[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR100903878B1 - Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader thereof - Google Patents

Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100903878B1
KR100903878B1 KR1020070128434A KR20070128434A KR100903878B1 KR 100903878 B1 KR100903878 B1 KR 100903878B1 KR 1020070128434 A KR1020070128434 A KR 1020070128434A KR 20070128434 A KR20070128434 A KR 20070128434A KR 100903878 B1 KR100903878 B1 KR 100903878B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
reader
hopping
readers
probability
Prior art date
Application number
KR1020070128434A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090050909A (en
Inventor
권성호
모희숙
이동한
배지훈
이채우
옥치영
최진철
최길영
표철식
채종석
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Publication of KR20090050909A publication Critical patent/KR20090050909A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100903878B1 publication Critical patent/KR100903878B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10019Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers.
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10237Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves the reader and the record carrier being capable of selectively switching between reader and record carrier appearance, e.g. in near field communication [NFC] devices where the NFC device may function as an RFID reader or as an RFID tag
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/08Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0841Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/08Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 밀집 리더 환경에서 리더기 간의 충돌을 방지하는 채널 접속 방법 및 이를 구현하는 리더기에 관한 것이다.The present invention relates to a channel access method for preventing collision between readers in a dense reader environment and a reader for implementing the same.

본 발명에 따르면, 채널 수 이상의 복수의 리더기가 존재하는 밀집 리더 환경에서 리더기가 태그와 통신하기 위한 채널을 선택한다. 이때, 선택한 채널이 사용중인 경우, 밀집 리더 환경의 리더기의 수에 따른 채널의 수를 비교하여 예측한 리더 밀집도에 따라 다른 채널로의 호핑 확률을 동적으로 계산한다. 그리고 호핑 확률에 따라 채널 호핑을 수행한다. 한편, 선택한 채널이 유휴하거나 또는 채널 호핑이 수행된 경우, 복수의 리더기 각각의 채널 사용 정도에 따른 채널 이용률을 고려한 랜덤 백 오프를 수행하여 획득한 채널에 접속하여 태그와 통신을 수행한다.According to the present invention, a reader selects a channel for communicating with a tag in a dense reader environment in which a plurality of readers of the channel number or more exist. At this time, when the selected channel is in use, the number of channels according to the number of readers in the dense reader environment is compared to dynamically calculate a hopping probability of different channels according to the predicted leader density. Channel hopping is performed according to the hopping probability. On the other hand, when the selected channel is idle or channel hopping is performed, random backoff is performed in consideration of the channel utilization rate according to the channel usage degree of each of the plurality of readers to access the obtained channel and communicate with the tag.

이와 같이, 리더기의 밀도 및 채널의 이용률을 고려하여 최적의 채널 호핑 확률과 백 오프 윈도우의 크기를 동적으로 계산하므로 리더기 간의 충돌을 효과적으로 줄일 수 있다.As such, since the optimal channel hopping probability and the size of the back off window are dynamically calculated in consideration of the density of the reader and the utilization rate of the channel, collision between the readers can be effectively reduced.

RFID(Radio Frequency Identification), 충돌 방지, LBT(Listen Before Talk) Radio Frequency Identification (RFID), Collision Avoidance, List Before Talk (LBT)

Description

밀집 리더 환경에서 리더기 간의 충돌을 방지하는 채널 접속 방법 및 이를 구현하는 리더기{Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader thereof}Method for accessing channel to prevent collision between readers in dense reader environment and reader that implements it {Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader

본 발명은 밀집 리더 환경에서 리더기 간의 충돌을 방지하는 채널 접속 방법 및 이를 구현하는 리더기에 관한 것이다. 특히 본 발명은 채널의 수 이상의 무선 주파수 인식(Radio Frequency Identification, 이하 'RFID'라 기술함) 리더기가 존재하는 밀집 리더 환경에서 인접한 리더기가 동시에 같은 주파수를 사용하여 태그와 통신하려 할 때 발생하는 리더기 간의 충돌을 방지하는 방법 및 이를 구현하는 리더기에 관한 것이다.The present invention relates to a channel access method for preventing collision between readers in a dense reader environment and a reader for implementing the same. In particular, the present invention is a reader that occurs when an adjacent reader attempts to communicate with a tag using the same frequency at the same time in a dense reader environment in which a radio frequency identification (RFID) reader of the number of channels or more exists. The present invention relates to a method for preventing a collision between and a reader for implementing the same.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-023-02, 과제명: RFID 시스템 고도화 기술개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development (Task Management No .: 2006-S-023-02, Task name: RFID system advancement technology development).

국내에서는 908.5∼915MHz의 5.5MHz의 주파수 대역에서 한 채널 당 200KHz의 채널 대역폭을 선정하고 있으며, 유럽의 LBT(Listen Before Talk, 이하 'LBT'라 기술함)와 미국의 FH(Frequency Hopping) 방식을 병행하여 사용하고 있다. In Korea, 200KHz channel bandwidth is selected per channel in the frequency range of 5.5MHz from 908.5 to 915MHz, and LBT (Listen Before Talk, hereinafter referred to as 'LBT') and FH (Frequency Hopping) method in the US It is used in parallel.

여기서, LBT 방식은 선택된 주파수가 다른 리더기에 의해서 사용되고 있는지 여부를 먼저 파악하고, 그 주파수 채널이 점유가 되어 있다고 판단될 경우에는 다른 주파수 채널을 선택하는 방식이다. Here, the LBT method is a method of first determining whether the selected frequency is being used by another reader and selecting another frequency channel when it is determined that the frequency channel is occupied.

이는 채널 사용 여부를 먼저 판단하는 CSMA(Carrier Sensing Multiple Access, 이하 'CSMA'라 기술함) 기반의 방식이다. CSMA 방식은 스테이션(Station)이 보낼 데이터가 있을 경우, 이용하려는 채널을 감지하여 채널 사용 여부를 확인하는 기법이다. 즉, 이용하려는 채널이 유휴(Idle)라고 판단될 경우 해당 채널을 사용하여 데이터를 전송하고, 채널이 사용 중(Busy)이라고 판단될 경우에는 임의의 시간 후에 다시 채널을 감지하는 과정을 반복한다. This method is based on CSMA (Carrier Sensing Multiple Access), which first determines whether to use a channel. The CSMA method is a method of checking whether a channel is used by detecting a channel to be used when there is data to be transmitted by a station. That is, when it is determined that the channel to be used is idle, data is transmitted using the corresponding channel, and when it is determined that the channel is busy, the process of detecting the channel again after a predetermined time is repeated.

CSMA 방식은 채널을 접근하는 방식에 따라 크게 'non-persistent', '1-persistent', 'p-persistent' 방식으로 나뉘게 된다.The CSMA method is divided into 'non-persistent', '1-persistent', and 'p-persistent' methods depending on the channel access method.

'non-persistent', '1-persistent', 'p-persistent' 방식은 이용하려는 채널을 감지하여 채널이 유휴라고 판단될 경우, 해당 채널을 사용하여 즉시 데이터를 전송하는 점에서는 동일하다. 그러나 채널이 사용 중이라고 판단할 경우, 채널을 접근하는 방식에 차이점을 가진다.The 'non-persistent', '1-persistent', and 'p-persistent' methods are identical in that they detect the channel to use and, if it is determined that the channel is idle, transmit the data immediately using the channel. However, if it is determined that the channel is in use, there is a difference in how the channel is accessed.

