RFID/Wireless Sensor Network - KRnet 2006 Advanced RFID Technology Trend and Consideration for u-korea 2006. 06. 27. Jun-Seok Park UCRC Kookmin Univ.
목차 Advanced RFID 기술동향 모바일 RFID 서비스 ISO 18000-6 Type C Overview 국내모바일 RFID 기술기준및표준화동향 모바일 RFID 기술현황 모바일 RFID 서비스전망 UHF 대 RFID 시스템에서의 Interference 와 RFID 시스템설치방안 RFID 시스템에서의 Interferences Zone-Planning에의한Interferences 해결 LBT/FH 환경에서의 Zone-Planning 3D Tag Interrogating Range 측정을통한 Zone-Planning 이종통신망의 Interference와 Noise 성분측정
Advanced RFID 기술동향
1. 모바일 RFID 서비스 uit-839 에서의 RFID/USN 기술 모든사물에전자칩을부착, 인터넷에연결하여 ID 인식및주변환경정보를관리 모든사물에전자태그부착 사물정보및환경정보까지감지 네트워크에연결하여실시간관리 Ubiquitous Sensor Network 환경 : 공해감시, ( 자연 ) 재해관리 동물관리 사람간통신영역 DMB DTV Celluar PCS BCN (IP based core network) IMT-2000 WLAN type 4G Wire-line xdsl New radio interface 병원 : 환자관리 사물간 / 사물과사람간통신영역 Ubiquitous Sensor Network RFID 홈네트워크 PDA 물류 / 유통 : SCM, 재고관리쇼핑센터 : 자동계산대 교통 : 텔레매틱스, ITS, ETC 현재의사람중심에서사물중심으로정보화를확대하고궁극적으로 BcN 과통합되어 Ubiquitous Network 로발전 * Imagine a future where everything has a tag, and readers are as common as digital watches
1. 모바일 RFID 서비스 모바일 RFID? Mobile RFID 구성 ( 자료출처 : ETRI) 네트워크표준 응용서비스표준 RFID Tag 단말표준 시험 / 인증표준 ANC: Access Network Control PDSN: Packet Data Service Node AN-AAA: AN Authentication, Authorization & Accounting RFID Application Server (PML 서버 )
2. ISO 18000-6 Type C Overview - Protocol overview 수동태그 리더는 RF- 신호를변조하여태그에정보를전송한다 태그는 RF- 신호로부터동작전원과정보를수신한다 리더는 CW 신호를전송하면서태그로부터정보를수신한다 통신은 Common Carrier Half-Duplex 이다 리더에서태그 ( 순방향링크, 명령 ) - 변조 ( 리더가선택가능, 태그는모두지원 ) DSB-ASK/SSB-ASK/PR-ASK -Encoding PIE (Pulse Interval Encoding) 태그에서리더 ( 역방향링크, 응답 ) - 변조 ( 태그가선택, 리더는모두지원 ) ASK or PSK - Encoding ( 리더가선택, 태그는모두지원 ) FM0/ Miller-modulated subcarrier 리더는다음의세가지기본동작으로태그를관리 -Select : inventory와 access를위하여태그의일부를선택 ( 사용자가지정한기준에따라 ) - Inventory : 태그의 ID를알아냄 (collision arbitration 포함될수있음 ) -Access: 태그와통신 ( 읽기 / 쓰기 )
