의 제어채널에 대한 공정하고 효율적인 접근방법에 대한 문제를 해결할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템 및 이를 위한 채널 분배, 채널 동기화, 태그귀머거리 문제개선, 리더들의 제어채널에 대한 공정하고 효율적인 접근방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명에 따른 능동형 RFID 시스템은 2.4GHz 대역에서 RFID 기술을 적용함으로써 172.8kbps, 1MHz 채널 대역을 가지는 채널을 100여개 추가로 이용할 수 있다.

실 예로서, 다음 표 1은 대표적인 무선통신 칩인 "TI CC2510" 및 "Nordic NRF24E1"에 대한 스펙(spec.)이다.

	TI CC2510	Nordic NRF24E1
변조	2-FSK, GFSK, MSK	GFSK
채널	2.4 ~ 2.4835 GHz	2.4 ~ 2.524 GHz
	채널 간격 : 조절 가능	채널 영역 : 1MHz 고정
	기본 주파수 : 조절 가능	125 채널
데이터 전송률	1.2 to 500 Kbps	0 to 1 Mbps
소비전력	23 mA(Tx)	10.5 mA(Tx)
	22 mA(Rx)	18 mA(Rx)
	0.3 ㎂(저전력 모드)	0.4 ㎂(저전력 모드)

상기 표 1을 참조하여 두 칩의 채널 스펙을 살펴보면, 상기 "TI CC2510"은 사용하는 전체 주파수 대역이 2.4 ~ 2.4835 GHz이고, 채널 간격은 조절 가능하므로 1MHz로 가정하면, 약 83개의 채널을 이용할 수 있다. 또한 상기 채널 간격을 줄인다면 더 많은 채널을 이용할 수 있다. 그리고 "Nordic NRF24E1"은 전체 주파수 대역이 2.4 ~ 2.524 GHz이고, 채널 간격은 1MHz로 고정되어 있으므로, 약 125개의 채널을 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 능동형 RFID 시스템은 2.4GHz 대역의 다수의 채널 환경으로 구성되고, 상기 다수의 채널을 하나의 제어 채널과 적어도 2개 이상의 데이터 채널로 구성한다.

이때, 상기 제어 채널은 리더들의 채널 분배 및 태그가 주위의 리더들이 사용하는 채널 정보를 인식하고 해당 채널의 동기화에 이용되며, 다수의 데이터 채널은 리더와 태그 간의 데이터 전송 및 리더들이 서로 다른 채널을 이용하여 인식 구간의 중첩을 통해 각각의 리더들의 중첩된 인식 기간 동안 서로 다른 태그들이 중첩해서 인식될 때 이용된다.

그리고 상기 제어 채널은 리더들의 제어 채널에 대한 공정하고 효율적인 사용을 위해 사용되는 경쟁제어슬롯(C-slot, Contention Control slot)과, 동적 채널 할당, 태그들의 빠른 리더들과의 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제 등을 개선시키는 동기정보 프레임을 전송하는 동기정보 전송슬롯(S-slot, Synchronization slot)으로 교대 구성하고, 상기 경쟁제어슬롯은 동기정보 프레임의 전송 요구 발생 시에 사용된다.

한편, 상기 경쟁제어슬롯은 다시 백오프(backoff) 값을 저장하는 적어도 하나 이상의 미니슬롯(Tminislot)으로 구성되며, 상기 Tminislot의 전체 개수를 CW라고 정의한다. 이와 같이 구성된 상기 제어 채널은 분산제어형으로 리더들의 채널 분배 및 태그가 주위의 리더들이 사용하는 채널 정보를 인식하고 해당 채널에 빠르게 동기화 할 때, 태그가 하나 이상의 인접한 리더와 중첩하여 인식되어야 될 때 발생하는 태그 귀머거리문제 발생시, 그리고 리더들의 공정하고 효율적인 제어채널의 사용이 요구될시 이용된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 동작 및 이를 위한 채널 분배, 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제, 리더들의 제어채널에 대한 공정하고 효율적인 접근방법의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 2.4GHz 다채널 능동형 RFID 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1 을 참조하여 설명하면, 분산형 동기 채널 할당/분배를 위해 제어 채널을 통해 전파되는 이웃 리더의 동기정보프레임(리더ID, 명령구분자, 채널 정보, 명령인자, 한홉이웃 노드 목록, 신호세기)을 수신하여 홉목록(리더ID, 채널번호, 신호세기, 홉구분)을 생성, 자신의 채널을 동적으로 생성한다(S10).

