(57)【要約】  本発明は、無線タグＲＦＩＤシステムにおいてリーダー機間の衝突を防止する方法を開示する。  本発明の方法は、各無線タグリーダー機が所定のチャンネルをモニタリングして送信するチャンネルを選択する第１段階；上記選択された送信チャンネルを通じて送信する第２段階；上記選択された送信チャンネルと同一周波数のチャンネルを受信する第３段階；上記受信チャンネルの状態を分析してリーダー機間の衝突有無を判断する第４段階；上記第４段階の判断結果、リーダー機間の衝突が検出されると、所定の式に従ってランダム時間を遅延した後、上記第１段階ないし上記第４段階を繰り返しリトライする第５段階；及び上記第４段階の判断結果、リーダー機間の衝突が検出されなければ、該当無線タグと通信する段階で構成される。  よって、本発明はリーダー機間の衝突を解決して移動型リーダー機の認識能力を向上させることができる。
2009523351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各無線タグリーダー機が所定のチャンネルをモニタリングして送信するチャンネルを選択する第１段階；
上記選択された送信チャンネルを通じて送信する第２段階；
上記選択された送信チャンネルと同一周波数のチャンネルを受信する第３段階；
上記送信するチャンネルを通じて受信される信号の状態を分析してリーダー機間の衝突有無を判断する第４段階；
上記第４段階の判断結果、リーダー機間の衝突が検出された場合、所定式に従ってランダム時間を遅延した後、上記第１段階ないし上記第４段階を繰り返しリトライする第５段階；
上記第４段階の判断結果、リーダー機間の衝突が検出されなければ、該当無線タグと通信する段階を備えることを特徴とする無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止方法。
【請求項２】
上記第４段階は、
上記受信チャンネルの状態が雑音である場合、リーダー機間の衝突であると判断することを特徴とする請求項１に記載の無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止方法。
【請求項３】
上記第２段階ではデータを送信し、上記第３段階ではデータを受信し、上記第４段階では送信データと受信データを比較して一致しなければ衝突であると判別することを特徴とする請求項１に記載の無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止方法。
【請求項４】
上記第５段階の遅延時間は、乱数（ｎ）にタグ応答時間（ｔｒｅｓｐｏｎｓｅ）をかけた時間（Ｔ＝ｎ×ｔｒｅｓｐｏｎｓｅ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグ（ＲＦＩＤ）関連技術に関するもので、詳しくは無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突を防止する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、無線タグ（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術は、ＲＦ信号を使用して物体を識別する非接触式識別技術の一つで、商品の製造過程から流通、物流、金融サービスにいたるまで社会全般で広範囲に使用できるユビキタスの核心インフラ技術に属する。
【０００３】
上記の無線タグ（ＲＦＩＤ）技術は、デバイス層、センサーネットワーク層、ソフトウェアプラットホーム層、アプリケーション層の構造で構成される。デバイス層は一般的にタグ（Ｔａｇ）と言われる固有情報を貯蔵したトランスポンダ（Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）と、無線を通じてタグの情報を読み取り及び解読するリーダー機からなる。
【０００４】
ＲＦＩＤ技術における解決すべき問題は、タグ間の衝突によりタグの認識効率が落ちるということで、これを解決するために利用周波数範囲を拡大してデータの伝送速度を速めるかデータ衝突を最小化して認識率を高めるなど、様々な方法が提示された。
【０００５】
一方、通常のリーダー機は信号の送信のためにＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｔａｌｋ）アルゴリズムを適用して遊休チャンネル（Ｓｉｌｅｎｃｅ  ｃｈａｎｎｅｌ）を確保することによって通信の安全性を確保する。
【０００６】
しかし、このＬＢＴアルゴリズムは、実際信号の送信時点で発生しえる外部の信号干渉に対して認識方法がないという問題がある。即ち、リーダー機Ａとリーダー機Ｂの２つのリーダー機がＬＢＴアルゴリズムで確保したチャンネルが偶然一致した場合、この二つのリーダー機でほぼ同時にタグに信号を送信でき、この際、タグは正確な信号を受信できなくなる。よって、雑音を受信したタグは応答できない状態になるので、該当リーダー機は実際タグが存在するにも関わらず、タグの無応答状態によりタグが存在しないものとみなすという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するために提案されたもので、リーダー機間に衝突が発生した場合、リトライ時点の確保のために乱数で時間帯を調整して再衝突を回避できる無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止方法を提供することをその目的とする。
