컨테이너화물 안전수송 기술개발 클러스터사업 Intelligent Container R&D Center 제1차 총괄회의 2세부과제: 컨테이너화물 안전수송을 위한 스마트 단말 기술 개발 2007. 10. 18 Intelligent Container R&D Center

목 차 I. 과제 요약 II. 1단계 과제 목표 III. 1단계 과제 결과물 IV. 연구 진행 상황 V. 향후 연구 계획

과제 요약 I. 과제 요약

1. 1단계 과제 목표 II. 1단계 과제 목표 안전수송용 2.4GHz 임베디드 스마트 단말 1차년도 : 임베디드 스마트 단말용 요소 기술 확보 및 프로토타입 개발 2차년도 : 임베디드 스마트 단말 및 전자 봉인 장치 개발 안전수송용 2.4GHz 스마트 리더 1차년도 : 2.4GHz 대역 기반의 스마트 리더기 프토로타입 개발 2차년도 : 미들웨어 기능을 지원하는 스마트 리더기 개발 안전수송용 상황 인지 미들웨어 1차년도 : 미들웨어 엔진 개발 2차년도 : 미들웨어 프로토타입 개발 안전수송용 2.4GHz RFID 통신 프로토콜 1차년도 : 리더 태그간 통신 프로토콜 개발 2차년도 : 리더간 통신 프로토콜 개발

2. 1차년도 과제 목표 안전수송용 2.4GHz 임베디드 스마트 단말 II. 1단계 과제 목표 스마트 단말 용 요소 기술 확보 2.4GHz 대역의 RF 제어 기술 컨테이너의 상태를 파악하기 위한 센서 제어 기술 확보 프로토타입 개발 2.4GHz 임베디드 스마트 단말의 프로토타입 개발 리더 태그간 통신 프로토콜 설계

2. 1차년도 과제 목표 안전수송용 2.4GHz 스마트 리더 II. 1단계 과제 목표 RFID 리더의 RF 통신 부분을 담당하기 위한 RF transceiver controller 개발 데이터 처리를 위한 내장형 운영체제 및 통합 RFID 리더 모듈 개발 능동형 RFID 리더 프로토타입 개발

2. 1차년도 과제 목표 안전수송용 상황 인지 미들웨어 II. 1단계 과제 목표 스마트 태그 미들웨어 엔진 개발 물류 정보 필터링 및 컬렉션 기술 개발 어댑터 기술 개발 실시간 모니터링 기술 개발

1. 2.4GHz 임베디드 스마트 단말 III. 1단계 과제 결과물 1차년도 2차년도 nRF24E1 및 CC2510 기반 요소 기술 및 관련 표준 분석서 Sensor 제어 기술 2.4GHz 주파수 사용에 관련된 표준 분석 2차년도 임베디드 스마트 단말 Blackbox, Cargo Profile manager, Component, Monitoring / Alarm Component 등 컨테이너 관리에 필요한 모듈 개발 리더 및 미들웨어 와의 연동 전자 봉인 장치 보안을 위한 전자 봉인 장치 모듈 추가

2. 2.4GHz 스마트 리더 III. 1단계 과제 결과물 1차년도 2차년도 안전 수송용 스마트 리더 프로토타입 관련 표준 및 논문, 기존 사례 분석서 리더 소스 코드 및 테스트 결과 문서 2차년도 통합형 스마트 리더 : 미들웨어의 일부 기능을 리더에 탑재 125KHz 모듈 및 통신 기술 연구 분석서 미들웨어 기능 지원 소스 코드 통합 검증 및 실험 결과서

3. 상황 인지 미들웨어 III. 1단계 과제 결과물 1차년도 2차년도 상황 인지 미들웨어 엔진 상황 인지 미들웨어 프로토타입 미들웨어 요구사항 분석서 인터페이스 설계서 미들웨어 설계서 테스트 결과서 2차년도 상황 인지 미들웨어 프로토타입 어댑터 프레임워크 DB 구조 설계서 스마트 태그 미들웨어 프로토타입 및 테스트 결과서

