Transcript PowerPoint Template

Ch12_RFID
 유비쿼터스 센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅을 실현하기 위한 초석이 된다
이 장에서 다룰 내용
 01_RFID의 개념과 특성
 02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 03_RFID 응용 방법
2
01_RFID의 개념과 특성
 개요
 최근 사물에 RFID 태그를 부착하여 사물의 정보를 확인하고 주변 상황 정보를
감지하는 전자태그 및 센싱 기술이 등장하면서 인터넷 이후 미래 IT 시장을
선도할 기술 중 하나로 주목
 바코드를 대체하여 상품관리를 네트워크화하고 지능화함으로써 다양한
솔루션이 개발
 궁극적으로 모든 사물에 ID를 부여하게 되어 사물의 자동인식이 가능해지며,
이들 간의 상호 통신 네트워크가 형성되어 유비쿼터스 센서 네트워크 형태로
발전
 RFID 시스템
 관리할 대상 사물에 태그를 부착하고 전파를 이용하여 사물 및 주변 상황
정보를 감지하고 필요한 정보를 수집, 저장, 가공, 추적함으로써 사물에 대한
측위, 원격 처리, 관리 사물 간 정보 교환 등 다양한 서비스를 제공하는 시스템
 필요한 모든 사물 또는 장소에 RFID 태그를 부착
 이를 통해 기본적인 사물의 인식 정보는 물론이고, 센싱 기술과 결합될 경우
주변의 환경 정보(예를 들면 온도, 습도, 오염 정보, 균열 정보 등)까지
탐지하여 이를 실시간으로 네트워크에 연결, 그 정보를 관리
3
01_RFID의 개념과 특성
 무선 송수신용 안테나를 내장한 리더(Reader)와 필요한 정보를 저장하고
교환하는 태그, 유무선 통신망으로 연결된 서버로 구성
4
01_RFID의 개념과 특성
 태그 : 데이터를 저장할 수 있으며, RFID의 핵심 기능을 담당하는 태그는
사물에 부착되어 사물을 인식
 리더: RFID 태그에 읽기와 쓰기가 가능하도록 하는 장치
 안테나 : 정의된 주파수와 프로토콜로 태그에 저장된 데이터를 교환하는 장치
 서버 : 리더에서 수신된 사물에 대한 정보를 활용하여 응용 처리를 수행
 기본 동작 원리
① RFID 태그 안에 내장된 IC 칩이 기동하여 칩 안의 정보를 신호화함
② 태그의 안테나로 신호를 보냄
③ 리더는 이 신호를 안테나를 통하여 수신한 후, 유무선 통신 방식에 의해 서버로
전달
④ 리더는 주어진 주파수 대역에 맞게 RF(Radio Frequency) 캐리어 신호와 에너지를
RFID 태그에 송신
⑤ 태그는 이 RF 캐리어 신호가 들어오면, 위상이나 진폭 등을 변조하여 태그에
저장된 데이터를 리더로 되돌려줌
⑥ 되돌려 받은 변조 신호는 리더에서 복조하여 태그 정보를 해독
5
01_RFID의 개념과 특성
 RFID 태그
 제품, 동물, 또는 사람에게 부착되는 것
 실리콘 IC 칩, 무선 주파수 질의를 수신하고 응답하기 위한 안테나 및
패키징으로 구성
 패키징은 적용 분야에 따라 다양한 형태 및 재질로 제작 가능
6
01_RFID의 개념과 특성
 RFID 태그의 분류
 Read-Only 태그
• 제조시 기록되며 정보 내용을 변경할 수 없음.
