저비용 RFID 시스템에서의 충돌방지 알고리즘에 대한 성능평가

권성호,홍원기,이용두,김희철,Quan Cheng-hao,Hong Won-kee,Lee Yong-doo,Kim Hie-cheol 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.1B

RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 RF 신호를 사용하여 물품에 부착된 전자태그를 비접촉식으로 식별하는 자동인식기술이다. RFID 시스템 구축에 있어 식별영역 내에 다수의 태그가 존재할 경우, 다중태그 식별(multi-tag identification)을 위한 충돌방지(anti-collision) 알고리즘이 필수적으로 요구된다. 태그 충돌방지와 관련된 기존 연구들은 각각 고유한 형태의 코드체계를 기반으로 하고 있으며 태그 식별성능에 대한 비교연구도 부족한 상태이다. 본 논문에서는 저비용(low-cost) RFID 시스템 구축을 목표로 표준화가 진행되고 있는 96-비트 EPC(Electronic Product Code) 코드를 기반으로 기존 대표적인 충돌방지 알고리즘인 트리 기반 메모리래스(tree based memoryless) 충돌방지 알고리즘들과 슬롯 알로하 기반으로 (slot aloha based) 충돌방지 알고리즘들의 성능평가를 수행한다. 성능평가 결과 초당 평균 태그 식별개수에서 충돌 추적 트리(collision tracking tree) 알고리즘이 다른 알고리즘들보다 최소 2배에서 최대 50배 이상의 우수한 성능을 보여준다. RFID(Radio Frequency IDentification) is a technology that automatically identifies objects attached with electronic tags by using radio wave. For the implementation of an RFID system, an anti-collision algorithm is required to identify several tags within the RFID reader's range. Few researches report the performance trade-off among anti-collision algorithms in terms of the communications traffic between the reader and tags, the identification speed, and so on. In this paper, we analyze both tree based memoryless algorithms and slot aloha based algorithms that comprise of almost every class of existing anti-collision algorithms. To compare the performance, we evaluated each class of anti-collision algorithms with respect to low-cost RFID system with 96-bit EPC(Electronic Product Code). The results show that the collision tracking tree algorithm outperforms current tree based and aloha based algorithms by at least 2 times to 50 times.

Gen2기반 RFID시스템에서의 충돌방지 알고리즘에 관한 연구

권성호,모희숙,최길영,표철식,채종석,Quan Cheng-Hao,Mo Hee-Sook,Choi Gil-Young,Pyo Cheol-Sig,Chae Jong-Suk 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.6B

RFID 기술은 전자태그를 이용한 비접촉식 식별기술의 하나로서 IT기술의 큰 시장으로 부상하면서 다양한 연구가 이루어지고 있는 분야이다. 특히, 유통물류 분야에서 다량의 물품을 실시간적으로 식별해야하는 경우, 다중태그 식별을 위한 충돌방지 알고리즘의 성능은 전체 시스템의 성능을 좌우한다. Gen2는 UHF대역의 단일 통합표준으로 정착 예상됨에 따라 이에 대한 활발한 연구 개발이 이루어지고 있다. 본 논문은 Gen2기반 RFID 시스템에서의 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘과 관련하여 태그개수 추정과 슬롯개수 설정에 초점을 맞추어 기존 연구들에 대하여 살펴보았고 태그개수를 효율적으로 추정할 수 있는 새로운 기법을 제안하고 슬롯개수 설정 시 사용되는 시스템효율을 새롭게 정의하였으며 시뮬레이션을 통한 기존 기법들과의 비교 분석의 결과를 제시하였다. 제안하는 태그개수 추정기법은 구현이 쉽고 태그개수가 설정된 슬롯개수의 4배 범위이내에서 효율적으로 태그를 추정하였으며 기존 슬롯효율의 정의와 구별되게 슬롯에 가중치를 부여하여 계산한 식별효율은 시스템효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. RFID technology, as one contact-less identification technology with using electronic tag, is the field where its multiple researches have been studied. Especially, in the field of supply chain management, when it is necessary to identify a lot of objects by real-time, performance of anti-collision algorithm for multiple tag identification has an effect on performance of entire system. GEN2 is global, open, interoperability protocol for UHF RFID system, the active researches and developments are processed about it. In this paper, we introduce an anti-collision algorithm based on Slotted-ALOHA for GEN2 protocol, focus on estimating number of tags and setting number of slots and review the previous works. We propose new scheme that can estimate number of tags efficiently, and define system efficiency newly when it's used in setting number of slots. We also present result of compare and analysis with previous scheme through simulation. The proposed scheme of estimating number of tags is easy to implement, number of tags which is less than 4 times of number of slots can estimate tags efficiently, we also proved that identification efficiency based on weighted-slot distinguished with definition of previous slot efficiency can improve system efficiency.

