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RFID 시스템에서 고속 태그 식별을 위한 STAC/EPS 알고리즘
STAC/EPS Algorithm for Fast Tag Identification in RFID System 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.5, 2016년, pp.931 - 936  

임인택 (Department of Embedded Software, Busan University of Foreign Studies)

초록
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PS 알고리즘은 리더의 송신 전력을 점진적으로 증가시키면서 리더의 식별 영역 내에 있는 태그들을 그룹화 하여 식별하는 기법이다. 이 기법에서는 스캔 과정을 수행할 때마다 고정된 크기의 프레임을 사용한다. 이로 인하여 PS 알고리즘의 성능은 태그의 수와 프레임 크기에 따라 다양하게 나타나는 문제점이 있다. 본 논문에서는 매 스캔마다 태그의 수를 추정하여 최적의 프레임 크기를 할당하는 EPS 알고리즘을 제안하고, 이를 STAC 프로토콜에 적용한 STAC/EPS 알고리즘의 성능을 분석한다. 성능 분석의 결과, STAC/EPS 알고리즘의 평균 식별지연은 STAC 프로토콜에 비하여 45% 개선됨을 알 수 있었다. 또한 제안한 알고리즘은 전력 증가 값에 관계없이 항상 일정한 식별 지연을 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The PS algorithm divides the number of tags within the identification range of reader into smaller groups by increasing the transmission power incrementally and identifies them. It limits the number of responding tags by grouping the tags within the identification range of the reader, and thus can r...

주제어

#충돌 방지 알고리즘   #STAC 프로토콜   #PS 알고리즘  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이로 인하여 PS 알고리즘의 성능은 태그의 수와 프레임 크기에 따라 다양한 성능을 나타내는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 식별과정을 수행할 때마다 태그의 수를 추정하여 최적의 프레임 크기를 할당하는 EPS(Enhanced PS) 알고리즘을 제안하고, 이를 STAC 프로토콜에 적용한 STAC/EPS 알고리즘의 성능을 분석한다.
  • 또한 II장에서 살펴본 바와 같이 PS 알고리즘은 매 스캔마다 고정된 크기의 프레임을 사용하므로 태그 수와 프레임 크기에 따라 다양한 성능을 나타낸다. 따라서 본 장에서는 프레임 크기와 전력 증가 값에 관계없이 항상 안정된 성능을 얻을 수 있는 EPS(Enhanced PS) 알고리즘을 제안하고, 이를 STAC 프로토콜에 적용한 STAC/EPS 알고리즘을 제안한다.
  • 본 논문에서는 PS 알고리즘과는 달리 매 스캔마다 태그의 수를 추정하여 최적의 프레임 크기를 할당하는 EPS 알고리즘을 제안하고, 이를 STAC 프로토콜에 적용한 STAC/EPS 알고리즘을 제안하고 이에 대한 성능을 분석하였다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석의 결과, 제안한 기법은 STAC 프로토콜에 비하여 충돌율이 낮으므로 식별 시간이 짧음을 알 수 있었고, 전력증가 값에 관계없이 항상 일정한 식별 지연을 얻을 수 있었다.

