• 인터넷정보학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.1-10
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• 2013

RFID(Radio Frequency Identification)시스템은 하나의 RFDI리더, 다수의 RFID태그 장치들로 이루어진 비접촉방식의 근거리 무선 인식 기술이다. RFID태그는 자체적인 연산 수행이 가능한 능동형 태그와 이에 비해 성능은 떨어지지만 저렴한 가격으로 물류 유통에 적합한 수동형 태그로 나눌 수 있다. 데이터 처리 장치는 리더와 연결되어 리더가 전송받은 정보를 처리한다. RFID 시스템은 무선주파수를 이용해 다수의 태그를 빠른 시간에 인식할 수 있다. RFID시스템은 유통, 물류, 운송, 물품관리, 출입 통제, 금융 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 하지만 RFID시스템을 더욱 확산시키기 위해서는 가격, 크기, 전력소모, 보안 등 해결할 문제가 많다. 그 문제들 중에서 본 논문에서는 다수의 수동형 태그를 인식할 때 발생하는 충돌 문제를 해결하기 위한 알고리즘을 제안한다. RFID 시스템에서 다수의 태그를 인식하기 위한 충돌 방지 기법에는 확률적인 방식과 결정적인 방식 그리고 이를 혼합한 하이브리드 방식이 있다. 본 논문에서는 우선 기존에 있던 확률적 방식의 충돌방지기법인 알로하 기반 프로토콜과 결정적 방식의 충돌방지기법인 트리 기반 프로토콜에 대해 소개한다. 알로하 기반 프로토콜은 시간을 슬롯 단위로 나누고 태그들이 각자 임의로 슬롯을 선택하여 자신의 ID를 전송하는 방식이다. 하지만 알로하 기반 프로토콜은 태그가 슬롯을 선택하는 것이 확률적이기 때문에 모든 태그를 인식하는 것을 보장하지 못한다. 반면, 트리 기반의 프로토콜은 리더의 전송 범위 내에 있는 모든 태그를 인식하는 것을 보장한다. 트리 기반의 프로토콜은 리더가 태그에게 질의 하면 태그가 리더에게 응답하는 방식으로 태그를 인식한다. 리더가 질의 할 때, 두 개 이상의 태그가 응답 한다면 충돌이라고 한다. 충돌이 발생하면 리더는 새로운 질의를 만들어 태그에게 전송한다. 즉, 충돌이 자주 발생하면 새로운 질의를 자주 생성해야하기 때문에 속도가 저하된다. 그렇기 때문에 다수의 태그를 빠르게 인식하기 위해서는 충돌을 줄일 수 있는 효율적인 알고리즘이 필요하다. 모든 RFID태그는 96비트의 EPC(Electronic Product Code)의 태그ID를 가진다. 이렇게 제작된 다수의 태그들은 회사 또는 제조업체에 따라 동일한 프리픽스를 가진 유사한 태그ID를 가지게 된다. 이 경우 쿼리 트리 프로토콜을 이용하여 다수의 태그를 인식 하는 경우 충돌이 자주 일어나게 된다. 그 결과 질의-응답 수는 증가하고 유휴 노드가 발생하여 식별 효율 및 속도에 큰 영향을 미치게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 충돌 트리 프로토콜과 M-ary 쿼리 트리 프로토콜이 제안되었다. 하지만 충돌 트리 프로토콜은 쿼리 트리 프로토콜과 마찬가지로 한번에 1비트씩 밖에 인식을 못한다는 단점이 있다. 그리고 유사한 태그ID들이 다수 존재할 경우, M-ary 쿼리 트리 프로토콜을 이용해 인식 하면, 불필요한 질의-응답이 증가한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고자 M-ary 쿼리 트리 프로토콜의 매핑 함수를 이용한 m-비트 인식, 맨체스터 코딩을 이용한 태그 ID의 충돌정보, M-ary 쿼리 트리의 깊이를 하나 감소시킬 수 있는 예측 기법을 이용하여 성능을 향상시킨 적응형 M-ary 쿼리트리 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서는 기존의 트리기반의 프로토콜과 제안하는 기법을 동일한 조건으로 실험하여 비교 분석 하였다. 그 결과 제안하는 기법은 식별시간, 식별효율 등에서 다른 기법들보다 성능이 우수하다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1887-1894
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• 2016

