48 김선엽- 900MHz 대역 RFID.hwp

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희순 동
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 14, No. 3 pp , MHz 대역 RFID 리더플랫폼에관한연구 김선엽 1* 1 남서울대학교정보통신공학과 A Study on 900MHz RFID Reader Platform Sun-Yeob Kim 1* 1 Department of Information Communication, Namseoul University 요약 RFID 시장에서성장률이가장높은물류 / 유통분야를볼때물류 / 유통분야또는소규모작업장에서여러스텝의체계가필요하다. 이러한환경에서 RFID READER의제품의성능은가장중요한 FACTOR 가된다. 이는 RFID READER에서의주파수운용의지원이이루어지지않으면, RFID를적용하는데있어많은어려움이있을수있으며, 좁은공간의많은리더사용으로인한관리에서도많은어려움이있을수있다. 본연구를통해복수리더환경및전체업그레이드상황보고등은매우중요한기능이라고할수있다. 본논문에서는자가진단기능을갖는 RFID 리더플랫폼에대한연구를수행하였다. Abstract he RFID market seems to grow mostly in the logistics and distribution areas. The areas and small sized work places requires multi-steps based system. In the environment, the performance of RFID READER is the most important factor. If RFID READER fails to operate frequency well, it will be difficult to apply RFID technology to work places and manage multi-readers used in a narrow place. This work reveals that making possible multiple readers environment and reporting the state of the entire upgrade are of significant in terms of the system's functions. This thesis studied RFID reader platform with self-diagnosis function. Key Words : RFID, Platform, Self-Diagnosis, Multi-Channel 1. 서론 최근국내를비롯하여세계적으로 RFID/USN에대한기술개발과투자가본격화되고있으며, 이에대한국가간경쟁도갈수록치열해지고있다. 이러한 RFID/USN 은생산, 물류, 유통및품질관리등의전반적인산업생산성을크게높일수있을것이며, 홈네트워크를비롯하여교통, 의류, 금융거래등의국민생활전반의질적향상과획기적인변화를가져올것이라고예상되고있다. 이에본논문에서는무선주파수채널간에발생하는충돌회피를위해각 RFID들의주파수사용여부정보를수신하여주파수운용정책을자동변환하여충돌없이사용이가능하도록하기위한 RFID 리더플랫폼을개발하고자한다. 이를위해기존의 RFID 리더시스템이가지 는기본적인기능인태그의리딩및처리기능에부가하여리더스스로가자신의동작여부를스스로진단할수있는플랫폼을추가한다. 이러한자기진단플랫폼기술은 RFID READER SYSTEM에서자가진단기능을탑재하여 READER가어떠한환경내에서도정상적으로동작할수있는환경을제공하여최적의동작시스템을제공하고자한다. 과제를통해개발되어질제품의특징은기존의 RFID UHF READER 가가지는기본적인 TAG의 READING 기능및처리기능을기본적으로탑재하며, 이에추가적으로 READER 스스로가자신의동작여부등을자가진단하는 PLATFORM을탑재하여이를네트워크또는운영관리자에게주기적으로요청한사항을자동으로전송하는그런기능을추가하고자하는것이다. 본논문은 2012년도남서울대학교학술연구비지원에의해수행되었음. * Corresponding Author : Sun-Yeob Kim(Namseoul Univ.) Tel: sykim0599@nsu.ac.kr Received January 25, 2013 Revised March 6, 2013 Accepted March 7,

한국산학기술학회논문지제 14 권제 3 호, 2013 드를위한체크및상태알림과같은기능을수행하여, 관리자가 READER의상태를원격에서빠르고쉽게알고업데이트하게하는것을특징으로하고있다. 그림 1은본논문의 RFID reader paltform의특징을나타내기위한전체블록도이다.

