RFID 리더는 자신이 전송한 명령에 대한 태그의 응답을 수신함으로써 태그를 인식한다. 이때 근접한 거리에 위치하고 있는 리더들이 동일한 주파수를 이용하거나, 여러 리더가 동시에 하나의 태그에 명령을 전송하는 경우 서로 간섭을 일으킬 수 있는데 이를 RFID 리더 충돌이라고 한다. RFID 리더 충돌이 발생하면 리더의 명령이 태그에게 전달되지 않거나, 전송된 명령에 대해 태그가 올바르게 응답할 수 없게 된다. 파라서 리더 충돌을 줄이기 위한 Anti-collision기법의 개발이 필요하며, 대표적인 것으로 MIT에서 제안한 Colorwave알고리즘이 있다. 이 것은 각 리더들이 프레임 내에서 하나의 슬롯을 이용하여 태그를 인식하는 기법으로 다른 리더들과 시간을 나누어 사용함으로써 리더 충돌을 회피한다. 그리고 각 리더들은 간섭을 일으키는 주변 리더의 수에 따라 프레임의 크기를 개별적으로 조절하여 효율적으로 태그를 인식하고자 한다. 그러나 이 방식은 리더들의 프레임 크기를 불필요하게 변경하여 많은 리더 충돌을 유발하는 등의 문제들을 발생 시킬 수 있다. 본 논문에서는 기존의 Colorwave을 분석하여 나타날 수 있는 문제점을 도출한다. 그리고 기존의 Colorwave의 문제를 보완하는 새로운 리더 충돌방지 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 이용하여 그 성능을 분석한다.
RFID 리더는 자신이 전송한 명령에 대한 태그의 응답을 수신하여 태그를 인식한다. 이때 근접한 거리에 위치하고 있는 리더들이 동일한 주파수를 이용하거나, 여러 리더가 동시에 하나의 태그에 명령을 전송하는 경우 서로 간섭을 일으킬 수 있는데 이를 RFID 리더 충돌이라고 한다. 리더 충돌이 발생하면 리더의 명령이 태그에게 전달되지 않거나 전송된 명령에 대해 태그가 올바르게 응답할 수 없다. 따라서 RFID 국제 표준 및 논문들은 리더 충돌을 줄이기 위한 기법들을 규정하거나 제안하고 있다. 이 중 Colorwave와 Enhanced Colorwave는 TDM(Time Division Multiplex) 기반의 프레임 알로하 방식을 이용한 리더충돌방지 기법으로 충돌 확률에 따라 프레임의 크기를 변경하여 효과적으로 리더 충돌을 줄일 수 있다. 그러나 이 알고리즘들은 충돌을 경험한 리더들이 충돌을 피하기 위해 자신의 슬롯을 새롭게 선택하는 과정에서 불필요한 충돌을 발생시킬 수 있다는 단점을 가지고 있다. 충돌 발생 리더들이 프레임 내의 임의의 슬롯으로 이동하기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 프레임 내 슬롯의 점유 여부를 모니터링 하여 리더 충돌이 발생한 경우 리더들이 점유할 확률이 가장 낮은 슬롯을 선택하는 새로운 리더 충돌방지 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 이용하여 성능을 분석한다.
차세대 유비쿼터스 환경에서 중요한 기술적, 산업적 위치를 차지하는 RFID 네트워크에는 다수의 RFID 리더(Reader)와 수많은 RFID 태그(Tag)들이 통신을 하면서 존재하게 된다. 이러한 RFID 네트워크에서 리더와 태그간의 원활한 통신을 위해서는 주파수 충돌이 발생하지 않아야 한다. 주파수 충돌 현상은 리더와 다수의 태그들 간의 태그 충돌(Tag Collision)과 리더간 주파수 간섭으로 인한 리더간 충돌(Reader Collision)로 나뉘어 질 수 있다. 따라서 리더간 충돌 현상을 피하기 위해서는 근접한 리더들 간에 서로 다른 타임슬롯(Timeslot)을 사용하여 태그와 통신을 시도하여야 한다. 본 연구에서는 RFID 네트워크에서 다수의 리더간 충돌을 최소화하며 안전한 태그 인식을 할 수 있도록 타임 슬롯 할당 문제를 CSP(Constraint Satisfaction Problem)로 접근한다. 그리고 CSP를 풀기 위해 리더간 충돌 문제가 가지고 있는 제약조건을 찾아내고 해를 찾기 위한 목적함수를 모델링 한다.
RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 RF 신호를 이용하여 특정 물체에 부착되어진 태그를 일정 범위 이내에서 식별할 수 있는 자동인식기술이다. RFID 시스템 상용화 이전에 해결해야 할 중요한 문제 중 하나는 다수의 리더들 간의 충돌 문제이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 리더 충돌 방지 알고리즘들은 RFID 시스템의 효율성과 직접적인 연관이 있으며 아직 연구가 미비한 상태이다. 기존의 리더 충돌 방지 알고리즘 중 Colorwave 방식은 구현이 간단한 장점은 있으나, 시간 이용 효율 저하 및 태그 오동작이 발생하게 된다. 또한 경쟁 기반의 슬롯 할당 방식으로 인한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 RFID 리더 네트워크에 충돌 중재를 위한 매니저를 두어 리더 간의 충돌 발생을 방지함과 동시에 위의 문제점을 해결 할 수 있는 적응형 리더 네트워크 구조를 제시한다.
RFID 시스템이 그 규모가 커짐에 따라 리더 충돌에 따른 인식률 저하 문제가 대두되고 있다. 시분할 기법을 사용하면 충돌문제를 해결할 수 있지만, 전체 인식시간은 늘어가게 된다. 이 문제는 RFID를 이용한 실시간 재고관리를 위해 해결해야만 한다. 본 연구에서는 ARCM(Anti Reader Collision Manager)을 RFID 시스템에 두어 전체 인식시간을 개선하였다. ARCM은 효율적인 주파수 채널 사용으로 짧은 인식시간을 가지며 리더가 간섭을 회피해 태그를 인식할 수 있도록 RFID 시스템을 관리한다. ARCM을 사용한 결과, 기존의 시스템보다 최대 20%정도의 시간을 절약할 수 있었다.
본 논문은 수동형 RFID 시스템에서 발생하는 리더 충돌을 회피할 수 있는 코디네이터 기반 리더 프로토콜을 제시한다. 리더 스스로 임의의 슬롯을 선택하여 통신하는 기존방식과는 달리 제시한 프로토콜에서는 코디네이터가 네트워크에 참여하는 리더에게 중복되지 않게 슬롯을 할당하고 현재 슬롯 번호를 전송하여 해당 슬롯을 할당받은 하나의 리더만 통신하도록 한다. 제안된 방식은 다중 코디네이터 환경을 구축하여 광역 환경에서 더욱 효과적으로 사용될 수 있으며, 이로 인한 리더 충돌 문제는 주파수 배치(Frequency planning)를 적용하여 보완한다. 제안한 방식이 기존 방식에 비해 3~5배의 성능 향상을 보임을 시뮬레이션을 통해 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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