KR101492481B1 - 안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 그 제어방법과 이를 이용한 ｒｆｉｄ 시스템 - Google Patents

안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 그 제어방법과 이를 이용한 ｒｆｉｄ 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 그 제어방법과 이를 이용한 RFID 시스템은 RFID(Radio Frequency Identification) 리더기에 연결될 수 있는 안테나 포트의 개수를 더 늘려서 전파 음영 지역을 최소화함으로써 RFID 태그를 인식하는데 더 효율적으로 사용이 가능하고, 더욱이 하이브리드 스위치들 사이의 연결 구조 및 리더기와 하이브리드 스위치 간의 케이블 연결구조가 가 간단하며, 하이브리드 스위치의 상태 정보를 1-라인 케이블을 통해 리더기로 전송함으로써 사용자는 효율적인 시스템 운용이 가능하며, 또한 전용 리더기뿐만 아니라 기존의 상용 리더기 시스템과도 호환이 가능하여 범용적으로 사용이 가능한 이점이 있다.

Description

안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 그 제어방법과 이를 이용한 ＲＦＩＤ 시스템{HYBRID SWITCH TO EXTEND ANTENNA PORT AND METHOD TO CONTROL THEREOF AND RFID SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-052-01, 과제명: 개별물품 단위 응용을 위한 차세대 RFID 기술 개발].
일반적으로 RFID 기술은, 각 사물에 태그를 부착하고, 사물의 고유 식별자(ID)를 무선으로 인식하여, 해당 정보를 수집, 저장, 가공, 추적함으로써 사물에 대한 측위, 원격처리, 관리 및 사물간 정보교환의 서비스를 제공하는 기술이다. 이러한 기술은 기존의 바코드처럼 직접 접촉하거나 가시대역 안에서 스캐닝 할 필요가 없다. 이 같은 장점 때문에 바코드를 대체할 기술로 평가 받으며, 활용범위도 확대되고 있다. 저주파 대역의 전자식별 시스템(30kHz ~ 500 kHz)은 1.8m 이하의 짧은 거리에서 사용되며, 고주파 대역의 전자식별 시스템(850MHz ~ 950 MHz 또는 2.45 GHz~ 2.5GHz)은 10m 이상의 먼 거리에서 전송이 가능하다. 즉, RFID는 RFID 리더기에 안테나를 연결하여 수 미터 이내에 있는 RFID 태그의 정보를 인식하여 그 데이터를 처리하는 시스템이다.
종래의 RFID 시스템은 다수의 RFID 태그를 인식함에 있어서 RFID 리더기의 안테나의 인식범위가 환경적인 영향으로 RFID 태그를 인식하지 못하는 영역 즉, 전파 음영 지역이 생겨 RFID 태그가 누락될 수 있다. 이런 문제는 다수의 안테나를 사용하면 해결할 수 있다.
하지만 RFID 리더기에 연결될 수 있는 안테나 수는 현재 상용 RFID 리더기 기준으로 4개에 불과하다. 이는 RFID 시스템 구축에 있어 RFID 리더기의 안테나에 비해 상대적으로 가격이 비싼 리더기와 호스트 PC의 수가 늘어나게 되어 바람직하지 못하다.
또한 전력 분배기를 이용하여 안테나 수를 늘릴 수는 있지만 이는 RFID 리더기의 송신 전력의 감쇄 및 상시 리더기 전력의 송출로 인한 다수의 태그 간 충돌(Collision) 발생 등 또 다른 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 이를 위한 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 스위치는 복수개의 안테나 포트; 리더기로부터 입력 받은 신호가 상기 복수개의 안테나 포트 중 지정된 경로를 지나도록 경로 설정을 하는 스위칭 모듈; 상기 복수개의 안테나 포트에 안테나가 부착되어 있는지 여부를 판단하는 안테나 센싱 모듈; 상기 리더기와의 통신신호 또는 다른 스위치와의 통신신호를 처리하는 통신모듈을 포함한다.
