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KR100791025B1 - 모바일 알에프 아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법및 이를 이용한 태그 존 구획방법 - Google Patents

모바일 알에프 아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법및 이를 이용한 태그 존 구획방법 Download PDF

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KR100791025B1
KR100791025B1 KR1020050136294A KR20050136294A KR100791025B1 KR 100791025 B1 KR100791025 B1 KR 100791025B1 KR 1020050136294 A KR1020050136294 A KR 1020050136294A KR 20050136294 A KR20050136294 A KR 20050136294A KR 100791025 B1 KR100791025 B1 KR 100791025B1
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Abstract

본 발명에서, 모바일 알에프 아이디(Mobile RFID) 환경에서 동일 태그(Tag)에 대한 다수 리더의 간섭 및 리더 간의 간섭을 제거하고, 근접되는 리더 간의 충돌을 방지할 수 있는 모바일 알에프아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 방법은, 모바일로 구비되는 알에프 아이디(RFID) 리더의 에어 채널 액세스(Air-Channel Access) 방법에 있어서, a) 알에프 아이디(RFID) 존(Zone)의 태그(Tag)에서 야기되는 상기 리더들의 충돌방지(Anti-Collision)를 위해, 리더에 대한 중재 (Arbitration)를 수행하는 단계; 및 b) 인접 태그 존(Tag Zone)의 리더와의 간섭을 제거하기 위해 사용 주파수를 호핑 (Frequency Hopping)하는 단계로 이루어진다. 따라서, 본 발명은 불특정 다수의 휴대폰이 RFID 태그를 접속하는 상황이 되므로 주파수 간섭을 제어할 수 있는 모바일 알에프 아이디 환경을 제공함에 따라, 유비쿼터스 사회의 핵심 서비스를 실현할 수 있는 효과가 있다.
알에프 아이디, RFID, 리더, 모바일, 채널, 리더 중재, 주파수 호핑

Description

모바일 알에프 아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법 및 이를 이용한 태그 존 구획방법{METHOD FOR AIR-CHANNEL ACCESS IN MOBILE RFID AND METHOD FOR PARTITION INTO TAG ZONES USING THE METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 모바일 알에프 아이디 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에서 서술되는 모바일 알에프 아이디 존(Mobile RFID Zone)에서의 리더 충돌방지(Anti-Collision) 및 중재(Arbitration) 환경을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 채널 액세스 실행 순차를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 태그 존(Tag Zone) 구획방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 모바일 알에프 아이디(RFID)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동일한 알에프 아이디(RFID) 존(Zone)에서 다수의 태그(Tag)로 인해 발생되는 모바일 리더의 충돌을 방지하고, 주파수 호핑 (Frequency Hopping:FH)을 이용하여 인접 태그 존의 리더와의 간섭을 해결할 수 있는 모바일 알에프 아이디 시스템에서 에어- 채널 액세스 방법 및 이를 이용한 태그 존 구획방법에 관한 것이다.
현재 RFID 시스템의 주된 응용기술 분야는 시스템 및 서비스의 확산 및 부가 가치의 창출 측면에서, SCM (Supply Chain Management, 공급망 관리), TM (Traceability Management, 이력관리), AM (Asset Management, 자산관리), PM (Production Management, 생산관리) 등 다수의 태그 및 리더를 동시에 액세스 할 수 있는 리더-태그 통신을 지원할 수 있는 RFID 서비스에 대한 관심이 집중되고 있다. 이러한 RFID 서비스 측면에서 135KHz나 13.56MHz 대 RFID 서비스와 견주어 비교적 넓은 인식거리를 제공할 수 있는 433MHz나 900MHz대 UHF대 RFID 시스템 및 관련 기술 개발에 대한 노력이 집중되고 있다. 현재 UHF대 RFID 서비스 중 433MHz RFID 서비스는 능동형 태그 형태로 주로 컨테이너 박스 및 수하물 관리를 위한 응용 서비스가 주된 응용 분야이고, 900MHz RFID 서비스는 ISO 18000-6 Type A/B, EPC C1, C1-Gen2 등 다양한 표준을 바탕으로 한 고정형 (Stationary) 리더 및 휴대형 (handheld) 리더 환경에서의 SCM 응용이 주된 적용 분야로 대두되고 있으며, 적용 환경 구축을 위한 900MHz RFID 시스템의 다양한 시범 서비스 및 시범 사업이 국내외적으로 추진되고 있다.