'non-persistent' 방식은 채널이 사용 중이라고 판단할 경우 랜덤 시간(Random Time)동안 기다렸다가 다시 채널 사용 여부를 확인하는 방식이다. 'non-persistent' is a method of waiting for a random time after determining that the channel is in use and checking whether the channel is used again.

'1-persistent' 방식은 채널이 사용 중이라고 판단할 경우에는 채널이 유휴할 때까지 해당 채널을 계속해서 모니터링하며, 채널이 유휴하면 즉시 데이터를 전송한다. 이 경우 동일 채널을 둘 이상의 스테이션이 모니터링하고 있을 경우에는 충돌이 발생하는 단점을 가지고 있다. When the channel determines that the channel is in use, the '1-persistent' method continuously monitors the channel until the channel is idle, and immediately transmits data when the channel is idle. In this case, a collision occurs when two or more stations are monitoring the same channel.

'p-persistent' 방식은 채널이 사용 중이라고 판단할 경우에는 채널이 유휴할 때까지 해당 채널을 계속해서 모니터링 한다는 점에서는 동일하지만, 채널이 유휴하면 각 스테이션은 p의 확률(0≤p≤1)로 해당 채널을 사용 여부를 결정한다. 그러나 모든 스테이션이 해당 채널을 이용할 수 없을 경우에는 일정 단위의 지연을 경험하고 다시 p의 확률로 해당 채널의 사용 여부를 결정한다. 일반적으로 단위 시간은 해당 채널을 모니터링 하는 스테이션들의 최대 전파 지연(Maximum Propagation Delay) 시간이 사용된다. 'p-persistent' 방식은 둘 이상의 스테이션이 모니터링하고 있을 경우에 발생하는 충돌 확률을 크게 낮출 수 있다.The 'p-persistent' method is identical in that if the channel is determined to be in use, it will continue to monitor the channel until it is idle, but if the channel is idle, each station will have a probability of p (0≤p≤1). Determine whether to use the channel. However, if all stations cannot use the channel, it experiences a certain amount of delay and again decides whether or not to use the channel. In general, the unit time is the maximum propagation delay time of the stations monitoring the channel. The 'p-persistent' approach can greatly reduce the probability of collisions occurring when two or more stations are monitoring.

그런데, 국내 무선 설비 기술 기준에서 LBT 방식을 사용하는 RFID 시스템은 채널이 사용 중이라고 판단할 때, 해당 채널을 계속해서 모니터링 할 것인지 또는 채널을 변경하여 모니터링 할 것인지에 대한 구체적인 방법을 정의하고 있지 않다. However, the RFID system using the LBT method in the domestic wireless facility technology standard does not define a specific method of whether to monitor the channel continuously or change the channel when determining that the channel is in use.

그리고 LBT를 통하여 하나의 채널이 유휴할 때까지 계속해서 기다렸다가 경쟁을 통해 채널을 사용하는 방식은 스테이션이 동일 채널을 선택하는 비율에 따라 효율이 좌우된다. 즉 스테이션들이 서로 다른 채널을 골고루 선택할 경우 채널 이용 효율이 높지만, 동일 채널을 선택하는 비율이 높은 경우에는 채널 이용 효율이 낮아지게 된다. In addition, the method of continuously waiting until one channel is idle through LBT and then using the channel through competition depends on the ratio of stations selecting the same channel. In other words, when the stations select different channels evenly, the channel utilization efficiency is high, but when the ratio of selecting the same channel is high, the channel utilization efficiency is lowered.

이와 같은 방식은 하나의 컨트롤러가 각 스테이션에게 채널 사용 여부를 결정해 주는 중앙 제어(Centralized Control) 방식에 적합하지만, 스테이션들이 각자 채널을 선택하는 분산 제어 방식(Distributed Control)에서는 부적합하다는 단점이 있다. Such a method is suitable for a centralized control method in which one controller determines whether to use a channel for each station, but has a disadvantage in that it is not suitable for a distributed control method in which stations select a channel.

또한, LBT를 통하여 채널이 사용 중이라고 판단할 경우 무조건 랜덤하게 타 채널을 선정하여 호핑하는 방식은 호핑으로 인한 오버헤드를 고려했을 때 효율적이라고 할 수 없다. In addition, when it is determined that the channel is in use through the LBT, the method of randomly selecting and hopping another channel cannot be said to be effective considering the overhead due to hopping.

또한, 스테이션 간 충돌 확률을 줄이기 위해 랜덤 백오프를 사용하는데, 이때 랜덤 백오프는 경쟁 윈도우의 크기에 의해 성능이 좌우된다. 경쟁 윈도우의 크기가 클 경우 충돌 확률은 줄어들지만, 비어있는 슬롯들에 의해 오버헤드가 크고 반대의 경우 빈 슬롯에 의한 오버헤드는 적지만 충돌 확률이 늘어난다. 따라서, 스테이션의 수 등에 의한 가변적인 경쟁 윈도우 크기 조절이 필요하다.In addition, random backoff is used to reduce the probability of collision between stations, where the performance depends on the size of the contention window. If the size of the contention window is large, the collision probability is reduced, but the overhead is large due to the empty slots, and in the opposite case, the collision probability is increased although the overhead of the empty slots is small. Therefore, there is a need for variable contention window size adjustment by the number of stations or the like.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 밀집 리더 환경에서 채널의 리더기 밀집도에 따라 채널의 호핑 확률과 백 오프 윈도우의 크기를 동적으로 변화시켜 리더기 간의 충돌을 방지하는 채널 접속 방법 및 이를 구현하는 리더기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a channel access method and a reader implementing the same by dynamically changing the hopping probability of the channel and the size of the back-off window in accordance with the reader reader density of the channel in a dense reader environment will be.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징인 채널 접속 방법은,The channel connection method which is a feature of the present invention for achieving the technical problem of the present invention,

채널 수 이상의 복수의 리더기가 존재하는 밀집 리더 환경에서 리더기가 태그와 통신하기 위한 채널에 접속하는 방법에 있어서, 상기 리더기가 상기 태그와 통신하기 위한 채널을 선택하여 상기 채널의 유휴 여부를 판단하는 단계; 상기 채널이 사용중인 경우, 상기 밀집 리더 환경의 리더기의 수에 따른 채널의 수를 비교하여 예측한 리더 밀집도에 따라 산출한 다른 채널로의 호핑 확률에 따라 채널 호핑을 수행하는 단계; 상기 채널이 유휴한 경우 또는 상기 채널 호핑이 수행된 경우, 상기 복수의 리더기 각각의 채널 사용 정도에 따른 채널 이용률을 고려하여 랜덤 백 오프를 수행하는 단계; 및 상기 랜덤 백 오프를 통해 획득한 채널에 접속하여 상기 태그와 통신을 수행하는 단계를 포함한다.A method of accessing a channel through which a reader communicates with a tag in a dense reader environment having a plurality of readers having a number of channels, the method comprising: determining whether the channel is idle by selecting a channel for communicating with the tag; ; When the channel is in use, performing channel hopping according to a hopping probability of another channel calculated according to a leader density, which is obtained by comparing the number of channels according to the number of readers in the dense reader environment; When the channel is idle or when channel hopping is performed, performing random backoff in consideration of a channel utilization rate according to a channel usage degree of each of the plurality of readers; And communicating with the tag by accessing a channel obtained through the random back off.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징인 리더기는,Reader which is a feature of the present invention for achieving the technical problem of the present invention,

