본 논문은 Ubiquitous ID 시스템의 고속 충돌 방지 알고리즘을 제안하고 분석한다. 제안한 Ubiquitous ID 시스템에서의 고속 충돌 방지 알고리즘과 기존의 이진 탐색 알고리즘, time slot을 이용한 slotted 이진 트리 알고리즘, 그리고 Auto-ID 센터에서 제안한 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘을 수학적으로 비교 및 분석하였다. 수학적 분석 결과는 OPNET 모의실험을 통하여 그 결과를 검증하였다. 분석결과에 의하면 제안한 알고리즘의 성능이 기존의 충돌 방지 알고리즘 중 가장 좋은 성능을 보이는 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘과 비교할 때 리더의 전송요구에 응답한 순차적인 태그의 개수가 20개일 경우에는 약 5%정도의 성능이 향상되었으며 리더의 전송요구에 응답한 태그의 개수가 200개일 경우에는 100%의 성능이 향상되었다.
RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 라디오 주파수를 사용하는 비접촉 자동인식 기술이다. 이런 RFID 기술의 확산을 위해서는 리더(reader)가 다수의 태그(tag)를 짧은 시간 안에 인식하는 다중 태그 식별 문제를 해결 해야만 한다. 지금까지 이 문제를 해결하기 위한 충돌 방지(anti-collision) 알고리즘이 많이 개발되었고 이것들은 크게 알로하(ALOHA) 기반 알고리즘과 트리(tree) 기반 알고리즘으로 나뉜다. 본 논문에서는 이 두 가지 방법의 특징을 혼합한 새로운 충돌 방지 알고리즘 2가지를 제안한다. 그리고 대표적인 충돌 방지 알고리즘인 18000-6 Type A, Type B, Type C, query tree 알고리즘과 성능 비교 및 평가를 한다.
저속 전기자동차에 사용되는 차량 간 충돌방지 센서의 간섭저감 방법에 대하여 연구하였다. 앞차에서 송신되는 기준신호를 수신하여 앞차와의 거리를 감지하는 차량 충돌방지용 거리센서는 뒤차를 향하여 발신되는 자차의 송신신호에 의해 간섭되는 것을 피하기 위하여 다양한 방법이 시도된 바 있다. 본 연구에서는 자차 송신기에서 발신되는 신호에 의한 영향을 위상소거법을 사용하여 감소시켜 -12dB 의 감쇄 비를 실현하였다. 본 연구에서 시도한 위상소거법은 종래의 시분할 송수신 방법에 비해 연속적인 감시가 가능한 장점이 있다.
오늘날, 유비궈터스 기술을 접목한 병원정보시스템의 도입은 표준화 및 의료허용범위, 책임소재, 전송에 관한 법적장치, 사생활 침해 문제 등으로 병원에서는 부분적으로만 적용하고 있는 실정이다. 특히 RFID 기술 적용에 있어서 의료 환경에 적합한 태그 설계의 부재와 기존 병원의 정보시스템과의 호환성 문제 및 타 기관 및 환자에게 정보를 공유하는 문제가 현실적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 이러한 현실적인 문제점을 해결하기 위하여 첫째, EPC에서 제안한 96bit 태그를 기반으로 의료 환경에 적합한 필드를 결정하여 향후 유비쿼터스 환경에 부합하는 의료용 태그를 최초로 설계하였다. 둘째, 기존의 다중태그인식의 충돌방지알고리즘을 개선한 의료 환경에서 필요로 하는 우선순위를 고려한 충돌방지 알고리즘을 고안하였다.
현재 Slotted-ALOHA 방식과 Binary-tree 방식의 충돌 방지 방식이 많이 연구되고 있으나, 인식 시간의 지연 및 시스템 구현 시 복잡도 등으로 실용적인 측면에서는 더 많은 문제를 해결해야 될 필요가 있다. 본 논문에서 이를 해결하기 위하여 Slotted-ALOHA 방식과 Binary-tree 방식을 혼합한 방법으로 태그를 여러 개의 그룹으로 나누고, 각 태그 그룹은 Slotted-ALOHA 방식을 이용하여 인식 작업을 수행하는 하이브리드 충돌 방지 기법이다. 한 그룹의 태그의 수는 시스템 처리율(Throughput)이 최대가 되는 태그의 수로 결정한다. 제안하는 하이브리드 충돌 방지 방식과 기존에 사용되고 있는 방식들을 태그의 인식 시간과 처리율 측면으로 비교하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다. 제안하는 충돌 방지 기법은 기존의 방법보다 빠른 태그의 인식시간과 우수한 처리율을 보여서 현재의 RFID 시스템의 성능을 더욱 높일 수 있으리라고 예상된다.