2 한국산학기술학회논문지제 14 권제 3 호, 2013 드를위한체크및상태알림과같은기능을수행하여, 관리자가 READER의상태를원격에서빠르고쉽게알고업데이트하게하는것을특징으로하고있다. 그림 1은본논문의 RFID reader paltform의특징을나타내기위한전체블록도이다. 여기서 RFID Modem은 RFID 프로토콜을내장하고, RF 회로제어를통해 RFID 기본기능을수행하는블록이다. 독자적인 DSP 프로세스를내장하고 DSP용으로개발된 OS를통해동작하며, 다중리더를위한해법도함께내장하고있다. 또한, Reader Controller 는 RFID Modem [Fig. 1] The concept of RFID Reader Fig. 1과같이자가진단 PLATFORM이탑재된 READER의주요기능으로는다음과같다. (1) 복수리더환경에서의주파수자동운용정책및자동변환기능 (2) 과열측정모드채택으로성능감소감지방지및최적화기능 (3) 안테나자동 DETECTION 기능및내부 Damage 최소화기능 (4) 네트워크를통한커널및 S/W 주요변경사항체크및자동업그레이드기능 (5) 네트워크를통한상태보고및자동알람및 RESET 기능 블록과이더넷, 센싱모듈등여러 Pheripheral 하드웨어운용을통해 RFID 기본기능은물론, 환경센싱, 이를운용한 RFID 정책변경등의다양한오퍼레이팅소프트웨의역할을수행한다. 개발된리얼타임 OS 를통해저가의하드웨어에서다양한소프트웨어가인스턴스로동작하는환경을제공한다. Control&Monitoring Application 은자바기반으로작성된어플리케이션으로기본적으로리더를제어하고이를모니터링하도록만들어진어플리케이션이다. 추가적으로 Control Center의역할즉, 리더의알람메시지를지속적으로수렴하여이를관리자가 Notifiy 또는분석할수있게하는역할도수행한다. Controlling & Monitoring Application CS Launcher BEProxy Nautica User View CS Operator Java Virtual Machine 6 se 본과제를통해자가진단 PLATFORM을탑재한 UHF 900MHz READER가개발되는제품의경우자동상태 HttpReque ster XModem Protocol Handler UISlave 인식기능및보고기능이탑재되어있고, 자동업그레이드기능이있으며복수리더환경에서주파수운영정책 Reader Controller (Tiger) Ganesha Bootloader Modem Operation Control SPI Ethernet UIConnection SelfDiagnosis Task 을사용하기때문에앞으로시스템의전체적인운영환 Vajra OS for ARM7 경이점점대형화되고있고, 멀티환경에서의활용도에 서많이사용되어질제품이라고판단되며, 이는국내 RFID 시장뿐아니라세계시장에서도많이발생하는요구를충족할수있는기술로판단된다. RFID Modem (Green Spear) DSP Bootloader UISlave SPISlave Vajra OS Core for DSP RFID Protocol Controller RF Signal RF Signal Generator Capturer Modem Operation Controller [Fig. 2] Whole Block Diagram of RFID 2. 자기진단기능을갖는 RFID 의플랫폼 본연구에서연구된자가진단플랫폼을탑재한 UHF 900MHz RFID READER는기본적으로 900MHz RFID READER 동작을수행하는특징과 READER 동작환경에서민감한여러환경요소를측정하고이에맞추어자기자신의동작을수정동작하는것을특징으로하고있다. 또한, 연결된네트워크를통해소프트웨어업그레이 2.1 Self Diagnosis Task 자가진단에따라리더의동작상태를체크하고수정하는모듈이다. 상황정보를숙지한뒤 critical한문제에대해서는상위시스템에자동으로보고하며, 이후문제해결을위한해결동작을수행하게된다. 기본적인동작은쓰레드를통해동작하는독립된프로세스에서다음과같은기본시퀀스를반복한다. 1368

900MHz 대역 RFID 리더플랫폼에관한연구 (1) 해당프로세스를통해수집되는정보 1 내부수집정보 RF 회로가동작중인지여부 온도정보 안테나체결상태정보 메모리사용정보 RF 회로관련옵션정보 인벤토리성능에관련된수치정보 주파수별사용여부정보 2 외부수집정보 업그레이드가능여부 또는 TCP/IP

4] Reader Control Program READER의현재 Setting된 Connection상태와동작시발생되는 Reader의온도, FAN 동작유무, Reader의효율과 Tag의 Reading횟수등의변화량을 User가한눈에알수있도록그래프로실시간 Display 되는것을볼수있다. [Fig.

3 900MHz 대역 RFID 리더플랫폼에관한연구 (1) 해당프로세스를통해수집되는정보 1 내부수집정보 RF 회로가동작중인지여부 온도정보 안테나체결상태정보 메모리사용정보 RF 회로관련옵션정보 인벤토리성능에관련된수치정보 주파수별사용여부정보 2 외부수집정보 업그레이드가능여부 또는 TCP/IP 둘중하나를선택할수있도록구성하였다. Fig. 4는 RFID Reader의제어프로그램의실행화면이다. (2) 정보수집해결방법해당정보수집에따라다음과같은기본해결방법을조치한다. 해당내용은업그레이드를통해추가적인조치및해결방법의추가가가능하다. [Fig. 4] Reader Control Program READER의현재 Setting된 Connection상태와동작시발생되는 Reader의온도, FAN 동작유무, Reader의효율과 Tag의 Reading횟수등의변화량을 User가한눈에알수있도록그래프로실시간 Display 되는것을볼수있다. [Fig. 5] Window of running Reader Control Program [Fig. 3] Self Diagnosis Task 3. 자가진단플랫폼을탑재한 RFID Reader 성능시험 자가진단플랫폼을탑재한 RFID Reader의성능시험을리더와연동시험을수행하였다. Reader와의통신을수행하는방식으로는사용자가원하는방식으로 Serial [Fig. 6] Window of running Reader Control Program 1369

한국산학기술학회논문지제 14 권제 3 호, 2013 Device Configuration에서는 Network 설정및 Reader 의동작환경을 Setting 할수있다. RFID Tag를개발된 Reader로 Read 및 Writ시 User가동작환경에맞게 RF Power 출력을조정할수있고, 4port의안테나를 User가적용하고자하는환경에맞게선택을할수있다.

여기서 Tag가 reading 될시는붉은색으로표기가되며, reading이되지않을시는붉은색이점점연하게되면서백색바탕으로변하게된다. 또한, Reader의동작시간을ms단위로 User가원하는시간으로 setting 할수있는부분이 Operation time란이다. [Fig.