채널 수 이상의 복수의 리더기가 존재하는 밀집 리더 환경에서 태그와 통신하기 위한 채널에 접속하는 리더기에 있어서, 상기 태그와 통신하기 위한 채널을 선택하는 채널 선택부; 상기 채널 선택부가 선택한 채널이 사용중인 경우 리더 밀집도-여기서 리더 밀집도는 상기 밀집 리더 환경의 리더기의 수에 따른 채널의 수를 비교하여 예측됨-에 따라 산출한 다른 채널로의 호핑 확률에 따라 채널 호핑을 수행하고, 상기 채널이 유휴한 경우 또는 상기 채널 호핑이 수행된 경우 상기 밀집 리더 환경의 리더기 각각의 채널 사용 정도에 따른 채널 이용률을 고려하여 랜덤 백 오프를 수행하는 채널 운용 제어부; 및 상기 랜덤 백 오프를 통해 획득한 채널에 접속하여 상기 태그와 통신을 수행하는 통신부를 포함한다.A reader for accessing a channel for communicating with a tag in a dense reader environment having a plurality of readers having a number of channels, the reader comprising: a channel selector for selecting a channel for communicating with the tag; When the channel selected by the channel selector is in use, channel density is determined according to a hopping probability of other channels calculated according to leader density, where leader density is predicted by comparing the number of channels according to the number of readers in the dense reader environment. A channel operation control unit performing random backoff in consideration of a channel utilization rate of each channel usage degree of a reader of the dense reader environment when the channel is idle or when channel hopping is performed; And a communication unit which accesses a channel obtained through the random backoff and performs communication with the tag.

본 발명에 따르면, 밀집 리더 환경에서 채널의 호핑 확률과 백 오프 윈도우 크기를 채널의 리더 밀도에 따라 동적으로 변화시켜 리더 밀도가 높은 경우에도 비 어있는 채널을 빠르게 검색하여 대기 시간을 줄이고 리더 간 충돌을 줄여 높은 처리율을 나타낼 수 있다. According to the present invention, in a dense reader environment, the channel hopping probability and the backoff window size are dynamically changed according to the channel density of the channel, so that even when the leader density is high, the empty channel is quickly searched to reduce latency and collision between the readers. It is possible to reduce the high throughput.

또한, 부가적으로 채널을 호핑하는 순서를 사전에 정해주어 불필요한 호핑으로 인한 오버헤드를 줄일 수 있다. In addition, the order of hopping channels may be additionally determined in advance, thereby reducing overhead due to unnecessary hopping.

또한, 종래에 명확하게 정의되어 있지 않은 LBT를 사용하는 방식을 구체적인 동작 기법으로 정의하여 밀집 리더 환경에 적용할 수 있는 효율적인 리더 충돌 방지 기법을 제공한다. In addition, a method of using LBT, which is not clearly defined in the related art, is defined as a specific operation technique to provide an efficient reader collision prevention technique that can be applied to a dense reader environment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 밀집 리더 환경에서 리더기 간의 충돌을 방 지하는 채널 접속 방법 및 이를 구현하는 리더기에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a channel access method for preventing collision between readers in a dense reader environment according to an embodiment of the present invention and a reader for implementing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀집 리더 환경에서 리더기 간의 충돌을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a collision between readers in a dense reader environment according to an embodiment of the present invention.

도 1에 보인 바와 같이, 밀집 리더 환경에서 리더기간의 충돌은 두 개 이상의 리더기(2001, 2002)가 간섭 범위 내에 있는 같은 태그(1001)를 읽으려 할 때 발생한다. As shown in FIG. 1, a collision of reader periods in a dense reader environment occurs when two or more readers 200 1 , 200 2 attempt to read the same tag 100 1 within an interference range.

여기서, 밀집 리더(Dense Reader) 환경은 RFID 신호가 존재하는 영역에서 신호 범위 내에 채널의 수 이상의 리더가 존재할 경우를 말한다. Here, the dense reader environment refers to a case where a reader having a number of channels or more exists within a signal range in an area where an RFID signal exists.

본 발명의 실시예에서는 CSMA(Carrier Sensing Multiple Access, 이하 'CSMA'라 기술함) 기반의 LBT(Listen Before Talk, 이하 'LBT'라 기술함) 방식에 랜덤 백 오프 기법을 적용하여 밀집 리더 환경에서 발생하는 리더 충돌 확률을 낮춘다.In an embodiment of the present invention, a random backoff scheme is applied to a CSBT (Listen Before Talk, LBT) method based on Carrier Sensing Multiple Access (CSMA). Lower the probability of leader collisions occurring.

여기서, 랜덤 백 오프 방식은 채널 감지 후 채널에 동시 접속으로 인해 충돌이 발생하는 것을 막기 위한 방식이다. 채널 감지 이후에 경쟁 윈도우 크기 내에서 랜덤하게 선택된 슬롯 값만큼 대기한 후에 전송을 시도하는 방식이다. 즉 제일 앞선 슬롯을 선택하는 스테이션이 채널을 선점하는 방식이다. 경쟁에서 실패한 스테이션은 다음 경쟁 상황에서 줄어든 만큼의 슬롯 순위를 사용함으로써 다른 스테이션에 비해 우선 순위를 가질 수 있다.Here, the random back off method is a method for preventing a collision due to simultaneous access to a channel after channel sensing. After channel detection, a transmission is attempted after waiting for a randomly selected slot value within a contention window size. In other words, the station selecting the first slot preempts the channel. Stations that have failed in the race may have priority over other stations by using the reduced slot rank in the next race situation.

그러면, 도 1에 보인 바와 같은 밀집 리더 환경에서 리더기 간의 충돌 확률을 줄이기 위한 채널 접속 방법을 이하에서 상세히 살펴보기로 한다.Next, a channel access method for reducing collision probability between readers in a dense reader environment as shown in FIG. 1 will be described in detail below.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리더기의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a reader according to an embodiment of the present invention.

도 2에 보인 바와 같이, 리더기(2001, 2002)는 채널 선택부(220), 통신 채널 검출부(240), 채널 운용 제어부(260) 및 통신부(280)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the readers 200 1 and 200 2 include a channel selector 220, a communication channel detector 240, a channel operation control unit 260, and a communication unit 280.

