Earticle

Recently, the use of RFID(Radio Frequency Identification) for object identification is used more often, but the tag collision problem by the use of a radio frequency still exists. Therefore, in this paper, we analyzed tag identification time to minimize tag collisions and improve tag identification time by applying various tag anti-collision algorithms in the suggested method. As a result, we drew a conclusion about the number of optimum readers used in the RFID system environment. Significantly, we expect that the suggested method will be used more efficiently in the simultaneous multi-tags identification RFID system environment.

Combined with lock algorithm, retreat algorithm and multithreaded processing thoughts; it puts forward an anti-collision algorithm based on multi-threaded RFID lock position. RFID reader sends a quad command, RFID tag response the information of collision position, reduce the amount of data transmission; Fused with lock and multi-status thoughts, the algorithm checks the lock position of card numbers, and continuously separates the status of card numbers in the searching process. Using multithreaded processing idea, tags are classified by the algorithm, and collision handling time is shortened. The algorithm solves the problem of idle thread by tag group. From the test results, compared with the original algorithm, this algorithm reduces the times of collision identification and digit number of data transmission, and improves the system performance.

The Radio Frequency Identification (RFID) system is a newemerging technology used to identify a tag attached to an object. To make RFID systems practical, the cost of RFIDtags is very important. Further, an interrogator should be able to identify thenumber of tags in the reading range in a short time. The most important technical issue in radio frequency identification (RFID) is to correctly and quickly recognize the number of tag IDs in the reader’s communication range. Unlike the probabilistic RFID tag identification schemes, a query tree(QT)-based protocol guarantees the identification of all the tags, where the distribution of tag IDs is assumed to be uniform. In this paper, we proposed an extended M-ary QT protocol, which effectively reduces unnecessary query-response cycles by using a non-sequential m-bit recognition method. The simulation results show that the proposed scheme significantly outperforms M-ary QT schemes in terms of identification time, efficiency and communications overhead.

최근 각광을 받고 있는 RFID는 재고와 제조 유통분야를 중심으로 발전해 오던 바코드를 대체하여 물류유통의 혁명을 초래할 기술로 주목 받고 있다. 그러나 국내의 RFID에 대한 기술 및 자본의 투자는 해외에 비해 미흡한 실정이다. RFID 시스템에서 하나의 인터러게이터 영역에 다수의 트랜스 폰더가 동시에 데이터를 전송하게 되어 데이터 충돌이 발생하게 된다. 본 논문에서는 인터러게이터에서 각 트랜스폰더의 상호 충돌로부터 신뢰성 있게 데이터를 보호하고 해독이 가능하도록 하는 여러 충돌 방지 시스템에 대해서 알아본다.

The performance of anti-collision algorithm in RFID systems, which are based on FSA algorithm, may be affected by the frame size a query round. In this paper, an anti-collision algorithm with early cancellation of query round is proposed to enhance the performance of EPCglobal Class-1 Gen-2. The Q-algorithm calculates a Q value to determine the next frame size during a query round. In the proposed algorithm, if the new Q value is different from the previous one, the reader transmits a QueryAdjust command to cancel the current query round. The simulation results show that the proposed algorithm can have a stable performance irrespective of the C value of Q-algorithm and the number of tags.

With the introduction of the new generation RFID technology, EPCglobal Class-1 Generation-2, there is considerable interest in improving the performance of the framed slotted Aloha (FSA)-based tag collision arbitration protocol. We suggest a novel time-optimal anti-collision algorithm for the FSA protocol. Our performance evaluation demonstrates that our algorithm outperforms other tag collision arbitration schemes.

In this paper, an overview of anti-collision algorithm for RFID system of a standard EPC Class1 protocol is presented, and the binslotted dynamic search algorithm (BDS) based upon the slotted ALOHA and binary tree procedure is proposed and analyzed. Also, the performance is evaluated as comparing the BDS algorithm with the standard bin-slotted algorithm (BSA) through the simulation program. The performance of the proposed BDS algorithm is improved by dynamically identifying the collided-bit position and the collided bins stored in the stack of the reader. As the results, the number of request command that a reader send to tags in the reader s interrogation zone and the total recognition time are decreased to 59% as compared with BSA algorithm. Therefore, the tag identification performance is fairly improved by resolving a collision problem using the proposed BDS algorithm.