특히, 900MHz대 RFID 리더-태그 시스템의 넓은 인식 거리는 다양한 응용 서비스를 가능하게 하는 장점을 제공하는 반면, 900MHz대 Cellular 통신과 같은 이종 무선통신과의 간섭과 멀티 리더 환경에서의 리더 사이의 간섭 및 충돌 등 기술 기준 및 시스템 성능에 제약을 제공하는 다양한 단점을 내포하고 있다. 현재 고정형 리더를 중심으로 900MHz대 RFID 시스템이 갖는 단점은 RFID 주파수 대역 내외의 스 펙트럼 마스크 (Spectrum Mask)의 제정을 통하여 극복하고자 하고 있으며, 특히 스펙트럼 마스크로서 해결할 수 없는 멀티 리더 환경에서 발생되는 리더 사이의 간섭이나 충돌은 리더의 인식률 저하 및 시스템 오동작과 같은 RFID 시스템에서의 치명적인 단점을 발생시키는데, 이러한 단점은 리더와 태그 사이의 통신에 있어서 주파수 천이(FH: Frequency Hopping)이나 액세스 전 채널 모니터(LBT: Listen Before Talking)와 같은 Air 채널 액세스 방법을 개발하고 관련 기술에 대한 표준 제정을 통하여 극복하고 있는 실정이다.
그러나 국내 기술에 독자적인 기술적 근간을 갖는 모바일 RFID 서비스 환경의 경우에는, 모바일 RFID 리더의 환경의 임의성으로 인하여 고정형 리더 환경을 바탕으로 하여 고안된 900MHz대 RFID 시스템의 단점을 극복하기 위한 기존의 채널 액세스 방법을 적용할 수 없는 실정이다. 이와 같은 모바일 RFID 기술은 이동통신망에 RFID 기술을 접목한 것으로, 개인이 휴대하는 휴대폰을 가지고 사물에 부착된 RFID태그로부터 정보를 인식하여 이를 네트워크상에서 관련 정보를 얻거나, 정보를 창출하는 기술이다.
모바일 RFID기술의 사용주파수 대역이 이동통신망과 비슷한 주파수 대역(900MHz 대역)을 사용하고 있어 주파수 간섭에 취약하며, 모바일 RFID 환경은 불특정 다수의 휴대폰이 RFID 태그를 접속하는 상황이 되므로 주파수 간섭을 제어할 수 있는 방안 또한 매우 중요한 이슈가 된다. 휴대형 이동통신 기기와 융합한 RFID 리더에 대한 표준화 작업은 현재 mRF (mobile RFID Forum)와 TTA를 중심으로 진행되고 있다.
그러나, RFID 리더 환경에서 다양한 RFID 리더가 불특정 다수의 사용자에 의한 모바일 RFID 리더와 공통된 장소에서 서비스되는 상황에서, 모바일 RFID 리더의 출력 RF 전력은 ERP 기준으로 23dBm으로 기존의 고정형 리더 및 휴대형 리더의 30dBm보다 낮은 출력 전력을 갖는다. 더구나 고정형 리더의 경우 6dBi의 안테나 이득을 가지므로, 보통 모바일 기기의 안테나 이득이 0dBi 이므로 모바일 RFID 리더가 기존의 고정형 리더나 휴대형 RFID 리더와 같은 영역에서 태그를 액세스할 경우 심각한 간섭이 발생 될 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 UHF 대역의 알에프 아이디(RFID) 서비스에 적용되는 주파수 호핑(FH:Frequency Hopping) 기술과 액세스 전 채널 모니터(LBT:Listen Before Talking) 기술을 접목시켜 모바일 알에프 아이디 환경에 적합한 채널 액세스를 수행할 수 있도록 하기 위하여 인접 태그 존에 위치하는 리더들로부터 태그가 영향을 받지 않는 서로 격리된 태그 존 환경을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 모바일 알에프 아이디(RFID) 환경에서 불특정 다수의 단말이 알에프 아이디 태그(Tag)와의 접속 시 주파수 간섭을 제어할 수 있는 모바일 알에프 아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법 및 이를 이용한 태그 존 구획방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 리더의 중재(Arbitration)를 통해 동일 알에프 아이디(RFID) 태그 존(Zone)에서 