JP5099622B2

JP5099622B2 - リーダ試験装置およびリーダ試験システム

Info

Publication number: JP5099622B2
Application number: JP2007024577A
Authority: JP
Inventors: 仁三次
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-02-02
Also published as: JP2008191866A

Description

本発明は、リーダが電子タグとの間で行う無線通信の通信状況を確認するためのリーダ試験装置に関する。

近年、リーダと電子タグとから構成されるＲＦＩＤシステム（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification）は、様々な場所に設置され、利用されている（例えば、特許文献１、２）。電子タグはアンテナとＩＣチップとを搭載した荷札（タグ）を指し、ＩＣチップに格納された情報がアンテナを介してリーダとの間で送受信される。なお、本明細書の用語として用いる電子タグは、非接触ＩＣカード、ＩＣタグ、ＲＦタグ、無線タグなどと呼称されることがある。

リーダを設置する場合には、そのリーダが正常に動作しているか、つまり、そのリーダが電子タグと無線通信を行って電子タグから情報を読み取ることができる状態にあるかを確認した後、ＲＦＩＤシステムを稼動する必要がある。従来、リーダが正常に動作していることを確認する場合には、電子タグとの間での無線通信のためにリーダにてなされる演算処理結果の一部を当該リーダに接続されたＰＣに表示して監視する、または、リーダ周辺の電波状況をスペクトラムアナライザ等の汎用測定により検出・視覚化しその波形を監視する、などの手法がとられている。
特開２００６−０７２７１９号公報特開２００６−０７２８８３号公報

しかしながら、リーダが正常に動作していることを確認する従来の手法では、必ずしも携帯に向いていないＰＣやスペクトラムアナライザをリーダ周辺にまで運搬する必要があり、その結果、監視者に労力をかけさせる。

また、ＰＣの運搬を避けるためや運用監視を効率的に行うために、ネットワークを介してリーダに接続されたＰＣによってリーダが正常に動作していることを確認する手法も考えられる。しかし、電子タグをリーダに読み取らせるときのリーダと電子タグとの位置関係、電子タグをリーダに読み取らせるタイミング、または連続してリーダに読み取らせる電子タグの個数などの、リーダと電子タグとの通信状態と、ＰＣに表示されるリーダの演算処理結果と、を同時に監視することこそが監視する行為の本質であることを考えれば、この手法であってもリーダ周辺にいる監視者とＰＣに表示されるリーダの演算処理結果を監視する監視者との間で連絡を取り合うなどしなければならず、監視者に労力をかけさせることになる。

また、リーダが複数の電子タグそれぞれからデータを読み取る場合、読み取りに成功したことを示す演算処理結果が読み取りに成功した順等で一覧情報としてＰＣには表示されるが、このような表示では、リーダがどの電子タグの読み取りには成功し、どの電子タグの読み取りに失敗したかを判別することが困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、リーダが正常に動作していることを、リーダ周辺にて簡便にまた容易に判断することができるリーダ試験装置およびリーダ試験システムを提供することを目的とする。

本発明のリーダ試験装置は、リーダと電子タグを備えるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムにおいて前記リーダが前記電子タグとの間で行う無線通信の通信状況を確認するためのリーダ試験装置であって、リーダが電子タグに送信する各種信号を受信する受信部と、前記リーダに各種信号を送信する送信部と、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、前記リーダが送信するＡＣＫを検出する制御部と、前記制御部により前記ＡＣＫを検出したことを報知する報知部と、を備え、前記制御部は、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、前記電子タグから前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信する第１のＡＣＫを検出し、前記制御部は、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、前記リーダが前記電子タグに対して応答するよう命令する命令信号を検出し、前記命令に応答するレスポンスを前記送信部に送信させ、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、当該リーダ試験装置から前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信する第２のＡＣＫの有無を検出し、前記報知部は、前記制御部により前記第１のＡＣＫまたは前記第２のＡＣＫを検出したことを報知する、ものである。

