Introduction & Operation

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1 Introduction & Operation
Tag Introduction & Operation Computer Engineering Sejin Oh

2 Tag Introduction 태그는 각종 물품에 얇은 평면 형태로 부착하여 사용
태그는 가로 세로 2mm 초소형 IC 칩과 안테나로 구성 IC는 반도체 회사에서 설계 및 제조 IC칩에는 수 byte~수 Kbytes 정도의 메모리와 간단한 논리회로로 구성 안테나는 태그 제조 회사에서 IC칩에 안테나를 부착하여 판매 수동형의 경우 동작에 필요한 전원을 안테나를 통해 공급받음 태그는 사물의 식별정보가 저장됨 (각각의 고유 번호) 태그는 리더로부터 RF를 통해서 태그정보 제공을 요청 받으면 태그가 보유한 정보를 리더로 제공함 태그의 가격은 대량생산을 위해 20센트 이하이어야 함

3 Tag Shape 원판형 : 의류 등의 관리, 레저용 리스트 태그, 장치 속 내장 기능 원통형 : 동물 관리, 팔레트 관리
라벨형 : POS 정산용 제품 태그, 서류, 화물 관리 카드형 : 승차권, 정기권, 전화 카드, 입퇴장 카드, ID 카드 상자형 : FA, 차량. 컨테이너 관리 Coil on Chip : 칩 합성기술을 이용하여 칩 내부에 코일을 내장

4 Tag Shape Consideration 형태와 크기 부착 견고성 상품의 특성 고려
제품의 소형화, 상품의 외관성에 따라 상품의 형태와 크기를 고려 제품의 취급에 장애가 되어서도 안됨 부착 상품에 어떻게 부착할 것인가? 작업 중에 훼손되지 않아야 함 견고성 다양한 환경에서 상품의 이동이 끝날 때까지 손상되지 않아야 함 상품의 특성 고려 액체나 금속성 등의 제품은 태그의 판독에 영향을 미침 상품의 물리적 특성에 구애 받지 않아야 함

5 Tag Sample TI Chip (Philips) Mu Chip (Hitachi)
대부분이 13.56MHz대로서 RFID 시장 점유 Mu Chip (Hitachi) 현재 소개된 가장 소형인 RFID 태그용 칩. (일본) 0.4×0.4×0.06㎜, 38 digit 메모리, 128bits ROM 공식 가격 20센트 수준

6 Tag Type Read Write Ability 읽기 전용(Read Only)
제조 시 프로그래밍, 정보 내용은 변경 불가 고유 ID 번호가 기입되어 있음 저렴한 가격, 빠른 판독률 바코드와 같이 단순 인식 분야 사용 한번 읽고 여러 번 쓰기(WORM : Write Once Read Many) 사용자가 데이터를 프로그래밍한 후에는 변경이 불가 Read/Write형 여러 번 프로그래밍 및 데이터 변경이 가능 EEPROM, EERAM 내장 고가이며 판독거리 제한이 있음 에러 발생 가능

7 Tag Type Power Ability 수동형 태그 (Passive) 자체적으로 전원을 필요로 함 (태그에 배터리가 없음)
데이터 전송을 위해서는 리더가 보내는 전원을 따로 이용함 리더로부터 수신한 전자기파에 의해 유도된 전류를 전원으로 사용 태그와 리더 사이의 통신은 비 동기로 진행 리더의 응답요청이 있을 경우 후방 산란 변조를 통해 데이터를 전송 센서 등의 모듈 추가에 제한이 있음 10m 이내 근거리로 인식거리가 짧음 저전력의 요구로 많은 기능을 집적할 수 없으므로 크기를 작게 할 수 있음 저 비용으로 제작이 가능하며 반 영구적임

8 Tag Type Power Ability 능동형 태그 (Active) 자체적인 전원 공급 장치를 가지고 있음 (자체)
내외부의 직접적인 전원 공급 없이 리더기의 전자기장에 의해 작동 리더의 도움 없이 필요한 정보가 있다면 정보를 전송 수십m의 인식거리를 향상시키며 리더와 독립적으로 정보 수집이 가능 UHF 대역 이상에서 사용 센서와 결합이 가능, 소형 태그를 만들기에는 부적합 배터리가 내장에 의해 가격이 고가 태그의 크기와 무게가 커지는 단점을 가지고 있음 배터리 수명이 제한되어 있어 동작 시간 제한이 있음

9 Tag Type Power Ability SAW (Surface Acoustic Wave) 자체 전원을 가지고 있지 않음
표면 탄성파를 이용하여 무선 센서와 RFID를 결합 압전(Piezo Electric) 효과를 이용하여 리더에서 태그에 RF SAW파를 사용 태그의 안테나는 RF파를 받아서 변환기(IDT)로 보내면 RF파를 표면 탄성파로 바꾸어 변사기(Wave Reflector)로 보냄 변사기는 표면 탄성파에 반응하고 이를 다시 변환기로 보내면 RF파로 변환하여 안테나를 통해 리더로 보냄 Read-Only로 30m까지 읽을 수 있음 전력이 적게 소모되며 핸드 홀더 리더기가 많이 사용 2.45GHz에 작동하고 가격이 저렴함 태그의 메모리 크기는 32~256바이트 액체나 금속 투과성이 좋음