태그(Tag)에서 발생되는 리더의 충돌 문제를 해결하고, 주파수 호핑(FH)을 통해 인접 태그 존의 리더와의 간섭을 억제할 수 있는 모바일 알에프 아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법 및 이를 이용한 태그 존 구획방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 에어-채널 액세스 방법은 모바일 장치에 포함된 모바일 RFID 리더의 에어 채널 액세스 방법에 있어서, (a) 동일한 RFID 리더 존에 위치한 RFID 리더와 상기 모바일 RFID 리더 중 어느 하나에 RFID 태그에 대한 액세스에 관한 우선권을 부여하기 위하여 채널 모니터링을 이용한 리더 중재를 수행하는 단계; 및 (b) 인접한 RFID 리더 존에 위치한 RFID 리더와 상기 모바일 RFID 리더 간의 간섭을 방지하기 위하여 상기 모바일 RFID 리더가 사용하려는 채널에 대한 모니터링을 수행한 후 점유되지 않은 채널로 주파수 호핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 (a) 단계는, (a-1) 채널 액세스 전(前)에 상기 리더 중재를 위한 채널 모니터링을 수행하는 단계; (a-2) 채널 점유 시간 동안의 라운드 동작을 위해, preamble - 명령(CMD) - CW를 반복 실행하는 단계; 및 (a-3) 상기 라운드의 진행을 다음 채널 점유 시간으로 확장하기 위한 채널 호핑 전 호핑 하려는 채널의 상태를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 (a-1) 단계 및 (a-3) 단계의 채널 액세스를 위한 채널 모니터링은, 상기 리더 자체에서 발생시키기 위한 비동기 리더 환경에 기반하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 태그 존 구획방법은 (a) 다수의 태그와 다수의 리더를 구비한 공간을 다수의 태그 존으로 분할하는 단계; (b) 상기 구획된 다수의 태그 존 중 제1 태그 존에 포함된 다수의 리더 간 통신을 채널 액세스 전에 채널 모니터링(LBT) 방식에 따라 수행하는 단계; (c) 상기 구획된 다수의 태그 존 중 제2 태그 존에 포함된 다수의 리더 간 통신을 채널 액세스 전에 채널 모니터링(LBT) 방식에 따라 수행하는 단계; 및 (d) 상기 제1 태그 존 내의 다수의 리더와 상기 제2 태그 존의 공간내의 다수의 리더 간 통신을 주파수 호핑 방식에 따라 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 모바일 알에프 아이디(RFID) 시스템을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 다수 중 어느 하나의 알에프 아이디 태그(RFID Tag)는 리더를 포함하는 이동통신 단말기에 의해 이동통신망을 거쳐 알에프 아이디 애플리케이션 서버(RFID Application Server)로 제공된다.
상기 이동통신망은 중계기(BTS), 중계 제어기(BSC) 및 패킷 네트워크로 이루어지며, 상기 패킷 네트워크는 게이트웨이 라우터(Gateway Router)를 통해 인터넷과 접속된 후, 상기 알에프 아이디 애플리케이션 서버로 연결된다. 그리고, 상기 중계기(BTS)와 접속되는 이동통신 단말기는 알에프 아이디 리더를 포함하며, 상기 알에프 아이디 리더는 초기 태그(Tag)와 액세스하기 위한 채널 점유를 목적으로 채널 모니터링을 수행한다.
상기 채널 모니터링은 상기 모바일 RFID 리더로부터 채널 액세스 전에, LBT 즉, 리더 중재(Arbitration)를 위한 채널 모니터를 수행한다. 그리고, 채널 점유 시간 동안 라운드 동작인 preamble - 명령 - CW를 반복 실행하고, 라운드의 진행을 다음 채널 점유 시간으로 확장하기 위한 채널 호핑 전에, 호핑 하려는 채널의 상태를 모니터링 한다. 따라서, 인접 리더의 채널 점유 여부에 따라 채널을 점유한다.