그리고 상기 리더들은 블랙버스트 신호 등이 포함된 제어 채널 다중 접속 방안에 따른 공정하고 효율적인 제어 채널 이용을 통해 제어 채널 사용권 획득 및 동기정보프레임 전송을 한다(S20).

이에 태그들은 리더들의 존재를 알기위해 전체 채널에 대한 스캐닝대신 제어 채널을 통해 전파되는 리더들이 전송하는 동기정보 프레임을 통해 리더들과 빠른 채널 동기화를 할 수 있다(S30).

그리고 멀티 리더, 멀티 태그 환경에서 태그 귀머거리 문제에 따른 리더가 밀집한 환경에서의 성능저하 개선을 위한 인식과정 중첩 방법을 제시한다(S40).

먼저, 이를 위한 분산형 동기 채널 할당/분배 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5와 같이, 제어 채널은 데이터 채널과 별도로 할당한 채널로 시스템의 전체 채널 중 한 채널을 지정하여 사용한다. 제어 채널은 시간으로 분배되는데, 도 6과 같이, 경쟁 제어슬롯(C-slot, Contention Control slot)과 동기정보 전송슬롯(S-slot, Synchronization slot)이 서로 번갈아 가며 반복하는 구조를 가진다. 즉 경쟁 제어슬롯(C-slot)과 동기정보 전송슬롯(S-slot)은 하나의 쌍을 이루며 반복된다. C-slot과 S-slot의 길이는 “T-slot”로 동일하며 그 구체적 값을 이 발명에서 지정하지는 않는다.

리더들은 C-slot에서 제어 정보를 송, 수신하여 바로 이어지는 S-slot을 사용할 리더를 경쟁을 통해 선출한다. 구체적 선출 방법은 이하에서“제어채널 다중접속 방법”이라는 부분에서 상세히 설명한다.

개별 리더는 주기적으로 동기정보 프레임을 제어 채널의 S-slot을 통해 방송(Broadcast)한다. 이때 상기 동기정보 프레임은 리더 ID, 명령구분자(Command Code), 채널 번호(Channel Number), 명령 인자(Command Parameter), 신호세기, 한홉이웃(1-Hop Neighbor)노드 목록 등의 정보를 포함한다.

도 7 은 제어 채널을 통해 주변 리더들이 보내는 동기정보 프레임을 통해 자신의 홉목록을 생성하여 자신의 채널을 동적으로 생성하는 흐름도이다.

설명하기 전에 변수를 정의하면, 초기 설정시 검색할 S-slot의 수를 T_is라고 하고, 자신을 포함한 동기정보 프레임의 한 홉 노드 수를 T_hl이라고 한다. 기 존재하는 홉목록을 Z(n)이라고 하고, 신규로 검색된 노드를 m이라고 한다. 선택 가능한 전체 채널의 개수를 TotalCh라고 하고, 노드의 신호세기를 R-ss라고 한다. 동기정보 프레임에는 리더ID, 명령 구분자, 채널번호, 명령인자, 한홉 노드목록, 신호세기가 포함되며, 홉목록에는 리더ID, 채널번호, 신호세기, 홉구분 등이 있다. A-B는 {x|x∈A and

}로 차집합을 의미한다.

도 7을 참조하여 설명하면, 먼저 초기 설정시 검색한 S-slot수인 T_is를 R(n)에 저장한 후 그것의 개수가 0인지를 확인한다(S10).

그리고 상기 R(n)의 개수가 결정이 되면 개수가 0이 될 때까지 매 S-slot에서 동기정보 프레임의 존재여부를 확인한다(S20).

이어 동기정보 프레임이 존재하면 채널정보갱신을 하고(S30), 없으면 R(n)의 개수를 -1 감산한다(S40).

이때 상기 채널정보갱신 방법(S30)은 먼저 노드자신과 한 홉 노드의 개수를 T_hl이라고 하고 B(m)에 저장한다(S50). 이어 B(m)에 저장되는 T_hl의 개수가 0인지를 확인하여(S60), 갱신하여야할 노드가 있으면 기 존재하는 홉목록의 채널들과 자신의 채널을 비교한다(S70).

상기 비교결과(S70), 채널이 없으면 홉 노드에 자신의 정보를 갱신하고(S80), B(m)를 -1한다(S90). 또한 상기 비교결과(S70), 채널이 있으면 홉 노드에 자신의 정보를 갱신하지 않고 B(m)를 -1한다(S90).

그리고 상기 R(n)이 0이 되면(S10), 제어채널 검색을 종료하고(S110), 홈 목록의 정보를 가지고 채널 선택에 들어간다(S120).

상기 홉목록 중 2 홉목록(홉구분=2)인 목록의 개수가 0개 이면(S130), 1 홉목록(홉구분=1)인 목록의 개수를 확인한다(S140).