2. ISO 18000-6 Type C Overview ISO & EPC tag parameters 비교 Parameter Type A Type B Class 0 Class 1 Gen 2 Modulation Bi-state AM backscatter Bi-state AM backscatter ASK & BPSK ASK & BPSK ASK &/or PSK Data Coding FM0 FM0 FSK PIE FM0, Miller Subcarrier Tag Unique Identifier 64bits (40bit SUID) 64bits 64bit or 96bit 64bit or 96bit Reserved +EPC+TID + User(16~496bit) Bit Rate 40kbps or 160kbps 40kbps or 160kbps 40kbps or 80kbps 30kbps or 140kbps 40kbps to 640kbps Preamble 16bit 16bit ------- 8bit 1010 +violation+ 1 Error Detection 16bit CRC 16bit CRC 16bit CRC or 1bit parity/4bit 16bit CRC 16bit CRC Anti-Collision ALOHA / Up to 250 Tags Binary Tree / up to 2 256 Binary Tree ALOHA Slotted random anticollision
2. ISO 18000-6 Type C Overview EPC C1-G2 사양요약 EPC Gen.2 specification Operating Freq.:860~960MHz Read/Write, Lock, Kill EPC Memory: 96bit EPC User programmed TID: 32bit factory pre-programmed Reader->Tag Modulation: DSB-ASK, SSB-ASK, PR-ASK Modulation Depth:90% Bit Rate:26.7~128Kbps Data coding: PIE TI 사의 EPC Gen.2 Tag Tag-> Reader Modulation: ASK and/or PSK (Selected by Tag) Bit Rate: FM0 40~640Kbps, Subcarrier modulated: 5 kbps to 320 kbps Data coding: Baseband FM0 or Miller-modulated subcarrier (selected by Reader) Memory Size: Tag independent, extensible
3. 국내모바일 RFID 기술기준및표준화동향 RFID 국내기술기준 정부는 2004 년에주파수를할당하고, 전파규정확립 T a g 860 MHz 910 MHz 960 MHz R E A D E R 865 Europe 868 MHz U.S 902 Korea 908.5 914 MHz 928 MHz Japan 950 956 MHz Items ISO/IEC 미국유럽일본한국 Tag frequency Reader frequency 860~960 MHz Local Regulation 902~928 MHz (26 MHz ) 860~960 MHz 865~868 MHz (3 MHz ) 950~956 MHz (6 MHz ) 908.5~914 MHz (5.5 MHz ) Modulation ASK ASK ASK ASK Data Rate 40kbps 40~80kbps 40kbps 40kbps Power 4W EIRP 3.2, 0.8, 0.16 W EIRP BW Local Regulation 250, 500kHz 200kHz Freq Selection FHSS AFA+LBT 4W EIRP 200 khz FHSS, AFA+LBT
3. 국내모바일 RFID 기술기준및표준화동향 모바일 RFID 표준화동향 표준화대상 모바일 RFID 리더의송신부규격 모바일 RFID 리더의수신부규격 송신부규격표준화대상 주파수파라미터 주파수사용대역 [ 채널대역폭 / 채널수 ] 위상잡음 [ 사용채널전력 / 인접채널전력 / 오프셋주파수 ] 출력전력파라미터 최대출력전력 대역외불요방사 스펙트럼마스크 전송파라미터 인코딩방식 변조방식 점유주파수대역폭 송신기온 - 오프시의포락선파형 호핑특성 수신부규격표준화대상 수신감도 잡음지수 채널선택도
3. 국내모바일 RFID 기술기준및표준화동향 모바일 RFID 표준화동향 송신부규격 - 최대출력전력 태그의수신전력 최소출력시의 EIRP 최소값 최대출력시의 EIRP 최대값 - 36dBm (3,981mW) 출력전력파라미터 - 스펙트럼마스크 일정구역내에서채널을사용중인모바일 RFID 단말의밀도에따라멀티리더환경과밀집리더환경으로구분하고각각에대해다른스펙트럼마스크를적용한다. [?] 멀티리더환경 밀집리더환경