この構成により、リーダが正常に動作していることを、リーダ周辺にて簡便にまた容易に判断することができる。

この構成により、リーダ試験装置自体がリーダから送信される各種信号を正常に受信できるか否かを確認することができる。

また、本発明のリーダ試験装置は、前記報知部が、前記電子タグから前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信した第１のＡＣＫを検出した場合と、当該リーダ試験装置から前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信した第２のＡＣＫを検出した場合と、で異なる報知を行う、ものを含む。

この構成により、リーダが正常に動作しているかとリーダ試験装置が正常に動作しているかを同時にかつ区別して監視することができる。

本発明のリーダ試験システムは、本発明のリーダ試験装置と、リーダと、を含んで構成される。

本発明のリーダ試験装置およびリーダ試験システムによれば、リーダが正常に動作していることを、リーダ周辺にて簡便にまた容易に判断することができる。

本発明の実施の形態のリーダ試験装置を説明する前に、まず、リーダが電子タグに記憶されているデータを読み取るための一連の処理（インベントリ）について説明する。近年のリーダがインベントリのために実行するアルゴリズムは、国際標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３、１５６９３、１８０００シリーズなどに採用されているスロットアロハ方式とバイナリツリー方式が代表的である。このため、ここでは、スロットアロハ方式とバイナリツリー方式について説明する。

スロットアロハ方式は、無線ＬＡＮなどのパケット通信において使われているアクセス制御方式である。図１に、スロットアロハ方式のプロトコルを説明する概要図を示す。スロットアロハ方式では、リーダが電子タグに対して限定した範囲のタイムスロットのうち１つで応答するよう命令すると（Ｑｕｅｒｙ）、その命令を受信した電子タグ１、２は、乱数を生成し、生成した値に応じた決定したタイムスロットにて応答（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）をリーダに返す。リーダは、複数の電子タグ１、２から同一のタイムスロットにて応答を受信すると（パケット衝突）、再度電子タグに対して乱数を発生しタイムスロットを選択しなおして応答するよう命令し（Ｑｕｅｒｙ）、複数の電子タグ１、２から異なるタイムスロットにて応答を受信するまで、上記の命令（Ｑｕｅｒｙ）を繰り返す。リーダは、一つのタイムスロットに一つの電子タグから応答（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を受信すると、ユニークＩＤ（ＵＩＤ）の送信を許可するＡＣＫを電子タグに送信する。先に応答（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）をリーダに返した電子タグは、ＡＣＫをリーダから受信すると、ＩＣチップのデータ領域に格納されたユニークＩＤや各種データを送信する。

また、バイナリツリー方式について、図２に示す、電子タグに割り当てられる識別子が３ｂｉｔである場合のバイナリツリー方式を説明する図を参照して説明する。まず、リーダは、割り当てられた識別子（３ｂｉｔ）の先頭ビットが「１」である電子タグに対して応答するよう命令する（Ｑｕｅｒｙ：１ｘｘ）。その命令を受信した電子タグは、ＩＣチップのデータ領域に格納されたユニークＩＤの先頭ビットが「１」であれば、最先のスロットにて応答を返す。図２に示す例では、リーダは、一つの電子タグ（図２では、識別子「１１０」が割り当てられた電子タグ）のみから応答を受信するため、ユニークＩＤ（ＵＩＤ）の送信を許可するＡＣＫ信号を電子タグに送信する。先に応答をリーダに返した電子タグは、ＡＣＫをリーダから受信すると、ＩＣチップのデータ領域に格納されたユニークＩＤや各種データを送信する。