상기 리더기와의 GPIO 입/출력 신호를 제어하기 위한 GPIO 통신부을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 스위치는 전원을 공급하는 전원모듈을 더 포함하고, 상기 전원모듈은 상기 리더기로부터 받은 제어신호를 직류 정류회로를 통해 정류하여 전원을 공급하는 제 1전원모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 스위치는 전원을 공급하는 전원모듈을 더 포함하고, 상기 전원모듈은 상기 리더기로부터 공급받는 연속파 신호를 정류하여 전원을 공급하는 제2 전원모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 스위치는 전원을 공급하는 전원모듈을 더 포함하고, 상기 전원모듈은 외부에서 전원을 공급하는 제 3전원모듈을 포함할 수 있다. 상기 제 3전원모듈은 GPIO 통신 케이블을 통해 외부에서 전원을 공급할 수 있다.
상기 리더기와 1-라인 케이블을 통해 스위치 제어 신호를 처리하는 제어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 리더기와의 경로를 선택하는 경로선택 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 스위치는 직류 신호를 안테나 포트에 전달하여 전압의 변화를 감지하여 안테나 부착 유무를 판단하는 안테나 센싱 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 스위치는 교류 신호를 안테나 포트에 전달하여 반사되는 신호의 양을 감지하여 안테나 부착 유무를 판단하는 안테나 센싱 모듈을 포함할 수 있다.
상기 리더기와 GPIO통신을 통해 제어 신호를 송수신하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 리더기와 연결된 복수개의 하이브리드 스위치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치중의 어느 하나의 하이브리드 스위치의 해당 안테나 포트가 RFID 통신을 수행한 후 상기 안테나 포트를 단락하고, 상기 하이브리드 스위치 중의 어느 하나의 하이브리드 스위치의 다음 안테나 포트를 개방하여 RFID 통신을 수행하고, 상기 RFID 통신을 수행한 후 상기 다음 안테나 포트를 단락한다.
상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치와의 통신을 위하여 첫 번째 하이브리드 스위치 ID 설정단계; 상기 첫 번째 하이브리드 스위치 ID 설정 단계후 두 번째 하이브리드 스위치와의 통신을 위하여 상기 첫 번째 하이브리드 스위치와 연결된 상기 두 번째 하이브리드 스위치와의 통신 경로를 상기 첫 번째 하이브리드 스위치가 열어주는 단계; 상기 리더기와 상기 두 번째 하이브리드 스위치와의 통신을 위하여 상기 두 번째 하이브리드 스위치 ID 설정단계를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 스위치들에 구비된 안테나 포트에 안테나의 유무를 센싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나의 유무를 센싱하는 단계는 상기 안테나 포트에 직류 신호를 전달하여 전압의 변화를 감지하여 상기 안테나의 부착 유무를 판단하도록 할 수 있다.
상기 안테나의 유무를 센싱하는 단계는 상기 안테나 포트에 교류 신호를 전달하여 상기 안테나 포트에서 반사되는 신호의 양을 감지하여 상기 안테나 포트에 상기 안테나의 부착 유무를 판단하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 RFID 시스템은 복수개의 안테나 포트를 가지는 리더기; 각각의 상기 안테나 포트에 연결되며 상기 리더기로부터 입력 받은 신호가 상기 복수개의 안테나 포트 중 지정된 경로를 지나도록 경로 설정을 하는 스위칭 모듈과, 상기 안테나 포트에 안테나가 부착되어 있는지 여부를 판단하는 안테나 센싱 모듈과, 상기 리더기 및 서로 연결된 다른 하이브리드 스위치와의 통신을 위한 통신모듈을 가지는 복수개의 하이브리드 스위치가 직렬적으로 연결된다.
상기 하이브리드 스위치는 제어신호를 처리하는 제어모듈을 포함하고, 상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치 및 상기 하이브리드 스위치들 사이에는 1-라인 케이블이 연결될 수 있다.