채널 선택부(220)는 리더기(2001, 2002)와 태그(1001)의 통신에 사용할 채널을 선택한다. 이때, 채널 선택 방식은 랜덤 방식과 시퀀스 랜덤 방식에 따를 수 있다. 여기서, 채널을 랜덤하게 선택할 경우 동일한 사용중인 채널을 재차 확인하게 되는 비효율적인 문제가 발생할 수 있으므로, 시퀀스 랜덤 방식이 바람직하게 사용될 수 있다. 시퀀스 랜덤 방식은 현재 채널 이외의 모든 채널에 대해 인덱스 시퀀스를 생성하여 생성된 인덱스 시퀀스를 이용하여 순서대로 채널을 검색하는 방식이다. 이렇게 하면 모든 채널을 한 번씩만 검색하게 된다. 이때, 순서는 랜덤하게 정해진다.The channel selector 220 selects a channel to be used for communication between the readers 200 1 and 200 2 and the tag 100 1 . In this case, the channel selection method may be based on a random method and a sequence random method. In this case, when the channel is randomly selected, an inefficient problem of reconfirming the same channel being used may occur. Therefore, the sequence random method may be preferably used. The sequence random method is a method of sequentially searching for channels using an index sequence generated by generating an index sequence for all channels other than the current channel. This will search all channels only once. At this time, the order is determined randomly.

통신 채널 검출부(240)는 인접한 리더기(2001, 2002)와 태그(1001)간의 통신 중인 주파수 채널을 감지한다. 즉 채널의 RSSI(Received Signal Strength Indication, 수신 신호 강도)를 입력받는다. The communication channel detector 240 detects a frequency channel in communication between the adjacent readers 200 1 and 200 2 and the tag 100 1 . That is, the channel receives RSSI (Received Signal Strength Indication) of the channel.

채널 운용 제어부(260)는 통신 채널 검출부(240)가 감지한 채널의 유휴 여부를 판단하고, 유휴 여부에 따라 타 채널로 호핑하는 최적의 확률을 구하고 백 오프 윈도우 크기를 동적으로 설정한다. 즉 채널이 사용중인 경우 타 채널로의 호핑 확 률을 계산하여 타 채널로 호핑 여부를 결정한다. 그리고 채널이 유휴한 경우 랜덤 백 오프를 계산하여 랜덤 백 오프를 통해 채널을 점유한다. The channel operation controller 260 determines whether the channel sensed by the communication channel detector 240 is idle, obtains an optimal probability of hopping to another channel according to the idle state, and dynamically sets the back-off window size. That is, if a channel is in use, the probability of hopping to another channel is calculated to determine whether to hop to another channel. When the channel is idle, the random backoff is calculated to occupy the channel through the random backoff.

통신부(280)는 채널 운용 제어부(260)의 호핑 여부 결정 및 랜덤 백 오프 과정에 따라 결정된 채널을 통하여 신호를 태그(1001)로 송신한다. The communication unit 280 transmits a signal to the tag 100 1 through a channel determined according to the hopping determination of the channel operation control unit 260 and the random backoff process.

도 2의 구성을 토대로 태그(도 1의 1001)와 통신할 채널에 접속하는 방법에 대해 도 3 및 도 4를 통해 살펴보기로 한다. Also a look through the 3 and 4 how to connect to the tag (Fig. 1, 100 1) and to the communication channel based on the configuration of FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리더기의 채널 접속 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리더기의 채널 호핑 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a channel access method of a reader according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a reader according to an embodiment of the present invention.

도 3에 보인 바와 같이, 리더기(도 1, 도 2의 2001, 2002)는 태그(도 1의 1001)와의 통신을 위해 채널을 선택한다(S100). 이때, 채널 선택은 기 설정된 순서대로 즉 시퀀스 랜덤 방식에 따를 수 있다. 이렇게 하면, 채널을 검색할 때 채널의이용률이 높을 경우 비어있는 채널을 찾기 위해 채널 검색이 여러 번 발생하더라도 사용중인 동일한 채널을 선택하지 않을 수 있다.As shown in Figure 3, the reader (Fig. 1, 200 1, 200 2 in Fig. 2) selects a channel for communication with the tag (100 1 in Fig. 1) (S100). In this case, the channel selection may be in a predetermined order, that is, according to a sequence random scheme. In this case, if the channel utilization is high when searching for a channel, the same channel being used may not be selected even if the channel search occurs several times to find an empty channel.

S100 단계에서 선택한 채널을 감지(S200)하여 채널의 사용 여부를 판단한다(S300).In step S100, the selected channel is detected (S200) to determine whether the channel is used (S300).

이때, 채널이 사용중(busy)인 경우 타 채널로 호핑할 확률을 계산한다(S400). 여기서, 채널의 호핑 확률은 현 환경의 리더 밀집도를 예측하고 채널이 사용중인 경우 예측된 결과에 따라 확률적으로 호핑할 수 있기 위한 것이다. 따라 서, 확률 계산시 채널의 리더 밀도(리더의 수/채널의 수)에 따른 특징이 중요하게 작용한다. At this time, if the channel is busy (busy) calculates the probability to hop to another channel (S400). Here, the hopping probability of the channel is to predict the leader density of the current environment and to hop randomly according to the predicted result when the channel is in use. Therefore, the characteristic of the reader density (number of readers / number of channels) of the channel is important in the probability calculation.

채널의 리더 밀도가 '1' 이하일 경우 이러한 환경을 스파스(Sparse) 모드라고 하는데, 같은 채널에서 다른 리더기와의 경쟁이 많이 이루어지지 않는다. 따라서 LBT 이후에 백 오프 경쟁에 의해 채널을 점유하게 될 확률이 크며, 채널 점유에 실패하게 되더라도 타 채널이 비어있을 확률이 크다. 이 경우에는 같은 채널에 대기하는 것보다 타 채널로 호핑하는 것이 유리하므로 호핑 확률을 높게 설정하는 것이 좋다.If the channel's reader density is less than or equal to '1', this environment is called sparse mode, and there is not much competition with other readers in the same channel. Therefore, there is a high probability of occupying a channel by back-off competition after LBT, and another channel is empty even if the channel occupancy fails. In this case, it is better to hop to another channel than to wait on the same channel.

반면, 채널의 리더 밀도가 '1' 이상일 경우 이러한 환경을 덴스(Dense) 모드라고 하는데, 다른 리더기와의 채널 점유 경쟁이 많이 발생할 수 있다. LBT 이후에 백오프 경쟁에서는 채널 점유의 성공률이 비교적 낮으며, 타 채널로 호핑하더라도 비어있는 채널이 존재할 가능성이 낮다. 따라서 같은 채널에 대기하는 것이 타 채널로 호핑하는 것보다 유리할 수 있으므로 이 경우에는 호핑 확률을 낮게 설정하는 것이 좋다.On the other hand, if the reader density of the channel is more than '1', such an environment is called a dense mode, and there may be a lot of competition for channel occupancy with other readers. In the back-off competition after LBT, the success rate of channel occupancy is relatively low, and even if it hops to another channel, there is a low possibility that an empty channel exists. Therefore, it is better to set the hopping probability lower in this case, because waiting on the same channel may be advantageous than hopping to another channel.

이와 같이, 채널의 리더 밀도에 따라 타 채널로의 호핑 확률을 동적으로 계산한다. 호핑 확률을 계산하는 구체적인 과정은 도 4에 보인 바와 같다.As such, the hopping probability of the other channel is dynamically calculated according to the leader density of the channel. The detailed process of calculating the hopping probability is as shown in FIG. 4.