続いて、リーダは、割り当てられた識別子（３ｂｉｔ）の先頭ビットが「０」である電子タグに対して応答するよう命令する（Ｑｕｅｒｙ：０ｘｘ）。図２に示す例では、リーダは、二つの電子タグ（図２では、識別「０１１」が割り当てられた電子タグと識別子「０００」が割り当てられた電子タグ）から同一のタイムスロットにて応答を受信するため（パケット衝突）、続いて、割り当てられた識別子（３ｂｉｔ）の先頭ビットが「０」、次のビットが「１」である電子タグに対して応答するよう命令する（Ｑｕｅｒｙ：０１ｘ）。リーダは、一つの電子タグ（図２では、識別子「０１１」が割り当てられた電子タグ）のみから応答を受信するため、ユニークＩＤ（ＵＩＤ）の送信を許可するＡＣＫ信号を電子タグに送信する。さらに、リーダは、割り当てられた識別子（３ｂｉｔ）の先頭ビットが「０」、次のビットが「０」である電子タグに対して応答するよう命令する（Ｑｕｅｒｙ：００ｘ）。リーダは、一つの電子タグ（図２では、識別子「０００」が割り当てられた電子タグ）のみから応答を受信するため、ユニークＩＤ（ＵＩＤ）の送信を許可するＡＣＫ信号を電子タグに送信する。電子タグは、応答をリーダに返した直後にＡＣＫをリーダから受信すると、ＩＣチップのデータ領域に格納されたユニークＩＤや各種データを送信する。

このようにバイナリツリー方式では、リーダは、一つの電子タグのみから応答を受信するまで、応答すべき電子タグとして指定する識別子の桁数を増やし、上記の命令を繰り返す。

スロットアロハ方式にしてもバイナリツリー方式にしても、リーダは、複数の電子タグの情報を読み取る場合には、まず統計的な手法を用いてひとつの電子タグを特定し、リーダによって特定されていることを認知させるためのＡＣＫをその電子タグに送信した後、その電子タグに格納されている情報を呼び出す、という処理手順を繰り返している。ここでＡＣＫとは、特定プロトコルのコマンドを意味するのではなく、上記のようにリーダによって特定されていることを電子タグに認知させるためのコマンドの総称として用いている。たとえばＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６ＴＹＰＥＢではＳＵＣＣＥＳＳ，ＴＹＰＥＣではＡＣＫコマンドが該当する。

上述したリーダと電子タグ間での通信プロトコルをふまえて、以下、本発明の実施の形態のリーダ試験装置を詳細に説明する。図３に示す、本発明の実施の形態のリーダ試験装置による処理のタイムチャートを参照して、本発明の実施の形態のリーダ試験装置による処理の概要を説明する。図３では、１機のリーダが３個の電子タグから各電子タグに記憶されているデータを読み取る処理について記載している。なお、ここでは、リーダがインベントリのために実行するアルゴリズムはスロットアロハ方式であるものとする。

リーダは、電子タグに対して応答するよう命令するＱｕｅｒｙ、およびＡｄｊｕｓｔを送信することにより、一つのフレームの開始時点を電子タグに知らせている。また、リーダは、ＱｕｅｒｙおよびＡｄｊｕｓｔを送信して一つのフレームの開始を通知したのちあるタイミングでＲｅｐを送信することにより、そのフレームに割り当てられるスロット箇所を電子タグに知らせている。このため、電子タグは、Ｑｕｅｒｙ、ＡｄｊｕｓｔまたはＲｅｐをリーダから受信した直後に、まだどの電子タグにも割り当てられていないスロットがあることを検出することができ、当該スロットに応答（ＲＥＳ）またはユニークＩＤ（ＵＩＤ）を送信することになる。

リーダは、あるスロットにて一つの電子タグから応答（ＲＥＳ）を受信した場合には、当該電子タグにＡＣＫを送信することによって、ユニークＩＤ（ＵＩＤ）の送信を許可することを当該電子タグに通知する。一方、リーダは、あるスロットで複数の電子タグから応答（ＲＥＳ）を受信した場合には（パケット衝突）、Ｑｕｅｒｙ、ＡｄｊｕｓｔまたはＲｅｐを先に送信した時点から所定時間経過後にＱｕｅｒｙ、ＡｄｊｕｓｔまたはＲｅｐを再度送信する。

電子タグのＩＣチップのデータ領域は、タグ固有のユニークＩＤ領域、制御情報領域およびユーザ領域で構成される。場合によっては制御情報領域、ユーザ領域は省略される場合もある。一般的に電子タグは、リーダからＡＣＫを受信すると、ユニークＩＤ領域に格納された識別データ、あるいはリーダからのコマンドに応じて制御情報領域およびユーザ領域の情報をリーダに送信する。

