Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI (전자공학회논문지CI)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

An Enhanced Genetic Algorithm for Reader Anti-collision in RFID System

RFID 시스템에서의 리더 충돌 방지를 위한 개선된 유전자 알고리즘

  • 서현식 (아주대학교 전자공학과) ;
  • 이채우 (아주대학교 전자공학과)
  • Published : 2008.09.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

When an RFID reader uses the same frequency or adjacent frequency with neighbor readers, the interference might occur. These interferences cause the RFID reader collision and errors during tag recognition. Therefore, the international standard for RFID and some papers proposed the methods to reduce the reader collision. The reader interference is closely related to the distance between the readers haying interference and used frequency band. In the previous RFID reader anti-collision algorithms, the location of readers inducing interference which is closely related to interference of readers is not considered. Only the reader collision is tried to reduce through frequency transfer after collisions occur or modification of frame size in relation to collision probability based a TDM(Time Division Multiplex). In this paper, the genetic algorithm using two-dimensional chromosome which reflect readers' location is proposed to prevent reader collision effectively. By executing evolutionary operation with two-dimensional chromosome, the location information having influence on reader interference can be used. The repair operation in the proposed algorithm makes all reader stably recognize their tags.

RFID 리더는 근접한 거리에 위치하고 있는 리더들과 같은 주파수 혹은 인접한 주파수 대역을 사용할 경우 서로 간섭을 일으킨다. 이는 리더간 충돌을 야기하여 태그의 정보를 올바로 인식하지 못하게 한다. 따라서 이런 리더간의 충돌을 방지하기 위해 RFID 국제 표준이 규정되고 논문들이 발표되고 있다. 리더간의 간섭은 간섭을 일으키는 리더간의 거리, 사용하는 주파수 대역과 밀접하게 관련되어 있다. 하지만 기존의 RFID 리더충돌 방지 알고리즘은 리더간 간섭에 큰 영향을 미치는 리더의 위치에 대한 고려 없이 리더 충돌시 주파수를 옮기거나 TDM(Time Division Multiplex)을 기반으로 충돌 확률에 따라 프레임의 크기를 변경하여 리더의 충돌을 줄인다. 본 논문에서는 좀 더 효과적으로 리더 충돌을 방지하기 위해 리더의 위치를 반영하는 2차원 유전자를 사용한 유전자 알고리즘을 제안한다. 2차원의 유전자를 사용하여 진화 연산을 수행함으로써 리더간 간섭에 영향을 미치는 리더의 위치 정보를 효과적으로 활용한다. 따라서 효과적으로 리더 충돌을 줄일 수 있도록 최소한의 간섭을 갖는 최적의 채널 할당을 찾을 수 있다. 또한 제안하는 알고리즘내의 교정(Repair)연산을 통해 모든 리더가 안정적으로 태그를 인식할 수 있도록 한다.

Keywords

References

  1. 장병준, 박준석, 성영락, 오하령, "RFID dense 모드 지원을 위한 medium access 기술", 한국통신학회지, 23(12), pp. 17-28, 2006
  2. D. W. Engels, S. E. Sarma, "The Reader Collision Problem", in Proceedings of the 2002 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, vol. 3, pp. 92-97, 2002
  3. Feng Zhou, Chunhon Chen Dawei Jin, Chenling Huang, and Hao Min, "Evaluating and optimizing power consumption of anti-collision protocols for applications in RFID systems", in Proceedings of the International Symposium on Low Power Electronics and Design, pp. 357-362, 2004
  4. K. S. Leong, M. L. Ng, A. R. Grasso, and P. H. Cole, "Synchronization of RFID readers for dense RFID reader environments", in Proceedings of the 2006 International Symposium on Applications and Internet Workshop (SAINT'06), pp. 48-51, 2006
  5. 정병현, "RFID 주파수 간섭 완화 방안 연구", in REG Korea, On-Line Forum, 200
  6. 옥치영, 권성호, 최진철, 이채우, "RFID 시스템에서의 적응형 리더 충돌 방지 알고리즘", 전자공학회지, 45CI, pp. 53-63, 2008
  7. J. Waldrop, D. W. Engles, S. E. Sarma, "Colorwave : An Anticollision Algorithm for the Reader Collision Problem," in Proc. of IEEE International Conference on Communications, May 2003
  8. 이수련, 이채우, "RFID 시스템에서의 개선된 Colorwave 충돌방지 알고리즘", 2005 Joint Conference on Communications Informations, 2005년 4월
  9. Z. J. Lee, C. Y. Lee, "A hybrid search algorithm with heuristics for resource allocation problem", Information Sciences 173 (1-3), pp. 155-167, 2005 https://doi.org/10.1016/j.ins.2004.07.010
  10. M. Mitchell, An Introduction to Genetic Algorithms, MIT Press, Cambridge, MA, 1996
  11. B. Dengiz, F. Altiparmak, and A. E. Smith, "Local Search Genetic Algorithm for Optimal Design of Reliable Networks" IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 1, No. 3, September 1997
  12. S. C. Ghosh, B. P. Sinha, N. Das, "Channel assignment using genetic algorithm based on geometric symmetry", IEEE Transactions on Vehicular Technology 52 (4), pp. 860-875, 2003 https://doi.org/10.1109/TVT.2003.808806
  13. L. M. San Jose-Revuelta, "A new adaptive genetic algorithm for fixed channel assignment", Information Sciences 177, pp. 2655-2678, 2007 https://doi.org/10.1016/j.ins.2007.01.003