그리고 상기 확인 결과(S140), 목록의 개수가 전체선택 가능한 채널의 개수(TotalCh)와 같으면, 신호세기(R-ss)의 값이 제일 적은 노드의 채널 선택한다(S150). 또한 상기 확인 결과(S140), 홉구분이 2인 개수가 0개이면서 홉구분이 1인 개수가 TotalCh개수보다 적으면, 차집합을 이용하여 TotalCh - 홉목록인 목록에서 랜덤하게 채널을 생성한다(S190).

그리고 홉목록 중 2 홉목록이 있으면(S130), 홉목록이 TotalCh의 개수와 같은지의 여부를 확인한다(S160). 그리고 상기 확인 결과(S160), 홉목록이 TotalCh의 개수와 같으면, 홉구분이 2인 목록 중 R-ss가 가장 적은 리더의 채널을 선택하고(S170), 상기 확인 결과(S160), 홉목록이 TotalCh개수보다 적으면, 차집합을 이용하여 TotalCh - 홉목록인 목록에서 랜덤하게 채널을 생성한다(S180).

다음은 제어 채널 다중 접속 방법에 대해 설명한다.

도 11 은 리더들의 제어 채널에 대한 효율적이고 공정한 사용을 위한 다중접속제어 방법에 대한 순서도이다.

설명에 앞서 먼저 용어를 정의하면, 경쟁제어슬롯은 바로 이어지는 동기정보 전송슬롯을 사용할 리더를 결정하기 위한 제어 프레임들을 전송하기 위한 구간이며, 동기정보 전송슬롯은 경쟁제어슬롯에서 사용권을 획득한 리더가 실제 동기정보 프레임을 전송하는 구간이다. 또한 미니슬롯은 경쟁제어슬롯을 더욱 세분한 슬롯으로, 그 길이는 Tminislot이다.

T-slot과는 다음 수학식 1과 같은 관계가 성립한다. Tminislot과 CW의 구체적 값 역시 이 발명에서 지정하지는 않는다.

T-slot = CW * Tminislot

설명의 편의를 위해 각 리더들에게 번호를 부여하자.

리더 n은 다음과 같은 변수 및 상수를 유지한다.

C(n) : (경쟁제어슬롯 양보 카운터 : Black Burst Yield Counter)

경쟁제어슬롯에서 사용권을 획득하지 못할 때 마다 1씩 값이 증가하며 결과적으로 지금까지 양보한 경쟁제어슬롯의 회수를 의미한다. 이 값이 클수록 이미 많은 경쟁제어슬롯에서 양보한 것을 의미하므로 공정성을 위해 경쟁에서의 우선순위가 높아진다. 사용권을 확보하면 다시 0으로 초기화한다.

B(n) : (백오프 카운터 : Backoff Counter)

사용권확보통지용 블랙 버스트 신호 전송을 위해 기다려야 하는 미니슬롯의 수이다. 이 카운터는 동일한 경쟁제어슬롯 양보 카운터 값을 가지는 리더들 간의 충돌 회피를 위한 것이다. B(n)는 도 11의 S90단계에서 다음 수학식 2에서 표현한 것과 같이 0과 CW-C(n)-2 사이의 임의의 정수 값을 난수 발생기를 통해 얻어서 초기화시킨다.

B(n) = UniRandom(0,CW-C(n)-2)

도 11을 참조하여 설명하면, 먼저 리더의 동작 여부를 확인한다(S10).

그리고 상기 확인 결과(S10) 리더가 구동 중이면, 동기정보 프레임전송 요청을 대기한 후(S20), 그리고 동기정보 프레임 전송요청이 발생하면, 동기정보 전송슬롯(S-slot)에 동기정보 프레임을 전송하기 위한 사용권 획득과정을 거친 후(S30), 동기정보 프레임을 전송한다(S150).

이때 상기 사용권 획득과정(S30)은 동기정보 전송슬롯에 동기정보 프레임을 전송하기 위한 사용권 획득을 시작할 때의 경쟁제어슬롯 양보 카운터(C(n))값이 0인 경우에 시작한다(S40). 참고로 경쟁제어슬롯 양보 카운터 값은 경쟁에서 이기지 못한 횟수를 나타내는 변수이다.

이처럼 경쟁제어슬롯(C-slot) 양보 카운터(C(n))값이 0인 시작지점(S50)에서 상기 동기정보 프레임 전송요청이 발생하면, 도 6의 경쟁제어슬롯에서 경쟁제어슬롯 양보 카운터만큼(C(n))의 미니 슬롯(Tminislot)에 사용권확보통지용 블랙 버스트 신호를 전송하고(S60), 이후 이어지는 미니슬롯에서 캐리어 센싱을 한다(S70).

