Low-cost passvie RFID(Radio Frequency IDentification) system which readers verify storage data from tags is one of the auto-identified techniques instead of existing barcode system using wireless freuqnecy. RFID system starts to be spread far and wide after EPCglobal Class 1 Generation 2 is standardization as ISO 18000-6C. However it has problems that are a delaying standardization of other RFID system and low read rate by reader and tag collision problems. Especially reader collision and tag collision are the results of low interrogation efficiency and low read late, so they are the main problems to spread RFID system.
Reader collision is the principal problem to be low read rate for RFID system. The frequency interference is the case that neighboring readers use simultaneously same frequency, so the collision originates between commands from readers to tags. The tag interference is the case that many readers want to read a same tag at the same time so the tag could not distinguish between each reader because of using backscattering.
Research is focus on avoidance of the frequency interference until now, so it can solve using some methods that neighboring readers use different frequency and transmission frequency between a reader and a tag are divided. These methods are familiar to Dense reader mode and use from each country. However growing up RFID industry, tag interference becomes the most important problem to solve for increasing read rate through approach between readers.
In this paper, we analyze specification of a reader and a tag and we propose efficient avoidance of reader-to-tag interference at dense reader mode. Here readers should transmit pre-pulse which readers transmit to occupy channel and post-pulse which readers transmit to idle channel. A reader which transmit pre-pulse should be a master reader of occupied channel and others which receive higher then threshold of pre-pulse should be slave readers of the channel. Using this method, readers will make readers’ hierarchy. Reader should generate channel zone which make by threshould by received pulse level from an operating reader that transmit pre-pulse. Readers should operate with limit timer for prevention of channel monopoly by an operating reader. Readers should make an operation table about neighboring readers for observation of other channel status and operation of neighboring readers. Readers should contend with an opearated reader during contention window for waiting readers to occupy channel.
Simulation results of the proposed scheme shows that the overall channel occupancy rate is increased by readers than existing protocols which are EPCglobal Class 1 Generation2, ETSI EN 302 208, ETSI TS 102 562 and Slotted-LBT. The existing protocols only proposed how to occupy channel, but this paper proposes how to use efficient channel occupancy time after occupied channel. In addition, channel occupancy time per readers is improved with varing number of readers. That is, readers could operate without operation limit timer during occupied channel so a reader could occupy the channel during long time at the existing protocols. From the results, the overall channel occupancy rate from channel and from a reader are improved than the existing protococls.
저가 수동형 RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템은 바코드와 같은 자동 인식 시스템의 한 분야로 무선 전파를 이용하여, 태그(Tag)로부터 리더(Reader)를 통해 물체의 정보를 자동 인식 하는 것을 말한다. RFID 시스템은 EPCglobal Class 1 Generation 2 가 ISO 18000-6C 표준으로 채택이 되며 널리 확산되기 시작했다. 하지만 실용화를 위한 표준화 작업의 지연과 리더와 태그의 충돌에 의한 낮은 인식률 문제가 해결 과제로 남아 있다. 특히 RFID 시스템에서의 리더 충돌이나 태그 충돌은 인식 효율과 속도의 감소를 가져와, 어려움을 주는 주요 원인이 되고 있다.
RFID 시스템에서 인식률을 저하시키는 원인 가운데 가장 큰 문제로 대두되고 있는 것이 리더 충돌이다. 여기에는 인접 리더가 동일 주파수를 사용하여 각기 다른 태그에게 신호를 전송하여 주파수 간섭 현상으로 인해 리더 신호 간 충돌이 발생하는 리더 대 리더 충돌과 두 개 이상의 리더가 동일 태그 집단을 동시에 인식하려 할 때 태그가 각 리더들의 신호를 구별할 수 없어 발생하는 리더 대 태그 충돌이 있다.
그 가운데 지금까지는 리더 대 리더 충돌을 방지 하기 위한 방법을 모색하는데 초점이 맞춰져, 인접 리더간 주파수를 분리하고, 리더와 태그의 주파수 대역을 분리함으로써 발생 가능한 문제를 해결할 수 있었다. 이는 밀집리더모드(Dense reader mode)로써 각국에서 널리 이용되고 있는 방법이다. 하지만 RFID 산업의 발전으로 인해 리더 간 거리가 가까워짐에 따라 리더 대 태그 충돌로 인해 발생하는 인식률 저하 문제에 초점이 맞춰지기 시작했다.
이에 본 논문에서는 RFID 시스템의 리더와 태그의 성능을 분석하여, 밀집리더모드에서 효율적인 리더 대 태그 충돌 방지 알고리즘을 제안하고자 한다. 여기에는 리더 간 채널 획득 정보 전송 위한 동작 전 펄스(pre-pulse)와 태그 인식 동작의 종료 정보 전송 위한 동작 후 펄스(post-pulse)을 이용한다. 동작 전 펄스를 전송하며 리더 간에는 상하 구조가 형성되어 채널을 점유한 리더는 마스터(master)가 되고, 동작 전 펄스를 수신한 리더는 노예(slave)가 된다. 동작 전 펄스를 전송함으로써 리더는 펄스 수신 가능한 리더들 사이에 채널 존(channel zone)을 형성하게 되고, 존 내 다른 리더들은 동작 후 펄스 수신 전까지 태그 인식 동작을 시도 하지 않는다. 태그 인식 동작을 수행하는 리더는 채널 점유 독점을 방지 하기 위해 동작 제한 시간(peration limit timer)이 작동하여, 만약 동작 제한 시간 동안 완벽한 태그 인식 동작을 수행하지 못한 리더가 존재하더라도 강제 종료해야 한다. 채널 존 내 동작을 하지 않는 리더들은 다른 주변 리더들의 동작 상태를 확인하고자 동작표(operation table)를 작성하며 동작 후 펄스를 기다린다. 동작 후 펄스를 수신한 리더들은 경쟁 윈도우(contention window)를 통해 채널 점유 경쟁에 참여하게 된다.
시뮬레이션 결과, 밀집리더모드에서 기존의 프로토콜 보다 리더의 채널 점유율이 증가하였음을 확인할 수 있었다. 이는 기존의 포로토콜이 채널 점유를 하는데까지만 제안했다면, 본 논문에서는 채널 점유 이후 효율적으로 채널 점유 시간을 활용하여 태그 인식 시간을 증가시켰기 때문이다. 뿐만 아니라, 리더 당 채널 점유 시간을 확인한 결과, 기존의 프로토콜보다 향상되었음을 확인할 수 있었다. 이는 기존의 프로토콜에서 한 리더가 오랜 시간 채널을 점유함에 따라 발생하는 차이이다. 이로써 채널 입장에서 관찰한 채널 점유 시간과 리더 입장에서 관찰한 채널 점유 시간이 모두 기존의 프로토콜과 비교하여 향상되었음을 확인하였다.