RFID 시스템에서 리더는 자신의 인식 범위 내에 있는 태그의 ID를 식별하기 위해 각각의 태그에 쿼리 메시지를 전송한다. 다중 태그가 리더의 쿼리에 동시에 응답할 수 있기 때문에 응답 메시지의 충돌이 발생할 수 있으므로, 충돌을 중재하는 절차가 필수적이다. 이러한 절차를 충돌 해소알고리즘이라 하며 RFID 시스템에서 가장 핵심적인 기술이다. 본 논문에서는 맨체스터 코딩 기법을 기반으로 충돌비트의 위치 정보를 리더와 태그에서 이용할 수 있는 가변비트 M-ary QT 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 불연속의 가변 비트를 인식할 수 있기 때문에 질의-응답의 cycle 수를 줄일 수 있다. 제안된 알고리즘의 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 기존의 M-ary QT 기법에 비하여 질의-응답의 cycle 수, 인식 효율, 통신비용 관점에서 매우 우수한 성능을 보여주고 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권1B호
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• pp.85-94
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• 2010

다수의 RFID 시스템들이 시스템 내의 RFID 태그 정보를 식별하기 위하여 동적 슬롯 알로하 프로토콜을 사용한다. 이러한 RFID 시스템에서 가장 중요한 문제점들 중의 하나는 일정 수준 이상의 정확도를 가지고 RFID 태그 개수를 추정하는 문제이다. 본 논문에서는 태그의 응답을 성공적으로 수신하였는지의 여부만을 판단할 수 있는 충돌 비 감지 리더를 기반으로 태그의 개수를 추정하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 구체적으로, 본 논문에서 RFID 태그 개수를 추정하기 위해 무기억 성공 추정법과 교집합 기반 성공 추정법을 제시한다. 무기억 성공 추정법은 리더가 태그 정보를 수집하는 매 프레임마다 성공적으로 수집한 태그 응답의 개수를 기반으로 전체 태그 개수의 범위를 추정하는 반면, 교집합 기반 성공 추정법은 현 프레임에서 수집한 정보를 기반으로 추정된 전체 태그 개수 범위와 이전 프레임들에서 수집한 전체 태그 개수 범위의 적절한 교집합을 취함으로써 전체 태그 개수를 추정한다. 시뮬레이션 결과를 통해 교집합 기반 성공 추정법이 빠르고 정확하며 제어 가능한 태그 추정 방식임을 검증하고 그 성능이 기존의 충돌/무응답 기반 추정법의 성능에 근사함을 보인다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권5호
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• pp.48-55
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• 2009

본 논문에서는 효율적인 RFID 시스템을 위한 Adaptive Group Separation 알고리듬을 제안하였다. AGS 알고리듬은 최적의 초기 prefix size j을 결정하고 개의 그룹으로 태그를 나눈다. 리더는 그룹을 차례로 하나씩 호출하여 태그 ID를 검색한다. 만약 충돌이 발생하면 리더는 충돌이 발생한 첫 번때 비트에 '0' 또는 '1'을 추가한다. 결과적으로, 태그를 인식하기 위한 전송비트와 인신 시간이 감소한다. 본 논문에서 제안한 AGS 충돌방지 알고리듬은 태그의 개수를 256개까지 변화시켜 가면서 반복횟수와 전송비트수를 기존의 충돌방지 알고리듬과 비교하였다. 본 논문에서 제안한 AGS 알고리듬은 모의실험 결과를 통한 성능평가에서 슬롯 이진 트리 알고리듬보다 반복횟수는 약 32.3% 개선되었으며, 전송비트수는 약 1/40배 감소하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권11A호
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• pp.1130-1137
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• 2006

다수의 MD 태그들로부터 발신된 메시지들 사이의 충돌을 빠르게 해소하는 일은 대규모 RFID 시스템의 성능을 결정짓는 중요한 문제이다. 본 논문에서는 충돌방지 (anti-collision) 알고리즘의 성능 향상을 위하여 다중 패킷 수신 (multi-packet reception) 기법을 사용할 것을 제안한다. 다중 패킷 수신 기법을 통해서 RFID 판독기는 동시에 전송된 다수의 태그를 충돌없이 수신 할 수 있다. 대표적인 충돌방지기법인 이진 트리 분리 (binary-tree-splitting) 알고리즘과 슬롯 알로하 (Slotted-Aloha) 알고리즘에 다중 패킷 수신 기법을 적용했을 경우의 성능향상을 분석하는 모델을 제안하고 제안된 분석모델의 정확성을 시뮬레이션을 통해서 비교 검증한다. 다중 패킷 수신기법 적용 시 큰 폭의 성능향상이 있음을 보이고, 다중 패킷 수신 기법의 이득을 최대화하기 위해서는 RFID 판독기 안테나 디자인과 수신 신호 분리 기술이 중요함을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1005-1014
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• 2010