상기 캐리어 센싱 결과(S70), 다른 리더의 사용권확보 통지용 블랙 버스트 신호를 감지하게 되면(Busy) 자신의 경쟁제어슬롯 양보 카운터를 +1하고 다음 경쟁제어슬롯으로 넘어 간다.

그리고 상기 캐리어 센싱 결과(S70), 다른 리더의 사용권확보 통지용 블랙 버스트 신호가 감지가 되지 않으면(Idle) UniRandom(0,CW-(C(n)-2))의 범위에서 백오프 카운터(B(n))를 할당 받게 된다(S90). 참고로 CW는 C-slot을 구성하는 미니슬롯의 수를 말하며, UniRandom(a,b)는

를 만족하는 임의의 정수형태의 난수를 발생시키는 난수 발생함수를 말한다.

이어 B(n)가 0인지의 여부를 확인한 후(S100), 0이 아니면, 캐리어 센싱한다(S110).

그리고 상기 캐리어 센싱 결과(S110), idle하면 B(n)를 -1 감산하고 다시 B(n)가 0인지를 확인한다(S120). 또한 상기 캐리어 센싱 결과(S110), busy하면 경쟁제어슬롯 양보카운터(C(n))를 +1 가산하고 다음 경쟁제어슬롯으로 넘어가게 된다(S80).

또한 상기 B(n)가 0인지를 확인하여(S100), 0이 되면 사용권 확보 통지 신호로 블랙 버스트 신호를 경쟁제어슬롯이 끝날 때 까지 전송한다(S130). 이렇게 사용권확보 통지신호를 전송함으로써 사용권 획득은 종료되고(S140), 이어지는 동기정보 전송슬롯에 동기프레임을 전송하게 된다(S150).

한편 상기 블랙 버스트 신호(Black Burst Signal)는 다중 접속 환경에서 다 수의 송신자가 동시에 전송하여 서로 간에 간섭이 발생하더라도 그 존재 여부를 판단할 수 있는 신호이다. 일반적인 경우 다수의 송신자가 동시에 전송하면 신호들이 합쳐져 잡음(Noise)의 형태를 나타내는데 수신자는 이를 자연계에 존재하는 임의 잡음(Random Noise)과 구별하기 어려운 경우가 많다. 예를 들어 리더1이 “안녕”이라는 데이터를 포함한 신호를, 리더2가 “비밀”이라는 데이터를 포함한 신호를 같은 시간에 같은 채널을 통해 송신하고, 리더3은 이를 수신하는 상황을 고려하자. 리더3은 이들 신호가 결합된 신호를 받는데 이것은 마치 잡음의 형태와 같을 것이며 리더3은 여기서 리더1이 보낸 “안녕”, 리더2가 보내 “비밀”이라는 데이터를 도출하기 어렵다. 심지어 이 잡음이 자연계에 존재하는 임의 잡음과 다른지를 구분하기도 어려울 수 있다. 즉 수신한 잡음을 다수 송신자 전송에 따른 충돌의 산물로 파악하기가 쉽지 않다는 것이다.

블랙 버스트 신호는 “01010101...” 과 같이 단순한 형태의 특정 비트 패턴을 전송하여 이들 신호가 서로 중첩되더라도 자연계에 존재하는 임의 잡음과 다른 특정 잡음의 형태를 가지도록 하여 그 존재 여부를 파악할 수 있도록 하는 것이다. 즉 리더1이 블랙 버스트 신호를 리더2가 블랙 버스트 신호를 같은 시간에 같은 채널을 통해 송신하고 리더3이 이를 수신하는 경우라면 리더3은 누가 전송했는지, 몇 개의 송신자가 전송했는지 알 수는 없지만 분명히 그 시기에 누군가가 블랙 버스트 신호를 전송했다는 사실은 파악할 수 있는 신호이다.

다음으로, 이를 위한 태그와 리더간의 채널 동기화 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 8 은 태그들이 인접한 리더들 사이에서 인식되어야 될 때 리더의 정보를 알기위해 전체 채널에 대한 검색이 아닌 제어채널을 통해 빠른 채널 동기화를 하는 모습을 보여주는 도면이다.