선박은 충돌방지를 위해 해상충돌예방규칙에 의해 운항한다. 하지만 다수의 선박이 동시에 운항하는 특수상황 시에는 해상충돌예방규칙을 적용하기 곤란하며 이때는 운항자의 개인능력에 의한다. 이러한 경우 해상교통관제를 통한 교통상황 관리가 필요하다. 이에 전 세계적으로 VTS(Vessel Traffic Services)를 통해 해상교통이 관리되고 있으며 운용 방법은 관제요원이 VTS 시스템을 이용하여 위험상황을 판단하고 통신시설을 이용하여 선박들에게 안전운항을 권고한다. 이 연구에서는 기존 방법에 AI(Artificial Intelligence) 기법을 추가하여 운항자의 관점에서 위험상황을 판단하는 방법에 대해 고찰한다. 또한, 관제 효율성 증대를 위해 AR(Augmented Reality)기법을 추가한 해상교통안전모니터링 시스템에 대해 설명한다. 이 시스템은 위험상황 및 위험 우선순위 예측이 정량적으로 가능하여 복잡한 교통상황시 실제 운항자가 충돌회피하는 방법과 동일한 순차적 위험상황 해소가 가능하다. 특히, 위험상황을 관제요원의 관점뿐만 아니라 각 선박의 운항자의 관점에서 분석할 수 있어 기존의 방법보다 실제적이다. 또한, 분석결과를 통해 정량적인 위험수역 파악이 가능하여 충돌회피를 위한 권고항로 지원이 가능하다. 결과적으로 이 시스템은 해상교통상황이 복잡한 해역에서의 선박간 충돌방지에 도움이 될 것이다. 특히, 해양분야 제4차 산업혁명에 주요한 분야를 차지하는 자율운항선박에 충돌방지 기능으로 사용될 수 있을 것이다.
본 논문에서는 DFSA (Dynamic Framed Slotted ALOHA) 기반 충돌 방지 알고리즘에 대해 논하고, 개선된 태그 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 기대 값을 이용하는 방법으로서 한 번의 연산을 통해 측정값에 근접한 기대 값을 갖는 태그 수를 추정하므로 속도가 빠르다는 장점이 있으며 태그 수에 따른 빈 슬롯 개수 및 충돌 슬롯의 개수를 이용하여 기대 값을 구한 후 실제 태그 개수를 추정할 수 있다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 기존 방법과 비교 및 분석하였다. 그 결과, 전체 태그에 대하여 평균 18.8 라운드에 모든 태그를 식별하였다. 태그의 수가 1000개 이하일 경우 평균 18.2 라운드에 모든 태그를 식별하였으나 태그 수가 1000개 이상인 경우 19.2 라운드에 태그를 식별하였다. 제안된 방식 및 기존 방식을 비교하였을 때 평균 태그 수에 따른 라운드 수가 상쇄 기법이 적용된 DFSA 방식보다 3.1 %, DFSA 방식보다 10.1 %, FSA (Framed Slotted ALOHA) 방식보다 37.5 % 가량 감소하여 처리 속도가 향상됨을 확인할 수 있었다.
최근 국내 표준의 확정과 함께 새로운 수익모델로써 다양한 분야에서 활용이 기대가 되는 RFID 무선인식 시스템은 국내의 많은 업체와 기관들이 현재 다양한 솔루션을 개발함으로써 다가오는 유비쿼터스 환경에 적극 대응하고 있다. RFID 시스템의 중요한 기술요소 중 하나는 다중 태그로 인한 충돌을 처리하는 Anti-collision 알고리즘이다. 본 논문에서는 먼저 충돌방지기법의 종류와 최근에 900MHz대역의 RFID 표준으로 확정된 ISO/IEC 18000-6 Type C 표준문서에서 소개한 Slotted random 충돌방지 알고리즘을 분석하고, 충돌 정도에 따라 적응적으로 다음 프레임의 크기를 조정하는 기법을 제안한다. 모든 태그를 완전히 읽어내는데 걸리는 시간을 계산하기 위해서 Type C 표준을 적용한 모의실험을 통해 성능평가를 하였다.
RFID 리더기가 영역내의 다수의 태그를 인식하기 위해선 충돌방지 알고리즘이 필수적으로 요구된다. 본 논문은 Auto ID Class 0에서 정의한 충돌방지 알고리즘인 Bit-by-Bit 이진트리 알고리즘(BBB)의 충돌 위치를 스택에 저장하고 이를 통해 다음 질의어를 결정함으로써 성능이 크게 개선된 Stack-bit-by-bit(SBBB) 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션을 통한 검증결과 질의-응답 횟수, 질의어의 크기, 응답어의 크기의 모든 면에서 성능이 개선된 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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