가설 설정

  • 본 장에서는 제안한 기법의 성능을 STAC 프로토콜과 비교하여 분석하였다. 성능 분석은 시뮬레이션을 통하여 수행하였으며, 리더의 최소 전력(Pr,min)\)과 최대 전력(Pr,max)은 각각 0.4W와 4.0W로 하고, 전력 증가 값(k)은 0.4W로 가정하였다. 하나의 응답라운드에 대한 프레임 구조는 그림 4와 같으며, 각 슬롯의 타이밍 값은 참고문헌 [3]에서 정의된 값과 동일하게 가정하여 표 1과 같이 정의하였다.
  • 따라서 본 장에서는 시뮬레이션을 통하여 PS 알고리즘의 문제점을 분석한다. 시뮬레이션을 위하여 리더의 최소 전력(Pr,min)\)과 최대 전력(Pr,max)은 ISO/IEC 2.45GHz RFID 시스템을 가정하여 각각 0.4W와 4.0W로 하였다[8]. 시뮬레이션은 SMPL 라이브러리를 이용하여 Visual C++로 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태그 충돌 확률을 줄이기 위한 방법에는 무엇이 있는가? 태그 식별 성능은 동시에 응답하는 태그들로 인한 충돌 확률과 밀접한 관계가 있다. 태그 충돌 확률을 줄이기 위한 방법으로는 EDFSA(Enhanced Dynamic FSA) 알고리즘과 PS(Progressing Scanning) 알고리즘 등이 있다[5, 6]. 이 중에서 PS 알고리즘은 리더의 송신 전력 세기에 따라 식별영역이 다른 점을 이용한 방법이다.
Auto-ID센터에서 13.56MHz RFID 시스템에 대한 충돌 방지 알고리즘으로 무엇을 제안하였는가? Auto-ID 센터에서는 13.56MHz RFID 시스템에 대한 충돌 방지 알고리즘으로 STAC(Slotted Terminating Adaptive Collection) 프로토콜을 제안하였다[3]. STAC 프로토콜에서 응답 라운드는 BeginRound 명령으로부터 시작되고, 이를 수신한 태그들은 응답할 슬롯 위치를 임의로 선택하여 슬롯-카운터에 적재하고, 슬롯-카운터의 값이 응답 슬롯 위치가 되면 자신의 EPC 코드로 응답한다.
PS 알고리즘은 스캔과정을 수행할 때마다 어떤 크기의 프레임을 사용하는가? PS 알고리즘은 리더의 송신 전력을 점진적으로 증가시키면서 리더의 식별 영역 내에 있는 태그들을 그룹화 하여 식별하는 기법이다. 이 기법에서는 스캔 과정을 수행할 때마다 고정된 크기의 프레임을 사용한다. 이로 인하여 PS 알고리즘의 성능은 태그의 수와 프레임 크기에 따라 다양하게 나타나는 문제점이 있다.
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참고문헌 (10)

  1. EPCglobal, "EPC Radio-Frequency Identity Protocols Class-1 Generation-2 UHF RFID Protocols for Communication at 860 MHz-960MHz, Ver.1.2.0," EPCGlobal Inc., Oct. 2008. 

  2. ISO/IEC, "Information Technology - Radio Frequency Identification for Item Management - Part 6: Parameters for Air Interface Communication at 860-960 MHz, 18000-6," ISO/IEC, 2006. 

  3. Auti-ID Center, 13.56MHz ISM Band Class 1 Radio Frequency Identification Tag Interface Specification: Candidate Recommendation, Version 1.0.0, May 2003. 

  4. Auto-ID Center, 860MHz-930MHz Class 0 Radio Frequency Identification Tag Protocol Specification Candidate Recommendation, Version 1.0.0, June 2003. 

  5. S. Lee, S. Joo, and C. Lee, "An Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA Algorithm for RFID Tag Identification," Proc. of the Second Annual International Conf. on Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services (MobiQuitous'05), pp.166-172, July 2005. 

  6. W. Su, N. V. Alchazidis, and T. T. Ha, "Multiple RFID Tags Access Algorithm," IEEE Trans. Mobile Computing, vol.9, no.2, pp.174-187, Feb. 2010. 

    상세보기 crossref

  7. I. Lim, "Performance Improvement of STAC Protocol by Grouping the Number of Tags," Journal of KIICE, vol.19, no.4, pp.807-812, Apr. 2015. 

  8. ISO/IEC, 18000 Part 4: Parameters for Air Interface Communications at 2.45GHz, ISO, 2004. 

  9. I. Lim, "An Enhanced Progressive Scanning ALgorithm for Improving Tag Identification Performance," International Journal of Multimedia and Ubiquitous Engineering, vol.9, no.6, pp.93-104, June 2014. 

  10. I. Lim, "Dynamic Frame Size Allocation Scheme based on Estimaed Number of Tags," Journal of KIICE, vol.13, no.3, pp.469-474, Mar. 2009. 

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