본 논문에서는 능동형 RFID 시스템인 ISO/IEC 18000-7 및 ISO/IEC 18000-4 시스템에 대하여 살펴보고, 능동형 RFID 태그로 구성된 센서 네트워크에서 인식거리 향상을 위해 능동형 RFID 릴레이 태그를 사용하는 RFID 멀티홉 릴레이 시스템을 제안한다. 기존 ISO/IEC 18000-7 시스템과 제안된 RFID 멀티홉 릴레이 시스템의 성능평가를 위하여 Sensitivity에 의한 인식거리 및 시스템 효율과 같은 항목을 새롭게 정의하며, MCL (Minimum Coupling Loss) 분석과 SLS(System Level Simulation) 분석을 통해 제안된 시스템의 성능을 비교 및 분석한다.
본 논문에서는 900 MHz RFID 표준 프로토콜 중 하나인 ISO/IEC 18000-6 type B 프로토콜의 충돌방지 알고리즘의 성능을 분석하고, 이에 대한 성능 향상 방법을 제안한다. 제안된 방법은 ISO/IEC 18000-6 type B 프로토콜의 충돌방지 알고리즘에서 명령 전송 횟수 및 전송 데이터의 양을 줄임으로써 태그 인식 속도를 개선한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 방법이 리더 인식 영역 내의 태그 개수와 관계없이 태그 인식 속도를 기존 방법에 비해 21.7% 향상시킬 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 ISO/IEC 18000-7 표준에서 정의하는 태그 수집 알고리즘의 수정을 통해 능동형 RFID 시스템에서의 태그 수집 성능을 향상시키기 위한 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 태그 수집 과정에서 태그의 응답 메시지 크기를 줄임으로써 시간 슬롯 크기를 줄이고 리더로부터의 명령어 메시지 전송 횟수를 감소시킨다. 이는 태그 수집 과정에서의 전체 메시지 전송량을 감소시킴으로써 태그 수집에 소요되는 시간과 태그의 배터리 소모를 감소시킨다. 본 논문에서는 시뮬레이션 실험을 통해 제안하는 방법을 적용한 태그 수집의 성능과 표준을 준수하는 일반적인 태그 수집의 성능을 비교하여 평가하였다. 시뮬레이션 결과는 제안하는 방법을 적용하였을 때 리더와 태그간의 메시지 전송량이 크게 감소함을 보였고, 리더가 태그에게 50바이트와 100바이트의 추가 데이터를 요청할 때 제안하는 방법이 각각 평균 19.99%와 16.03%의 태그 수집 시간 감소를 보였다.
본 논문에서는 능동형 RFID (Radio Frequency Identification) 시스템인 ISO/IEC 18000-7 시스템과 저속 WPAN (Wireless Personal Area Network) 표준인 IEEE 802.15.4a에 정의된 UWB (Ultra Wideband) 방식과 CSS (Chirp Spread Spectrum)방식에 대하여 살펴보고, 인식율 및 인식거리를 향상시키기 위하여 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 상대적으로 낮은 스펙트럼 전력밀도로 다른 시스템과 양립할 수 있는 UWB 기술을 이용하여 정보를 전송하고, USN (Ubiquitous Sensor Network) 응용을 위해 능동형 태그와 센서노드들이 서로 혼재되어 구성된 네트워크에서 릴레이 태그를 릴레이 AP로 이용하여 능동형 태그의 정보뿐 아니라 센서노드의 정보도 전달하는 UWB 기반의 Class 4 능동형 RFID 프로토콜을 제안한다. 기존 ISO/IEC 18000-7 시스템과 제안된 시스템의 성능평가를 위하여 Sensitivity에 의한 인식거리 및 시스템 효율과 같은 항목을 정의하며, MCL (Minimum Coupling Loss) 분석과 SLS (System Level Simulation) 분석을 통해 제안된 시스템의 성능을 비교 및 분석한다.
능동형 RFID가 많은 응용 분야에서 활용되기 위해서 대용량의 태그 데이터를 보다 빠르고 효율적으로 보낼 필요성이 대두되고 있다. ISO/IEC 18000-7 표준은 433MHz대역을 사용하고 있으며 전송 속도는 27.8kbps에 불과하다. 이러한 전송속도는 대용량 데이터를 전송하기에 무리가 있다. 우리는 빠른 대용량 태그 데이터 전송을 위하여 2.4GHz대역을 사용하였고, 보다 효율적인 데이터 전송을 위하여 데이터 전송 프로토콜을 설계하였다. 우리가 설계한 프로토콜은 Burst Read UDB라는 새로운 명령어를 사용하여 255bytes이상의 메시지 데이터를 생성하고, 이를 효과적으로 전송할 수 있도록 이루어져 있다. 프로토콜을 구현하기 위하여 Texas Instruments사에서 개발한 Smart RF04 개발보드를 사용하였으며, 통신모듈로는 CC2500트랜시버를 이용하였다. 구현을 통한 비교실험에서 63.75kbytes의 데이터를 전송할 경우, 기존 표준의 Read UDB보다 Burst Read UDB가 17.95%의 데이터 전송시간이 향상되었음을 확인하였다.