상기 하이브리드 스위치는 GPIO 입/출력 신호를 제어하기 위한 GPIO 통신부를 구비하고, 상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치 및 상기 하이브리드 스위치들 사이에는 GPIO 케이블이 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 포트 확장을 위한 하이브리드 스위치 및 이를 위한 제어방법은 리더기 송신 출력의 감쇄 및 상시 리더기 전력 송출로 인한 다수개의 태그간 충돌(Collision) 발생으로 인한 인식률 저하 등의 문제를 발생시키지 않고 안테나 포트개수를 더 늘려서 전파 음영 지역을 없애고, 이에 따라 RFID 태그를 인식하는데 더 효율적으로 사용이 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 하이브리드 스위치를 사용하면 가격이 비싼 리더기와 호스트 PC의 수를 늘리지 않고도 RFID 시스템 구축이 가능한 효과가 있다.
또한 하이브리드 스위치 전용 RFID 리더기를 사용하게 되면 스위치 전원선과 스위치 제어 신호선 없이 1-라인 케이블 배선이 가능하며, 이는 시스템 구축이 간결해지고 케이블 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
더욱이 기존에 구축된 상용 RFID 리더기와도 호환이 가능하기 때문에 본 발명에 따른 하이브리드 스위치를 사용하기 위해 전용 RFID 리더기를 구비할 필요가 없으므로 RFID 시스템의 구축 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치의 경로 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 전용 리더기에 사용한 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 전용 리더기에 사용한 RFID 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 상용 리더기에 사용한 시스템 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 상용 리더기에 사용한 RFID 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치는 전용 리더기와 상용 리더기에 모두 호환 가능하다. 하이브리드 전용 리더기를 사용하는 경우 1-라인 케이블 통신을 통해 모든 스위치에 명령어를 준다. 그리고 하이브리드 스위치의 상태 정보를 전용 리더기가 전달받을 수 있도록 하기 위하여 전용 리더기 내부에는 하이브리드 스위치의 상태 정보와 같은 명령어를 처리하기 위한 제어부가 별도로 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치의 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치(200)는 1-라인 케이블(201)을 구비한다. 1-라인 케이블(201)이란 RFID 리더기와 하이브리드 스위치(200)를 연결하는 RF 케이블일 수 있다.
1-라인 케이블(201)을 통해 하이브리드 전용 리더기는 하이브리드 스위치 제어 신호를 제공하며, 하이브리드 스위치(200)는 내부 상태 정보를 전용 리더기에 전달한다. 또한 각각의 하이브리드 스위치(200)들 사이의 연결도 1-라인 케이블(201)을 통해 이루어진다.
하이브리드 스위치(200) 내부에 위치한 1-라인 케이블(201)에는 직류전원 공급부(202), RF 전원공급부(203), 통신모듈(205)이 각각 연결된다.
직류전원 공급부(202)는 제 1전원모듈(202a)과 직류정류회로(202b)를 포함한다. 제 1전원모듈(202a)은 전용 리더기의 대기상태 시 하이브리드 스위치(200)에 직류 전원을 상시 공급하며 하이브리드 스위치(200)에 제어 신호를 전달할 때에는 하이(HIGH) 또는 로우(LOW) 형태의 신호를 제공한다. 또한 제 1전원모듈(202a)은 전용 리더기로부터 받은 제어신호를 직류정류회로(202b)를 통해 안정적인 전원으로 하이브리드 스위치(200)에 공급하고, 전용 리더기와 태그간 통신 시에는 리더기로부터 연속파(Continuous Wave) 신호에 하이브리드 스위치 전원용 직류 신호를 실어서 전달한다.
그리고 RF 전원공급부(203)는 제 2전원모듈(203a)과 RF 정류회로(203b)를 구비한다. 제 2전원모듈(203a)은 상용 리더기로부터 공급받는 연속파 신호를 RF 정류회로(203b)를 통해 정류하여 얻는 전원으로 통상 900MHz 리더기인 경우 1W의 전력을 송출할 수 있다. 이정도 크기의 송출 전력은 하이브리드 스위치(200)를 구동하기에 충분한 전원의 공급을 가능하게 한다.
한편, 제 1전원모듈(202a)과 제 2전원모듈(203a)외에 하이브리드 스위치(200)는 제 3전원모듈(204)을 구비할 수 있다. 제 3전원모듈(204)은 외부에서 하이브리드 스위치(200)로 전원을 공급하는 모듈로써 상시 안정적인 전원 공급이 가능하도록 한다. 이 제 3전원모듈(204)은 상용 리더기인 경우 GPIO(General Purpose Input/Output) 통신 케이블을 통해 공급도 가능하다.