도 8과 같이, 태그의 인식영역에 여러 리더가 존재할 시, 태그는 리더들의 사용채널을 인식해야 한다. 일반적인 방법으로는 리더의 사용 가능한 전체 채널에 대한 검사를 통해 인식 영역 내 리더들의 채널을 알 수 있을 것이다. 만약 리더 및 태그의 이동성을 고려한다면 이 같은 검사 주기는 더욱더 자주 이루어져야 될 것이며, 시스템 성능저하의 원인이 될 수 있을 것이다. 만약 태그1,2,3이 리더1,2,3의 사용채널을 검색을 통해 알 수 있고 태그가 빠르게 움직이는 상황이라면, 태그들은 리더들의 존재를 알기 전에 인식영역 밖으로 나갈 수도 있을 것이다.

이런 문제점을 해결하기 위해, 태그1,2,3이 리더1,2,3의 인식영역에 있을 때, 상기 리더1,2,3의 정보를 알기위해 전체 채널에 대한 검색보다, 각 리더들이 동기정보 전송슬롯으로 보내는 동기정보 프레임을 보고 리더의 정보를 확인함으로써 리더의 존재와 채널정보 등을 빨리 알 수 있다. 즉, 태그1,2,3은 제어채널의 동기정보 전송슬롯을 통해 리더1,2,3들이 전송하는 동기정보 프레임을 수신함으로써 리더들의 존재 유무와 리더들의 채널정보를 확인할 수 있으며 리더들과 빠른 동기화를 할 수 있을 것이다. 이는 다수의 채널을 검색하는 방식이 아니므로 빠르게 동기화를 할 수 있는 것이다.

마지막으로, 이를 위한 인식 과정 중첩 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 9 는 ISO 18000-7의 인식과정을 개략적으로 표시한 것이다. 이 표준의 인식과정은 세부적으로 SP(Synchronization Period),LP(Listen Period), AP(Access Period)로 이루어진 CP(Collection Period)를 반복하며 수행된다. SP는 "Collect"라는 명령을 전송하는 구간이다. 이 명령에는 이어지는 LP에서 사용할 Window 크기 값 CW가 포함되어 있다.

LP는 슬롯 알로하(Slotted Aloha) 방식으로 태그 간 충돌 문제를 완화시키면서 태그가 리더에게 자신의 ID를 전송하는 구간이다. 슬롯 알로하 방식에서 개별 태그는 Bc = UniRandom(0, CW-1)를 통해 자신의 백오프 카운터 값을 결정하고, Bc 슬롯에서 자신의 ID를 포함한 응답 프레임을 전송한다. 물론 한 슬롯에서 하나 이상의 태그가 응답을 할 수 있고, 이 경우 충돌이 발생하여 리더는 태그의 ID를 인식할 수 없다.

AP 구간에서 리더는 LP 구간을 통해 인식한 태그의 ID들에 대하여 부가 정보가 있을 경우 이를 읽어온 후 태그를 절전모드로 변경시키는 작업을 수행한다. LP 구간에서 성공적으로 ID를 전달하지 못한 태그는 다음 CP 구간에 다시 참여하며 인식이 성공할 때까지 이를 반복한다.

그런데 이러한 능동형 RFID 시스템의 인식과정을 살펴보면 전체 인식과정에서 개별 태그와 리더가 실제 통신하는 구간은 매우 짧음을 알 수 있다. 즉 개별 태그의 입장에서는 SP에서 "Collect" 명령을 리더로부터 받을 때, LP 구간에서 응답 프레임을 보낼 때, AP 구간에서 부가정보를 보낼 때만 실질적으로 통신하며 그 외 의 구간은 의미 없이 기다리는 작업만 수행하고 있는 셈이다. 물론 주위에 동작하는 리더가 하나만 있을 경우 이런 대기 구간은 별 의미를 주지 않지만 동작하는 리더가 많고 태그가 많아지면 이런 지연시간이 전체 시스템의 성능 저하에 큰 영향을 미칠 수 있다.

하나의 태그가 인식되어야 되는 리더가 2개 이상일 때, 특정 리더의 인식구간에서는 다른 리더의 존재를 인식하지 못하는 문제를 태그 귀머거리 문제라고 하였다. 도 4는 태그 귀머거리 문제를 시간 분할로 개선할 경우의 도면으로, 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 리더의 채널을 나타낸다. 리더1과 리더2는 각각 채널1과 채널2로 다른 채널을 사용하고 있다.

도 4 는 태그가 인식되어야 될 리더가 2대일 경우 리더의 인식 구간을 시간으로 나누어 인식되는 모습을 보여주는 도면으로, 태그 귀머거리 현상을 시간 분할로 해결할 경우의 성능 저하 현상이 발생되는 것을 나타낸 도면이다.