4. 2.4GHz RFID 통신 프로토콜 III. 1단계 과제 결과물 1차년도 2차년도 단일 채널용 리더 태그간 통신 프로토콜 다중 채널용 리더 태그간 통신 프로토콜 통신 프로토콜 평가용 시뮬레이션 시스템 2차년도 리더 태그간 통신 프로토콜의 구현 리더간 충돌 제어 알고리즘 및 프로토콜 Software Defined Radio 기술 기반 스마트 리더 에뮬레이션 시스템

1. 2.4GHz 임베디드 스마트 단말 (1/2) IV. 연구 진행 상황 nRF24E1을 이용한 2.4GHz 태그 및 요소 기술 개발 nRF24E1을 이용한 리더 태그 프로토콜 설계 완료 ISO18000-7.2 이용 nRF24E1을 이용한 태그 H/W 개발 1차 완료 2.4GHz 무선 통신 제어 기술 개발 개발한 태그를 이용하여 2.4GHz 통신 테스트 및 전송 거리 테스트 중 nRF24E1 : one-chip RF solution Modulation : GFSK Frequency : 2.4 ~ 2.5GHz : 125 multi-channel Data rate : 0 to 1Mbps Data RAM : 256 bytes Data ROM : 512 bytes Program memory : 4kbyte Power consumption Tx : 10mA(-5dBm), Rx : 18mA

1. 2.4GHz 임베디드 스마트 단말 (2/2) IV. 연구 진행 상황 CC2510을 이용한 2.4GHz 태그 개발 및 요소 기술 개발 CC2510을 이용한 무선 제어 기술 개발 중 CC2510 : one-chip RF solution Modulation : 2-FSK, GFSK, MSK Frequency : 2.4 ~ 2.483.5GHz Data rate : 0 to 0.5Mbps 8/16/32 kB flash 1/2/4 kB RAM Power consumption Tx : 18.5mA(-6dBm), Rx : 17.1mA 7-12 bit ADC with up to eight inputs

2. 2.4GHz 스마트 리더 (1/2) 2.4GHz 스마트 리더 기술 동향 및 표준 분석 IV. 연구 진행 상황 433MHz 능동형 RFID ISO18000-7 표준 분석 ISO18000-7 기반으로 새로운 프로토콜 정의 Anti-collision(collision arbitration) Wakeup/sleep mechanism NORDIC nRF2401, nRF24L01 : 2.4GHz 대역 RF transceiver nRF2401 : 1.9 to 3.6V / 125 channels / GFSK / RX 18mA / TX(0dBm) 13mA nRF24L01 : 1.9 to 3.6V / 80 channels / GFSK / RX 12.5mA / TX(0dBm) 11mA

2. 2.4GHz 스마트 리더 (2/2) 개발을 위한 환경 구축 IV. 연구 진행 상황 SAMSUNG ARM9 : 내장형 프로세서를 이용한 리더 기능 수행 ARM920T CPU core 400Mhz 3.3V External memory controller UART 2-ch SPIs RTC, JTAG, GPIO ATMEL ARM7 : RF 모듈 제어 담당 ARM7TDMI CPU core 3.3V Ethernet MAC 10/100 base-T JTAG, GPIO

3. 상황 인지 미들웨어 (1/2) 안전수송용 상황 인지 미들웨어 IV. 연구 진행 상황 센서 태그 데이터 필터링 방법에 대한 연구 진행 데이터의 패턴에 관한 분석 진행 태그의 사용자 메모리 아키텍쳐 분석 확장성을 고려한 어댑터 프레임워크에 대한 연구 진행 여러 상용 리더를 지원하기 위한 어댑터 개발 각 상이한 어댑터의 공통 인터페이스 도출 방안 모색 USER TID UII/EPC RESERVED Bank 112 102 012 002 Memory Bank 사용자 메모리 영역 태그와 벤더의 정보 저장 EPC나 ISO 와 같이 TDT에 기반한 태그의 Unique한 일련번호를 저장한다. Access, Lock, Kill,password등을 저장