4 한국산학기술학회논문지제 14 권제 3 호, 2013 Device Configuration에서는 Network 설정및 Reader 의동작환경을 Setting 할수있다. RFID Tag를개발된 Reader로 Read 및 Writ시 User가동작환경에맞게 RF Power 출력을조정할수있고, 4port의안테나를 User가적용하고자하는환경에맞게선택을할수있다. 또한, Reader의 setting된주파수테이블을볼수가있다. 인벤토리의경우 RFID Tag를 Reading 하여아래의그림과같이 Tag ID, Reader와Connection 된안테나, 각 Tag를읽은횟수, Total횟수, 시간, type등을 Inventory창에서 Display가된다. 여기서 Tag가 reading 될시는붉은색으로표기가되며, reading이되지않을시는붉은색이점점연하게되면서백색바탕으로변하게된다. 또한, Reader의동작시간을ms단위로 User가원하는시간으로 setting 할수있는부분이 Operation time란이다. [Fig. 7] Window of Inventory 아래의그림과같이 Tag UID를 User가원하는 Word 단위의 ID로 Writing이가능하다. 볼때물류 / 유통분야또는소규모작업장에서여러스텝의체계가필요하다. 이러한환경에서 RFID READER의제품의성능은가장중요한 FACTOR 가된다. 이는 RFID READER에서의주파수운용의지원이이루어지지않으면, RFID를적용하는데있어많은어려움이있을수있으며, 좁은공간의많은리더사용으로인한관리에서도많은어려움이있을수있다. 본연구를통해복수리더환경및전체업그레이드상황보고등은매우중요한기능이라고할수있다. 본논문에서는자가진단기능을갖는 RFID 리더플랫폼에대한연구를수행하였다. 본논문을통해연구된자가진단기능을갖는 RFID 리더 platform은자동상태인식기능및보고기능이탑재되어있고, 자동업그레이드기능과복수리더환경에서주파수운영정책을사용하기때문에앞으로시스템의전체적인운영환경이점점대형화되고, 멀티환경에서의활용도에서많으며, 국내 RFID 시장뿐아니라세계시장에서많이발생하는요구를충족할수있는기술이다. 이처럼 READER에자가진단 PLATFORM을채택하게되면수요자의관리요소에대한비용을최소화할수있고 RFID READER의손실을최소화하여 READER의사용기간을늘릴수있으므로재투자의비용을최소화할수있을것이다. 또한, 국내에유통되고있는외산리더의질주를막을수있으며, 제품을해외로수출할수있는판로개척이가능할것으로판단된다. UHF 900MHz RFID READER의활용의편의성을인지하게되면산업적투자로이어져업계로확산되면 RFID 시장의성숙을조속히이루어낼수있을것으로사료된다. References [Fig. 8] Window of tag writing 4. 결론 RFID 시장에서성장률이가장높은물류 / 유통분야를 [1] Wang Xiaohua, Zhou Xiaoguang, SUN Baisheng : Design for UHF RFID Reader and Selection for Key Parts",IEEE conference 2007, pp , (2007) DOI: [2] H. Roh,: Design & Fabrication of Reconfigurable UHFRFID Reader, a master's thesis in KyungHee University,(2010) [3] Klaus Finkenzeller,: RFID Handbook 2nd Edition, Wilesy, (2003). DOI: [4] D. Ahn, Multiple connection Protocol of RFID Reader, Journal of Korean communication society, Vol. 24, No. 5, May, pp (2007) [5] K. Cha, A. Ramachandran, and S, Jagannathan, :Adaptive 1370

900MHz 대역 RFID 리더플랫폼에관한연구 and probabilistic power control algorithms for dense RFID reader network, in Proceeding of the 2006 IEEE Conference on Networking, Sensing and Control (ICNSC 06), pp.

5 900MHz 대역 RFID 리더플랫폼에관한연구 and probabilistic power control algorithms for dense RFID reader network, in Proceeding of the 2006 IEEE Conference on Networking, Sensing and Control (ICNSC 06), pp , (2006) DOI: [6] ISO/IEC JTC 1/SC 32/WG 4, Information Technology automatic identification and data capture techniques Radio frequency identification for item management Part 6:Parameter for air interference communications at 860MHz to960mhz, ISO/IEC FDIS , November 김선엽 (Sun-Youb Kim) 정회원 1993 년 2 월 : 원광대학교전자공학과 ( 공학사 ) 1995 년 2 월 : 원광대학교대학원전자공학과 ( 공학석사 ) 2001 년 2 월 : 원광대학교대학원전자공학과 ( 공학박사 ) 2006 년 9 월 ~ 현재 : 남서울대학교정보통신공학과조교수 < 관심분야 > 초고주파통신용회로, 광통신응용 1371

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE Feb.; 29(2), IS

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. 2018 Feb.; 29(2), 93 98. http://dx.doi.org/10.5515/kjkiees.2018.29.2.93 ISSN 1226-3133 (Print) ISSN 2288-226X (Online) UHF-HF