【０００８】
つまり、ＬＢＴアルゴリズムが周波数ドメインにおいて安定的なチャンネルを確保することに重点を置く反面、本発明はリーダー機間の衝突発生の際にリトライ時点の確保のために乱数で時間帯を調節し、これをＬＤＴ（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｔａｌｋ）という。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の方法は、各無線タグリーダー機が所定のチャンネルをモニタリングして送信するチャンネルを選択する第１段階；上記選択された送信チャンネルを通じて送信する第２段階；上記選択された送信チャンネルと同一周波数のチャンネルを受信する第３段階；上記送信するチャンネルを通じて受信される信号の状態を分析してリーダー機間の衝突有無を判断する第４段階；上記第４段階の判断結果、リーダー機間の衝突が検出されると、所定式に従ってランダム時間を遅延した後、上記第１段階ないし上記第４段階を繰り返しリトライする第５段階；及び、上記第４段階の判断結果、リーダー機間の衝突が検出されなければ、該当無線タグと通信する段階を備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記第４段階は、上記受信チャンネルの状態が雑音である場合はリーダー機間の衝突であると判断するか、上記第２段階ではデータを送信し、上記第３段階ではデータを受信し、上記第４段階では送信データと受信データを比較して一致しなければ衝突であると判断されうる。
【００１１】
なお、上記第５段階の遅延時間は乱数（ｎ）にタグ応答時間（ｔｒｅｓｐｏｎｓｅ）をかけた時間（Ｔ＝ｎ×ｔｒｅｓｐｏｎｓｅ）であり、上記第１段階はＬＢＴアルゴリズムによってチャンネルを選択する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、リーダー機間に衝突が発生する場合、ランダム時間の遅延後に送信をリトライさせてリーダー機間の衝突を回避して無線タグが存在するにも関わらず認識できないという問題点を解決できる。特に、最近にはリーダー機が移動型であるためリーダー機間の衝突が頻繁に発生するが、本発明はリーダー機間の衝突を解決して移動型リーダー機の認識能力を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。
【００１４】
図１は、本発明の適用に適合する無線タグシステムの全体構成を示した概略図である。図１を参照すると、ＲＦＩＤシステムは固有情報を貯蔵している多数の無線タグ１１０と、無線タグ１１０と無線信号を送受信して無線タグに貯蔵された情報を読み取り及び解釈してネットワークを通じてサーバー側へ伝送するための多数のリーダー機１２０−１、１２０−２、ネットワーク１３０を通じて多数のリーダー機１２０−１、１２０−２からデータを受けて多様なサービスを提供するサーバーシステム１４０で構成され、サーバーシステム１４０はミドルウェア１４２と応用サービス１４４を備える。
【００１５】
無線タグ１１０は、タグが付着される物体のＩＤコード及び物体の情報をリーダー機１２０−１、１２０−２へ伝送するためにリーダー機１２０−１、１２０−２と通信し、受動型と能動型に区分される。リーダー機１２０−１、１２０−２はネットワーク１３０を通じるか直接ミドルウェア１４２と通信しながらミドルウェア１４２によってコントロールされ無線タグ１１０からタグＩＤ及び関連情報を読み取りミドルウェア１４２へ提供する。ミドルウェア１４２はリーダー機１２０−１、１２０−２から継続的に発生するＩＤコード及びデータを収集、制御、管理する機能をする。このミドルウェア１４２は、全ての構成要素に連結され階層的に組織化及び分散化された構造のミドルウェアネットワークを構成でき、上位の応用サービス１４４と通信して多様なサービスが提供できる。更に、ミドルウェア１４２は多様な形態のリーダー機インターフェース、多様なコード及びネットワーク相互作用、様々な応用プラットホームに対しても相互運用性が確保しなければならない。
【００１６】
図２は図１に図示された無線タグリーダー機の構成例であり、図３は図１に図示された無線タグの構成例である。
【００１７】
無線タグ１１０は、電源供給方式により、バッテリーが付着されず相対的に認識距離が短い受動型と、バッテリーが付着され認識距離が長い能動型に区分される。通常４３３ＭＨ帯域は能動型を使用し、９００ＭＨｚ帯域は受動型を使用する。受動型無線タグは、図３に示されたように、アンテナ１１１と整流器１１２、タグチップ１１３で構成され、多様な形態と大きさにできる。タグチップ１１３は内部にメモリを備え識別コードを貯蔵しており、整流器１１２はリーダー機からアンテナ１１１を通じて伝送されたエネルギーを利用してタグチップ１１３で必要とする電源を提供する。
【００１８】
無線タグリーダー機１２０は、図２に示したように、操作のための入力部１２１、ＣＰＵ１２２、ＲＦ部１２３、アンテナ１２４、ネットワーク接続部１２５、ＳＲＡＭ１２６、フラッシュメモリ１２７、表示部１２８で構成される。