3. 국내모바일 RFID 기술기준및표준화동향 모바일 RFID 표준화동향 mrf 무선규격안
4. 모바일 RFID 기술현황 모바일 RFID 리더관련기술동향 - 삼성전자, LG 전자, 팬텍계열등휴대전화기제조사 Big3 를중심으로모바일 RFID 리더기능을갖는휴대전화기개발중 - 삼성전자 (TN/LSI) 사업부에서휴대전화기적용을위한모바일 RFID 리더 SoC 개발중 - 유컴테크놀로지 / 인테그란트 /GCT 등국내유수의 RFIC Fabless 업체를중심으로개발진행중 - 국내 RFID 리더업체를중심으로동글형 RFID 리더모듈개발중 - 노키아, 모토롤라등 UHF 대모바일 RFID 리더개발중 - Philips, TI, Infinion, Broadcom 등해외선도업체를중심으로 UHF 대모바일 RFID 리더용 SoC 개발진행중 모바일 RFID 서비스계획 - 정보통신부에서내년도본사업을목표로올해 11 월모바일 RFID 시범서비스진행중 - 국내 TELCO 를중심으로시범서비스진행중 - 모바일 RFID 서비스명을모비온 [Mobion] 으로정하여, 다양한킬러서비스발굴중 - 모바일 RFID 시범서비스업체로 SKT 와 KTF 선정 - LGT 도내년도모바일 RFID 본사업추진중
4. 모바일 RFID 기술현황 모바일 RFID 리더 SoC - RFIC 를포함한 Analog IC 부와모뎀및 CPU 를포함한 BB 부의 2-Chip 으로일부업체에서개발 - 삼성전자 (TN/LSI) 사업부에서휴대전화기적용을위한모바일 RFID 리더 SoC 개발중 - 유컴테크놀로지 / 인테그란트 /GCT 등국내유수의 RFIC Fabless 업체를중심으로개발진행중 - Philips, TI, Infinion, Broadcom 등해외선도업체를중심으로 UHF 대모바일 RFID 리더용 SoC 개발진행중 UHF 대 Mobile RFID 용 RFIC
4. 모바일 RFID 기술현황 모바일 RFID 리더관련기술동향 - 국내 RFID 리더업체를중심으로동글형 RFID 리더모듈개발중 - 유컴테크놀러지의 UHF 대모바일 RFID 리더모듈의경우 ISO 18000-6 Type B/C 를동시지원하며, 2M 정도인식거리의성능제공 [4cmX4cm 로현재개발완료 ] 모바일 RFID 리더모듈시연
5. 모바일 RFID 서비스전망 Mobile RFID 서비스 공공서비스부분과 Private 서비스로구분할수있음 현재정부주도의공공서비스부분에대한서비스발굴 모바일 RFID 의확산을위해서는민간업체를중심으로한 Private Service 발굴요구 육류품 영화 Application Service Provider 수입육원산지, 유통경로, 유통기간정보확인후구매 위치정보 길거리에서영화예고편즉시감상 예술품 RFID Reader 장착휴대폰 ( 자료출처 : 모바일 RFID 포럼, 2005) 도심에서현재위치확인및 LBS 기반서비스이용 전시회예술품세부정보이용
5. 모바일 RFID 서비스전망 Mobile RFID Service : Hypertext Information Providing
5. 모바일 RFID 서비스전망 Mobile RFID Service : SCM 각업체에 TAG 및 READER 제공 SI 제공 신세계 I&C 휴대용단말기 RFID TAG(13.56MHz) 제품공급 고정형작업용단말기 Our Company 해당 S/W 제공 Mobile banking 신세계 INTERNATIONAL 신세계백화점 신세계푸드시스템 각매장제공 완제품제공 RFID TAG 장착 생산지및유통등모든이력확인 RFID 장착 PHONE/PDA 로제품정보인식 번호이동성고객유치 / 유지 PHONE/PDA 소비자판매 제품유통정보확인 Contents ASP 업체 (Option)
5. 모바일 RFID 서비스전망 Private Service : VCAS [Virtual Contents Access Service] 구성 CDMA/ CDMA/ Wibro/ Wibro/ UWB/ UWB/ BcN BcN Backbone Charged Download Service Application Free Charged Network Service On Portable Devices Contents MP3 Movie Game Items Cyber Money Avatar Items Etc..