10 Coupling Method Inductive Coupling 전자유도 결합방식 또는 상호유도 결합방식이라고도 함
Tag Coupling Method Inductive Coupling 전자유도 결합방식 또는 상호유도 결합방식이라고도 함 135kHz 이하나 13.56MHz에서 주로 사용 태그의 IC칩이 동작하는데 필요한 모든 에너지는 리더에 의해 공급됨 태그에 흐르는 전력은 미약 전류이므로 리더에 전송하는 거리는 근거리 데이터 전송 속도가 느리고 전송 데이터 량이 제한적 리더의 안테나 코일과 태그의 안테나 코일 사이에 변화되는 형태 결합을 이용함 전원 에너지 및 데이터 전송 리더의 코일 루프 안테나 전류에 의해 형성되는 자계에너지에 의해 전송됨 태그가 리더 안테나의 자기장 내를 지나가면 리더로부터 신호를 감지 이후에 태그 내에 저장된 정보를 리더에게 송신

11 Inductive Coupling Operation Tag IC 태그 Logic 리더 Memory Circuit
교류 전자기장 영역에 위치한 태그는 자기장의 변화에 의해 전류가 유기되어 태그의 코일 안테나에 유도성 전압을 발생 전력에너지는 리더의 안테나 코일 주변지역에 강한 전자기장을 형성 구동 전류에 의해 리더의 안테나에서 전력 에너지 발생 ③ 전자 유도에 의해 전류 발생 ② 자계 발생 IC 태그 ① 전류 발생 ④ 메모리 접근 안테나 Logic Circuit 리더 Memory ⑦ 결과 판독 ⑤ 처리결과 답신 ⑥ 자계 발생 교류 자기장으로부터 전류를 정류한 후 IC칩을 위한 에너지로 사용 태그는 최소의 전력을 리더에게서 수신함

12 Coupling Method Electromagnetic Coupling 마이크로파 방식 또는 전자파 결합방식이라고도 함
Tag Coupling Method Electromagnetic Coupling 마이크로파 방식 또는 전자파 결합방식이라고도 함 430MHz, 900MHz, 2.45GHz에서 주로 사용 전파통신, 레이더 등에서 RF 전파 전달 원리를 이용 데이터 전송 속도가 높고 전송 데이터 량도 많으며 감지거리도 증가함 태그의 IC칩을 구동하기 위해서 추가적인 배터리를 포함함 장거리 인식을 위해서는 리더의 출력이 커야 함 불필요한 전력의 손실을 막기 위해 태그는 전력 대기 모드를 가짐 태그가 리더의 유효영역을 벗어난 경우 자동적으로 전력 다운 모드 리더로부터 강한 신호를 받기 전까지 동작하지 않음 태그는 리더에서 전송되는 전자파 신호를 반사함 리더는 태그로부터 반사된 신호를 수신하여 정보를 해독함

13 Electromagnetic Coupling
Tag Electromagnetic Coupling Operation 태그의 안테나가 전파 수신 안테나 내부 공진에 의해 전류 발생 리더 스캐너의 안테나에서 전파 발생 IC 태그 Memory Logic Circuit 리더 ① 전류 발생 ③ 공진에 의해 전류 발생 ② 전파 발생 ④ 메모리 접근 ⑤ 처리결과 답신 ⑥ 자계 발생 ⑦ 결과 판독 안테나 태그는 리더의 신호를 반사함 반사하는 신호는 리더의 반송파 주파수 신호를 태그 ID 데이터 정보에 의해 변조하여 태그에서 후방 산란 반사된 신호를 리더가 수신함 리더는 반사된 신호를 복조하여 태그의 ID정보를 해독함

14 Tag Memory 태그에는 데이터를 주소별로 지정할 수 있는 기억장치를 가지고 있음
기억장치는 몇 개의 다른 구역으로 나누어짐 ID 정보와 기타 데이터를 기억해두기 위한 자리 리더로부터 태그의 작동을 위한 신호를 받아서 자료를 보내기 위한 자료실 용량은 보통 8bit서 16Kbyte까지 보편화 되어 있음 기록 가능한 메모리는 ROM에 비해 칩의 면적이 큼 태그에도 칩과 연결된 안테나와, 신호 동조를 위한 콘덴서(Capacitor)가 내장되어 있음 Read, Write, Authentication, Encryption

15 Tag High Cost 삽입형 플라스틱형 IC칩 안테나 안테나를 투명한 필름으로 감싸고 있음 (200원 이하)
구부리거나 고온에 약함, 어디에 붙일 것인가? 플라스틱형 플라스틱으로 밀봉 (수천 ~ 수만) IC칩 가로, 세로 1mm정도 칩 크기의 초소형화 한계가 있음 (50원정도) 너무 작을 경우 안테나 장착에 문제가 생김 안테나 13.56MHz : 에칭으로 제조 (동 – 100원 이상, 알루미늄 – 100원 이하) 2.45GHz : 비용은 적게 들지만 제조가 어려움 안테나 크기에 따라 동조가 벗어날 수 있음 인쇄나 도금의 기술이 필요 저가형 - 수 십원 ~ 수 백원 - 주파수는 두 종류 : 13.56MHz, 2.45GHz - 125kHz~135kHz : 백원 전후

16 Tag Technology 정류 기술(Rectifier) 검출 기술(Detection) 변조 기술(Modulation)
전자파 에너지로부터 직류 전원으로 변환하는 기술 검출 기술(Detection) 태그에서 리더로부터 명령이나 데이터를 인식하여 명령어를 검출하는 기술 변조 기술(Modulation) 태그의 정보를 리더에 보내기 위해서 리더로부터의 고주파 반사파의 정보와 일치하는 변화가 일어나도록 함 부호화 기술(coding) 태그의 데이터를 바로 변조하지 않고 디지털 코드로 만들어 변조 충돌방지 기술(Anti Collision) 수 많은 태그들의 일괄 인식을 위한 충돌 방지 기술 기타 초기화 기술, 메모리 기술, 오류 감지 기술