먼저 도 4를 참조하여 설명하면, 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 리더의 채널을 나타낸다. 리더1과 리더2는 각각 채널1과 채널2로 다른 채널을 사용하고 있다. 도 4에서 보면 하나의 태그가 두 개의 리더에 읽기는 과정을 나타내는데 리더1 CP(Collection Period) 구간의 SP에서 Collect명령을 받을 때와, LP에서 응답을 할 때, AP에서 응답을 할 때를 제외하고 나머지 대부분의 시간을 낭비하는 것을 볼 수 있다.

따라서 능동형 RFID의 태그가 리더에 인식되는 종래의 인식과정을 그대로 적용할 경우 태그는 리더1의 인식과정이 끝난 후 채널을 바꿔서 리더2의 인식과정에 순차적으로 참여할 것이다. 다수의 리더가 인접하여 각각 다른 채널로 동작하는 환경에서 종래의 인식과정을 그대로 적용할 경우 태그는 리더별로 순차적으로 인식과정에 참여할 것이다.

도 10 은 태그가 인식되어야 될 리더가 2대일 경우 리더의 인식 구간을 중첩시킨 모습을 보여주는 도면으로, 도 4에서 나타나는 태그 귀머거리 현상을 해결하는 것을 나타낸 도면이다.

상기 도 10과 같이 태그가 리더들의 응답해야할 타이밍을 기억하여 태그 귀머거리 현상을 해결할 수 있을 것이다.

도 10을 참조하여 설명하면, 가로축은 시간이며, 세로축은 리더들의 채널을 나타낸다. 하나의 태그가 두 개의 리더에 인식되는 과정을 나타내며 리더들은 각각 채널1과 채널2로 다른 채널을 사용한다. 이때, 태그는 채널1과 채널2로 채널 스위칭이 가능하다.

리더1의 Collect명령을 받았을 때, 태그는 리드1의 LP와 AP의 응답 시간을 기억하고 있기 때문에, 도 10에서처럼 리더1의 LP구간에서 이루어지는 리더2의 Collect명령을 듣고 리더1의 LP와 AP의 응답을 피하여 리더2의 LP와 AP에서 응답을 할 수 있다.

이런 구간 동안 인접한 다른 리더의 인식과정에 참여할 수 있다면 리더별로 순차적으로 태그가 인식과정에 참여하는 것 보다 지연시간의 감소를 통해 전체 시스템의 성능을 개선시킬 수 있을 것이다.

도 1 은 다채널 능동형 RFID 시스템의 전체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도

도 2 는 종래 기술에 따른 다중 리더 환경에서의 충돌에 대한 개념도

도 3 은 태그가 하나이상의 리더에 인식되어야 될 때 발생 가능한 태그 귀머거리 현상에 대한 개념도

도 4 는 태그 귀머거리 현상을 시간 분할로 해결할 경우에 성능 저하에 대한 개념도

도 5 는 다채널 능동형 RFID 시스템의 채널 분포에 대한 개념도

도 6 은 제어 채널의 구조를 나타내는 구조도

도 7 은 주변 리더의 동기정보 프레임을 통해 동적으로 채널을 할당받는 흐름도

도 8 은 리더들의 동기정보 프레임을 통해 태그들이 빠르게 리더들과 동기화하는 것에 대한 개념도

도 9 는 리더들의 효율적이고 공정한 제어채널의 사용을 위한 접근방법에 대한 흐름도

도 10 은 도 4에서 나타나는 태그 귀머거리 현상을 해결하는 것을 나타낸 도면

도 11 은 리더들의 제어 채널에 대한 효율적이고 공정한 사용을 위한 다중접속제어 방법에 대한 순서도

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 적어도 2개 이상의 리더들 및 태그들을 포함하는 능동형 RFID 시스템에 있어서,

   2.4GHz 대역의 다수의 채널 환경으로 구성되고, 상기 리더들의 채널 분배 및 태그가 주위의 리더들이 사용하는 채널 정보를 인식하고 해당 채널의 동기화에 이용되는 하나의 제어 채널과,

   리더와 태그 간의 데이터 전송에 이용되고, 리더들이 서로 다른 채널을 이용하여 인식 구간의 중첩을 통해 각각의 리더들의 중첩된 인식 기간 동안 서로 다른 태그들이 중첩해서 참여 할 수 있게 적어도 2개 이상의 채널을 갖는 다수의 데이터 채널을 포함하며,