전자와 컴퓨터 기술의 발전은 무선 센서 네트워크 증대의 토대를 마련하였다. 이에 따라, 센서 네트워크상의 충돌 방지와 인증 기술의 필요성이 증대되어 지고 있다. 센서 네트워크의 충돌 방지를 위해 개발될 알고리즘은 무선 센서 네트워크 플랫폼 상에 쉽게 적용될 수 있으며 또한 동시에 분산 연산, 분산 저장, 데이터 강인성, 센싱된 데이터를 자동 분류할 수 있어야한다. 그리고 무선 센서 네트워크에서 보안을 유지하기 위하여 여러 센서 간에 안전하게 채널을 확립할 수 있어야한다. 본 논문 우리는 센서의 인증과 충돌 방지를 위하여 유비쿼터스 센서 네트워크 채널 확립 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서는 두 가지 다른 형태의 구조를 제안하였으며, 각 구조에서는 센서 노드 사이에서 채널을 확립하기위하여 웨이블렛 필터를 사용한 알고리즘과 센서의 충돌 방지를 위하여 BIBD(Balanced Incomplete Block Design) 코드를 사용하였다. 결과적으로, BIBD와 웨이블렛 필터 기반으로 제안된 알고리즘은 이상적인 환경에서 98% 충돌 검출율을 가졌다.

Advances in electronic and computer technologies have paved the way for the proliferation of WSN(wireless sensor networks). Accordingly, necessity of anti-collusion and authentication technology is increasing on the sensor network system. Some of the algorithm developed for the anti-collision sensor network can be easily adopted to wireless sensor network platforms and in the same time they can meet the requirements for sensor networks like: simple parallel distributed computation, distributed storage, data robustness and auto-classification of sensor readings. To achieve security in wireless sensor networks, it is important to be able to establish safely channel among sensor nodes. In this paper, we proposed the USN(Ubiquitous Sensor Network) channel establishment algorithm for sensor's authentication and anti-collision. Two different data aggregation architectures will be presented, with algorithms which use wavelet filter to establish channels among sensor nodes and BIBD (Balanced Incomplete Block Design) which use anti-collision methods of the sensors. As a result, the proposed algorithm based on BIBD and wavelet filter was made for 98% collision detection rate on the ideal environment.

RFID는 RF신호를 이용하여 물체를 식별하는 가장 유망한 미래의 비접촉 기술이다. RFID 리더의 식별영역에 여러 개의 태그가 있는 경우, 리더의 질의에 대하여 모든 태그들이 동시에 응답을 하기 때문에 충돌이 발생되어 태그를 식별할 수 없게 된다. RFID에서 다중 태그 식별문제는 아주 중요한 핵심 기술로 이것을 해결하기 위해 슬롯기반 알로하 알고리즘, 트리 기반 알고리즘 등과 같은 충돌 방지 알고리즘이 제안되었다. 본 논문에서는 RFID 시스템에서 충돌 트리를 이용한 충돌트리 기반 충돌 방지알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법은 효과적인 충돌 방지 메커니즘을 제공하며 메모리래스 알고리즘이다. 제안하는 충돌트리는 다중 태그 식별문제를 해결하기 위한 메커니즘으로 리더와 태그사이 질의와 응답과정에서 만들어진다. 리더가 k 비트로 구성된 프리픽스를 질의하면, 태그는 자신의 식별자와 프리픽스를 비교 하여 일치할 경우 식별자의 K+1 비트에서 마지막 비트까지 리더에게 전송한다. 시뮬레이션 결과에 따라 제안하는 충돌 트리 기반 충돌 방지 알고리즘이 기존의 트리 워킹 알고리즘이나 쿼리 트리 알고리즘보다 좋은 성능을 보임을 알 수 있다.

RFID (Radio Frequency Identification) is one of the most promising air interface technologies in the future for object identification using radio wave. If there are multiple tags within the range of the RFID tag reader, all tags send their tag identifications to the reader at the same time in response to the reader's query. This causes collisions on the reader and no tag is identified. A multi-tag identification problem is a core issue in the RFID. It can be solved by anti-collision algorithm such as slot based ALHOA algorithms and tree based algorithms. This paper, proposes a collision tree based anti-collision algorithm using collision tree in RFID system. It is a memory-less algorithm and is an efficient RFID anti-collision mechanism. The collision tree is a mechanism that can solve multi-tag identification problem. It is created in the process of querying and responding between the reader and tags. If the reader broadcasts K bits of prefix to multiple tags, all tags with the identifications matching the prefix transmit the reader the identifications consisted of k+1 bit to last. According to the simulation result, a proposed collision tree based anti-collision algorithm shows a better performance compared to tree working algorithm and query tree algorithm.