밀집리더환경에서 Slotted-LBT 기반 RFID 리더 채널 스케줄링 알고리즘에 관한 연구

권성호(Cheng-Hao Quan),임태균(Tae-Gyun Lim),모희숙(Hee-Sook Mo),최길영(Gil-Young Choi) 한국통신학회 2008 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2008 No.4

고성능 자원정보서비스 구축을 위한 복합 모델 기반 분산 디렉토리의 성능 분석

권성호(Cheng-Hao Quan),김희철(Hie-Cheol Kim) 대한전자공학회 2003 대한전자공학회 학술대회 Vol.2003 No.11

13.56MHz RFID 시스템의 모드별 인식속도 비교

제영대,양훈기,양성현,권성호,최길영,Je, Young-Dai,Yang, Hoon-Gee,Yang, Sung-Hyun,Quan, Cheng-Hao,Choi, Gil-Young 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.7C

본 논문은 13.56MHz 대역 RFID 시스템의 국제표준으로 되어 있는 ISO 18000-3의 전송 모드인 ASK 모드와 PJM 모드의 인식속도를 분석하고 시뮬레이션에 의해 검증한다. 이를 위해 태그 개수에 연동하여 Q값을 설정하는 최척의 Q-알고리즘을 적용시키며 이에 근거한 리더 태그 간 통신을 통해서 주워진 태그 개수에 따라서 이들을 읽는데 소요되는 슬롯 개수를 수학적으로 유도한다. 특히 유도된 이론적 수식을 적용시켜 멀티채널을 사용하는 PJM 모드와 ASK 모드의 속도를 비교하며 각각의 모드 동작을 시뮬레이션 하여 이론적인 비교 결과의 타당성을 검증 한다. This paper presents the theoretical tag-reading speed in the ASK and the PJM mode of a 13.56MHz RFID system which have been adopted in the international standard ISO 18000-3, along with simulation results to support the mathematical analysis. Through the analysis using the number of tag-dependent Q-algorithm, which was known to give relatively fast reading speed, we not only derive the number of slots to read out given tags, but compare the reading speeds of the ASK with that of the PJM mode. Moreover, we present the numerical comparison of two modes which bring the equivalent results as in the theoretical one.

MSP430 기반 저전력 뇌 신경자극기 S/W 설계 및 구현

홍상표(Sangpyo Hong),권성호(Cheng-Hao Quan),심현민(Hyun-Min Shim),이상민(Sangmin Lee) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.7