   상기 제어 채널은

   리더들의 제어 채널에 대한 공정하고 효율적인 사용을 위해 사용되는 경쟁제어슬롯(C-slot, Contention Control slot)과 동적 채널 할당, 태그들의 리더들과의 채널 동기화, 태그 귀머거리 문제를 개선시키는 동기정보 프레임을 전송하는 동기정보 전송슬롯(S-slot, Synchronization slot)이 서로 번갈아 가며 반복하는 구조를 가지는 다채널 능동형 RFID 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 경쟁 제어 슬롯(C-slot, Contention Control slot)은 백오프(backoff) 값을 저장하는 적어도 하나 이상의 미니슬롯(Tminislot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어 채널 및 데이터 채널은 172.8kbps의 데이터 전송률과, 1MHz의 채널 대역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템.
6. 리더들이 제어 채널을 통해 주변 리더들이 보내는 동기정보 프레임을 인지함으로써, 주변 리더에 대한 홉목록을 생성, 자신의 채널을 동적으로 할당하는 단계와,

   상기 리더들이 제어 채널을 통해 데이터 채널에 대한 채널 분배, 채널 동기화, 인식과정의 시기 중 적어도 하나 이상을 결정함으로 제어 채널의 사용을 위한 다중접속 방법을 제어하는 단계와,

   태그들이 리더들의 존재를 알기위해 전체 채널에 대한 스캐닝대신 리더들이 전송하는 동기정보 프레임을 통해 리더들과 채널 동기화를 수행하는 단계와,

   멀티 리더, 멀티 태그 환경에서 태그와 리더들 간의 인식을 위해 리더의 동 기정보 프레임을 이용한 인식 과정을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템을 위한 채널 분배, 채널 동기화, 인식 과정 중첩 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 동기정보 프레임은 리더ID, 명령구분자, 채널 정보, 명령인자, 한홉이웃 노드 목록, 신호세기 중 적어도 하나 이상이고,

   상기 홉목록은 리더ID, 채널번호, 신호세기, 홉구분 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템을 위한 채널 분배, 채널 동기화, 인식 과정 중첩 방법.
8. 하나 이상의 리더 및 태그를 포함하는 다채널 능동형 RFID 환경에서,

   (A) 하나의 제어 채널을 통해 동기정보 프레임의 전송요구가 발생하면, 리더 자신의 경쟁제어슬롯 양보 카운터(C(n))를 0으로 만들고 경쟁제어슬롯의 시작시점을 기다리는 단계와,

   (B) 경쟁제어슬롯 양보 카운터 개수만큼의 사용권 확보 통지용 블랙 버스트신호를 미니슬롯(Tminislot)동안 전송한 후 캐리어 센싱하는 단계와,

   (C) 상기 (B)단계의 캐리어 센싱결과, Busy하면 경쟁제어슬롯 양보 카운터를 +1 가산하는 단계와,

   (D) 상기 (B)단계의 캐리어 센싱결과, Idle하면 백오프 카운터 b(n)를 UniRandom(0,CW-C(n)-2) 범위에서 할당하는 단계와,

   (E) 상기 (D)단계의 백오프 카운터가 0 인지 확인하는 단계와,

   (F) 상기 (E)단계의 백오프 카운터가 0 이 아닐 때, 캐리어 센싱하는 단계와,

   (G) 상기 (F)단계의 캐리어 센싱 결과, Idle하면 백오프 카운터에 -1을 감산하는 단계와,

   (H) 상기 (F)단계의 캐리어 센싱 결과, Busy하면 경쟁제어슬롯 양보 카운터를 +1 가산하여 경쟁제어슬롯의 시작시점으로 돌아가는 단계와,

   (I) 상기 (E)단계의 백오프 카운터가 0이면, 사용권 확보 통지 신호로 블랙 버스트 신호를 경쟁제어슬롯이 끝날 때 까지 전송하는 단계와,

   (J) 상기 (I)단계의 사용권 확보 통지 신호로 블랙 버스트 신호를 전송한 후 사용권을 획득하여 동기정보 전송슬롯에 동기정보 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템을 위한 채널 분배, 채널 동기화, 인식 과정 중첩 방법.

   이때, CW는 C-slot을 구성하는 미니슬롯의 수이고, UniRandom(a,b)는

   

   를 만족하는 임의의 정수형태의 난수를 발생시키는 난수 발생 함수임.
9. 하나 이상의 리더들 및 태그들을 포함하는 다채널 능동형 RFID 환경에서,

   (A) 주변 리더들의 동기정보프레임정보를 통해 자신의 채널을 동적으로 할당받으려면, 초기 설정시 검생한 S-slot의 수를 T_is라고 하고 R(n)에 저장하는 단계와,