먼저, 리더 환경의 밀도를 측정하기 위해 백 오프 경쟁에서의 성공률과 채널의 이용률을 예측하여 확률 계산의 파라미터로 사용한다.First, in order to measure the density of the leader environment, the success rate and the channel utilization in the back-off competition are predicted and used as parameters of probability calculation.

첫 번째 파라미터로 리더기가 채널에서 백 오프 중 다른 리더기와의 경쟁에 서 지게 될 확률(

Figure 112007089059619-pat00001
, Contention Loss Probability)을 정의한다.The first parameter is the probability that the reader will compete with other readers during the back off of the channel.
Figure 112007089059619-pat00001
, Contention Loss Probability).

Figure 112007089059619-pat00002
Figure 112007089059619-pat00002

수학식 1은 지수 평균(Exponential Averaging) 방식을 사용하고 있는데, 이는 최근 값에 일정한 가중치를 두어 이전 값에 더해가는 방식이다. Equation 1 uses an exponential averaging method, which adds a weight to a recent value and adds it to a previous value.

이러한 방식은 단순한 산술 평균보다 리더의 수나 데이터 전송량이 변화하는 모바일 환경에 적응력을 보일 수 있다. 수학식 1에서 'i' 는 리더의 ID를, 'n' 은 계산 횟수를 의미한다. 또한,

Figure 112007089059619-pat00003
는 경쟁에 의해 얻어지는 현재 값을 의미하며 경쟁에서 이기면 '0', 지게 되면 '1' 값을 가지게 된다. 결과적으로
Figure 112007089059619-pat00004
는 리더 간의 경쟁에서 지게 될 확률을 나타낸다.This approach can be more adaptable to mobile environments, where the number of readers and the amount of data transfer vary from the simple arithmetic mean. In Equation 1, 'i' denotes the ID of the reader and 'n' denotes the number of calculations. Also,
Figure 112007089059619-pat00003
Means the current value obtained by competition, and has a value of '0' if winning, and '1' if losing. As a result
Figure 112007089059619-pat00004
Represents the probability of losing the competition between leaders.

두 번째 파라미터로 각 리더의 채널 사용 정도를 모니터링하여 계산된 채널 이용률(

Figure 112007089059619-pat00005
, Utilization)을 정의한다.The second parameter monitors each reader's channel usage and calculates channel utilization (
Figure 112007089059619-pat00005
, Utilization).

Figure 112007089059619-pat00006
Figure 112007089059619-pat00006

마찬가지로 모바일 환경에 적응력을 보일 수 있도록 지수 평균 방식을 사용한다.

Figure 112007089059619-pat00007
는 리더가 일정 시간(예를 들어, 5초) 간격으로 측정한 채널의 이용률이다. 리더기는 항상 자신이 속해있는 채널을 모니터링하여
Figure 112007089059619-pat00008
를 얻어내며, 이를 이용하여
Figure 112007089059619-pat00009
를 계산할 수 있다.
Figure 112007089059619-pat00010
는 채널이 얼마만큼 사용되고 있는지를 나타내는 것으로 리더 환경의 밀도가 증가할수록 높은 값을 보이게 된다. Similarly, the exponential averaging method is used to adapt to the mobile environment.
Figure 112007089059619-pat00007
Is the utilization of the channel as measured by the reader at regular intervals (eg 5 seconds). Readers always monitor their channels
Figure 112007089059619-pat00008
To obtain the
Figure 112007089059619-pat00009
Can be calculated.
Figure 112007089059619-pat00010
Indicates how much the channel is being used. The higher the density of the reader environment, the higher the value.

이때, 호핑 확률(

Figure 112007089059619-pat00011
, Hopping Probability)은 현재 채널이 사용중인 경우, 비어있는 채널을 찾기 위해 타 채널로 호핑하게 될 확률을 의미한다.Where the hopping probability (
Figure 112007089059619-pat00011
Hopping Probability) refers to the probability of hopping to another channel to find an empty channel when the current channel is in use.

Figure 112007089059619-pat00012
를 아래 수학식 3과 같이 정의한다.
Figure 112007089059619-pat00012
Is defined as in Equation 3 below.

Figure 112007089059619-pat00013
Figure 112007089059619-pat00013

호핑 확률(

Figure 112007089059619-pat00014
)은 두 파라미터 즉
Figure 112007089059619-pat00015
Figure 112007089059619-pat00016
가 클수록 작게 설정하는 것이 비어있는 채널을 호핑하기가 유리함은 S400 단계에 관한 설명에서 이미 설명한 바다. 또한, 두 파라미터 모두 채널의 밀도를 대변할 수 있다. 따라서,
Figure 112007089059619-pat00017
Figure 112007089059619-pat00018
가 증가함에 따라
Figure 112007089059619-pat00019
는 감소하게 된다. Hopping probability (
Figure 112007089059619-pat00014
) Are two parameters,
Figure 112007089059619-pat00015
Wow
Figure 112007089059619-pat00016
The larger the value is, the more advantageous it is to hopping an empty channel. In addition, both parameters can represent the density of the channel. therefore,
Figure 112007089059619-pat00017
Wow
Figure 112007089059619-pat00018
As increases
Figure 112007089059619-pat00019
Will decrease.

한편, 이상 기술한 바와 같이 타 채널로 호핑할 확률을 계산하면, 그 확률에 따라 채널 호핑 여부를 결정한다(S109).Meanwhile, as described above, when the probability of hopping to another channel is calculated, it is determined whether channel hopping is performed according to the probability (S109).

S109 단계에서 채널 호핑을 결정한 경우 S101 단계로 회귀하여 다른 채널로의 호핑을 시도한다.If channel hopping is determined in step S109, the process returns to step S101 to try hopping to another channel.

S109 단계에서 채널 호핑을 수행하지 않기로 결정한 경우 S103 단계에서 감지한 채널이 채널이 유휴(Idle)할 때까지 채널을 계속 모니터링 하며 대기한 다(S111).If it is determined in step S109 not to perform channel hopping, the channel is continuously monitored and waited until the channel detected in step S103 is idle (S111).

S111 단계에서 대기한 이후 채널이 유휴해진 경우 또는 S105 단계에서 판단한 결과 채널이 사용 중이 아닌 경우, 백 오프 윈도우 크기를 계산(S700)하여 랜덤 백 오프 과정을 수행한다(S800).If the channel is idle after waiting in step S111 or if the channel is not in use as a result determined in step S105, the back off window size is calculated (S700) to perform a random back off process (S800).

이는 각 리더기 들은 둘 이상의 리더기가 동시에 접속하여 충돌이 나는 것을 방지하기 위해 백 오프 방식을 사용한다. 그러나 경쟁 리더기의 수가 많지 않은 경우 지나치게 큰 백 오프 윈도우 크기를 선택하여 사용하면 그 시간만큼 비효율적으로 낭비하는 경우가 발생한다. 따라서 채널의 이용률에 따라 백 오프 윈도우 크기를 동적으로 정해주는 방식이 효율적일 수 있으므로, 백 오프를 수행하기 전에는 항상 백 오프 윈도우를 계산해주는 과정이 선행되며 그 후에 랜덤 백 오프를 수행한다.Each reader uses a back-off method to prevent two or more readers from connecting simultaneously and crashing. However, if the number of competing readers is not large, selecting and using an excessively large back-off window size may inefficiently waste that time. Therefore, the method of dynamically determining the backoff window size according to the utilization rate of the channel may be efficient. Before performing the backoff, the process of always calculating the backoff window is preceded, followed by the random backoff.

