본 논문은 RFID 시스템에서의 태그 Anti-collision 알고리즘을 제안하고 분석한다. 제안한 RFID 시스템에서의 Anti-collision 알고리즘과 기존의 이진 방식 알고리즘들(이진 탐색 알고리즘, time slot을 이용한 slotted 이진 트리 알고리즘, Auto-ID 센터에서 제안한 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘)을 수학적으로 비교하고 분석하였다. 수학적 분석 결과는 OPNET 모의실험을 통하여 그 결과를 검증하였다. 분석 결과에 의하면 제안한 Improved bit-by-bit 이진 트리 알고리즘의 성능이 기존의 Anti-collision 알고리즘 중 가장 좋은 성능을 보이는 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘과 비교할 때 리더의 전송요구에 응답한 태그의 개수가 20개일 경우에는 약 $304\%$정도의 성능향상이 있었으며 리더의 전송요구에 응답한 태그의 개수가 200개일 경우에는 $839\%$의 성능향상이 있었다.
현재 Slotted-ALOHA 방식과 Binary-tree 방식의 충돌 방지 방식이 많이 연구되고 있으나, 인식 시간의 지연 및 시스템 구현 시 복잡도 등으로 실용적인 측면에서는 더 많은 문제를 해결해야 될 필요가 있다. 본 논문에서 이를 해결하기 위하여 Slotted-ALOHA 방식과 Binary-tree 방식을 혼합한 방법으로 태그를 여러 개의 그룹으로 나누고, 각 태그 그룹은 Slotted-ALOHA 방식을 이용하여 인식 작업을 수행하는 하이브리드 충돌 방지 기법이다. 한 그룹의 태그의 수는 시스템 처리율(Throughput)이 최대가 되는 태그의 수로 결정한다. 제안하는 하이브리드 충돌 방지 방식과 기존에 사용되고 있는 방식들을 태그의 인식 시간과 처리율 측면으로 비교하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다. 제안하는 충돌 방지 기법은 기존의 방법보다 빠른 태그의 인식시간과 우수한 처리율을 보여서 현재의 RFID 시스템의 성능을 더욱 높일 수 있으리라고 예상된다.
본 논문은 Ubiquitous ID 시스템의 고속 충돌 방지 알고리즘 2가지를 제안하고 분석한다. 제안한 Ubiquitous ID 시스템에서의 고속 충돌 방지 알고리즘들과 기존의 이진 탐색 알고리즘, time slot을 이용한 slotted 이진 트리 알고리즘, 그리고 Auto-ID 센터에서 제안한 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘을 수학적으로 비교 및 분석하였다. 수학적 분석 결과는 OPNET 모의실험을 통하여 그 결과를 검증하였다. 분석 결과에 의하면 제안한 Modified bit-by-bit 이진 트리 알고리즘의 성능이 기존의 충돌 방지 알고리즘 중 가장 좋은 성능을 보이는 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘과 비교할 때 리더의 전송요구에 응답한 태그의 개수가 20개일 경우에는 약 5%정도의 성능향상이 있었으며 리더의 전송요구에 응답한 태그의 개수가 200개일 경우에는 100%의 성능향상이 있었다. 또한, 제안한 Enhanced bit-by-bit 이진 트리 알고리즘의 성능은 Modified bit-by-bit 이진 트리 알고리즘보다 각각의 경우 약 355%와 145%의 성능향상이 있었다.
본 논문에서는 Slotted ALOHA, Dynamic Slotted ALOHA, Binary Tree, Query Tree를 분석하고 태그 인식 시간을 단축함으로써 모바일 RFID 환경에서 태그의 인식률을 높인다. 또한 인식시간의 단축을 통해 태그의 반송파 전력을 절약함으로써 보다 안정된 태그의 정보 전송이 가능하도록 한다. 이는 결과적으로 모바일 장치의 배터리 사용시간을 늘려서 서비스 접근도를 향상시킨다. 우리는 논문에서 제안한 에너지 효율적인 모바일 RFID용 태그충돌방지 프로토콜을 제안하였다. 제안 기법은 실험결과에서 태그 인식률, 충돌횟수 그리고 배터리 사용량에 있어서 향상된 결과를 나타내고 있다.
