RFID/USN 기술개발현황및발전전망 2005.5.26 표철식한국전자통신연구원
목차 1 2 3 4 5 6 USN 개념 USN 기술발전전망 태그개발현황 리더개발현황 미들웨어개발현황 기술개발추진계획 2
1. USN 개념 어느 USN 의곳개념도 ( 사물 ) 에나부착된태그와센서로부터 사물및환경정보를감지, 저장, 가공하여 인터넷을통하여전달, 인간생활에폭넓게활용 Ubiquitous Sensor Network Environment Animal tracking Disaster preparedness response services Structural Health Monitoring Pollution Control Home Utility Control Fire Control Hospital RFID Home network Logistics, SCM Flood Control Telematics, ITS Mobile RFID Military Field Agricultural Control tags Sensing tags 3 Sensor node
1. USN 개념 Tucson (Arizona) 의저수지를위한 Sensor Web (http://datura.unm.edu/webgui/) Central Avra 계곡 13 개의 Sensor Web 3.2 pod 를가진 210 720 m 2 크기를지닌저수지 102 범람의상황을감시, pod 0 는센서의정보를인터넷으로전달하는 Gateway 역할 Sensor Web Pod ( 센서노드 ) 4
2. USN 기술발전전망 기술개요 모바일 RFID 기술 센서 DB, 데이터처리및관리기술 자동식별미들웨어 RFID 리더 / 태그 센서태그기술 상황인식미들웨어 저전력멀티홉센서네트워킹기술 온도 습도 조도 환경정보 센서노드기술 항만물류용응용기술 RFID 적용환경 U- 센서싱크노드 / 게이트웨이 5
2. USN 기술발전전망 USN 은초기에 RFID 태그를이용개체를식별하는단계에서센싱기능을부가하여환경 정보를동시에취득하는단계를거쳐센서노드간통신을통하여 Ad-hoc Network 을 구축하고기능이적은다른태그를제어하는단계로발전 태그제어 센서노드간통신 (Control) ID 인식 (Read) 이력관리 (Read/Write) 환경정보센싱 (Sensing) (Ad-hoc network) ( 인식기능위주 ) ( 센싱기능융합 ) ( 지능형자율센서망 ) 6
2. USN 기술발전전망 수동형태그로부터능동형센서노드로발전단계 7 Sensor node Active Sensor tag Semi-active Sensor tag Passive tag Various sensors Sensor Logic MCU RF Battery Wireless sensor MCU RF Battery Memory Antenna Antenna Antenna Traditional active RFID 433 MHz/ 2.45 GHz Separated battery module 1 Extended memory with low power consumption 2 Improving antenna capability Class 0-1 tag Read only or write once (64~96bit) About 4~5m Lowest cost 3 Thin flexible battery 4 MEMS sensor technology 5 Cost reduction of package/ assembly Logic R/W Antenna Memory Cover 1 ~ 11 technology innovation Class 2 tag R/W memory (256 to some MB) About 4~5m range Logic Sens Anten Mem or ory na Battery label Class 3 tag Battery assisted label Simple sensor function and interface 2004 2005 ~ 06 2007 ~ 08 2008 ~ Current technology level 6 Low cost/power active RF circuit 7 MEMS integration 12 Printing technology Polymer technology Packaging technology SOC** Sens Antenna or RFIC Label battery Smart active label (Class 3~) Longer range (5m 100m+) Active transmission (tag speaks first operating) Print circuit Antenna Chip-less RFID Printing circuit Under 1 cent tag Retail to roll assembly Various SOC Anten sensors na Label battery Key technology innovation Sensor node (also class 4) Communicate each other Consists self-sustaining network 8 Ad-hoc networking capability 9 Function integrated device 10 Effective tiny OS development 11 Middle ware technology
