[정보통신] RFID기술(RFID로드맵)

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목차: 1.RFID의 기본 구성

2.RFID로드맵
(1)리더기 충돌
(2)태그 충돌
(3)주파수 통과의 한계
(4)배터리 문제
(5)표준화의 문제
(6)개인정보 노출

3.결론

본문내용: 1.RFID의 기본구성
주요 장치
      원                  리
태
그

ㆍ상품에 부착되며 데이터가 입력되는 IC 칩과 안테나로 구성
ㆍ리더와 교신하여 데이터를 무선으로 리더에 전송
ㆍ배터리 내장 유무에 따라 능동형과 수동형으로 구분됨
안
테
나

ㆍ무선주파수를 발사하며 태그로부터 전송된 데이터를 수신
  하여 리더로 전달함
ㆍ다양한 형태와 크기로 제작 가능하며 태그의 크기를 결정
  하는 중요한 요소임
리
더

ㆍ주파수 발신을 제어하고 태그로부터 수신된 데이터를 해독
ㆍ용도에 따라 고정형, 이동형, 휴대용으로 구분
ㆍ안테나 및 RF회로, 변/복조기, 실시간 신호처리 모듈,
  프로토콜 프로세서 등으로 구성
호
스
트

ㆍ한개 또는 다수의 태그로부터 읽어 들인 데이터를 처리함
ㆍ분산되어 있는 다수의 리더 시스템을 관리함
ㆍ리더부터 발생하는 대량의 태그 데이터를 처리하기 위해
  에이전트 기반의 분산 계층 구조로 되어 있음
RFID 구성과 기술- 크게 리더기, 무선 자원을 송/수신 할 수 있는 안테나, 정보를 저장하고 데이터를 교환하는 태그, 서버 및 네트워크 등으로 구성된다.

-작동원리
① 칩과 안테나로 구성된 태그에 활용 목적에 맞는 정보를 입력하고 박스, 팔렛트, 자동차 등에 부착 ② 게이트, 계산대, 톨게이트 등에 부착된 리더에서 안테나를 통해 발사된 주파수가 태그에 접촉 ③ 태그는 주파수에 반응하여 입력된 데이터를 안테나로 전송 ④ 안테나는 전송받은 데이터를 변조하여 리더로 전달 ⑤ 리더는 데이터를 해독하여 호스트 컴퓨터로 전달
(RFID의 기술 이용현황은 중간보고서에서 다뤄졌던 내용이므로 생략합니다.)

2. RFID 로드맵
-현재 RFID기술이 지닌 문제점과 그에 대한 개선을 목표로 하는 기술개발을 토대로 로드맵을 작성해 보았다.

현재문제

(1)리더기 충돌

리더 충돌 문제는 RFID기술의 확산에 가장 장애가 되는 문제로 이를 극복하기 위한 지속적인 연구가 필요하고 진행 중이다. 리더기 신호 범위가 서로 겹칠 경우 간섭 현상이 발생할 수 있다.

기술 발전방향

1.Gen2 dense 모드
RFID에 할당된 다수의 채널들을 홀수 채널, 짝수 채널로 구분한 후 리더->태그 전송 채널과 태그->리더 전송 채널이 겹치지 않도록 한 주파수 할당 방법이다.
이 경우 리더신호는 리더끼리, 태그 신호는 태그 신호끼리 간섭을 일으키게 되는데 이 경우 태그 backscattering 신호가 다른 리더의 리더->태그 신호 전력에 비해 충분히 크게 되어 리더간의 간섭거리를 줄일 수 있다.

2. LBT(CSMA) 알고리즘 기술
전송하려는 통신 채널을 센싱한 후 그 채널이 비어 있으면 전송을 하고 사용 중인 경우 다른 채널로 변경하는 것. LBT동작과 관련된 변수로는 송신기의 최소 off-time, 수신기의 최소 listen-time, 송신기의 전송 시 최대 on-time, 랜덤 주파수 선택 시 주파수 민첩성(Frequency Agility)등이 있다.