ここで、リーダ試験装置は、リーダから電子タグに対して送信される各種信号を受信するよう構成されており、ＡＣＫを受信したことを検出すると、リーダ試験装置に備わるＬＥＤ、ＬＣＤなどの表示機能を利用してＡＣＫを受信したことを表示する。なお、リーダがインベントリのために実行するアルゴリズムがバイナリツリー方式であっても同様に、リーダ試験装置は、リーダから電子タグに対して送信される各種信号を受信し、その各種信号のうちのＡＣＫを検出する。

本発明の実施の形態のリーダ試験装置は、スロットの割り当てに成功した電子タグにリーダが送信するＡＣＫの有無を検出し、検出した場合には報知する構成であるため、次のような効果を奏する。すなわち、処理が簡素であるためにリーダ試験装置の小型化を図ることができる。また、複数の電子タグからリーダがデータを読み取る場合であっても、リーダが任意の電子タグからデータを読み取るタイミングで監視者に報知するため、監視者はリーダがデータを読み取った電子タグを容易に、またリアルタイムで特定することができる。

次に、図４に示す、本発明の実施の形態のリーダ試験装置のハードウェア構成図を参照して、本発明の実施の形態のリーダ試験装置による処理を詳細に説明する。本発明の実施の形態のリーダ試験装置は、アンテナ４１、アナログ回路４２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）４３、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）４４、ＭＰＵ４５、バッテリ４６、およびＬＥＤ４７ａ、４７ｂを含んで構成される。

アンテナ４１には、各種ＲＦＩＤシステムに利用される周波数帯に合わせた既存のアンテナが利用される。図４では、アンテナ４１は、逆Ｆアンテナで構成されており、例えば、標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６に準拠した通信周波数８６０−９６０ＭＨｚの電波を送受信できるよう構成される。

アナログ回路４２は、変復調回路として機能し、アンテナ４１により受信した電波を復調したベースバンドをＣＰＬＤ４４に出力し、また、ＣＰＬＤ４５から入力したベースバンドを変調しアンテナ４１に出力（受動反射）する。

ＳＲＡＭ４３には、ＭＰＵ４５の演算結果が必要に応じて記憶される。

ＣＰＬＤ４４は、本発明の実施の形態では、エンコーダ、およびデコーダとして機能し、ＭＰＵ４５から入力したデータをエンコードしてアナログ回路４２に出力し、また、アナログ回路４２から入力した信号をデコードしてＭＰＵ４５に出力する。

ＭＰＵ４５は、各種演算処理を行う。具体的な処理は、ＣＰＬＤ４４から入力するデータがＲＦＩＤシステムの通信プロトコルにおいて利用されるデータであるか否かの判別、ＲＦＩＤシステムの通信プロトコルにおける状態遷移の管理、ＲＦＩＤシステムの通信プロトコルにおいて利用されるデータであればそのデータがＡＣＫであるか否かの判別、ＡＣＫであればＬＥＤ４７ａ、４７ｂを点灯させる制御信号の出力、である。

ＣＰＬＤ４４から入力したデータがＲＦＩＤシステムの通信プロトコルにおいて利用されるデータのうちのＡＣＫであることを検出したＭＰＵ４５は、ＬＥＤ４７ａ、４７ｂを点灯させる。ＬＥＤ４７ａ、４７ｂを点灯させる期間は、リーダに電子タグから連続してデータを読み取らせるときの時間間隔に応じて、適宜調整してもよい。また、リーダ試験装置がＡＣＫの有無を報知する手段としては、ＬＥＤやＬＣＤなどを利用した表示による報知に限るものではなく、スピーカを利用した音出力による報知、バイブレーション機能を利用した報知なども考えられる。

以上、本発明の実施の形態のリーダ試験装置によれば、処理が簡素であるためにリーダ試験装置の小型化を図ることができる。また、複数の電子タグからリーダがデータを読み取る場合であっても、リーダが任意の電子タグからデータを読み取るタイミングで監視者に報知するため、監視者はリーダがデータを読み取った電子タグを容易に、またリアルタイムで特定することができる。