2. USN 기술발전전망 수동형리더로부터싱크노드 / 게이트웨이로의발전단계 For network gateway For embedded reader module (e.g., PDA, cell phone) For hand held reader Board OS MPU mem Mem ory ory RFID Ante nna Current gateway board 8bit to 32bit MPU/MCU Embedded tiny OS Over 100h for chip module 1 Integrate logic chip in base band SOC based on DSP 2 Integrate RF related IC into 1 chip 휴대형리더 Board ASIC 휴대형리더 Cover 1 ~ 7 innovation RFIC Ante nna Reader module Miniaturization of size SOC Anten na Small reader module Possible to embed small/low power consumption system 3 Low power consumption process technology OS embed ded SOC Anten na Small gateway module Over 64 bit processing Embedded OS Ad-hoc not working with other sensors 4 Embedded large memory technology 5 Ad-hoc networking software technology 6 High-end but low power consumption process technology 7 Middleware technology Board Board Traditional reader FPGA MCU DSP RF Ante nna FPGA MCU DSP RF Ante nna Traditional reader module Combination of various multi-use chips 8 Beam forming antenna Advanced reader module Multi-band connection (900 MHz, 2.45 GHz) 8 Timing 2004 2005 ~ 06 2006 ~ 08 2008 ~ 10
3. 태그개발현황 태그개발현황 업체명 구분 주파수 프로토콜 ALIEN SYMBOL TI Chip 생산 Tag 제조 900MHz 900MHz 900MHz/13.56MHz/ 134KHz EPC C1 EPC C0, C0+ EPC C1G2/ISO 14443,15693 Philips ATMel Chip 생산 900MHz/13.56MHz 13.56MHz/135KHz EPC C1, EPC 1.19/ISO 180006-B, 14443,15693 - INTERMEC 900MHz ISO 180006-B A W I D 900MHz ISO 180006-B/U-CODE 1.19 AVERY 900MHz EPC C0+, C1 RAFSAC 900MHz EPC C1/U-CODE 1.19 IMPINJ Tag 제조 900MHz EPC C0 ASK 900MHz/13.56MHz EPC C0, C1/ISO 180006-A,B Vanguard 13.56MHz ISO 14443, 15693 PILtek 900MHz/13.56MHz EPC C0, C0+, C1/ISO 15693 ESCORT 13.56MHz/135KHz ISO 15693 9
3. 태그개발현황 EPC C1G2 프로토콜채택 성능향상 : 인식속도, 리더간섭감소표준화된칩에대한다양한제조사의경쟁으로태그가격하락예상 2005년출시예정칩 : TI, Phillips, Impinj, ST Micro 태그의커스터마이징 다양항 RFID 적용분야에따른태그크기 / 성능의최적화 특수태그개발 개별상품인식기술개발 태그의대량생산화 대량생산을위한태그인레이 / 패키징기술개선및장비개발스마트레벨용대량생산장비개발태그의가격하락, 성능향상, 안정성확보 10