   (B) 상기 (A)단계의 R(n)의 개수가 0개인지를 확인하는 단계와,

   (C) 상기 (B)단계에서 확인한 R(n)이 0이면 제어채널 검색 종료하는 단계와,

   (D) 상기 (B)단계에서 확인한 R(n)이 0이 아니면, 동기정보 프레임의 존재를 확인하는 단계와

   (E) 상기 (D)단계에서 동기정보 프레임이 존재하지 않으면 R(n)을 -1 가산하여 다시 R(n)이 0인지 확인하는 단계와,

   (F) 상기 (D)단계에서 동기정보 프레임이 존재하면 채널정보를 갱신하는 단계와,

   (G) 상기 (F)단계에서 채널정보를 갱신할 때, 동기정보 프레임 자신과 한 홉 이웃 노드 목록을 T_hl이라고 하고, 상기 T_hl을 시퀀스 번호를 가지는 한 홉 아웃노드 목록(B(m))에 저장하는 단계와,

   (H) 상기 (G)단계에서 상기 B(m)에 저장된 T_hl의 개수가 0인지를 확인하는 단계와,

   (I) 상기 (H)단계에서 확인된 개수가 0개이면 채널정보 갱신을 끝내는 단계와,

   (J) 상기 (I)단계에서 확인된 개수가 0이 아니면, 기존 홉목록의 채널목록과 추가될 노드의 채널을 비교하는 단계와,

   (K) 상기 (J)단계에서 비교한 기존 홉목록의 채널목록과 추가될 노드의 채널이 다르면 홉목록에 노드를 추가하고 B(m)를 -1 감산하는 단계와,

   (L) 상기 (J)단계에서 비교한 기존 홉목록의 채널목록과 추가될 노드의 채널이 같으면 B(m)를 -1 감산하는 단계와,

   (M) 상기 (H)단계의 B(m)가 0이고, R(n)의 개수가 0개이면, 홉목록을 완성하고 채널 선택을 시작하는 단계와,

   (N) 상기 (M)단계에서 완성된 홉목록의 홉구분이 2인 노드가 0개인지를 확인하는 단계와,

   (O) 상기 (N)단계에서 확인한 홉구분이 2가 노드가 0개이면, 홉구분이 1인 노드의 개수가 TotalCh(전체 선택 가능한 채널개수)과 같은지를 확인하는 단계와,

   (P) 상기 (O)단계에서 확인한 결과 개수가 같으면, 홉구분이 1인 노드들 중 R-ss가 가장적은 노드의 채널을 선택하는 단계와,

   (Q) 상기 (O)단계에서 확인한 결과 개수가 다르면, 차집합을 이용하여 랜덤하게 {TotalCh - (홉목록(홉구분=1))}에서 채널을 선택하는 단계와,

   (R) 상기 (N)단계에서 확인한 홉구분이 2가 노드가 0개가 아니면 홉목록의 개수와 TotalCh(전체 선택 가능한 채널개수)의 개수가 같은지를 확인하는 단계와,

   (S) 상기 (R)단계에서 확인결과 개수가 같으면, 홉구분이 2인 노드들 중 주변리더들로부터 전송받은 무선의 신호 세기(R-ss)가 가장 적은 노드의 채널을 선택하는 단계와,

   (T) 상기 (R)단계에서 확인결과 개수가 다르면, 차집합을 이용하여 랜덤하게 {TotalCh - (홉목록(홉구분=2))}에서 채널을 선택하는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템을 위한 동적 채널 분배방법.
10. 하나 이상의 리더들 및 태그들을 포함하는 다채널 능동형 RFID 환경에서,

    상기 리더는 제어채널의 동기정보 전송슬롯을 통해 동기정보 프레임을 전송함으로써 자신의 정보를 전송하는 단계와,

    상기 태그는 하나 이상의 리더와 통신하기 위해 전체 채널에 대한 검사 대신 제어채널의 동기정보 전송슬롯으로 전송되는 동기정보 프레임을 통해 인접 리더의 정보를 알아내어 빠르게 채널 동기화를 할 수 있는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템을 위한 채널 동기화 방법.
11. 태그가 하나 이상의 리더에게 인식되어야 되는 다채널 능동형 RFID 환경에서,

    특정리더의 인식과정에 있는 태그는 다른 리더의 존재와 정보를 알 수 없는 태그 귀머거리 현상이 있는 단계와,

    리더들이 서로 다른 데이터 채널을 이용하여 각각 독립적으로 동기정보 프레임을 전송하는 단계와,

    상기 동기정보 프레임을 전송받은 태그는 리더들의 동기정보 프레임을 기억함으로써, 리더들의 인식과정에 중첩하여 통신함으로써 태그 귀머거리 현상을 극복하는 것을 특징으로 하는 다채널 능동형 RFID 시스템을 위한 인식 과정 중첩 방법.

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