최근 900MHz 대역의 RFID 시스템 규격인 ISO/IEC 18000-6의 국제 표준이 발표되었고, 여기에 새롭게 Type C가 추가 되었다. Type C는 EPC Global의 단체 표준으로서 월마트 등 민간 업체를 중심으로 공동의 규칙을 만들어 이를 ISO에서 수용하게 되었다. 최근에는 900MHz 대역에서의 물품 인식에서 가장 큰 문제가 되었던 금속과 액체 물질 인식에서도 큰 진전을 이루어 완벽한 상용화를 눈앞에 두고 있다. 이 대역에서의 RFID 시스템은 미국의 월마트, 영국의 테스코 그룹, 독일의 메트로 그룹 둥 대형 유통 회사뿐만 아니라 미국 국방성 등에서도 물류 관리에 관심을 가지고 있는 매우 시장성이 높은 시스템이다. 이와 같이 RFID 시스템 중에서도 가장 큰 관심을 받고 있는 900MHz 대역의 규격인 ISO/IEC 18000-6에서는 기존의 형식 A, B를 포함하여 모두 세 종류의 형식이 존재하며, 본 논문에서는 형식 C에 대한 규격을 분석하고, 이의 기능 블럭을 VHDL로 구현하였다. 임의의 데이터 프레임을 구현하고 임의의 데이터를 가정한 후에 데이터 변조 방식으로서 사용되는 Miller 부호와 FM0 변조 방식 둥을 구현하고, 이를 송수신함으로써 변복조가 정확히 구현되었음을 확인하였다.
RFID는 각종 서비스 산업은 물론 물류, 산업 현장, 제조 공장과 국방 분야까지 물품의 흐름이 있는 곳이면 어디에서나 적용이 가능하여 사회 여러 분야로부터 큰 관심을 받고 있다. 그러나, 현재 900MHz 대역의 RFID에서 사용하는 ISO/IEC 18000-6의 프로토콜에서는 에러검출을 위한 CRC16만을 사용함으로써 낮은 수준의 보안과 양호한 채널 환경에서 대량의 물품을 빠른 시간 내에 인식하는 상황에서는 적합하나 데이터 양이 적고 놀은 수준의 보안이 요구되는 곳이나 채널 환경이 열악한 곳에서는 에러정정능력을 갖추지 못해 데이터의 신뢰성이 떨어질 것으로 예상된다. 돈 논문에서는 이와 같은 높은 수준의 보안이 요구되는 곳이나 잡음이 많은 채널 환경에서의 RFID 사용을 가정하여 ISO/IEC 18000-6 규격을 응용하여 적용하는 한 가지 방법으로서 콘벌루션 부호의 적용을 시도하였으며, 이를 구현하고 성능을 측정하였다. 신호의 제어와 전송을 위하여 마이크로프로세서와 RF부를 구현하였고, RFID 시스템의 신뢰성 향상을 위해 리더기에서 태그로의 명령어 및 데이터 전송 시에 FPGA를 이용하여 콘벌루션 부호를 구현하였다. 이러한 채널 부호를 적용했을 때와 적용하지 않았을 때의 프레임 오류율과 채널의 가시 성분이 있을 경우와 없을 경우를 나누어 프레임 오류율을 측정 비교하였다.
본 논문에서는 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집의 성능을 향상시키기 위한 새로운 태그 수집 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘에서 리더는 인식 슬롯 스캔 과정을 통해 빈 슬롯과 충돌 슬롯의 발생을 검출하고 이들에 의한 시간 낭비를 감소시켜서 태그 수집의 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 실제 환경에서의 실험을 통 해 제안하는 태그 수집 알고리즘의 성능 향상을 평가하기 위해 능동형 RFID 리더와 태그를 구현하였다. 하나의 리더와 60개의 태그를 이용한 실험 결과에서 제안하는 태그 수집 알고리즘은 ISO/IEC 18000-7 표준의 태그 수집 알고리즘에 비해 평균 21.7%의 태그 수집 시간 감소와 평균 28.3%의 인식 처리율 향상을 보였고, 20개의 태그를 대상으로 한 배터리 소모 실험에서는 평균 22.7%의 태그 배터리 소모 감소를 보였다.
This paper proposes an efficient tag identification scheme for ISO/IEC18000-7 standard by dividing the tags into smaller groups. Tag grouping is based on the reader's transmission power. This can reduce the responding tags in the collection round. If the small number of tags exists, we can anticipate the collision probability will decrease. And it makes the identification speed high. A collection round initiated by the reader's collection command. It also proceeds with increasing the power of the reader until all tags are identified. The results showed that 25% of the performance improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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