3. 태그개발현황 국내현황 각주파수대역별로태그칩을수입하여안테나가공또는라벨링작업을하는수준을벗어나, 칩자체를개발할수있는기술력을확보해나가고있음국내시장미성숙으로대량생산및저가의주문형, 시장개척을위한투자규모가작고저가의맞춤설계능력, 대규모태그양산기술이부족반능동형센서태그기술개발시작단계이며제작설비미비 대응방안 시장에서요구하는 UHF Gen2 표준칩을자체개발, 맞춤설계능력확보시제품제작을위한시설을정부가지원하여기반기술을확보하여새로운방식의대규모태그양산기술개발현재의인식율문제를해결가능한반능동형센서태그기술개발을앞당겨시장을개척하고개발초기부터제작설비확보하여추진 11
4. 리더개발현황 고정형리더 고정형리더의제조회사는전세계적으로 10 ~ 15 개수준패치형안테나기반의고정형리더가주류안테나내장형의독립된리더제조 - ALIEN, AWID 사 902 ~ 928MHz, FHSS 방식의 FCC 규격을만족하는북미규격리더생산현재리더추세는 Wal-Mart 를비롯하여물류 / 유통분야에방향을맞춤 휴대형리더 휴대형리더제조해외업체는 20여개사정도로추정핵심모듈제조업체 WJ, AWID, ALIEN, THINGMAGIC 등휴대형리더형태 - 산업용 PDA 적용제품, PCMCIA 타입, 모듈형태전원 배터리내장형과분리형, 0.5W 혹은 1w 모듈사용사용시간 - 1 ~ 2 시간정도의연속동작안테나 - 보통소형패치안테나인터페이스 RS-232통신, CDMA, 블루투스, 적외선통신지원사용자의요구에부응하는사용시간과성능을만족하는제품이없음 12
4. 리더개발현황 리더개발현황 업체명 구분 주파수 프로토콜 비고 ALIEN 모듈형, 고정형 902~928MHz EPC 0, 1 SYMBOL 모듈형, 휴대용, 고정형 902~928MHz EPC 0, 1 PDA 분리형 INTERMEC 모듈형, 휴대용 902~928MHz EPC 0, 1 PDA 분리형 SAMSYS, TYCO 고정형 865~868MHz 902~928MHz AWID, TELENXEUS 고정형 902~928MHz EPC 0, 1 SIRIT 모듈형 902~928MHz EPC 0, 1 SKYETEK 모듈형, 휴대용 902~928MHz 13.56MHz EPC 0,0+,1 ISO14443,15693 900MHz 는모듈만생산 PSC 휴대용 902~928MHz EPC 0, 1 PDA 고정식 wj 모듈형, 휴대용 902~928MHz EPC 0,0+,1 PCMCIA MaxID 모듈형, 고정형, 휴대용 902~928MHz EPC1, ISO, UCODE1.19 13
4. 리더개발현황 EPC C1 Gen 2 2005 년말이후에는 EPC C1G2 기반의리더들이주류 기존의독립형및휴대용리더이외에도시장의요구에따라다양한플랫폼기반의리더의개발 안테나의발전 물류, 유통, 기타용도에따라안테나의크기, 형태, 재질, 인식거리의성능향상 환경적인영향을덜받는안테나의개발 다양한휴대용리더의개발 1chip ~ 3chip 솔루션을기반 소형안테나를장착한휴대용리더의개발 14
4. 리더개발현황 국내현황 125kHz/134kHz와 13.56MHz 대역의리더개발완료새로운표준화에대응하여 900MHz 리더개발추진중이나대부분외국모듈이용하고있음 ETRI를중심으로아날로그, 디지털칩및 SoC 개발추진중경쟁력을확보한이통통신과연계한모바일 RFID 기술개발에주력하고있음 대응방안 시장에서요구하는 UHF Gen2 표준에따라아날로그, 디지털칩조기개발하여다양한모델요구에대처모바일 RFID 기술표준화및 SoC 개발로국내시장창출후국제표준화추진추진중인 Test-bed 를활용하여현장애로기술을정부가지원하여현재의인식율문제를해결하여수요창출 15
5. 미들웨어개발현황 현황 다수의 RFID 리더기등의장비관리및연결을지원하며, 장비들로부터태그데이터를수집및정제등의데이터처리를통해, 내 / 외부응용프로그램등에필요한정보제공하는소프트웨어플랫폼 Auto ID 센터의 Savant 에의해생성된용어나개념의재정립필요 솔루션업체분류 순수 RFID Edgeware 공급업체 OATSystems, Savi Technology, GlobeRanger, ConnectTerra 등 리더기통합, 데이터필터링, EPC track-and-trace 툴제공 RFID 관련애플리케이션공급업체 Manhattan Associates, SAP, Red Praire 등 ERP, WMS 솔루션에 RFID 미들웨어기능추가플랫폼및 IT Infrastructure 제공업체 Sun Microsystems, IBM, Oracle, Microsoft 등 RFID 소프트웨어시장의 Major Player 로등장예상시스템통합및 EAI 전문업체 SeeBeyond, IBM, webmethods, Tibco Software 등 RFID 미들웨어와 ERP 등전사적애플리케이션간의인터페이스기술제공 RFID Edgeware 공급업체들과의상호협력체계구축을통한시장선도 16