또한, 상기 모바일 알에프 아이디(RFID) 시스템으로 적용되는 모바일 RFID기술의 사용주파수 대역은 이동통신망과 비슷한 주파수 대역(900MHz 대역)을 사용한다.
도 2는 태그 중심의 모바일 RFID 존에서 리더에 대한 충돌 방지(Anti-collision) 및 중재(Arbitration) 환경을 도시하고 있다. 전술되는 모바일 RFID 존은 기존의 RFID 리더와 모바일 RFID 리더 사이의 간섭시, 모바일 RFID 리더 액세스에 우선권을 부여하기 위한 것으로, 상기 RFID 리더 존은 태그 중심의 매우 짧은 커버리지를 갖는 1미터 내외의 RFID 셀 이어야 한다. 이러한 모바일 RFID 존은 태그의 배치에 따라 매우 좁은 여러 개의 셀로 구분되며, 각 셀에는 불특정 다수의 리더가 위치할 수 있으므로 리더의 중재(Arbitration)가 반드시 요구되며, 또한 셀 사이의 간격이 매우 좁아 인접 태그 존에 액세스하려는 모바일 리더에 간섭을 받을 수 있다.
상기한 리더 중재(Arbitration)는 이러한 인접 태그 존의 리더에 의한 간섭을 해결하기 위한 방안으로는 불특정 다수의 리더가 위치하는 모바일 리더 환경에는 적합하지 않다. 따라서, 이러한 모바일 RFID 리더 환경에서 인접 태그 존에 위치하는 리더의 간섭은 주파수 호핑(FH)을 통한 채널 분배(Channel Sharing)가 이루어져야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 모바일 알에프 아이디 리더의 중재 및 주파수 호핑을 수행하는 채널 액세스 실행 순차를 도시하고 있다. 도시된 채널 액세스 실행 순차는 모바일 RFID 환경에서 Air 채널 액세스 방법으로, 동일 RFID 존에서는 리더 중재(Arbitration)로 태그에 발생되는 리더의 충돌 문제를 해결하고, 주파수 호핑(FH)을 통하여 인접 태그 존의 리더와의 간섭을 해결한다.
도시한 바와 같이, 모바일 RFID 리더는 채널 액세스 전 LBT, 즉 리더 중재(Arbitration)를 위한 채널 모니터를 수행한 후, 채널 점유 시간 동안 라운드 동작인 preamble - 명령 - CW를 반복 실행한다. 그리고, 라운드의 진행을 다음 채널 점유 시간으로 확장하기 위한 채널 호핑 전(前) 호핑 하려는 채널의 상태를 모니터 한다.
즉, 모바일 RFID 리더는 초기 태그와 액세스하기 위한 채널을 점유하기 위하여 리더 중재(Arbitration)를 목적으로 하는 채널 모니터링을 하고, 허용 채널 점유 후 다음 라운드 동작을 위하여 가용 채널로 호핑 하기 위한 채널 모니터링을 수행한다. 인접 태그 존에 위치한 리더들과의 채널 분배(Channel Sharing)를 통해 리더에 대한 충돌방지(Anti-collision)를 수행하여, 태그 존(Tag Zone) 내의 임의의 불특정 다수의 리더 사이의 중재(Arbitration) 및 인접 태그 존의 리더와의 간섭 방지를 위한 충돌방지(Anti-Collision)가 실현된다.
여기서, 상기 모바일 알에프 아이디 리더는 채널 액세스 전 채널 모니터링을 수행함에 있어, 해당 통신 채널을 리더 자체에서 발생하거나(Asynchronous 리더 환 경) 네트워크로 연결된 상기 알에프 아이디 애플리케이션 서버로부터 (Synchronous 리더 환경) 부여된 랜덤 순차에 의하여 지속적으로 천이할 수 있을 것이다.
이와 같이 모바일 RFID 리더에 대한 채널 액세스 방법을 이용하여, 다수의 태그와 다수의 리더가 존재하는 환경에서, 리더간 통신 방식을 제공할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 태그(ⓣ)와 다수의 리더(ⓡ)가 존재하는 다수의 태그 존(401)이 형성되고, 하나의 태그 존(401) 내에 존재하는 다수의 리더(ⓡ)는 채널 액세스 전 채널 모니터링 즉, LBT를 수행토록 한다.
