본 논문에서는 이전 연구에서 능동형 RFID 시스템의 태그 수집 성능 향상을 위해 제안된 인식 슬롯 스캔 기반 태그 수집 알고리즘의 단점을 개선하는 수정된 태그 수집 알고리즘을 제안한다. 기 제안된 인식 슬롯 스캔 기반 태그 수집 알고리즘은 태그 수집 과정에서 모든 태그들로부터 정해진 크기의 데이터를 수집하는 상황에 최적화 되어 있기 때문에 태그들이 다양한 크기의 데이터를 가지는 환경에 적용할 경우 제대로 된 성능 향상을 가져오지 못한다. 본 논문에서 새롭게 제안하는 개선된 태그 수집 알고리즘은 먼저 인식 슬롯 스캔 단계에서 각 태그로부터 자신이 가진 데이터를 전송하는데 필요한 슬롯 크기 정보를 획득하고 이를 활용하여 태그 수집 단계를 수행함으로써, 기 제안된 알고리즘의 문제점을 해결하고 모든 환경에서 능동형 RFID 태그 수집의 성능을 효율적으로 향상시키도록 설계되었다. 성능 평가를 위해 수행한 시뮬레이션 결과는 제안하는 개선된 태그 수집 알고리즘이 태그들이 동일한 데이터 크기를 가지는 환경에서는 기 제안된 알고리즘과 거의 동일한 성능을 보이고, 태그들이 다양한 데이터 크기를 가지는 환경에서는 기 제안된 알고리즘과 달리 ISO/IEC 18000-7 표준의 태그 수집 성능을 크게 향상시킴을 보여주었다.
RFID (Radio Frequency IDentification) 시스템에서 수동 태그의 낮은 전송 파워 때문에 리더는 태그와의 통신시 많은 에러를 경험하게 된다. 이것은 리더가 태그의 정보를 빠르고 정확하게 인식하는 것을 어렵게 만든다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 에러에 강한 알고리즘을 개발하고 적용할 필요가 있다. 리더가 태그의 정보를 인식하기 위해 사용하는 대표적인 프로토콜에는 ALOHA 기반의 DFSA (Dynamic Framed-Slotted ALOHA) 프로토콜과 트리 기반의 이진트리 프로토콜이 있다. 기존의 두 프로토콜 중 DFSA는 에러가 없을 때 이진트리 보다 성능이 우수하나, 에러가 존재할 때, 이진트리 보다 약 35% 정도 에러의 영향을 많이 받는 성질을 보인다. 본 논문에서는 에러가 있는 환경과 없는 환경에서의 DFSA와 이진트리 프로토콜의 성능을 분석하고, 시뮬레이션을 이용하여 이 논문에서의 성능 분석 방법이 타당함을 증명한다. 그리고 에러가 많은 환경에서는, 빠른 RFID 태그 인식을 위해 DFSA 프로토콜보다 이진트리 프로토콜을 사용할 것을 제안한다.
RFID 기술은 바코드를 대체할 자동인식 기술로서 인식 속도가 빠르고 비접촉 방식으로 오염에 강한 장점을 가지고 있다. 그러나 RFID 기술의 대중화를 위해서는 선결되어야할 난제들이 있다. 이 중 본 논문에서는 다중 태그 식별 문제를 다룬다. 다중 태그를 인식하고 충돌을 방지하는 문제는 RFID 시스템의 성능에 직접적인 영향을 준다. 본 논문에서는 기존의 알고리즘들을 분석하고 개선하된 새로운 태그 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 ALOHA 기반 알고리즘과 QT 기반 알고리즘의 하이브리드 형태로 분배와 인식 과정에 적합한 특성들을 혼합하여 구성하였다. 분배 과정에서는 ALOHA 방식을 이용하여 인식과정에서 한 프레임에 인식해야할 태그 수를 줄였다. 이는 Tree 의 깊이가 깊어져 지연을 일으키는 문제를 해결하였다. 인식 과정에서는 QT 기반 알고리즘을 이용하여, ALOHA 방식에서 모든 태그를 인식하지 못하는 문제를 해결하였다. 또한, 실제 RFID 환경을 분석하여 더 좋은 성능을 보이도록 태그ID 의 역순으로 인식하는 QTR 알고리즘을 적용하였다. 본 논문에서 제안하는 FQTR 알고리즘은 시뮬레이션 결과 기존의 알고리즘에 비해 뛰어난 성능을 보여주었다.