인체 삽입형 뇌 신경자극기는 소비전력에 있어서 효율적인 구조로 설계되어야 한다. 이들 자극신호는 파형이 단순하고, MCU(micro controller unit)의 대기시간은 실행시간보다 훨씬 긴 특성을 가짐에도 불구하고, 이러한 특성을 고려한 저전력 설계가 되어 있지 않다. 본 논문에서는 자극신호 특성에 기반하는 저전력 알고리즘을 제안한다. 또한 뇌 신경자극기 S/W, NMS(neuro modulation simulation)의 설계 및 구현 결과도 제시한다. 저전력 알고리즘 구현을 위해, 기존 뇌 신경자극기 프로그램의 함수별 수행(running) 시간을 분석하여, 실행(execution) 시간과 대기(waiting) 시간을 도출하였다. 그리고 AMLPM(active mode-low power mode) 전환시간을 추정하여 저전력 알고리즘 구현에 반영하였다. 본 논문에서 제안하는 저전력 알고리즘은 자극신호의 특성을 이용하여 출력을 다수의 구간으로 분할하고, MCU를 구간별 AM 또는 LPM으로 운용한다. 제안하는 알고리즘의 검증을 위해, 외부 제어프로그램을 개발하여 알고리즘의 동작상태를 확인하였고, 오실로스코프를 이용하여 출력신호의 정확성을 확인하였다. 검증 결과, 제안하는 저전력 알고리즘을 적용할 경우, 기존 뇌 신경자극기 대비 소모전류를 76.31% 감소시킴을 확인 할 수 있었다. A power-efficient neuromodulator is needed for implantable systems. In spite of their stimulation signal’s simplicity of wave shape and waiting time of MCU(micro controller unit) much longer than execution time, there is no consideration for low-power design. In this paper, we propose a novel of low-power algorithm based on the characteristics of stimulation signals. Then, we designed and implement a neuromodulation software that we call NMS(neuro modulation simulation). In order to implement low-power algorithm, first, we analyze running time of every function in existing NMS. Then, we calculate execution time and waiting time for these functions. Subsequently, we estimate the transition time between active mode (AM) and low-power mode (LPM). By using these results, we redesign the architecture of NMS in the proposed low-power algorithm: a stimulation signal divided into a number of segments by using characteristics of the signal from which AM or LPM segments are defined for determining the MCU power reduces to turn off or not. Our experimental results indicate that NMS with low-power algorithm reducing current consumption of MCU by 76.31 percent compared to NMS without low-power algorithm.

RFID 시스템에서의 적응형 리더 충돌 방지 알고리즘

옥치영(Chi-Young Ok),권성호(Cheng-Hao Quan),최진철(Jin-Chul Choi),최길영(Gil-Young Choi),모희숙(Hee-Sook Mo),이채우(Chae-Woo Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.45 No.4

인접한 RFID 리더가 동시에 같은 채널을 사용할 경우 리더간에 충돌이 발생한다. RFID가 밀집된 상황에서는 채널수가 많다고 하더라도 RFID 리더간에 채널접근을 적절히 제어하지 않을 경우 RFID 리더간의 잦은 충돌로 인해 성능을 보장할 수 없다. 기존에 사용되는 리더 충돌 방지 기법인 FH(Frequency Hopping) 및 LBT(Listen Before Talk) 방식의 경우 채널수가 많은 환경에서 효율적으로 채널을 할당하는 메커니즘을 갖고 있지 않기 때문에 동시에 다채널, 밀집리더 환경에서는 성능을 보장할 수 없는 문제가 있다. 본 논문에서는 밀집 리더 환경에서 리더 충돌 문제를 개선할 수 있는 확률적 채널 호핑 알고리즘을 제안한다. 확률적 채널 호핑 알고리즘은 채널을 점유하기 전 LBT 방식을 기반으로 랜덤 백오프를 사용함으로써 여러 리더가 경쟁할 경우 발생하는 충돌을 줄여준다. 또한, LBT 과정에서 타 채널로 호핑하는 확률을 리더의 밀집도 및 채널의 사용률을 반영하여 적응적으로 할당함으로써 채널 이용률을 높인다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 알고리즘이 기존의 방법에 비해 우수함을 보인다. Reader collision may occur when neighboring RFID readers use the same channel at the same time. Especially when the readers are operated in dense mode, even though many channels are available, because of frequent reader collisions we can not guarantee the performance of RFID readers. Conventional solutions such as FH(Frequency Hopping) or LBT(Listen Before Talk) are not effective in this situation because they can not schedule RFID readers effectively when RFID readers are operated in multi-channel, dense reader mode, In this paper, we propose a new RFID reader anti-collision algorithm which employs LBT, random backoff before channel access, and probabilistic channel hopping at the same time. While LBT and Random backoff before channel access reduces collisions between competing readers, probabilistic channel hopping increases channel utilization by adaptively changing the hopping probability by reflecting the reader density and utilization. Simulation results shows that our algorithm outperforms conventional methods.

