RFID 시스템에서 태그들이 동시에 응답을 하면 충돌이 발생하며, 이를 해결하는 기술이 충돌방지 알고리즘이다. 기존의 충돌방지 알고리즘 중에서 SFSA (Static Framed Slot ALOHA) 알고리즘은 구현이 간단한 장점이 있지만, 프레임의 크기가 고정되어 있기 때문에 태그 수가 가변적인 경우에는 시스템 성능이 저하되는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 충돌이 발생한 슬롯의 수를 이용하여 매 프레임마다 최적의 프레임 크기를 결정하는 DFSA (Dynamic FSA) 알고리즘을 제안한다. 성능 분석의 결과, DFSA 알고리즘은 기존의 SFSA알고리즘에 비하여 빠른 태그 식별이 가능함을 알 수 있었다.
RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 RF신호를 사용하여 물품에 부착된 전자태그를 식별하는 비접촉 기술이다. RFID 리더의 식별 영역 내에 여러 개의 태그가 있는 경우 이들 사이의 충돌(collision)이 발생되기 때문에 이들을 식별할 수 있는 메커니즘이 필요하다. 다중 태그 식별 문제는 RFID 기술 중에서도 핵심이며, 이 문제는 충돌방지(anti-collision) 알고리즘을 통하여 해결할 수 있다. 하지만 RFID 시스템의 또 다른 문제는 정보보호이다. 태그는 리더의 쿼리에 매우 쉽게 응답하기 때문에 태그의 정보 노출에 따른 사용자 프라이버시 침해 문제가 발생한다. 이러한 점에서 RFID 기술은 외부로부터 스니핑(sniffing)에 매우 취약하다. 본 논문에서는 기존에 제안된 트리 기반 메모리래스 알고리즘인 트리-워킹 알고리즘, 쿼리 트리알고리즘, 향상된 쿼리 트리 알고리즘 등의 보안 견고성에 대하여 살펴본다.
RFID (Radio Frequency IDentification) 시스템에서는 다수의 리더들이 동시에 동일한 태그의 인식을 시도하는 경우 리더 충돌이 발생하게 된다. 이러한 리더 충돌은 RFID 시스템의 태그 인식 효율성 및 인식 속도를 저하시키는 주요 요인으로 작용하기 때문에 이를 방지할 수 있는 효과적인 리더 충돌 방지 알고리즘이 요구된다. 이에 본 논문에서는 리더 충돌을 방지하기 위해 관리 리더와 보조 리더로 구성된 계층적인 구조를 형성하고, 관리 리더가 보조 리더를 관리하여 리더 충돌을 방지하는 계층적 구조 기반의 리더 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 또한, 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 모의실험을 수행하였고, 리더 충돌 확률 및 태그 인식 시간 등에 대한 성능 분석을 수행하였다.
본 논문에서는 현재 900MHz 대역의 RRD에서 사용하는 ISO18000-6의 규격 중 Type-B의 전송 프로토콜과 충돌방지 알고리즘을 개선해보고자 FPGA를 이용하여 RFID 시스템을 설계 및 구현하였고 그 성능을 측정하였다 제안한 RFID 시스템에서의 충돌 방지 알고리즘을 기존의 이진 트리 알고리즘 및 bit-by-bit 알고리즘과 성능을 비교 분석하였다. 태그의 개수가 증가할수록 제안한 알고리즘이 기존 알고리즘보다 우수한 성능을 보임을 OPNET 모의실험을 통하여 검증하였다. 개선한 Type-B의 전송 프로토콜과 충돌 방지 알고리즘은 Xilinx사의 FPGA 디자인 툴인 ISE7.1i를 사용하여 설계 하였으며 Xilinx사의 FPGA 디바이스인 Spartan2칩에 구현하였다.
RFID 시스템에서 리더의 식별영역 내에 있는 태그들이 동시에 응답하면 충돌이 발생한다. 이러한 충돌을 해결하기 위한 방법이 충돌 방지 알고리즘이다. Auto-ID 센터에서는 13.56MHz RFID 시스템에서 다중 태그를 식별하기 위한 충돌 방지 알고리즘으로 STAC 프로토콜을 제안하였다. PS 알고리즘은 리더의 송신 전력을 점진적으로 증가시키면서 리더의 식별 영역 내에 있는 태그들을 그룹화 하여 식별하는 기법이다. 본 논문에서는 STAC 프로토콜에 PS 알고리즘을 적용한 STAC/PS 알고리즘을 제안하고, 이에 대한 성능을 분석한다. 시뮬레이션을 통한 성능분석의 결과, 제안한 기법은 충돌률이 STAC 프로토콜에 비하여 50% 정도 낮으므로 태그 식별 시간이 짧음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 기존 리더 충돌방지 알고리즘인 Channel Monitoring 알고리즘, Pulse Protocol 알고리즘에 대하여 살펴보고, 태그인식시간을 감소시키고, 데이터 처리량, 시스템 효율을 증가 시킬 수 있는 슬롯 점유확률을 이용한 Pulse Protocol 기반의 Hybrid 리더 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 Pulse Protocol 알고리즘의 성능을 향상시키기 위하여 Channel Monitoring 알고리즘에서 사용되고 있는 슬롯의 점유확률 (Occupied Probability)을 이용한다. 즉, 리더들은 랜덤 backoff 시간을 생성한 후, 자신이 사용하게 될 슬롯의 점유확률을 확인하고, 이 슬롯의 점유확률이 0보다 크다면, 새로운 랜덤 backoff 시간을 생성하여 리더간의 충돌을 피한다. 기존 알고리즘들과 제안하는 알고리즘과의 성능을 태그인식시간, 데이터 처리량 및 시스템 효율 등의 성능분석항목들을 통하여 비교 및 분석하여, 제안하는 알고리즘에 의하여 리더의 개수가 증가함에 따라 7% 정도의 태그인식시간 및 데이터 처리량 성능 향상을 확인한다.