다중인터페이스, 다중채널 2.4GHz 능동형 RFID시스템에서 리더가 태그들을 수집할 때, 특정 인터페이스로 태그가 집중화되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 인터페이스 간 부하 분산 프로토콜인 LP-결합과 AP-균형 프로토콜을 설계하고 시뮬레이션을 통하여 성능의 우수성을 보였다. 설계된 프로토콜들을 펌웨어레벨의 하드웨어에서 구현하기에는 세 가지 문제를 가진다. 첫째, 태그가 랜덤하게 리더의 채널을 선택하고, 리더가 태그의 채널을 변경시킬 수 있는 방법이 필요하다. 둘째, 리더와 태그 간 동기 문제이다. 셋째, 하나의 MCU가 2개의 인터페이스를 동시에 동작시키는 문제이다. 이 같은 문제를 해결하기위해 태그 채널 변경을 위한 메시지 설계 및 태그 채널 변경 방법과 리더와 태그 간 동기를 맞추기 위한 프로토콜을 구현했다. 그리고 실험을 통해 프로토콜의 성능을 비교 분석 하였다. LP윈도우크기가 같을 경우, 부하분산을 통해 충돌 확률을 낮게 하는 LP-결합, AP-균형의 성능이 단일인터페이스보다 우수했다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권5호
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• pp.2294-2309
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• 2020

In this article, a new Aloha-based tag identification protocol is presented to improve the reading efficiency of the EPC C1 Gen2-based UHF RFID system. Collision detection (CD) plays a vital role in tag identification process which determines the efficiency of anti-collision protocols since most Aloha-based protocols optimize the incoming frame length based on the collisions in current frame. Existing CD methods are ineffective in identifying collision, resulting in a degradation of identification performance. Our proposed algorithm adopts an enhanced CD (ECD) scheme based on the EPC C1 Gen2 standard to optimize identification performance. The ECD method can realize timely and effective CD by detecting the pulse width of the randomly sent by tags. According to the ECD, the reader detects the slot distribution and predicts tag cardinality in every collision slot. The tags involved in each collision slot are identified by independently assigned sub-frames. A large number of numerical results show that the proposed solution is superior to other existing anti-collision protocols in various performance evaluation metrics.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권7B호
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• pp.518-527
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• 2008

태그 수집은 RFID 시스템에서 가장 중요한 기능 중 하나이다. 능동형 RFID 시스템 관련 표준인 ISO/IEC 18000-7은 프레임 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘을 이용하여 태그 수집 알고리즘을 정의하는데, 이 표준에는 최적의 슬롯 크기를 결정하지 못하거나 수집된 태그들을 재우기 위해서 일대일 명령어를 사용함으로써 태그수집 성능을 저하시키는 비효율성 문제가 있다. 본 논문에서는 그러한 비효율성 문제를 극복하고 태그 수집 성능을 향상시키기 위해 1) 리더가 최적의 슬롯 크기를 유연하게 결정할 수 있도록 하는 새로운 슬롯 크기 결정 기법과 2) 수집된 태그들을 효율적으로 재우기 위한 브로드캐스트 기반 슬립 기법을 제안한다. 또한, 리더와 다중 태그로 구성된 능동형 RFID 시스템을 구현하였으며, 리더는 제안된 기법이 적용되었을 때 태그 수집 성능을 최대화할 수 있도록 설계하였다. 실험에서는 하나의 리더와 50개의 태그를 사용하여 실제 환경에서의 태그 수집 성능을 평가하였다. 실험 결과는 제안된 두 기법들이 적용되고 초기 슬롯 개수가 적절히 선택되었을 때, 표준의 태그수집 알고리즘에 비해 태그 수집 성능이 크게 향상됨을 보여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권4A호
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• pp.431-439
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• 2006

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.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권5호
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• pp.36-47
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• 2009

RFID의 리더와 태그간의 비가역성으로 인해 리더들이 밀집한 경우 리더간에 서로 간섭을 일으켜서 태그로부터 오는 신호의 SIR을 낮게 만들어 수신단에서 태그를 식별하지 못하는 RFID 주파수 간섭문제가 존재한다. 현재 이에 대한 해결 방법으로서 서로 다른 시간자원을 할당하는 TDM 기반의 방법들이 제안되고 있다. 그러나 대부분 리더들 간에 최적의 시간 할당을 구하는 것이 아닌 heuristic 스케줄링 알고리즘을 제안하고 있다. 이에 본 논문에서는 리더들 간의 주파수 간섭문제를 게임의 참여자간에 발생되는 이해관계를 해결하는 게임이론을 주파수 간섭문제에 적용함으로써 TDM을 사용하는 RFID 리더간에 발생되는 시간 자원 할당 문제를 사전 협약이 존재하는 협조 게임의과 협약이 존재하지 않는 비협조 게임의 내쉬 협상 해와 내쉬 균형 관점에서 해석해 보았다. 게임이론을 적용한 결과는 밀집리더환경에서는 협조게임의 내쉬 협상 해가 비협조게임의 내쉬 균형보다 더 큰 이득을 만들어 내는 것을 보여주고, 밀집 리더 환경에서의 최적의 시간할당량을 보여준다.