최근 유비쿼터스 환경 구축의 가장 핵심은 센서 네트워크와 RFID 시스템이다. 이 중 RFID 시스템은 태그의 전자정보를 RF 신호를 이용하여 리더에게 전송한다. RFID 시스템은 다중 태그의 존재로 인해 충돌이 발생하고 태그 인식 성능이 저하된다. 그래서 태그 충돌을 중재할 수 있는 방법이 필요하다. 본 논문은 태그 간 충돌을 줄이며 좀 더 빠른 태그 인식이 가능한 하이브리드 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 트리기반 알고리즘의 장점인 확실성을 기반으로 동작하며 충돌을 줄이기 위해 태그 아이디를 이용하여 전송 타임 슬롯을 결정한다. 시뮬레이션을 통한 성능평가에서 다른 트리기반의 알고리즘과 다른 하이브리드 알고리즘에 비하여 충돌 횟수와 쿼리 수에서 높은 성능을 가진다는 것을 보여준다.
본 논문은 무선인식 시스템에 사용되는 무선 환경 표준 프로토콜 중 UHF 대역 프로토콜인 EPC글로벌의 클래스-1 에어인터페이스를 분석하고, 프로토콜에서 규정된 충돌방지 알고리즘을 구현하였다. 또한 표준 프로토콜의 성능을 개선한 클래스-1의 1세대와 2세대 충돌방지 알고리즘을 제안하고, 그 성능들을 비교하였다. 개선된 알고리즘과 표준 알고리즘의 성능을 시뮬레이션을 통하여 비교한 결과, 개선된 1세대 클래스-1 알고리즘의 총 인식시간 감소율은 태그 수 100개 일 때 54.5%, 태그 수 1000개 일 때 63.4% 감소하였다. 그리고 개선된 2세대 클래스-1 알고리즘의 총 인식시간 감소율은 태그 수 100개 일 때 7.9%, 태그 수 1000개 일 때 11.7% 감소하였다. 태그 수가 증가함에 따라 개선된 알고리즘의 전체 인식시간이 규정된 알고리즘보다 점점 더 감소하였다. 따라서 본 논문에서 제안한 개선된 충돌방지 알고리즘은 무선인식 시스템의 태그 인식성능을 개선하는 방안으로 적용될 수 있다.
본 논문에서는 기존의 EPC Class 1 RFID 시스템에서의 태그 인식 절차와 태그 충돌 방지 알고리즘을 분석하였으며, 태그 인식 속도를 향상시키기 위한 고속 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 고속 충돌 방지 알고리즘에서는 태그 인식 과정에서 태그의 충돌 정보를 이용하고, 기존의 알고리즘에서 존재하던 불필요한 절차를 생략하였다. 성능 평가를 위하여 기존의 알고리즘과 제안한 알고리즘을 수학적으로 분석하였고, 이를 시뮬레이션으로 검증하였다. 결과에 따르면, 고속 충돌 방지 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 상당한 성능향상을 보임을 확인할 수 있었다.
RFID 다중 태그 인식이란 하나의 RFID 리더 영역 내에 있는 다수의 태그를 태그 간의 통신 간섭에 의한 충돌을 피하며 고속으로 인식하는 기술이다. 다중 태그 인식 기술은 RFID 시스템의 성능과 안정성을 결정하는 핵심 기술로 중요성이 높다. 논문은 대표적 다중 태그 인식 기술인 QT(Query Tree) 알고리즘의 충돌 비트 위치를 활용하여 개선된 QT-CBP(Query Tree with Collision-Bit Positioning) 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션을 통한 검증 결과 QT-CBP는 태그 정보 비트의 중복성이 높고, 태그 수가 많을 때 QT에 비해 뚜렷한 성능 개선이 있었다.