5. 모바일 RFID 서비스전망 새로운패러다임의모바일네트워크기반 Ad-hoc 네트워크제공을통한새로운수요창출효과 다양한네트워크 Application 서비스에대한수요와이와관련된다양한 Contents 수요창출효과 기존의무선네트워크망이나서비스예정인무선망을기반으로하는다양하고막대한 Applications [Mobile Game, Rendezvous, etc] /Contents [Item, Character, e-book, MP3 file, 동영상등 ] Download 서비스시장창출효과 Virtual Contents 의 Off-Line Access 를위한 Event Card 개념의 Tag 시장창출효과 Market Pull Technolog y Push 3-D Mobile Game, Character 꾸미기등 Community/Individual Environment 구현서비스에대한인지 Free Charge Network 액세스기능이탑재된모바일 단말기를요구함 - Mobile Ad-hoc wireless connectivity - Cost Sensitivity를고려한기존의모바일 Network 액세스방법 / 체계요구 다양하고, Cost-Effective 한 Network Connected Community 구성및 Individual Environments 구현에대한요구확대 기존의모바일네트워크에서유상서비스로 Ad-hoc 네크워크의 Application DL 제공및다양한 Item/ 확장 Package 를제공할수 있는기술개발 - 다양한모바일 Ad-hoc 네트워크 Application 구현기술 - Off-Line 상의 Virtual IP 환경구현과모바일네트워크 API 구현 VCAS [Virtual Contents Access Service]
5. 모바일 RFID 서비스전망 VCAS [Virtual Contents Access Service] 의 Killer Application Examples RFID Tag Reading Service Request Server Server Contents Downloading Pre-Paid Contents Download Service [Movie & MP3] VCASWireless Network Accessible Contents Downloading VS Free of Charge Network Game Use Ad-Hoc Network Use Ad-Hoc Network Open/Closed Community Service
5. 모바일 RFID 서비스전망 VCAS [Virtual Contents Access Service] 의 Killer Application Examples Network Game Server Server Mobile Mobile Ad-hoc Network RFID RFID Network Recall Firebird 100 times Attack +89 RFID Mobile Charge of Free Network VS RFID Item Card CDMA/ Wibro/ UWB/ UWB/ BcN BcN Backbone Attack +102 Critical Hit +48% Fire Resist +12% All Skill +1 Item Card
5. 모바일 RFID 서비스전망 VCAS [Virtual Contents Access Service] 의 Killer Application Examples Open Community Service Decorating Mobile Cyber Mini Homepage Server Server Mobile Charge of Free Network Mobile Charge of Free Network Wireless Network Accessible Application Service Request Applications/Contents Downloading & Updating Applications/Contents Downloading & Updating RFID Tag Reading Update Contents Cyber Money Phone Camera Homepage skin Mini Room Juke Box
5. 모바일 RFID 서비스전망 VCAS [Virtual Contents Access Service] 의 Killer Application Examples Closed Community Service Wireless Network Accessible Server Application/Contents Downloading Application Service Request VCAS NET Use Ad-Hoc Network RFID Tag Reading Contents Character MP3 Emoticon
5. 모바일 RFID 서비스전망 단말기술전망 Mobile Ad-hoc Phone based on RFID Air-interface 모바일 Ad-hoc Network 서비스기능을지원하는모바일단말기 [ 모바일 Ad-hoc 폰 ] 의핵심 SoC 기술을바탕으로함. 모바일 Ad-hoc 폰? - 임의의환경에서다양한폰들간에 Multi-hop 을포함한 Ad-hoc Network 기능을제공하는폰 - Zigbee [IEEE 802.15.4] protocol based Ad-hoc Network 모바일 RFID 폰? - 기존의모바일단말기에 RFID Tag 를 Access 할수있는기능을탑제한휴대형단말기 - ISO/IEC 18000-6 Type A/B/C - ISO/IEC 18000-3, 15693, 14443 위의두기능을모두제공할수있는 Full-chip Solution/System 단말기술제공 기존의유료 Access 망에별종의무료망 [Ad-hoc Network] 을융합 Free of Charge Network 상의다양한 Application 을유료망에서 Download 하는서비스제공 Off-Line 상의 Pre-paid Contents 를 Access 할수있는 Off-Line Contents Access Network 서비스제공 Zigbee (Bluetooth) + RFID Reader SoC Applications Ad-hoc Networking 저전력 13.56MHz/ 900MHz/ 2.45GHz Tag Tag Contents Tag Tag
