UWB Tag의 저전력화를 위한 Dynamic Multi-Ranging 알고리즘에 대한 연구

Abstract

본 논문에서는 BLE (Bluetooth Low Energy)와 UWB (Ultra-Wideband)를 이용하여 거리를 추정하는 시스템에서 다수의 노드와 레인징 하는 프로토콜과 이를 기반으로 Tag의 저전력화를 위한 알고리즘을 제안한다. 시스템은 거리 추정 및 Tag의 상태를 판단하는 Anchor와 UWB 레인징을 시작하는 다수의 Tag로 구성된다. 저전력화 알고리즘은 UWB 세션 수행을 관리하는 BLE RSSI(Received Signal Strength Indicator)-거리 맵 및 Tag 상태 기반 레인징 주기 동적 할당 내용으로 이루어져 있다. 제안하는 멀티 레인징 프로토콜에서는 다수의 Tag가 경쟁을 통해 각 Tag에서 설정한 레인징 슬롯을 할당한다. Anchor는 레인징 라운드와 슬롯에 대한 정보를 알지 못한 상태에서 Tag의 레인징 요청에 응답하는 방식을 통해 각 Tag에서 스스로 레인징 참여를 가능하게 한다. 알고리즘의 성능 평가를 위해 실내 공간에서 6대의 Tag가 Anchor에 접근하는 시나리오를 구성하여 레인징 횟수를 측정하는 실험을 수행하였다. 알고리즘의 적용 전과 적용 후의 전체 레인징 횟수를 통해 Tag의 소모 전류량을 추정하였으며, 17m 이상의 거리에서 근접 거리까지 접근하는 테스트 시나리오 3의 경우 62.5% 이상의 소모 전류량 감소를 확인하였다.