3. TDMA 기반 알고리즘 기술
리더기들이 모두 같은 시간에 판독하는 것이 아니라 서로 다른 시간에 판독하게 지시하는 기술이다.
1) Distributed Color Selection(DSC)
DSC는 리더들이 같은 크기의 프레임 내에서 하나의 슬롯을 선택해서 태그를 인식함으로써 리더간의 충돌을 방지하는 방법이다. 리더는 충돌이 발생하면 자신이 사용하던 슬롯 위치를 변경하고, 리더들의 간섭이 발생하지 않는 경우에는 자신의 슬롯 위치를 유지하여 다음 프레임에서 충돌이 발생할 수 있는 가능성을 줄인다.
2) Colorwave
DSC는 리더들이 사용하는 프레임 크기가 고정되어 있어서 구조는 단순하지만 리더의 개수가 프레임의 크기보다 많아지면서 슬롯의 할당이 빈번하게 이루어지면서 간섭확률이 크게 늘어나고 효율이 급격히 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 보완한 방법이 프레임 크기를 적절하게 변경하여서 충돌확률을 줄여나가는 VDCS(Variable-Maximum Distribute Color Selection), Colorwave라고도 불리는 방법을 사용하기도 한다. Colorwave는 리더들이 일정 시간 동안 자신이 경험한 충돌 확률에 따라 개별적으로 프레임의 크기를 변경하는 리드 충돌 방지 기법이다.

4. MRC (Main Reader Controlled) 리더 충돌 회피 알고리즘 기술
colorwave는 리더가 경험한 충돌확률을 기반으로 스스로 프레임의 크기를 변경하므로 프레임의 크기가 리더 간에 달라짐에 따라서 충동 확률이 높아지고 전체적으로 슬롯을 사용하므로 효율성이 떨어진다. MRC는 Colorwave의 장점인 프레임의 크기가 태그 개수에 따라서 변경되는 방법을 기반으로 같은 영역에 있는 리더들의 프레임 크기를 항상 같게 조절함으로써 성능을 향상시키는 기술이다. 같은 영역 안에 있는 하나의 리더가 나머지 리더들을 컨트롤하는 리더로 설정하여서 다른 리더들이 사용하는 슬롯의 순서와 전체 프레임의 크기를 정하고 관리하는 방법이다.
이 경우에도 메인 리더를 정하는 프로토콜이 추가되어야 하는 단점이 있다.

1->4의 순서로 발전해 가지만 상황에 따라 효과적이 상황이 다를 수 있으므로 모든 상황에 따라 상황별 최적의 방법을 찾는 연구가 진행되어야 하겠다.

현재문제

(2)태그충돌

태그충돌은 하나의 신호에 두 개 이상의 트랜스 폰더가 동시에 반응하는 것을 말한다. 태그 충돌은 리더의 인식영역(Read Range)안에 여러 개의 태그가 존재할 겨우, 이 태그들이 동시에 리더의 요청 신호에 대해 응답을 할 경우 발생한다.
하나의 리더가 동시에 응답한 여러 개의 태그를 인식해야 하는 문제를 “Anti-collision Problem" 이라 한다. 태그를 고속으로 인식하기 위해서 이러한 간섭을 해결하는 것이 Anti-collision 알고리즘이며 RFID시스템에서는 가장 핵심이 되는 기술이다.

기술 발전방향

알고리즘을 활용하여 태그신호가 리더기에 하나씩 반응하도록 해서 태그충돌 문제를 해결한다. 충돌을 방지하며 여러 개의 태그들을 동시에 식별해야 하는 문제를 다중태그식별문제(Multiple Tag Identification Problem)이라 한다.
‘ISO/IEC 18000-6 Type A’와 ‘ISO/IEC 18000-6 Type C’의 경우는 ALOHA 기반의 통신 규약을, ‘ISO/IEC 18000-6 Type B’의 경우는 Binary tree 기반의 통신 규약을 두어 태그 충돌을 해결하고 있다.

*태그식별 알고리즘 기술의 연구
1. 결정형 충돌방지방식
-메모리형 알고리즘: 태그마다 상태정보를 저장, 관리 해야 하는 부담이 있다.
-메모리래스 알고리즘: 태그의 응답은 질의에 의해서만 결정된다.태그의 구현이 간단, 저가격-저전력-초소형화 문제를 해결했다.

2. 확률적 충돌방지 방식 -충돌이 발생한 슬롯의 재전송으로 인하여 태그식별시간에 있어서 높은 성능을 기대하기 어렵다.

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