본 논문은 Ubiquitous ID 시스템의 고속 충돌 방지 알고리즘을 제안하고 분석한다. 제안한 Ubiquitous ID 시스템에서의 고속 충돌 방지 알고리즘과 기존의 이진 탐색 알고리즘, time slot을 이용한 slotted 이진 트리 알고리즘, 그리고 Auto-ID 센터에서 제안한 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘을 수학적으로 비교 및 분석하였다. 수학적 분석 결과는 OPNET 모의실험을 통하여 그 결과를 검증하였다. 분석결과에 의하면 제안한 알고리즘의 성능이 기존의 충돌 방지 알고리즘 중 가장 좋은 성능을 보이는 bit-by-bit 이진 트리 알고리즘과 비교할 때 리더의 전송요구에 응답한 순차적인 태그의 개수가 20개일 경우에는 약 5%정도의 성능이 향상되었으며 리더의 전송요구에 응답한 태그의 개수가 200개일 경우에는 100%의 성능이 향상되었다.
본 논문에서는 RFID 시스템에서 쿼리 트리 기반의 태그 충돌 중재를 위한 새로운 프로토콜을 제안한다. 제안한 하이브리드 쿼리 트리(Hybrid Query Tree) 기법은 이진 쿼리 트리 대신에 4-ary 쿼리 트리를 이용하여 태그 충돌 수를 줄였으며 추가적으로 발생하는 유휴 시간을 줄이기 위해 slotted 백오프 기법을 활용하였다. 실험결과 및 수학적 분석은 제안한 하이브리드 쿼리 트리 프로토콜이 기존에 제시된 기법보다 우수한 성능을 보임을 입증한다.
An anti-collision protocol which tries to minimize the collision probability and identification time is the most important factor in all identification technologies. This paper focuses on methods to improve the efficiency of tag's process in identification systems. Our scheme, Binary Slotted Query Tree (BSQT) algorithm, is a memoryless protocol that identifies an object's ID more efficiently by removing the unnecessary prefixes of the traditional Query Tree (QT) algorithm. With enhanced QT algorithm, the reader will broadcast 1 bit and wait the response from the tags but the difference in this scheme is the reader will listen in 2 slots (slot 1 is for 0 bit Tags and slot 2 is for 1 bit Tags). Base on the responses the reader will decide next broadcasted bit. This will help for the reader to remove some unnecessary broadcasted bits which no tags will response. Numerical and simulation results show that the proposed scheme decreases the tag identification time by reducing the overall number of request.
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.
In this paper, an overview of anti-collision algorithm for RFID system of a standard EPC Class1 protocol is presented, and the binslotted dynamic search algorithm (BDS) based upon the slotted ALOHA and binary tree procedure is proposed and analyzed. Also, the performance is evaluated as comparing the BDS algorithm with the standard bin-slotted algorithm (BSA) through the simulation program. The performance of the proposed BDS algorithm is improved by dynamically identifying the collided-bit position and the collided bins stored in the stack of the reader. As the results, the number of request command that a reader send to tags in the reader s interrogation zone and the total recognition time are decreased to 59% as compared with BSA algorithm. Therefore, the tag identification performance is fairly improved by resolving a collision problem using the proposed BDS algorithm.
본 논문에서는 RFID Tag 충돌방지를 위한 Group Separation 알고리듬에 대해 연구 하였다. 이를 위해 기존의 RFID Tag 충돌방지 기법인 ALOHA기반의 기법과 이진 검색 충돌방지 기반의 알고리듬을 먼저 비교 분석하였다. 기존 알고리듬은 태그를 인식하기 위한 탐색횟수와 전송하는 데이터량을 감소시키는데 한계점을 가지고 있었다. 제안한 Group Separation 알고리듬은 인식범위 내의 태그를 구별하기 위해, 태그 ID의 1의 개수에 따라 그룹을 나누어 검색한다. 검색 초기에 식별 그룹을 세분화하였으므로 각 그룹의 호출에 응답 가능한 태그 ID의 개수는 크게 줄어들 뿐만 아니라 간단한 연산과정으로 쉽게 예상이 가능하다. 리더는 검색 이전에 각 그룹에서 발생 가능한 충돌 지점과 그에 따른 태그 ID를 산출하여 테이블로 구성하여 메모리에 저장하고, 충돌이 발생하면 메모리의 충들 테이블에서 충돌 지점에 따른 태그 ID를 검색한다. 알고리듬의 성능평가는 태그를 인식하기 위한 리더의 반복횟수와 전송 데이터 량으로 나타내었다. 성능평가 결과, 기존의 알고리듬과 비교하여 Group Separation 알고리듬의 반복횟수가 최대 20.4% 감소되었고, 전송 데이터 량도 1/4.5배 감소된 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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