본 논문에서는 EPCglobal Class-1 Generation-2 (Gen2) 기반 Probabilistic Slotted 충돌방지 알고리즘에 대하여 살펴보고, 태그인식시간, 충돌 비율을 감소시키고, 데이터 처리량, 시스템 효율을 증가 시킬 수 있는 QueryAdjust 명령어를 사용한 FAFQ (fixed adjustable framed Q) 알고리즘과 AAFQ (adaptive adjustable framed Q) 알고리즘을 제안하며, 또한 Gen2 기반으로 태그 인식 효율을 향상 시킬 수 있는 Grouping 방법을 제안한다. 제안한 방법들 모두 Q 알고리즘의 성능 향상을 보이며, 제안하는 방법 중 AAFQ 알고리즘이 가장 높은 성능 향상을 나타낸다. 즉, AAFQ 알고리즘에 의하여 5% 정도의 시스템 효율 성능 향상과 4.5% 정도의 충돌 비율 감소를 얻을 수 있다. Grouping 방법은 FAFQ 알고리즘과 AAFQ 알고리즘에 대해선 Ungrouping 방법과 비슷한 성능을 보이지만, Gen2 Q 알고리즘의 경우 Ungrouping 방법과 비교 하였을 때 태그인식시간 및 충돌 비율을 감소시키고, 데이터 처리량 및 시스템 효율을 증가 시킨다.
기존의 충돌 방지 알고리즘들은 현 프레임내의 충돌 정보를 토대로 다음 프레임내의 슬롯 수를 결정하기 때문에 충돌 정보가 전혀 없는 초기 프레임의 슬롯 수는 결정할 수가 없다. 따라서 이들 알고리즘들은 초기 슬롯 수를 임의의 상수로 설정해 사용하고 있는데 알고리즘의 효율이 초기 슬롯 수에 민감하다는 연구결과를 감안하면 이는 개선 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 이를 위해 효율적인 초기 프레임 슬롯 수 결정을 위한 두 가지 방법을 제안하였는데 이를 통해 Dynamic Frame Slotted Aloha Algorithm의 성능 개선을 시도하였다. 본 연구에서 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 2.4 GHz RFID 시스템을 사용하였으며 성능 측도로 사용한 Throughput과 Delay Time을 유도하기 위해 시뮬레이션 모형을 Java로 구축하였다. 본 연구에서 제안한 방법을 통해 Throughput은 9.6%, Delay Time은 9.8% 개선됨을 확인하였다.
전자와 컴퓨터 기술의 발전은 무선 센서 네트워크 증대의 토대를 마련하였다. 이에 따라, 센서 네트워크상의 충돌 방지와 인증 기술의 필요성이 증대되어 지고 있다. 센서 네트워크의 충돌 방지를 위해 개발될 알고리즘은 무선 센서 네트워크 플랫폼 상에 쉽게 적용될 수 있으며 또한 동시에 분산 연산, 분산 저장, 데이터 강인성, 센싱된 데이터를 자동 분류할 수 있어야한다. 그리고 무선 센서 네트워크에서 보안을 유지하기 위하여 여러 센서 간에 안전하게 채널을 확립할 수 있어야한다. 본 논문 우리는 센서의 인증과 충돌 방지를 위하여 유비쿼터스 센서 네트워크 채널 확립 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서는 두 가지 다른 형태의 구조를 제안하였으며, 각 구조에서는 센서 노드 사이에서 채널을 확립하기위하여 웨이블렛 필터를 사용한 알고리즘과 센서의 충돌 방지를 위하여 BIBD(Balanced Incomplete Block Design) 코드를 사용하였다. 결과적으로, BIBD와 웨이블렛 필터 기반으로 제안된 알고리즘은 이상적인 환경에서 98% 충돌 검출율을 가졌다.
현재 유통 관리에서 RFID 도입시 기술적으로 성능 개선이 많이 필요한 부분 중 하나가 RFID Tag Anti-Collision 기술이다. 즉 RFID 다중 인식시 발생하는 Tag Collision 현상을 개선할 수 있도록 현존하는 대부분의 RFID 리더기에 적용될 수 있는 새로운 스캐닝 알고리즘을 도입하였다. 본 논문에서는 제시된 알고리즘을 실제로 물류 현장에 적용시켰을 때 다중 인식 성능이 기존보다 30% 가량 개선된 사례를 제시한다. 유통 현장에서 RFID 다중 인식 성능을 높이기 위해 본문에서 제시한 알고리즘을 RFID 리더모듈과 연결된 PDA(컨트롤러)의 미들웨어에 구현하여 탑재하고 실제적으로 RFID 재고조사 실험데이터를 축적하였다. 이를 통해 본 논문에서 제안된 알고리즘이 다중 인식에 있어 미인식 영역을 최소화 하고 기존 RFID 재고 조사 시스템의 성능이 크게 개선되는 것을 현장 적용을 통해 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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