통신모듈(205)은 전용 리더기와의 통신시에 주로 사용이 되며, 크게 송신부와 수신부를 구비한다. 통신모듈(205)의 수신부는 리더기로부터 전송된 하이브리드 스위치 제어 신호를 제어모듈(206)에 제공한다. 그리고 송신부는 스위치 포트 상태 정보 신호를 하이브리드 스위치(200)로부터 전용 리더기로 제공한다.
*여기서 스위치 포트 상태 정보는 스위치 ID 정보와 안테나 센싱 정보를 포함할 수 있다. 이 스위치 ID 정보와 안테나 센싱 정보를 통해 전용 리더기는 해당 스위치에 해당 안테나 포트에만 RF 신호를 전송하며, 이를 통해 태그와 통신을 수행한다.
제어모듈(206)은 제 1전원모듈(202a)로부터 전원 공급이 이루어진 이후부터 정상상태로 들어간다. 이 제어모듈(206)은 통신모듈(205)을 통해 하이브리드 스위치 제어 신호를 전용 리더기 및 하이브리드 스위치 내부의 다른 구성들로 전달한다. 그리고 경로선택모듈(207)은 제어모듈(206)에 의해 제어가 되며, 스위치간 입/출력 신호의 방향을 결정한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치는 1-라인 케이블(201)에 연결되는 스위칭 모듈(208)과, 스위칭 모듈(208)에 연결되는 직류 필터링 모듈(209) 그리고 직류 필터링 모듈(209)과 연결되는 안테나 센싱 모듈(210)을 포함하고, 안테나 센싱 모듈(210)에는 다수개의 안테나 포트가 구비되고, 각각의 안테나 포트에는 안테나(300)가 연결될 수 있다.
스위칭 모듈(208)은 리더기의 안테나 포트로부터 입력받은 신호가 하이브리드 스위치(200)에 구비된 복수개의 안테나 포트 중 지정된 경로를 지나도록 경로 설정을 하기 위한 것이고, 직류 필터링 모듈(209)은 리더기의 안테나 포트로부터 입력 받은 신호중 직류 신호 성분을 제거하기 위한 것이고, 안테나 센싱 모듈(210)은 하이브리드 스위치(200)의 안테나 포트에 안테나(300)의 부착 유무를 판단하기 위한 것이다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치(200)는 상용 리더기와 통신을 위한 GPIO 통신부(220)를 구비한다. GPIO 통신부(220)는 스위치 ID 설정모듈(221)과 버퍼모듈(222)을 포함한다.
한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치 내부의 스위칭 모듈에 대한 실시예를 도시한 것이다.
본 실시예의 스위칭 모듈(208)은 하나의 입력에 대해 8개의 안테나 포트로 확장되는 예로써 8개의 SPDT(Single pole double throw)(208a ~ 208h)에 의하여 각 안테나 포트로의 경로가 설정된다. 도 2에 도시된 바와 같이 SPDT 1(208a)은 리더기 신호를 해당 하이브리드 스위치(200)에 전달하는 기능을 담당하며, SPDT 2(208b) ~ SPDT 8(208h)은 하이브리드 스위치(200) 내 경로 선택을 통해 하나의 입력 포트를 선택적으로 8포트로 확장하는 기능을 담당한다.
아래 표 1은 스위칭 모듈(208)의 동작예를 나타낸 것이다.
안테나
포트 		SPDT 1 SPDT 2 SPDT 3 SPDT 4 SPDT 5 SPDT 6 SPDT 7 SPDT 8
1 RIGHT LEFT LEFT X LEFT X X X
2 RIGHT LEFT LEFT X RIGHT X X X
3 RIGHT LEFT RIGHT X X LEFT X X
4 RIGHT LEFT RIGHT X X RIGHT X X
5 RIGHT RIGHT X LEFT X X LEFT X
6 RIGHT RIGHT X LEFT X X RIGHT X
7 RIGHT RIGHT X RIGHT X X X LEFT
8 RIGHT RIGHT X RIGHT X X X RIGHT
기타 LEFT X X X X X X X
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치와 전용 리더기 및 상용 리더기에 적용된 RFID 시스템에 대한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 전용 리더기에 사용한 시스템 구성도이다.