なお、リーダ試験装置自体がリーダから送信される各種信号を正常に受信できるかを確認するために、次に説明する構成をリーダ試験装置に加えてもよい。図５に、本発明の実施の形態のリーダ試験装置による処理のタイムチャートを示す。リーダ試験装置は、電子タグ１、２、３とは異なるユニークＩＤ（ＵＩＤ４）を記憶しておく。リーダが電子タグに対して応答するよう命令するＱｕｅｒｙをリーダ試験装置もまた受信すると、リーダ試験装置は、乱数を生成し、生成した値に応じた決定したタイムスロットにて応答（ＲＥＳ４）をリーダに返す。リーダは、一つのタイムスロットに一つの応答を受信すると、ユニークＩＤ（ＵＩＤ）の送信を許可するＡＣＫを送信する。先に応答（ＲＥＳ４）をリーダに返したリーダ試験装置は、ＡＣＫをリーダから受信すると、ＳＲＡＭ４３に格納されたユニークＩＤを送信する。

リーダ試験装置は、上記のように、リーダがリーダ試験装置に対して送信したＡＣＫを受信した場合、リーダが電子タグに対して送信したＡＣＫを受信した場合とは異なる点灯方法、例えば、リーダがリーダ試験装置に対して送信したＡＣＫを受信した場合にはＬＥＤ４７ａを、リーダが電子タグに対して送信したＡＣＫを受信した場合にはＬＥＤ４７ｂを、それぞれ点灯させる。これにより、リーダが正常に動作しているかとリーダ試験装置が正常に動作しているかを同時にかつ区別して監視することができる。

本発明のリーダ試験装置およびリーダ試験システムによれば、リーダが正常に動作していることを、リーダ周辺にて簡便にまた容易に判断することができるという効果を奏し、リーダが電子タグとの間で行う無線通信の通信状況を確認する分野において有用である。

スロットアロハ方式のプロトコルを説明する概要図電子タグに割り当てられる識別子が３ｂｉｔである場合のバイナリツリー方式を説明する図本発明の実施の形態のリーダ試験装置による処理のタイムチャート本発明の実施の形態のリーダ試験装置のハードウェア構成図本発明の実施の形態のリーダ試験装置による処理のタイムチャート

符号の説明

４１アンテナ
４２アナログ回路
４３ＳＲＡＭ
４４ＣＰＬＤ
４５ＭＰＵ
４６バッテリ
４７ａ、４７ｂＬＥＤ

Claims

リーダと電子タグを備えるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムにおいて前記リーダが前記電子タグとの間で行う無線通信の通信状況を確認するためのリーダ試験装置であって、
リーダが電子タグに送信する各種信号を受信する受信部と、
前記リーダに各種信号を送信する送信部と、
前記受信部により受信した前記各種信号のうち、前記リーダが送信するＡＣＫを検出する制御部と、
前記制御部により前記ＡＣＫを検出したことを報知する報知部と、
を備え、
前記制御部は、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、前記電子タグから前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信する第１のＡＣＫを検出し、
前記制御部は、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、前記リーダが前記電子タグに対して応答するよう命令する命令信号を検出し、前記命令に応答するレスポンスを前記送信部に送信させ、前記受信部により受信した前記各種信号のうち、当該リーダ試験装置から前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信する第２のＡＣＫの有無を検出し、
前記報知部は、前記制御部により前記第１のＡＣＫまたは前記第２のＡＣＫを検出したことを報知する、
リーダ試験装置。
請求項１記載のリーダ試験装置であって、
前記報知部は、前記電子タグから前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信した第１のＡＣＫを検出した場合と、当該リーダ試験装置から前記リーダへのデータの送信を許可することを通知するために前記リーダが送信した第２のＡＣＫを検出した場合と、で異なる報知を行う、リーダ試験装置。
請求項１または２に記載のリーダ試験装置と、リーダと、を含んで構成されるリーダ試験システム。