백 오프 윈도우 크기(

Figure 112007089059619-pat00020
, Back-off Window Size)는 앞서 정의한 채널 이용률(
Figure 112007089059619-pat00021
)를 이용하여 정해준다. 일단 다른 리더들과의 경쟁에서 실패한 스테이션은 다음 경쟁 상황에서 줄어든 만큼의 슬롯 순위를 사용함으로써 다른 스테이션에 비해 우선 순위를 가질 수 있다.Back off window size (
Figure 112007089059619-pat00020
, Back-off Window Size) is the channel utilization (
Figure 112007089059619-pat00021
Use) to determine. Once a station has failed in competition with other leaders, it can be prioritized over other stations by using fewer slots in the next race.

백 오프 윈도우 크기는 아래 수학식 4를 이용하여 계산될 수 있다. The back off window size can be calculated using Equation 4 below.

Figure 112007089059619-pat00022
Figure 112007089059619-pat00022

Figure 112007089059619-pat00023
Figure 112007089059619-pat00024
는 사전에 정의된 백 오프 윈도우의 최대값과 최소값을 의미 한다. 백 오프 윈도우는 항상 정수로 정의되므로 Round 운산을 수행한다.
Figure 112007089059619-pat00023
Wow
Figure 112007089059619-pat00024
Is the maximum and minimum values of the predefined back-off window. Since the back off window is always defined as an integer, it performs round operation.

S700 단계에서 계산한 랜덤 백 오프 윈도우 크기가 인접한 다른 리더기들의 백 오프 윈도우 크기보다 작으면 채널을 점유할 수 있다. If the random back off window size calculated in step S700 is smaller than the back off window sizes of other adjacent readers, the channel may be occupied.

이때, 채널 획득 여부(S900)를 판단하여 채널 획득이 이루어지지 않으면 즉 인접한 다른 리더기가 먼저 채널을 점유하게 되면 S400 단계로 회귀한다. In this case, if channel acquisition is not performed by determining whether to acquire the channel (S900), that is, when another adjacent reader first occupies the channel, the process returns to step S400.

그리고 채널 획득이 이루어지면 해당 채널을 점유(S1000)하여 태그(1001)와의 통신을 수행한다.When the channel is acquired, the corresponding channel is occupied (S1000) to communicate with the tag 100 1 .

이와 같이, 리더기의 밀도 및 채널의 이용률을 고려하여 최적의 채널 호핑 확률과 백 오프 윈도우의 크기를 동적으로 계산하므로 리더기 간의 충돌을 효과적으로 줄일 수 있다. As such, since the optimal channel hopping probability and the size of the back off window are dynamically calculated in consideration of the density of the reader and the utilization rate of the channel, collision between the readers can be effectively reduced.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 접속 방법을 종래의 LBT 방식과 비교하기 위한 그래프이다.5 and 6 are graphs for comparing a channel access method according to an embodiment of the present invention with a conventional LBT scheme.

도 5 및 도 6에서는, 본 발명의 성능을 평가하기 위해서 시뮬레이션을 통해 다중 채널에 적용할 수 있는 기본적인 LBT 방식의 성능과 비교하였다. 여기서, 기본적인 LBT 방식은 점유된 이후에만 호핑을 하는 기본적인 알고리즘(basic algorithm)이다. 5 and 6, in order to evaluate the performance of the present invention was compared with the performance of the basic LBT method that can be applied to multiple channels through simulation. Here, the basic LBT method is a basic algorithm that hops only after being occupied.

성능 평가에서는 8개의 리더가 존재하고, 4개의 채널을 사용할 수 있다고 가정하였다. In the performance evaluation, it is assumed that there are 8 readers and 4 channels are available.

성능 평가는 두 가지 측면에서 평가되는데, 하나는 전체 경과시간 중에서 충 돌 없이 리더가 채널을 점유하여 사용한 시간의 비율인 'Throughput' 을 평가한다. 이는 실제 데이터 전송이 얼마나 이루어지고 있는지 알아보기 위해 처리율을 측정함으로써, 채널이 얼마만큼 효율적으로 사용되고 있는지를 알 수 있다. 다른 하나는 리더기가 트리거(trigger)된 후에 채널을 점유할 때가지 대기하는 시간(Waiting time) 이다. 이는 사용자가 채널을 점유하여 사용하기 위해 얼마만큼 기다려야 하는지를 나타낸다.Performance evaluation is evaluated in two ways: one evaluates 'Throughput', which is the ratio of time spent by the reader to occupy the channel out of the total elapsed time. By measuring throughput to see how much data is actually being transmitted, you can see how efficiently the channel is being used. The other is the waiting time until the reader occupies the channel after the trigger is triggered. This indicates how long the user must wait to occupy and use the channel.

먼저, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 채널 접속 방법과 종래에 기본적인 LBT 방식 간의 'Throughput' 를 비교한 것이다. 이때, 모든 리더기가 채널을 점유하기 위해 요구하는 시간의 비율을 G(Offered load)라고 정의한다.First, FIG. 5 compares 'Throughput' between a channel access method according to an embodiment of the present invention and a conventional LBT scheme. At this time, the ratio of time required for all readers to occupy the channel is defined as G (Offered load).

도 5에 보인 바와 같이, 성능 평가는 리더기의 수가 4개(4 readers), 8개(8 readers) 일 때 'Throughput' 을 나타낸다. G 가 증가할수록 일정하게 증가하는 모습을 보인다.As shown in FIG. 5, the performance evaluation shows 'Throughput' when the number of readers is 4 (4 readers) and 8 (8 readers). As G increases, it increases constantly.

시뮬레이션 결과 기본적인 LBT 방식(basic algorithm)은 리더기가 채널을 사용하려는 요구량이 많을 때 처리율은 78%를 넘지 못한다. 반면 본 발명(proposed algorithm)에서는 처리율이 81%까지 나타난다. 즉 본 발명(proposed algorithm) 에 의하면 리더기가 비어있는 채널을 효율적으로 찾아감으로써 높은 'Throughput' 을 얻을 수 있다는 것을 말한다.Simulation results show that the basic LBT basic throughput does not exceed 78% when the reader needs to use the channel. In the proposed algorithm, the throughput is 81%. That is, according to the proposed algorithm, the reader can obtain a high 'throughput' by efficiently searching for an empty channel.

다음, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 접속 방법과 종래에 기본적인 LBT 방식 간의 대기 시간(Waiting time)을 비교한 것이다. 이때, 리더기의 수가 8개(8 readers)이고 G가 0.8인 경우의 대기 시간(Waiting time) 분포를 나타낸다.Next, FIG. 6 compares a waiting time between a channel access method according to an embodiment of the present invention and a conventional LBT scheme. At this time, it shows distribution of waiting time when the number of readers is 8 (8 readers) and G is 0.8.