도 3의 실시예에서는 전용 리더기(400)의 안테나 포트 하나당 4개의 하이브리드 스위치(200)가 연결된 구성을 나타내고 있다. 하나의 하이브리드 스위치(200)는 8개의 안테나 포트를 가지며, 전용 리더기(400)의 안테나 포트 개수가 N(1 이상의 양의 정수)개인 경우, 하나의 전용 리더기(400)가 가질 수 있는 안테나 포트는 최대 N*4*8개가 된다.
예를 들어 전용 리더기(400)의 안테나 포트가 8개라면, 총 32개의 하이브리드 스위치(200)가 연결될 수 있고, 이에 따라 안테나 포트는 총 256개가 될 수 있다. 이에 대한 설명을 위하여 도 3의 실시예에서는 전용 리더기의 안테나 포트 1에 연결된 하이브리드 스위치 #1에 대해서만 부호 "200"을 표시하고, 그 외의 하이브리드 스위치는 "# 2 ~ #(N*4)"로 구분하였다.
한편, 도 3의 실시예에서 전용 리더기(400)와 연결되는 하이브리드 스위치(200)는 1-라인 케이블(RF 신호)(201) 이외에는 별도의 하이브리드 스위치 제어선과 전원선이 필요하지 않아 시스템 전체 구성이 간결해지고, 시스템 구축 비용이 절감될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 전용 리더기에 사용한 RFID 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 전용 리더기(400)에 하이브리드 스위치(200)를 사용하였을 때 동작은 전용 리더기(400)와 태그 간의 통신을 위하여 하이브리드 스위치 초기화 및 상태정보 전송과정(S101~S104)과, 첫번째 하이브리드 스위치(200)의 1번 안테나 포트 통신 과정(S106~S109)과 "N*4"(N은 1 이상의 양의 정수)번째 하이브리드 스위치 또는 마지막 하이브리드 스위치의 마지막 안테나 포트까지의 통신 과정(S110~S113)을 거친다.
먼저 하이브리드 스위치(200) 초기화 및 상태정보 전송과정에 대하여 설명한다. 전용 리더기(400)는 하이브리드 스위치(200)와의 통신을 위하여 초기 설정 단계(S101)에 들어간다. 그리고 전용 리더기(400)는 하이브리드 스위치 제어 신호를 1-라인 케이블(201)을 통하여 전송한다.
이에 따라 이 제어 신호를 받은 하이브리드 스위치(200)는 직류 정류를 통해 전원을 공급하며, 복수개의 하이브리드 스위치 ID 설정값을 초기화 한다(S102). 즉 초기에 하이브리드 스위치(200)들은 동일한 디폴트 ID로 설정이 될 수 있다.
따라서 전용 리더기(400)가 디폴트 ID를 가지는 하이브리드 스위치(200)와 통신을 시도하면 1단계에서는 첫 번째 하이브리드 스위치(#1)만 응답을 하고, 이후부터 첫 번째 하이브리드 스위치(#1)는 ID를 다른 값 즉 예를 들어 "0x01"와 같은 값으로 설정한 후 경로선택 모듈(207)을 통해 다음 하이브리드 스위치와의 경로를 열어준다.
그런 다음 2단계에서 전용 리더기(400)는 두 번째 하이브리드 스위치(#2)에 통신을 시도하게 되고, 두 번째 하이브리드 스위치(#2)의 스위치 ID 값이 디폴트 ID 값이면, 두 번째 하이브리드 스위치(#2)는 ID를 다른 값 즉 예를 들어 0x02와 같은 값으로 설정한 후 경로선택 모듈(207)을 통해 다음 하이브리드 스위치(#(N*4))로 경로를 열어준다.
이때 제 1과 제 2하이브리드 스위치는 동일한 루프상에 있지만 제 1하이브리드 스위치는 이미 ID가 변경된 상태이므로 제 2하이브리드 스위치만이 응답을 하게 된다.