기존의 프레임 알로하 알고리즘은 효율적인 태그 인식을 위해 프레임 크기를 변경시키는 방법을 이용한다. 그러나 태그수가 최대 프레임 크기보다 많은 경우, 프레임 크기 변경만으로는 태그 충돌을 줄일 수 없어 태그 인식 시간이 증가한다. 특히 주기적 브로드캐스트 알고리즘을 전송하여 태그수를 결정하여 인식을 주기적으로 인식하여야만 하기에 인식 효과를 개선하기 위해서는 제한점이 있다고 할 수 있겠다. 본 논문에서는 이러한 브로드캐스트 기반 인식의 문제점을 해결하기 위해 개선한 중재자를 적용하여 태그 요청시 필요한 브로드캐스트 기반의 프레임 알로하 방식을 개선하여 최소한의 브로드캐스트 적용 방식인 TAFSA (Tag-Arbitor Frame slotted Alhoa) 알고리즘을 제안한다. 시물레이션 결과 TAFSA 알고리즘은 기존의 알고리즘보다 0.7배 이상의 성능이 향상됨을 보임을 알 수 있었다.

In this Paper, I propose a new anti-collision algorithm called Arbitrator-collision free reflected frame which restricts the size of frames and controlled the frame size when there are small tags. Since the proposal algorithm keeps the frame size and controlled the number of responding tags in such a way ones. can increase slot utilization, the algorithm shows superior performance to the existing algorithms. The simulation results showed that the proposed algorithm improves the efficiency by 0.8times compared to the existing algorithm.

In RFID systems, the anti-collision algorithm is being improved to recognize Tag's ID within recognition area of the reader quickly and efficiently. This paper focuses on Tag collision. Many studies have been carried out to resolve Tag collision. This paper proposes a new N-ary Query Tree Algorithm to resolve more than Tag collision simultaneously, according to the value of m(2 ~ 6). This algorithm can identify more tags than existing methods by treating a maximum 6 bit collision, regardless of the continuation/non-continuation Tag's ID patterns. So, it extracts maximumly different $2^6$ bit patterns per single prefix in recognition process. The performance of N-ary Query Tree Algorithm is evaluated by theoretical analysis and simulation program.

RFID 시스템에서 해결하여야 할 가장 큰 문제 중 하나는 태그간의 충돌로 인해 인식 효율이 떨어진다는 것이다. 기존의 충돌 방식 중 BS 충돌 방지 알고리즘 방식은 구현이 간단하다는 장점이 있으나, 태그 수가 많아짐에 따라서 태그간 충돌에 의해 전체 태그를 읽는데 요구되는 단계별 스케줄 횟수가 증가하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해서 충돌 예상을 최소화하기 위해 사전에 '0'과 '1'의 결정 비트를 통한 복수 응답 프레임 방식을 제안하였다.

In RFID System, one of the problem that we must slove is to devise a good anti-collision algorithms to improve the efficiency of tag identification which is usually low because of tag collision. Among of the existing RFID anti-collision algorithm, BS (Binary Search) algorithm, though simple, has a disadvantage that the stage 0f times used to identify the tags increase exponentially as the number of tags does. In this Paper, I propose a new anti-collision algorithm called Multi-collision reflected frame which restricts the number of stages and decided bit. Since the proposal algorithm keep the length size of UID and density of total tag when have 100%.

최근 리더기가 RF를 이용하여 사물에 부착되어있는 전자태그를 인식하는 비접촉 기술인 RFID(Radio Frequency identification)기술을 대형 물류, 제조업 등에 확대 적용함에 따라 기업 공급망의 가시성이 높아지고 효율적인 관리가 이루어지고 있다. 하지만 RFID 태그가 널리 보급됨에 따라 태그간의 충돌문제가 대두되고 있다. 본 논문에서는 태그간의 충돌문제(Anti-collision problem)를 최소화 할 수 있는 알고리즘을 제시한다.