도 6에 보인 바와 같이, 리더기가 채널을 사용하려는 요구가 적정 수준인 경우 기본적인 LBT 방식(basic algorithm)에서는 15초 이상의 대기 시간(Waiting time)을 갖는 경우도 발생하고 있다. 반면, 본 발명(proposed algorithm)에서는 모든 대기 시간(Waiting time) 분포가 1.5초 이내이다. 즉 본 발명(proposed algorithm)에 의하면 대기 시간(Waiting time)이 훨씬 작게 나타나는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, when the reader needs to use the channel at an appropriate level, a basic LBT basic algorithm may have a waiting time of 15 seconds or more. On the other hand, in the proposed algorithm, all waiting time distributions are within 1.5 seconds. That is, according to the proposed algorithm, it can be seen that the waiting time is much smaller.

이상 기술한 내용에 따르면, 다른 채널로 호핑할 확률을 정의하고 경쟁 윈도우의 크기를 동적으로 변화시킴으로써 데이터 처리율을 높이고, 리더기가 채널을 점유하기 위한 대기 시간을 최소화하는 것을 알 수 있다.According to the above description, it is possible to define the probability of hopping to another channel and to dynamically change the size of the contention window to increase the data throughput and minimize the waiting time for the reader to occupy the channel.

이제까지 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also the rights of the present invention. It belongs to the range.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀집 리더 환경에서의 리더 간의 충돌을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a collision between the leaders in a dense reader environment according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리더기의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a reader according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리더기의 채널 접속 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a channel access method of a reader according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리더기의 채널 호핑 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a reader according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 채널 접속 방법과 종래에 기본적인 LBT 방식 간의 'Throughput' 를 비교한 그래프이다. 5 is a graph comparing 'throughput' between a channel access method according to an embodiment of the present invention and a conventional LBT scheme.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 접속 방법과 종래에 기본적인 LBT 방식 간의 대기 시간(Waiting time)을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing waiting time between a channel access method according to an embodiment of the present invention and a conventional LBT scheme.

Claims (10)

채널 수 이상의 복수의 리더기가 존재하는 밀집 리더 환경에서 리더기가 태그와 통신하기 위한 채널에 접속하는 방법에 있어서, In a dense reader environment in which a plurality of readers having a number of channels or more exist, the method of connecting a reader to a channel for communicating with a tag, 상기 리더기가 상기 태그와 통신하기 위한 채널을 선택하여 상기 채널의 유휴 여부를 판단하는 단계;Determining, by the reader, a channel for communicating with the tag to determine whether the channel is idle; 상기 채널이 사용중인 경우, 상기 밀집 리더 환경의 리더기의 수에 따른 채널의 수를 비교하여 예측한 리더 밀집도에 따라 산출한 다른 채널로의 호핑 확률에 따라 채널 호핑을 수행하는 단계;When the channel is in use, performing channel hopping according to a hopping probability of another channel calculated according to a leader density, which is obtained by comparing the number of channels according to the number of readers in the dense reader environment; 상기 채널이 유휴한 경우 또는 상기 채널 호핑이 수행된 경우, 상기 복수의 리더기 각각의 채널 사용 정도에 따른 채널 이용률을 고려하여 랜덤 백 오프를 수행하는 단계; 및When the channel is idle or when channel hopping is performed, performing random backoff in consideration of a channel utilization rate according to a channel usage degree of each of the plurality of readers; And 상기 랜덤 백 오프를 통해 획득한 채널에 접속하여 상기 태그와 통신을 수행하는 단계Communicating with the tag by accessing a channel obtained through the random backoff 를 포함하는 채널 접속 방법.Channel access method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 채널 호핑을 수행하는 단계는, Performing the channel hopping, 상기 밀집 리더 환경에서 채널 점유를 위한 경쟁에서 성공할 확률과 상기 채널 이용률을 이용하여 상기 호핑 확률을 계산하는 단계;Calculating the hopping probability using the probability of success in competition for channel occupation in the dense leader environment and the channel utilization rate; 상기 호핑 확률이 기 설정된 기준치를 초과하는 경우, 동일 채널에서 리더기 간의 경쟁률이 낮은 것으로 판단하여 다른 채널로의 호핑을 수행하는 단계; 및If the hopping probability exceeds a preset reference value, determining that the competition rate between readers in the same channel is low and performing hopping to another channel; And 상기 호핑 확률이 기 설정된 기준치 이하인 경우, 동일 채널에서 리더기 간의 경쟁률이 높은 것으로 판단하여 상기 리더기가 선택한 채널에서 대기하는 단계When the hopping probability is less than or equal to a predetermined reference value, determining that the competition rate between readers in the same channel is high and waiting in a channel selected by the reader 를 포함하는 채널 접속 방법.Channel access method comprising a. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 호핑 확률을 계산하는 단계는,Computing the hopping probability, 상기 리더기가 다른 리더기와의 백 오프 경쟁에서 채널 점유에 실패할 확률을 산출하는 단계;Calculating a probability that the reader fails to occupy a channel in a back off competition with another reader; 상기 밀집 리더 환경에서 상기 복수의 리더기 각각의 채널 사용 정도를 모니터링하여 채널 이용률을 산출하는 단계;Calculating a channel utilization rate by monitoring a channel usage degree of each of the plurality of readers in the dense reader environment; 산출한 상기 실패할 확률 및 상기 채널 이용률을 이용하여 타 채널로 호핑할 확률을 계산하는 단계Calculating a probability of hopping to another channel by using the calculated probability of failure and the channel utilization rate 를 포함하는 채널 접속 방법.Channel access method comprising a. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 랜덤 백 오프를 수행하는 단계는, Performing the random back off, 기 설정된 백 오프 윈도우의 최대값, 최소값 및 상기 채널 이용률에 기초하여 라운드 운산을 수행하여 백 오프를 위한 경쟁 윈도우의 크기를 계산하는 단계;Calculating a size of a contention window for the backoff by performing a round operation based on a maximum value, a minimum value of the back off window, and the channel utilization rate; 상기 백 오프를 위한 경쟁 윈도우의 크기를 이용하여 랜덤 백 오프를 수행하는 단계; 및Performing a random back off using the size of the contention window for the back off; And 상기 경쟁 윈도우의 크기가 인접한 다른 리더기들의 상기 경쟁 윈도우의 크기보다 상대적으로 작은 경우 채널을 점유하는 단계Occupying a channel if the size of the contention window is relatively smaller than the size of the contention window of other adjacent readers; 를 포함하는 채널 접속 방법.Channel access method comprising a. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 판단하는 단계는, The determining step, 상기 밀집 리더 환경의 채널에 대해 인덱스 시퀀스를 생성하여 상기 인덱스 시퀀스를 이용하여 순서대로 채널을 선택하는 채널 접속 방법.And generating an index sequence for the channels of the dense reader environment and selecting the channels in order using the index sequence. 채널 수 이상의 복수의 리더기가 존재하는 밀집 리더 환경에서 태그와 통신하기 위한 채널에 접속하는 리더기에 있어서, In a reader that connects to a channel for communicating with a tag in a dense reader environment in which a plurality of readers of channels or more exist, 상기 태그와 통신하기 위한 채널을 선택하는 채널 선택부;A channel selector for selecting a channel for communicating with the tag; 상기 채널 선택부가 선택한 채널이 사용중인 경우 리더 밀집도-여기서 리더 밀집도는 상기 밀집 리더 환경의 리더기의 수에 따른 채널의 수를 비교하여 예측됨-에 따라 산출한 다른 채널로의 호핑 확률에 따라 채널 호핑을 수행하고, 상기 채널이 유휴한 경우 또는 상기 채널 호핑이 수행된 경우 상기 밀집 리더 환경의 리더기 각각의 채널 사용 정도에 따른 채널 이용률을 고려하여 랜덤 백 오프를 수행하는 채널 운용 제어부; 및When the channel selected by the channel selector is in use, channel density is determined according to a hopping probability of other channels calculated according to leader density, where leader density is predicted by comparing the number of channels according to the number of readers in the dense reader environment. A channel operation control unit performing random backoff in consideration of a channel utilization rate of each channel usage degree of a reader of the dense reader environment when the channel is idle or when channel hopping is performed; And 상기 랜덤 백 오프를 통해 획득한 채널에 접속하여 상기 태그와 통신을 수행하는 통신부A communication unit for communicating with the tag by accessing the channel obtained through the random back off 를 포함하는 리더기.Reader including. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 채널 운용 제어부는, The channel operation control unit, 상기 밀집 리더 환경에서 채널 점유를 위한 경쟁에서 성공할 확률과 상기 채널 이용률을 이용하여 계산한 호핑 확률이 기 설정된 기준치를 초과하는 경우 동일 채널에서 리더기 간의 경쟁률이 낮은 것으로 판단하여 다른 채널로의 호핑을 수행하고, 상기 호핑 확률이 기 설정된 기준치 이하인 경우 동일 채널에서 리더기 간의 경쟁률이 높은 것으로 판단하여 상기 채널 선택부가 선택한 채널에서 대기하는 리더기.When the probability of success in competition for channel occupancy in the dense reader environment and the hopping probability calculated using the channel utilization rate exceed a predetermined threshold, the competition rate between readers in the same channel is low and hopping to another channel is performed. And when the hopping probability is equal to or less than a predetermined reference value, determining that the competition rate between readers in the same channel is high and waiting for a channel selected by the channel selector. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 채널 운용 제어부는, The channel operation control unit, 리더기 간의 백 오프 경쟁에서 채널 점유에 실패할 확률 및 상기 리더기 각각의 채널 사용 정도를 모니터링하여 산출한 채널 이용률을 이용하여 타 채널로 호핑할 확률을 계산하는 리더기.A reader for calculating the probability of hopping to another channel by using the probability of failing to occupy the channel in the back-off competition between readers and the channel utilization calculated by monitoring the channel usage of each reader. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 채널 운용 제어부는, The channel operation control unit, 기 설정된 백 오프 윈도우의 최대값, 최소값 및 상기 채널 이용률에 기초하여 라운드 운산을 수행하여 계산한 백 오프를 위한 경쟁 윈도우의 크기를 이용하여 랜덤 백 오프를 수행하고, 상기 경쟁 윈도우의 크기가 인접한 다른 리더기들의 상기 경쟁 윈도우의 크기보다 상대적으로 작은 경우 상기 채널 선택부가 선택한 채널을 점유하는 리더기.Random backoff is performed by using a contention window size for the backoff calculated by performing a round operation based on a maximum value, a minimum value of the backoff window, and the channel utilization rate, and the other content of the contention window is adjacent to the other. And the channel selector occupies the selected channel if the reader is relatively smaller than the size of the contention window. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 6 to 9, 상기 채널 선택부는, The channel selector, 상기 밀집 리더 환경의 복수의 채널에 대해 인덱스 시퀀스를 생성하여 상기 인덱스 시퀀스를 이용하여 순서대로 채널을 선택하는 리더기.And generating an index sequence for a plurality of channels in the dense reader environment and selecting channels sequentially using the index sequence.
KR1020070128434A 2007-11-15 2007-12-11 Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader thereof KR100903878B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20070116855 2007-11-15
KR1020070116855 2007-11-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090050909A KR20090050909A (en) 2009-05-20
KR100903878B1 true KR100903878B1 (en) 2009-06-24