• 가격이 저렴하여 단순 인식을 요하는 RFID 분야에 사용
 WORM(Write Once Read Many)
• 사용자가 데이터를 프로그램하며 프로그램한 후에는 변경 불가능
 Read/Write 태그
• 몇 번이고 프로그램 및 데이터 변경이 가능한 구조
 RFID 기술의 대중화
 초저가형 태그 구현
• 1센트 이하의 단순 기능 칩, 초저가 칩리스(Chipless) 기술로 발전될 전망
 초소형 태그 실현
• 안테나를 웨이퍼상에 직접 구현하는‘안테나온 칩(Antenna On Chip)’기술이
요구되며, 안테나 온 칩화에 따른 짧은 인식거리를 늘릴 필요가 있음
7
01_RFID의 개념과 특성
 바코드와 RFID의 비교
8
01_RFID의 개념과 특성
 RFID의 장점






비접촉식으로 원거리 인식 가능, 인식 시간이 짧으며, 충돌방지 기능이 있음
동시에 여러 개를 인식할 수 있고, 인식률 99.9% 이상
장애물의 투과도 가능
태그에 대용량의 데이터를 저장할 수 있고, 반영구적으로 사용 가능
바코드, 스마트 카드 등에 비해 활용 범위가 넓음
스마트 카드에 비해서 가격이 저렴하고, 바코드에 비해서는 월등히 많은
정보를 축적할 수 있음
9
01_RFID의 개념과 특성
 매체별 인식 기술 비교
10
01_RFID의 개념과 특성
 RFID 분류
 전원 공급의 유무
• 능동형 태그(Active Tag): 전원 공급의 유무에 따라 전원을 필요로 하는 태그
• 수동형 태그(Passive Tag): 내부나 외부로부터 직접적인 전원의 공급 없이 리더기의
전자기장에 의해 작동되는 태그
 사용 주파수 대역
• 저주파(Low Frequency: LF)
 주파수 파장이 커서 비금속 장애물의 투과성 우수, 규제 자유로움, 낮은(3센트
대) 태그 공급 가능
 전송률 낮음, 판독 속도 느림, 판독 거리 짧음, 소형화 한계
 접근 제어, 동물 관리, 공장 자동화 키용
• 고주파(High Frequeny: HF)
 교통 카드 등 사용 시스템에서 가장 널리 활용
 표준화, 비금속 장애물 투과성 우수, 저작격에 태그용 칩 수급 가능
 인식 거리 0.7m 이내 제한, 인식 속도 낮음
• 극초단파(Ultra High Frequency: UHF)
 1m 이상의 중장거리 인식과 고속 전송 가능, 표준화 완성X, 침 단가 높음
 위치 추적 등 활용
• 마이크로 파(Microwave: MW)
 극 초단파에 비해서 안테나 크기 작음, 주파수 간섭 받기 쉬움, 침 생산 비용 높음
11
01_RFID의 개념과 특성
12
01_RFID의 개념과 특성
13
01_RFID의 개념과 특성
 전원 공급 유무에 따른 RFID 분류
14
01_RFID의 개념과 특성
 EPC 글로벌의 RFID 태그 구분
15
01_RFID의 개념과 특성
 주파수에 따른 RFID의 분류
16
01_RFID의 개념과 특성
 무선 통신 접속 기술에 따른 RFID의 분류
 상호유도(Inductively Coupled) 방식
• 현재 대부분의 저주파(133KHz, 13,56MHz) RFID에서 적용되는 원리
• 전원 에너지 및 데이터 전송이 코일 루프 안테나 전류에 의해 형성되는 자계장
에너지에 의해 전송
 전자기파(Electromagnetic Wave) 방식
• 무선주파수(UHF) 전파 방식, 전파통신, 레이더와 같이 전파 전송 원리를 적용한 것
• 리더에서 전송되는 마이크로파 전자계 신호를 태그가 반사하며, 반사된 신호를
리더가 수신
17
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 RFID 네트워크 시스템
 RFID 태그의 전자 제품 코드 정보를 기반으로 함
 모든 사물들을 인터넷을 통하여 컴퓨터와 연결하여 원하는 사물의 내용물
구성, 크기, 규격, 가격 등 물리적인 정보와 위치 정보, 상태 정보 등을 쉽게
파악하여 활용하는 국제 개방형 표준(Open Global Standard) 시스템
 RFID 네트워크 시스템의 요소 기술
① 사물에게 고유한 식별자를 제공하는 전자제품 코드(EPC)
② RFID 리더와 연결되어 RFID 태그를 읽고 데이터를 처리하는 미들웨어
사반트(Savant)
③ 제품의 정보를 요청하고 제공하는 물리적 마크업 언어(PML)와 물리적 마크업
언어 서버(PML Server)
④ 물리적 마크업 언어 서버의 위치를 알려주는 객체 네임 서비스(ONS)
18
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
19
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 전자 제품 코드(EPC) 네트워크 시스템에서의 정보 흐름
 RFID 태그에 저장된 전자 제품 코드(EPC) 정보를 RFID 리더로 읽는
것으로부터 시작
 사반트(Savant)는 객체 네임 서비스 서버(ONS)의 도움으로 물리적 마크업
언어 서버(PML Server)의 IP 주소를 제공받아 물리적 마크업 언어 서버(PML
Server)에게 리더가 읽은 정보를 질의
 물리적 마크업 언어 서버(PML Server)로부터 주어진 정보는 사반트에게
넘겨지게 된다.