최근 리더기가 RF를 이용하여 사물에 부착되어있는 전자태그를 인식하는 비접촉 기술인 RFID(Radio Frequency identification)기술을 대형 물류, 제조업 등에 확대 적용함에 따라 기업 공급망의 가시성이 높아지고 효율적인 관리가 이루어지고 있다. 하지만 RFID 태그가 널리 보급됨에 따라 태그간의 충돌문제가 대두되고 있다. 본 논문에서는 태그간의 충돌문제(Anti-collision problem)를 최소화 할 수 있는 알고리즘을 제시한다.

본 논문에서는 트리 기반의 타임 슬롯을 사용한 하이브리드 쿼리 트리 구조를 제안한다. 제안 알고리즘은 8-ary tree 구조이며, 리더의 질의에 대한 태그 ID 응답 시, 디지털 코딩 방식을 Manchester 코드를 적용하여, 충돌 위치와 충돌 비트수를 검출할 수 있다. 또한 이 알고리즘은 고정된 4개의 슬롯을 사용하여, 한 번의 질의에 다수의 태그를 인식할 수 할 수 있다. 제안 알고리즘은 리더가 응답 받는 태그 ID의 첫 번째 비트 ($[prefix+1]^{th}$, F ${\in}$ {'0' or '1'})와 태그 ID의 두 번째 ~ 세 번째 비트($[prefix+2]^{th}{\sim}[prefix+3]^{th}$, $B_2{\in}$ {"00" or "11"}, $B_1{\in}$ {"01" or "10"})에서 비트 충돌 패턴을 이용해 4개의 타임 슬롯에 응답하게 함으로써, 한 번에 8개의 태그를 인식할 수 있다. 본 논문은 알고리즘의 질의 노드(prefix) 수의 worst case를 분석하여 다중 태그를 인식하는데 걸리는 지연 시간을 추출한다. 제안 알고리즘의 인식 지연 시간은 질의-응답 수와 질의 비트 수를 기준으로 하며, 각 알고리즘의 수식을 바탕으로 산출하였다.

In this paper, we propose tree-based hybrid query tree architecture utilizing time slot. 4-Bit Pattern Slot Allocation(4-SL) has a 8-ary tree structure and when tag ID responses according to query of the reader, it applies a digital coding method, the Manchester code, in order to extract the location and the number of collided bits. Also, this algorithm can recognize multiple Tags by single query using 4 fixed time slots. The architecture allows the reader to identify 8 tags at the same time by responding 4 time slots utilizing the first bit($[prefix+1]^{th}$, F ${\in}$ {'0' or '1'}) and bit pattern from second ~ third bits($[prefix+2]^{th}{\sim}[prefix+3]^{th}$, $B_2{\in}$ {"00" or "11"}, $B_1{\in}$ {"01" or "10"}) in tag ID. we analyze worst case of the number of query nodes(prefix) in algorithm to extract delay time for recognizing multiple tags. The identification delay time of the proposed algorithm was based on the number of query-responses and query bits, and was calculated by each algorithm.

RFID 시스템에서, 리더의 인식영역에서 다수의 태그를 인식하는 과정에서 충돌이 발생하게 된다. 하나의 리더에게 두 개 또는 여러 태그가 응답하여 충돌이 발생하게 되며, 리더는 태그를 인식하지 못하는 일이 발생한다. 이런 충돌로 인해 리더는 인식영역 안에 있는 모든 태그를 인식하기 위한 시간이 길어지며, 이 경우 리더는 태그를 인식하지 못하는 경우가 발생된다. 리더는 인식영역 안의 모든 태그를 빠르게 인식할 수 있는 충돌 방지 알고리즘이 필요하다. 제안된 알고리즘은 태그의 응답을 효율적인 분리를 이용하여 태그 그룹으로 나누어 충돌을 회피한다. 또한, 제안된 알고리즘은 태그 아이디의 모든 비트를 알지 못해도 태그를 인식할 수 있다. 효율적인 분리를 통해 예측을 하여 리더로 부터의 응답 수를 줄인다.