Family

ID=40859293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070128434A KR100903878B1 (en) 2007-11-15 2007-12-11 Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100903878B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101221446B1 (en) 2010-12-14 2013-01-11 한국전자통신연구원 Method and apparatus for controlling reader in radio frequency identification system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641380B1 (en) 2006-01-12 2006-11-02 주식회사 디앤에스 테크놀로지 Anti-collision method between readers of rfid system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641380B1 (en) 2006-01-12 2006-11-02 주식회사 디앤에스 테크놀로지 Anti-collision method between readers of rfid system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문 : 전자공학회

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101221446B1 (en) 2010-12-14 2013-01-11 한국전자통신연구원 Method and apparatus for controlling reader in radio frequency identification system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090050909A (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8218493B2 (en) System and method for interference mitigation in wireless networks
US7813739B2 (en) Method for reducing inter-cell interference in wireless OFDMA networks
US8995922B2 (en) Method and apparatus relating to spectrum sensing
Bruno et al. Optimization of efficiency and energy consumption in p-persistent CSMA-based wireless LANs
CN104022797B (en) Semiconductor device
KR20090080691A (en) Terminal in wireless sensor network and method for transmitting data thereof
KR20130022038A (en) Method for collision avoidance in wireless netowkrs and apparatus for the same
CN105873232B (en) A kind of channel access method, apparatus and system
EP1355450A1 (en) Channel overlap mitigation in wireless LANs using a central medium access control
JP2022541684A (en) Hybrid Carrier Sense Multiple Access System with Collision Avoidance for IEEE 802.15.4 to Achieve Better Coexistence with IEEE 802.11
Srivastava et al. Resource management for traffic imbalance problem in green cognitive radio networks
Leone et al. Self-stabilizing tdma algorithms for dynamic wireless ad hoc networks
KR100903878B1 (en) Method for accessing to channel with RFID reader anti-collision in dense reader environment and reader thereof
US20040186907A1 (en) Technique for optimizing backoff for a shared resource
US8923193B2 (en) Low power radio device and radio resource sharing method for low power radio device
KR20110052111A (en) Sensor node and method for sampling preamble, and, apparatus and method for computing preamble interval
KR100926673B1 (en) Probabilistic Electronic Tag Collision Avoidance Method Using Tag Estimation
Huang et al. Investigating the validity of IEEE 802.11 MAC modeling hypotheses
US8068458B2 (en) Random access preamble selection
KR100904342B1 (en) Method for protecting slots and expecting performance measures in unslotted CSMA/CA network
CN107947877B (en) User selection cooperative spectrum sensing method based on energy efficiency
Alfa et al. Discrete time analysis of cognitive radio networks with imperfect sensing and saturated source of secondary users
Woo et al. Knowledge-based exponential backoff scheme in IEEE 802.15. 4 MAC
Ko et al. The optimal spectrum sensing time for maximizing throughput of 802.11-based MAC protocol for cognitive radio networks under unsaturated traffic conditions
Garcia-Luna-Aceves Improving carrier-sense multiple access using cues of channel utilization

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130527

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130730

Year of fee payment: 19