20
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
21
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 전자 제품 코드(Electronic Product Code; EPC)
 RFID 태그 내에 저장되어 있는 각각의 사물을 구별할 수 있는 일련의 코드
정보, 즉 컴퓨터를 식별하는 것이 아니라 사물을 식별하기 위한 것
 현존하는 모든 사물뿐만 아니라 그 외의 다른 여러 가지에 각각의 고유번호를
부여할 수 있을 만큼 데이터 표현 범위가 넓음
22
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 사반트(Savant)
 RFID 네트워크 인프라에서 미들웨어 역할을 하는 부분으로 RFID 리더에서
계속적으로 발생한 EPC 이벤트를 처리하기 위한 소프트웨어
 주된 기능으로는 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 모니터링하며, 데이터
전송을 담당하는 일종의 라우터로 동작
 기존의 기업용 애플리케이션과는 다르며, 데이터의 흐름을 관리하기 위해
계층적으로 조직화되고 분산된 아키텍처로 구성
 각 레벨의 사반트에서 수집된 정보는 사반트 간의 상호작용으로 공유
23
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 물리적 마크업 언어(Physical Markup Language; PML)는
 XML(eXtensible Markup Language)을 기반으로 하는 언어로서 제품 정보와
제품에 관련된 기타 정보 등을 나타냄
입출력
분배자
24
02_EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
 객체 네임 서비스(Object Name Service; ONS)
 전자 제품 코드 데이터를 전자 제품 코드 도메인 네임으로 변경하는 역할
 변경된 전자 제품 코드 도메인 네임으로 물리적마크업 언어 서버(PML
Server)의 IP 주소를 돌려줌
 객체 네임 서비스는 현재 인터넷에서 사용되는 DNS(Domain Name Service)
서버와 동일한 구조를 가짐
 DNS 프레임워크 기반 위에서 동작
라우터
25
03_RFID 응용 방법
 RFID 응용 방법 분류
26
03_RFID 응용 방법
 정보 흐름_태그-태그 사이의 정보 흐름
 정보유지형
• 처음부터 마지막까지 RFID 태그가 동일한 정보를 가지는 경우
• 예) 서적과 동물의 관리
 정보확산형
• 하나의 제품이 여러 개의 제품으로 분할되는 과정에서, 태그 정보도 여러 개의
태그로 복사 또는 분배되는 경우
• 예) 한 마리의 소에 대한 이력 정보를 그 소의 고기로 만들어진 모든 쇠고기 제품에
인계할 경우에 사용되며, 일종의 부품 관리에 해당
 정보수렴형
• 여러 개의 부품이 하나의 제품으로 완성되는 과정에 여러 개의 태그 정보가 하나의
태그에 집적되는 경우
 정보혼합형
• 정보의 확산과 수렴이 복합되는 경우
• 예) 쇠고기와 돼지고기를 갈아서 달걀을 섞어 만드는 햄버거와 같은 경우는 혼합형
정보 흐름이 필요
27
03_RFID 응용 방법
 정보 흐름_태그-리더 사이의 정보 흐름
 1:1 정보처리형
• 태그나 리더가 각각 하나인 경우로, 하나의 태그가 부착된 제품 하나하나를 하나의
리더에 순차적으로 통과시켜 처리하는 경우
 n:1 정보처리형
• 복수의 태그와 하나의 리더를 사용하는 경우로, 하나의 태그가 부착된 여러 개의
제품을 동시에 하나의 리더에 통과시켜 처리하는 경우
• 지하철 개찰구, 대형 쇼핑마트의 계산대, 재고관리 등
 1:n 정보처리형
• 하나의 태그와 여러 대의 리더를 사용하는 경우로, 하나의 태그가 부착된 제품을
동시에 여러 대의 리더가 읽는 경우
• 예) 미술관의 작품 소개 등의 경우는 하나의 작품 주변에 여러 명의 사람이 모여서
각각의 PDA에서 작품 정보를 읽음
 m:n 정보처리형
• 여러 개의 태그와 여러 대의 리더를 사용하는 경우
• 예) 여러 사람이 같은 상자 속의 제품에 대한 검사를 하는 등의 특수한 경우에
해당된다.