5. 미들웨어개발현황 향후발전방향 현재 RFID 미들웨어는코드표준화및보안문제등의문제가해결되기까지상당기간혼전상태가지속되리라전망향후 EPCglobal 미들웨어표준안인 ALE (Application Level Events) Interface 준수를통해제품간의상호운용성이확보될것으로전망전사적애플리케이션시스템과연동하여비즈니스프로세스를개선하기위한통합솔루션이개발되리라전망 국내현황및대응방안 ETRI는 Savant 중심의미들웨어기본형개발완료후기술이전중국내개발미들웨어를기반으로응용서비스에맞게커스터마이징국내 RFID 미들웨어소프트웨어업체들은대형주요벤더들과같이 All-round-play가되기보다는 Niche 시장을찾아전문화된소프트웨어를제공하여그들과의공생관계추구필요하드웨어, 소프트웨어, 시스템통합업체들이각자의영역에충실히전문성을가지고상호긴밀한협력관계를구축하여시장의요구에시의적절하게대처해야함정부차원에서 RFID 적용을위한다양한응용분야의비즈니스프로세스를개발하여이를중소규모의소프트웨어업체들이활용할수있도록지원이필요 17
6. 기술개발추진계획 분야 2004 2005 2006 2007 2008 Semi- 센서태그 센서태그 제품 900/433 MHz RFID 칩 / 태그 / 리더 휴대형리더 전지지원형태그 센서노드 SoC 적용센서노드 센서통합 SoP 적용센서노드 상용화 시범사업및서비스기반조성 조달,, 국방,, 검역물류,, 항공,, 해수 환경,, 문화,, 통일 USN 현장시험 건축구조,, u-city, 환경,, 군사 USN 의료및식품분야의온도센서태그응용 실내환경 USN 응용 ( 스마트오피스 / 빌딩,, 구조물진단 ) 농업,, 방재 자동화,, 원격제어분야온도 / 습도 / 화학센서태그응용 실외환경 USN 응용 ( 방재,, 환경감시등 ) RFID/USN 실환경적용및실증시험 위치기반형상황인식미들웨어기술 지능형상황인식미들웨어기술 기술개발 USN 전지지원형태그및 Semi- 센서태그기술 USN 응용통합기술 도입칩및 SoC 기반센서노드핵심기술 실내용 USN 네트워킹 센서태그기술 SoC 센서노드의소형화및센서통합형 SoP 기술 실외용 USN 네트워킹 18 USN 기반응용서비스모델링기술 USN 기반의텔레매틱스응용기술
6. 기술개발추진계획 센서태그 : 배터리전원으로동작하는센서가부착된태그 - semi- 센서태그 (Semi-SAL) 는기존의수동형 RFID 태그에배터리및센서추가 - 센서태그 (SAL) 는 semi- 센서태그에 RF 송수신기능추가로인식거리 10~30m 로확대 안테나 칩 + 센서전지 라벨표면층 ( 보호및접착 ) RFID inlet ( 안테나, 칩등 ) 전원 ( 얇고유연한배터리 ) Semi-SAL SAL Integrated Integrated or or separate separate sensors sensors & & A/D A/D converter converter Memory MOD PA PA Tx Chip Chip Integrated or or separate sensors & A/D A/D converter Sensors A/D Converter & Multiplexer Chip Chip Memory Logic & Power Management Modulator & Demodulator Antenna & Matching network Sensors A/D Converter & Multiplexer Logic & Power Management DEMOD PLL LNA Duplexer Rx Antenna & Matching network Controller Battery Battery Battery 19 * SAL: Smart Active Label
6. 기술개발추진계획 센서노드의요소기술 20 태스크의관리,, Source Coding & DSP, 상황데이터처리상황인식,, QoS 처리센서데이터처리,, 전력관리 Ad-Hoc 토폴로지관리,, 이동성관리,, 저전력멀티홉라우팅다중매체제어,, 링크에러제어,, 흐름제어변조방식,, 채널코딩,, 저전력무선통신 (Digital Home, Military, U-SCM) U Sensor Network Applications Application Framework/Profile Middleware Operating Network Systems Protocols Hardware Platforms Power Efficiency ANTS 위치인식 TS@ICU 2004 위치인식,, 동기화동기화 Security Localization/Synch.
감사합니다. 21