자원인자 기반 스케줄링 프레임워크

배재환(Jae-Hwan Bae),권성호(Cheng-Hao Quan),김덕수(Deok-Soo Kim),이강우(Kang-Woo Lee) 한국산업정보학회 2003 한국산업정보학회논문지 Vol.8 No.3

관성센서를 이용한 양궁자세 분석 시스템 구축 및 평가

조우형(WooHyeong Cho),권성호(Cheng-Hao Quan),권장우(Jang-Woo Kwon),이상민(Sangmin Lee) 대한전기학회 2016 전기학회논문지 Vol.65 No.10

In this paper, we provide a development and evaluation method for an archery posture analyzing system, using an inertial sensor. The system was developed using LabVIEW2014 by National Instruments and evaluated using the DTW algorithm. To convert the voltage value of the inertial sensor into a physical value, a coordinate transformation matrix bias was applied. To evaluate the similarity of movement in archery shooting, the DTW distance was calculated and similarity was confirmed based on simple mechanical movement, the same person’s shooting movement, shooting movement with another person, and the noise signal. The average similarity comparison results were as follows: simple mechanical movement was 17.05%, the same person’s shooting movement was 26.48%, shooting movement with another person was 62.8%, and the noise signal was 328.5%; a smaller value indicates a higher level of similarity. We confirmed the possibility of analyzing the archery posture using 3-axis acceleration of the inertial sensor. We inferred that the proposed method might be important means for assessing shooting skills, evaluation of archer’s progress, and finding talented archers in advance.

일본과 중국의 대학 AI 교양 교육 현황 분석 및 제언 -AI 리터러시 교양 교육 중심으로

박광영 ( Park Kwang Young ),권성호 ( Quan Cheng-hao ),조희련 ( Cho Heeryon ) 중앙대학교 인문콘텐츠연구소 2021 인공지능인문학연구 Vol.7 No.-

인공지능(AI)과 소통하고 AI를 활용할 줄 아는 소양을 미래의 ‘교양’으로 받아들이고자 하는 움직임이 이는 가운데, 교양 교육을 담당하고 있는 우리나라 대학도 AI 교양 교육 프로그램의 도입을 논의하고 있다. 그렇다면 우리의 인접 국가인 일본과 중국은 어떨까. 우리는 4차 산업혁명이라는 변혁의 시기를 똑같이 겪고 있는 일본과 중국이 대학 AI 교양 교육을 어떻게 준비하고 있는지를 조사하고 그 결과를 여기서 보고한다. 두 나라의 대학 AI 교양 교육 현황을 요약하면 다음과 같다. 일본은 ‘수리·데이터 사이언스 교육 강화 거점 컨소시엄’을 만들어 ‘AI 리터러시 표준 커리큘럼’을 개발하였고, ‘도입’, ‘기초’, ‘소양’, ‘선택’의 네 단계로 정의된 이 커리큘럼에서 AI 기술을 다양한 시각에서 이해하기 위한 소양을 정의하고 있다. 중국은 대학 AI 교양 교육 개발에 초점을 맞추고 있지는 않으나, 대학에서의 ‘AI+X’ 복합형 전공 모델의 구축과 다양한 학과와의 융합을 통해 다양한 전공이 AI 기술과 접점을 갖도록 유도하고 있다. 두 나라 대학 모두 아직 명시적으로 ‘AI 교양 교육’을 도입하지는 않았지만, 전교생을 대상으로 열려 있는 AI 관련 과목이 존재하기에 이들을 본 논문에서 소개한다. Nowadays a strong consensus is forming that the knowledge of how to use and communicate with AI should be included in the college liberal arts education. Meanwhile, South Korean universities are in the midst of discussing ways to introduce AI-related liberal arts program in their curriculum. This prompted us to explore the university situations in our neighboring countries, namely, Japan and China. We investigate how Japan and China are preparing university AI-related liberal arts education program and report the results in this paper. The current status of AI liberal arts education in the two countries can be summarized as follows. Japan has established a ‘Consortium for Strengthening Mathematical and Data Science Education’ and developed an ‘AI Literacy Standard Curriculum’. China is encouraging diverse majors to incorporate the knowledge of AI technology through ‘AI+X’ convergence model. Both countries have not yet explicitly established the AI liberal arts program per se, but are offering several AI-related courses such as ‘Introduction to AI’ to all university students. South Korean government and universities can take reference from Japan’s standard AI literacy curriculum and China’s ‘AI+X’ convergence model.