【００１９】
入力部１２１は、使用者の操作のためのキーで構成され、フラッシュメモリ１２７にはリーダー機を動作させるためのソフトウェアとデータが貯蔵されており、表示部１２８はＬＥＤやＬＣＤなどで構成され動作状態を表示する。
【００２０】
ＲＦ部１２３は、送信部と受信部に区分されており、ＣＰＵ１２２の制御により送信データを高周波無線信号に変調してアンテナ１２４を通じて送信し、アンテナ１２４を通じて受信された信号を復号して受信データをＣＰＵ１２２へ提供する。アンテナ１２４は一つのアンテナを送受信に使用するか送信アンテナと受信アンテナを別々に使用することもできる。
【００２１】
ネットワーク接続部１２５は、リーダー機をミドルウェア側へ連結するための部分で、有線ネットワーク接続の場合にはＲＳ−２３２Ｃなどのような直列インターフェースやイーサネット（登録商標）などで実行され、無線ネットワーク接続の場合は無線ランチップ、ＣＤＭＡチップ、無線モデムなどで実行できる。
【００２２】
ＣＰＵ１２２はフラッシュメモリ１２７に貯蔵されたソフトウェアをＳＲＡＭ１２６にローディングしてから、ソフトウェアによりリーダー機の全体動作を制御する。即ち、ネットワーク接続部１２５を通じてミドルウェア１４２と通信し、ＲＦ部１２３を通じて無線タグ１１０側へデータを送信し、無線タグ１１０から受信されたデータを復号してミドルウェア１４２へ伝送する。又、ＣＰＵ１２２は多重タグ認識のための衝突防止アルゴリズムと、保安、個人情報保護のための暗号化アルゴリズム、エラー訂正アルゴリズムなどと通信プロトコル、本発明によるリーダー機間の衝突防止過程などを行なう。
【００２３】
続いて、上記のように構成される無線タグシステムにおいて、本発明によるリーダー機間の衝突を防止する方法を説明する。
【００２４】
図４は、本発明による無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止過程を図示したフローチャートである。
【００２５】
通常的な全二重方式（Ｆｕｌｌ  Ｄｕｐｌｅｘ）の無線通信（Ａｉｒ−ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システムは、送信時点で受信アンテナを通じて大気空間（Ａｉｒ）上の信号を受信できる。本発明によるＬＤＴの核心概念は、このメカニズムに基づいて送信中に送信チャンネルと同一周波数のチャンネルを受信した後、受信状態を判別して該当チャンネルでリーダー機間の衝突が発生されたかを判断する。この際、リーダー機間の衝突発生有無は多様な方式で判断できるが本発明の図４に図示された実施例では雑音有無で判断し、図５に図示された他の実施例では送信データと受信データを比較して判断する。
【００２６】
図４を参照すると、無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２は無線タグ１１０を識別するために送信するチャンネルを選択する（Ｓ１１）。即ち、無線タグ１１０と無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２の間には予め割り当てられた周波数帯域の通信チャンネルが定義されているが、ミドルウェア１４２の命令やイベントが発生され送信する必要がある場合、割り当てられた多数のチャンネルのうち使用しない遊休チャンネルを選択する。この時、遊休チャンネルを選択するアルゴリズムとしてはＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｔａｌｋ）アルゴリズムを使用することができる。
【００２７】
その後、無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２は選択されたチャンネルを通じて無線信号を送信すると共に送信チャンネルと同一周波数の受信チャンネルを通じて無線信号を受信した後、該当受信チャンネルの状態を分析して衝突有無を判断する（Ｓ１２、Ｓ１３）。つまり、無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２のＲＦ部の無線信号を、送信アンテナを通じて空中へ伝送してから、受信アンテナとＲＦ部を通じて同一周波数のチャンネルを受信して雑音だけであれば衝突であると判断する。
【００２８】
判断結果、リーダー機間の衝突が検出されると、下記の式（１）に従ってランダム時間を遅延してから上記過程を繰り返してリトライし、リーダー機間の衝突が検出されなければ、該当無線タグ１１０と通信する（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００２９】
つまり、ＬＢＴの結果で選択したチャンネルが本発明のＬＤＴにより雑音を感知すると、この場合はまた別のリーダー機が接近しているものとみなす。この際、リーダー機Ａ１２０−１と別のリーダー機Ｂ１２０−２は失敗した送信に対してリトライをしなければならないが、万が一、二つのリーダー機１２０−１、１２０−２が同時にリトライをすれば、このリトライは無限に繰り返される。このような衝突を防止するためには本発明によって各リーダー機１２０−１、１２０−２は乱数を発生して送信リトライ時点を決定するが、発生された乱数は下記の式（１）のように送信リトライ時点を決定する。