이는 하나의 태그 존(401) 내에서 리더간 충돌을 방지한다. 또한, 각각의 태그 존(401)으로 구비된 리더는 상호 간 간섭을 회피하기 위하여 주파수 호핑(FH)을 수행한다. 여기서, 주파수 호핑(FH) 또한 태그 존(401) 사이에서 리더간 충돌을 방지한다. 결국, 다수의 태그와 리더가 공존하는 공간을 LBT를 통해 구획하고, 구획된 각각의 태그 존 사이는 주파수 호핑을 이용하여 각 리더간 충돌을 방지한다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 모바일 알에프아이디 시스템에서 에어-채널 액세스 방법 및 이를 이용한 태그 존 구획방법은, 불특정 다수의 휴대폰이 RFID 태그를 접속하는 상황이 되므로 주파수 간섭을 제어할 수 있는 모바일 알에프 아이디 환경을 제공함에 따라, 유비쿼터스 사회의 핵심 서비스를 실현할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에서는, 채널 액세스 전 채널 모니터링(LBT) 방식 및 주파수 호 핑(FH) 방식을 이용하여, 다수의 태그와 다수의 리더가 공존하는 임의의 공간을 임의로 구획할 수 있어, 모바일 RFID에 대한 통신 네트워크 설계가 용이할 뿐만 아니라, 에어 채널 액세스에 대한 안정성을 확보하는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명의 실시예에 한정되지 않고 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 모바일 장치에 포함된 모바일 RFID 리더의 에어 채널 액세스 방법에 있어서,
    (a) 동일한 RFID 리더 존에 위치한 RFID 리더와 상기 모바일 RFID 리더 중 어느 하나에 RFID 태그에 대한 액세스에 관한 우선권을 부여하기 위하여 채널 모니터링을 이용한 리더 중재를 수행하는 단계; 및
    (b) 인접한 RFID 리더 존에 위치한 RFID 리더와 상기 모바일 RFID 리더 간의 간섭을 방지하기 위하여 상기 모바일 RFID 리더가 사용하려는 채널에 대한 모니터링을 수행한 후 점유되지 않은 채널로 주파수 호핑하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어-채널 액세스 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 채널 액세스 전(前)에 상기 리더 중재를 위한 채널 모니터링을 수행하는 단계;
    (a-2) 채널 점유 시간 동안의 라운드 동작을 위해, preamble - 명령(CMD) - CW를 반복 실행하는 단계; 및
    (a-3) 상기 라운드의 진행을 다음 채널 점유 시간으로 확장하기 위한 채널 호핑 전 호핑 하려는 채널의 상태를 모니터링하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 시스템에서 에어-채널 액세스 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (a-1) 단계 및 (a-3) 단계의 채널 액세스를 위한 채널 모니터링은,
    상기 리더 자체에서 발생시키기 위한 비동기 리더 환경에 기반하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 시스템에서 에어-채널 액세스 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 (a-1) 단계 및 (a-3) 단계의 채널 액세스를 위한 채널 모니터링은,
    네트워크로 연결된 RFID 애플리케이션 서버로부터 랜덤 순차에 의하여 지속적으로 천이하는 동기 리더 환경에 기반하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 시스템에서 에어-채널 액세스 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. (a) 다수의 태그, 다수의 RFID 리더 및 다수의 모바일 RFID 리더를 구비한 공간을 다수의 태그 존으로 분할하는 단계;
    (b) 상기 분할된 다수의 태그 존 중 어느 하나에 포함된 RFID 리더 및 모바일 RFID 리더가 채널 액세스 전에 채널 모니터링(LBT)을 각각 수행하여 리더 중재를 수행하는 단계;
    (c) 상기 분할된 다수의 태그 존 중 서로 다른 태그 존에 위치한 RFID 리더와 모바일 RFID 리더가 사용하려는 채널에 대한 모니터링을 수행한 후 점유되지 않은 채널로 주파수 호핑하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 RFID 시스템에서 에어-채널 액세스 방법을 이용한 태그 존 구획방법.
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