28
03_RFID 응용 방법
 장치이동성
 태그고정-리더이동형
• 태그 측이 고정되어 있고, 정보를 읽어들이는 리더 쪽을 움직임
• 예) 미술관에서의 작품의 정보 제공을 들 수 있다. 이 예에서는 전시하는 작품에
태그를 붙여두고, PDA를 가진 견학자가 움직여서 작품 정보를 읽어들임
 태그이동-리더고정형
• 리더가 고정되어 있고, 태그 쪽을 움직임
• 예) 물류관리에서 태그가 부착된 상품이 리더를 가진 게이트를 통과할 때마다
인식되는 경우
• 예) 서점이나 대여점의 경우 결제되지 않은 RFID 태그가 붙은 상품이 입구를
통과하면 경고를 울리는 것
 태그이동-리더이동형
• 태그와 리더 모두가 이동하는 형태
• 예) 재고 관리와 검품 처리를 들 수 있다. RFID 태그를 사용하면 실내의 물건이
어디로 이동해도 관리할 수 있음
29
03_RFID 응용 방법
 가독 거리
 근거리형
•
•
•
•
•
가독 거리가 짧을수록 읽어들이는 정밀도가 높음
특히 높은 정밀도가 요구되는 시스템에는 근거리형 RFID 태그 사용
리더를 RFID 태그에 가까이 가져가거나 RFID 태그를 리더에 가까이 가져가야 함.
인간이 다가가는 수고를 하거나, 대단히 좁은 장소를 통과시킬 필요가 있음
관계없는 RFID 태그의 정보가 섞이면 곤란한 경우에는 통신 거리를 짧게 제한할
필요가 있음
 원거리형
•
•
•
•
통신 거리가 길어지면 멀리서도 RFID 태그 정보를 확인할 수 있음
재고관리 등에서 손이 닿지 않는 높은 곳에 있는 부품의 재고정리를 할 때 효과적
동물과 같이 멋대로 이동하는 것에 대해서도 긴 통신 거리를 가진 시스템 필요
사람의 개입이 완전히 배제된 자동화된 상태에서 실시간으로 정보 취득이나 교환이
되기 위해서는 대체적으로 태그에 대한 3m 전후의 가독 거리 필요
• 원거리형은 소비전력이 크고 RFID 태그의 크기도 커져서 휴대용 응용에는 부적합
• 통신 거리를 길게 하는 것은 강한 전파를 방출하므로 인체 등에 미치는 영향을 확인
30
03_RFID 응용 방법
 용도
 ID형 태그
• 상품 등을 관리하기 위해서 번호를 부여하는 방법으로 RFID 태그를 ID로서
사용하는 경우는 바코드와 유사
• 바코드와의 차이는 상품의 종류가 아니라 개개 상품을 관리할 수 있다는 점
• 태그를 ID로 사용한다면, 정보량이 비교적 적어 태그를 소형화할 수 있고 소비
전력도 적게 할 수 있음
 메모리형 태그
• RFID 태그에 기록할 수 있는 정보량을 늘린다는 것은 태그 내부의 메모리 용량을
늘린다는 것을 의미
• 단순히 ID뿐만 아니라 상품 속성과 유통 정보 등을 기입하는 방식
• 물건의 정보를 제공하는 것이 목적이기 때문에 인간이 가까운 거리에서 리더를
대거나 또는 물건을 리더에 가깝게 이동시켜 정보를 취득하는 용도로 사용됨
• 예) 포스터, 미술관의 작품 설명, 추적관리 시스템 등에 사용되는 RFID 태그
 소형화가 요구되는 분야
• 축적할 수 있는 용량 이상의 정보를 필요로 하는 경우에는 ID를 키로 하여
네트워크에 접속하여 나머지 정보를 얻음
• RFID 태그가 어떤 이유로 분실되는 경우도 생각할 수 있으므로, 백업으로서 복제
정보를 네트워크에 보관할 필요가 있음
31
03_RFID 응용 방법
• 용도에 따라 RFID 태그의 크기나 사용 전력이 차이가 나기 때문에 ID로서 사용할
것인지, 기억 장치로 사용할지 를 결정
 신뢰성이 요구되는 응용 분야
• ROM(Reay-Only)형의 RFID 태그가 사용된다. 태그가 부착된 제품이 폐기되는 경우
태그 자체도 함께 폐기
• WORM(Write Once Read Many)형은 사용자가 데이터를 프로그램하며 프로그램한
후에는 변경이 불가능
• 몇번이고 프로그램 및 데이터 변경이 가능한RAM형은 정보를 다시 기입할 수
있으므로 사용이 끝난 RFID 태그를 회수해서 다시 이용할 수 있음
• 추적관리(Traceability) 시스템 등에 적합
32
IT CookBook, 유비쿼터스 컴퓨팅 개론 12장 끝