In the RFID system, multiple tags respond in the process of identifying multiple tags in the reader's interrogation zone, resulting in collisions. Tag collision occurs when two or more tags respond to one reader, so that the reader cannot identify any tags. These collisions make it hard for the reader to identify all tags within the interrogation zone and delays the identifying time. In some cases, the reader cannot identify any tags. The reader needs the anti-collision algorithm which can quickly identify all the tags in the interrogation zone. The proposed algorithm efficiently divides tag groups through an efficient separation to respond, preventing collisions. Moreover, the proposed algorithm identifies tags without checking all the bits in the tags. The prediction with efficient separation reduces the number of the requests from the reader.

RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템에서 사물에 부착된 태그에 대한 식별은 리더의 요청으로 시작한다. 리더가 요청을 하면 리더의 인식영역 내에 있는 다수의 태그는 동시에 응답을 하여 충돌이 발생한다. 리더는 인식영역 내의 모든 태그들을 빠르게 인식하는 충돌방지 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 패리티 메카니즘을 이용한 충돌방지 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘에서, 태그는 리더의 요청 프리픽스와 일치하는 태그들 중 프리픽스 다음의 2 비트들의 '1'의 개수가 짝수인 태그 그룹은 '0' 슬롯에 응답하고, '1'의 개수가 홀수인 태그 그룹은 '1' 슬롯에 응답하게 하석 충돌을 방지한다. 해당 슬롯에 응답에 따라 존재하는 태그 아이디만 응답할 수 있도록 요청 프리픽스를 생성한다. 또한 해당 슬롯에 충돌이 2개인 경우에는 패리티 메카니즘을 이용하여 2개의 태그를 인식한다. 즉, 전체적인 질의 휫수를 줄여 인식시간을 단축한다.

In RFID systems, identifying the tag attached to the subject begins with the request from a reader. When the reader sends a request, multiple tags in the reader's interrogation zone simultaneously respond to it, resulting in collision. The reader needs the anti collision algorithm which can quickly identify all the tags in the interrogation zone. We propose the Anti Collision Algorithm using Parity Mechanism(ACPM). In ACPM, a collision can be prevented because the tags which match with the prefix of the reader's request respond as followings; the group of tags with an even number of 1's in the bits to the prefix + 2nd bits responds in slot '0', while the group of tags with an odd number of 1's responds in slot '1'. The ACPM generates the request prefix so that the only existing tags according to the response in the corresponding slot. If there are two collided bits in tags, then reader identify tags by the parity mechanism. That is, it decreases the tag identification time by reducing the overall number of requests.

확률적(stochastic) RFID 충돌방지 알고리즘은 둘 이상의 태그가 리더기의 인식범위 내에 있을 경우 태그들이 동시에 리더기의 질의에 응답함으로서 발생하는 충돌을 확률적으로 감소시켜, 정확하고 빠르게 다수의 태그를 인식하기 위한 알고리즘이다. 본 논문에서는 확률적 충돌방지 알고리즘 중 하나인 dynamic framed ALOHA를 기반으로 새로운 태그 수 추정 방법을 이용한 RFID 충돌 방지 알고리즘을 제안하였다.

본 논문은 유비쿼터스 센서 네트워크와 텔레매틱스 서비스에 사용되는 무선 환경 프로토콜 표준 중 UHF 대역 프로토콜인 EPCglobal의 Class 1 Gen 1, Class 1 Gen 2의 에어인터페이스를 분석하고 각 프로토콜에서 규정된 충돌방지 알고리즘을 구현하였다. 그리고 각 프로토콜에서 규정하는 충돌방지 알고리즘의 성능을 개선한 알고리즘을 제안하고 성능을 비교하였다. 개선된 알고리즘과 표준 알고리즘의 성능 시뮬레이션 결과 개선된 Class 1 Gen 1 알고리즘은 태그 수 100개 일 때 54.5%, 태그 수 1000개 일 때 63.4% 감소하였다. 개선된 Class 1 Gen 2 알고리즘은 태그 수 100개 일 때 7.9%, 태그 수 1000개 일 때 11.7% 감소하였다. 개선된 충돌방지 알고리즘은 표준 알고리즘보다 태그 인식 성능이 상당히 개선됨을 알 수 있다. 따라서 개선된 충돌방지 알고리즘은 유비쿼터스 센서 네트워크와 텔레매틱스 서비스 등에 사용되는 무선인식 시스템의 성능 개선방안으로 적용될 수 있다.