본 논문은 EPCglobal C1 Gen 2 표준에서 제안한 Q 알고리즘에서 사용되는 C값에 대한 다양한 모델을 제시하고 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 비교, 평가한다. EPCglobal C1 Gen 2 표준에서는 다중 태그 인식을 위해서 slot-count (Q) Selection Algorithm을 제안하고 있지만, Q 알고리즘에서 태그의 충돌과 무응답의 상태에 따라서 Q값을 변화시키는 값인 C 값에 대한 정확한 정의가 내려져 있지 않다. Q 알고리즘에서는 태그 충돌의 경우 C를 Q에 더하고 무응답인 경우에는 C를 감산하여 변화되는 Q값으로 태그들의 새로운 slot-count를 결정하기 때문에 다중 태그 인식 환경에 있어서 이 C값은 태그 인식 속도에 커다란 영향을 준다. 하지만 기존 연구들에서는 C값에 따른 태그 인식 속도 성능 평가나 비교 없이, Q 알고리즘을 변형하거나 새로운 방법을 제안하여 태그 인식 속도를 늘리기 위한 연구들이 존재한다. 본 연구에서는 EPCglobal C1 Gen 2 표준을 만족하는 C값의 다양한 모델을 제시하고 각각에 대해 다중 태그 인식 환경에 있어서 그 성능을 비교하고 평가한다. 본 연구의 결과물은 향후 EPCglobal C1 Gen 2 C 모델에 대한 연구나 태그 인식 성능 연구를 위한 하나의 지표로 쓰일 수 있다.
위치 인식 기능은 U-city를 구성하는 핵심 요소로서 아파트 단지 등에서 상용화를 목적으로 활발히 연구, 개발되고 있다. 아파트에서 능동태그를 부착한 거주자나 자동차가 단지 내를 이동할 때 태그와 라우터 사이에 주기적인 위치인식 통신으로 태그의 위치를 계산한다. 이 방법은 통신을 위해 태그노드와 라우터 중 하나가 주기적으로 신호를 발신해야 한다. 본 논문에서는 아파트에서 ZigBee 태그를 부착한 차량이나 거주민의 위치를 인식하는 시스템을 설계하고 구현하였다. 태그가 신호를 전송하는 방식과 라우터가 신호를 전송하는 두 방식에 대하여 성능을 비교 분석하였는데 신호 트래픽 분석에 의하여 라우터가 신호를 전송하는 방식이 더 효율적임을 보였다. 또한 위치인식시스템의 부가 서비스로서 태그를 이용한 출입통제 및 엘리베이터제어, 기타 기능들도 가능함을 보였다. 실제 아파트 주차장에서 위치인식 성능 실험을 수행하였으며 그 결과 차량 및 보행자의 위치 인식을 충분히 수행할 수 있음을 보였다.
신뢰성 있는 다중태그 인식은 최근 다중태그 애플리케이션 이슈 중의 하나이다. 하지만, 데이터 확보 단계에서 다중태그 리더를 통한 신뢰성 있는 다중태그 인식은 리더간의 충돌, 소음, 태그가 부착된 물건들의 이동 등으로 발생하는 거짓양성인식, 거짓음성인식, 비 인식같은 신뢰성 없는 인식으로 인하여 신뢰서 있는 데이터를 확보하는데 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 논문은 다중태그 리더를 통한 인식에서 발생되는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 먼저 성능평가 기준을 소개하고, 1) 수신된 신호 강도 표시기 (RSSI)을 이용한 최소 중첩인식공간 설정방식, 2)시-공간 분할 처리방식, 3) 큰 사이즈의 이중 태그 부착 방식등과 같은 3가지 해결방안을 제시하였다. 그리고 본 논문은 멀티 RFID 리더가 설치된 스마트 사무실에서 태그의 성공 인식률 계산을 통하여 제안된 방법의 성능개선을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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