【００３０】
Ｔ＝ｎ×ｔｒｅｓｐｏｎｓｅ            （１）
上記式（１）において、‘Ｔ’はリトライのためにリーダー機が遅延する時間を意味し、‘ｎ’は乱数、ｔｒｅｓｐｏｎｓｅは通常のタグの応答時間を表す。
【００３１】
上記した本発明の過程を通じてリーダー機間に周波数ドメインと時間ドメインにおいて通信の安定的な空間が確保できる。
【００３２】
図５は、本発明による無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止過程の他の実施例を図示したフローチャートである。図５を参照すると、無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２は無線タグ１１０を識別するために送信するチャンネルを選択する（Ｓ２１）。即ち、無線タグ１１０と無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２の間は予め割り当てられた周波数帯域の通信チャンネルが定義されているが、ミドルウェア１４２の命令やイベントが発生して送信する必要がある場合、割り当てられた多数のチャンネルのうち使用しない遊休チャンネルを選択する。この際、遊休チャンネルを選択するアルゴリズムとしてはＬＢＴアルゴリズムを使用することができる。
【００３３】
続いて無線タグリーダー機１２０−１、１２０−２は選択されたチャンネルを通じて予め定義された送信データをＲＦ部１２３から無線信号に変調して送信すると共に送信チャンネルと同一周波数の受信チャンネルを通じて無線信号を受信した後、復調して受信データを抽出する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。
【００３４】
送信データと受信データを比較して一致しなければ該当チャンネルでリーダー機間の衝突が発生されたものと判断して上記の式（１）のようにランダム時間の遅延後に送信をリトライし、一致すれば衝突が発生しなかったものと判断して該当無線タグ１１０と通信する（Ｓ２５〜Ｓ２８）。
【００３５】
上記の本発明の他の実施例では、リーダー機１２０−１、１２０−２が送信時点で受信された情報が送信した情報と一致するかを比較してリーダー機１２０−１、１２０−２の間に周波数ドメインと時間ドメインにおける通信の安定的な空間が確保できる。
【００３６】
図６は本発明によるリーダー機間の衝突防止過程を説明するためのタイミングチャートであり、図７は本発明より衝突が回避されたチャンネル使用を説明するための図である。
【００３７】
図１のように、リーダー機Ａ１２０−１とリーダー機Ｂ１２０−２が接近して位置する場合、ＬＢＴにより同一チャンネルを同時に使用すると、リーダー機Ａ１２０−１のセル領域（ｃｅｌｌ  １）とリーダー機Ｂ１２０−２のセル領域（ｃｅｌｌ  ２）が重なった地域に位置した無線タグ１１０はリーダー機間の衝突により雑音信号を受信する。よって、雑音のみ受信した無線タグ１１０は応答できない状態になるので、該当リーダー機は実際にタグが存在するにも関わらずタグの無応答状態によりタグが存在しないものとみなす。
【００３８】
図６を参照すると、本発明では、リーダー機Ａ１２０−１とリーダー機Ｂ１２０−２が衝突する場合、上記説明した式によりリーダー機Ａ１２０−１はｔ１ランダム時間の遅延後に再送信をトライし、リーダー機Ｂ１２０−２はｔ２ランダム時間の遅延後に再送信をトライする。ここで、ｔ１＝ｎ１×ｔｒｅｓｐｏｓｅ時間に決まり、ｔ２＝ｎ２×ｔｒｅｓｐｏｓｅ時間に決まるが、ｎ１とｎ２は乱数であるため異なり、別の時間にリトライが行なわれるため衝突が回避される。
【００３９】
本発明の衝突回避アルゴリズムにより、図７のように、次の送信トライにあたりリーダー機Ａ１２０−１は２ｔｒにｃｈ６を使用し、リーダー機Ｂ１２０−２は７ｔｒにｃｈ２を使用することによって、相互衝突を防止することができる。図７の縦軸はリーダー機とタグ間に割り当てられたチャンネルＣｈ１〜Ｃｈ６を示し、横軸はリトライ時間帯ｔｒ〜８ｔｒを示すが、チャンネルの選択はＬＢＴによって決まり、再送信のトライの時間はＬＤＴにより決まる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の適用に適合する無線タグシステムの全体構成を図示した概略図である。
【図２】図１に示した無線タグリーダー機の構成ブロック図である。
【図３】図１に示した無線タグの構成ブロック図である。
【図４】本発明による無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止過程を図示したフローチャートである。
【図５】本発明による無線タグシステムにおけるリーダー機間の衝突防止過程の他の実施例を図示したフローチャートである。
【図６】本発明によるリーダー機間の衝突防止過程を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明によりリーダー機が衝突を回避した例を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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