Situation Awareness Interface 3. 상황 인지 미들웨어 (2/2) IV. 연구 진행 상황 안전수송용 상황 인지 미들웨어 센서데이터 처리 요구사항 도출 사용자 메모리를 사용한 필터링 요구사항 도출 미들웨어 기술 동향 및 표준 분석 국내/외 미들웨어 벤더 동향 분석 미들웨어 표준안 분석 상황인지 처리 방안 설계 도출 상황인지 미들웨어의 기본 아키텍쳐 설계 상황인지 미들웨어 Engine Interface M/W Core Real-time Interface On-demand Interface Smart Tag Database Capturing Subsystem Situation Awareness Interface 상황인지 프레임워크 미들웨어 엔진

4. 추진 실적 실적 계획 IV. 연구 진행 상황 구 분 학술지 학술대회 특허 결과물 프로그램 등록 사업화 고용 창출 SCI급 국제 국내 출원 1차년 1 2 - 2차년 3 합계 5 4

1. 2.4GHz 임베디드 스마트 단말 V. 향후 연구 계획 수 행 내 용 1/4분기 2/4분기 3/4분기 4/4분기 7월 8월 9월 10월 11월 12월 1월 2월 3월 4월 5월 6월 요구사항 분석 응용 요구 분석 관련 기술 동향 파악 무선 통신 관련 요소 기술 개발 센서 제어 기술 개발 요소 기술 검증 및 테스트 프로토 타입 보드 개발 결과 보고서 작성 주요 마일스톤/성과물 관련 기술 분석서 요소 기술 개발보고서 요소 기술 소스코드 프로토타입 보드 개발 보고서 1차년도 결과보고서 관련 표준 연구 국내외 동향 파악 각 요소 기술에 기반한 프로토콜 설계 및 작성 보안 모듈 연구 및 개발 요소 기술 통합 및 시스템 설계 테스트 및 검증 1단계 시제품 개발 및 테스트 2차년도 결과 보고 작성 주요 마일스톤/성과물 관련 기술 보고서 프로토콜 설계 문서 보안 모듈 관련 설계 문서 통합 시스템 설계 보고서 2차년도 결과보고서

2. 2.4GHz 스마트 리더 V. 향후 연구 계획 6월 수 행 내 용 1/4분기 2/4분기 3/4분기 4/4분기 7월 8월 9월 10월 11월 12월 1월 2월 3월 4월 5월 6월 관련표준 분석 기존 사례 및 관련 논문 연구 스마트 리더 시스템 설계 component 연구 및 선정 스마트 리더 S/W 구현 설계 2.4GHz 대역 통신 기술 연구 스마트 리더 S/W 구현 프로토 타입 보드 개발 실험 및 검증 1차년도 결과 작성 주요 마일스톤/성과물 관련 표준 분석서 기존 사례 및 관련논문 분석서, 설계서 리더 소스코드 테스트 결과 및 1차년도 결과서 125KHz 대역 통신 기술 연구 미들웨어기능 분석 미들웨어기능 지원 모듈 개발 태그 인식률 향상 연구 인식 속도 향상 연구 및 기능 구현 TCP/IP 인터넷 모듈 연구 및 설계 TCP/IP 인터넷 모듈 구현 S/W와 관련 모듈 통합 연동 통합 검증 및 실험 2차년도 결과 작성 주요 마일스톤/성과물 통신 기술 연구 분석서 태그 인식률 향상 테스트 결과서 미들웨어 기능 지원 소스코드 통합 검증 및 실험 결과서 2차년도 결과서

3. 상황 인지 미들웨어 V. 향후 연구 계획 수 행 내 용 1/4분기 2/4분기 3/4분기 4/4분기 7월 8월 9월 10월 11월 12월 1월 2월 3월 4월 5월 6월 요구사항 분석 데이터/질의 모델링 인터페이스 분석 및 설계 미들웨어 설계 통신 프로토콜 구현 태그 모니터링 기술 테스트 및 보완 주요 마일스톤/성과물 요구사항 분석서 인터페이스 설계서 미들웨어 설계서 테스트 결과서 Adapter Framework 설계 Adapter Framework 구현 물류정보 DB 기술 미들웨어 인터페이스 개발 미들웨어 기술 통합 테스트 및 보완 1단계 시제품 제작 주요 마일스톤/성과물 어댑터 프레임워크 DB 구조 설계서 스마트 태그 미들웨어 테스트 결과서, 1단계 시제품