5. 모바일 RFID 서비스전망 단말기술전망 적용모델별다양한 Service Model 적용모델 PMP DMB PSP PDA Ad-hoc Phone Convergence solutions Wibro+RFID Wibro+RFID+Zigbee Wibro+RFID+Bluetooth DMB+Wibro+RFID Wibro+RFID+Zigbee Wibro+RFID+Bluetooth CDMA/Wibro+RFID+Zigbee/ Bluetooth Wibro+RFID+Zigbee CDMA+RFID+Zigbee Service Model 동영상 contents [Music Video/Movie/ 수능방송 etc.] Standalone Game Network Game Messenger Service Pre-paid Order Service PPV DMB/PPV VOD/Semi VOD Item/Character Download Service Game Update Service MP3 Download Rendezvous Service (Open Community Service) e-book 동영상 contents Item/Character Download Service Standalone Game Network Game Messenger Service Pre-paid Order Service MP3 Download Rendezvous Service (Open Community Service) e-book Business cards MP3 Player CDMA+RFID Wibro+RFID MP3 contents Download Item/Character Download Service
UHF 대 RFID 시스템에서의 Interference 와 RFID 설치방안 [Zone 구축방안 ]
1. RFID 시스템에서의 Interferences Mobile RFID 환경 리더환경 Stationary Reader #`1 예술품 Stationary Reader #`1 Asynchronous 리더 Arbitration 필수 Multi-type reader 환경 [Sync./Async.] Tight Spectrum Mask Low power consumption Low RF power emission 영화 Stationary Reader #`1 책 비디오 광고지폐 / 여권육류품 약 위치정보 Mobile Readers Handheld Readers Cell planning Mobile RFID Reader Zone 구축필수 Tag 중심의 Cell설계 Mobile RFID만가능한 1M내외의 Pico Cell 기존의 Sync. 및 Async. 리더셀과연계된 Cell Planning 다수의 Cell 존재 [Isolated/Overlapped] Reader 중심의 cell planning 불가능 Channel 할당도불가능 Spectrum mask 기존의다양한 Wireless 통신서비스를고려한 SM 필요 기존의 Sync. 및 Async. 리더의 SM을고려한 SM 필요 [ 기존의고정형및 HH type의 SM는만족할수없음 ] 다수의리더로인한 Multi-carrier 필수 음반
1. RFID 시스템에서의 Interferences 수신전력 EIRP = 29dBm, 35dBm, 36dBm 택동작에필요한전력 (Tag available power): -20dBm (10uW) ~ -13dBm(50uW) 30 Tag Received Power (dbm) 20 10 0-10 -20 Tag available power EIRP=825mW EIPR=3.3W ERRP=4W -30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Link Distance (m)
1. RFID 시스템에서의 Interferences Interference 분류 동일 Tag 에대한 Reader 의간섭 reader interference co-channel interference adjacent channel interference 동일 Tag 에대한 Reader 의간섭 Co-channel reader interference 각 Cell 에위치하는태그에인접 Cell 의리더간섭 각 Cell 에위치하는리더사이의간섭
2. Zone-Planning 에의한 Interferences 해결 Tag wise Zone-Planning 리더의중복은허용 중복된리더사이는 Freq. Hopping 을통한 Channel share. Reader wise Zone-Planning 태그의중복허용 리더사이는 LBT 를통한 Time share
3. LBT/FH 환경에서의 Zone-Planning [1/2] LBT 환경에서의 Zone-Planning Overlapped Zone Planning with Isolated Tag region Isolated /Overlapped Zone with Isolated Tag region Allocation
3. LBT/FH 환경에서의 Zone-Planning [2/2] FH 환경에서의 Zone-Planning Reader/Tag Overlapped Zone-Planning Overlapped Zone with Isolated Tag region Allocation
4. 3D Tag Interrogating Range 측정을통한 Zone-Planning 3D 자동인식장치 리더시스템과필드분석장치로구성 리더안테나의 3D 스케닝을통한 3 차원공간에서의인식가능한 Tag 분포도측정 태그 [ 안테나 ] 의정량적성능검증 실제적용환경모델링가능 < 3D 자동측정장치 > <3D 공간내에서의인식가능한 Tag 2D 분포도 >
5. 이종통신망의 Interference 와 Noise 성분측정 UHF 대 RFID In-Band 전역에다양한 Interference 와 Noise 성분분포 Machine Noise 타워크레인, 지게차 전자기기의 EMI/EMC 형광등안정기등 이종무선통신의 Interference CDMA, TRS, GSM 등
6. UHF 대 RFID 시스템설치시고려사항 Channel access 방법결정 LBT/FH 에따라 Zone-Planning 이결정됨 적용환경의정확한전파환경측정 Warehouse 인경우 Ground Reflection/Multi-path fading 영향고려 이종통신시스템의 Interference 및 Noise 성분측정 효율적인 Zone-Planning [Channel Access 방법에따라 ] Tag-wise : Tag 의설치위치측정 [3D 측정장치활용 ] Reader-wise 리더사이의간섭측정등 RFID 시스템에서의 Interference 측정 리더의출력전력조정도 Zone-Planning 방법으로고려 환경적변화요인고려 [ 기온, 습도등 ] 휴대형리더의이동경로명시를위한측정
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