동일한 원리로 다음 단계의 하이브리드 스위치(200)들은 새로운 ID를 부여 받으면서 신호 경로를 차례로 열어주고 스위치 ID의 할당이 끝나면 이후 모든 통신은 새로운 ID를 사용하게 된다. 새로 부여된 스위치 ID는 전용 리더기(400)로 전달됨으로써 전용 리더기(400)는 리더기 포트 당 부착된 스위치 개수를 파악할 수 있게 된다. 이러한 과정을 마지막 하이브리드 스위치까지 진행한다.
이와 같은 과정을 거쳐 전용 리더기 안테나 포트에 부착된 하이브리드 스위치(200)들의 ID가 결정되면, 전용 리더기(400)는 하이브리드 스위치(200)에 부착된 안테나 유무를 판단하기 위하여 안테나 포트 센싱 과정을 수행한다(S103).
하이브리드 스위치(200)는 전용 리더기(400)로부터 안테나 센싱 명령어를 수신하면, 스위치 내 안테나 센싱 모듈(210)를 통해 안테나 부착 유무를 판단하며, 이에 대한 정보를 전용 리더기(400)에 전달한다. 여기서 안테나 센싱 모듈(210)의 구현은 2가지로 구현 가능하다.
첫 번째로 제어모듈(206)에서 일정한 직류 신호를 안테나 포트에 전달하여 전압의 변화를 감지하여 안테나(300) 부착 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어 제어모듈(206)에서 일정 직류 신호를 스위치 내 안테나 포트에 전달하였을 시 안테나(300)가 부착된 경우 안테나(300)는 직류적으로 낮은 저항이 생성되게 설계되었다면 제어모듈(206)에 인가되는 신호는 급격히 떨어지게 된다.
반면에 안테나 포트에 안테나(300)가 미 부착된 경우는 제어모듈(206)에 인가되는 신호는 변화가 없게 된다. 이러한 상기의 정보를 통해 하이브리드 스위치(200)는 안테나 포트에 안테나 부착 유무를 판단할 수 있다.
두 번째는 일정한 교류 신호를 안테나 포트에 전달하여 반사되는 신호의 양을 감지하여 안테나 부착 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어 제어모듈(206)에서 일정 교류 신호를 스위치 내 안테나 포트에 전달하였을 시 안테나(300)가 부착된 경우 안테나(300)는 교류적으로 임피던스 매칭이 되게 설계되었다면 반사되는 신호양은 적게 나타나게 된다. 반면에 안테나 포트에 안테나(300)가 미 부착된 경우는 반사되는 신호양은 상대적으로 크게 나타나게 된다.
이러한 상기의 정보를 통해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치(200)는 안테나 포트에 안테나 부착 유무를 판단할 수 있다.
이와 같이 하이브리드 스위치(200) 내 안테나 포트에 안테나 부착 유무를 판단한 이후에 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치(200)는 제어모듈(206)로 이러한 제어 정보들을 전용 리더기(400)에 전달하게 된다(S104). 이에 따라 전용 리더기(400)는 안테나 포트에 부착된 하이브리드 스위치(200)의 ID와 포트에 부착된 안테나(300)의 유무에 대한 정보를 보유하게 된다. 그리고 전용 리더기(400)는 하이브리드 스위치(200)의 안테나 포트 ID 및 포트 정보를 디스플레이 하여 사용자에게 보여준다(S105).
상기 과정을 모두 마치게 되면, 전용 리더기(400)는 순차적으로 하이브리드 스위치 안테나 포트를 지정하며, 해당되는 포트를 통해 전용 리더기 명령어를 전달하여 태그와 통신 과정을 처리하게 된다. 그리고 반복적인 과정을 통해 리더기는 하이브리드 스위치 안테나 포트에 부착된 모든 안테나를 통해 리더기 확장 없이 다수의 태그를 인식할 수 있게 된다.
즉 전용 리더기(400)는 첫 번째 하이브리드 스위치(200)의 1번 안테나 포트 경로를 개방한다(S106). 그리고 전용 리더기(400)는 리더 인벤토리(Reader inventory) 명령어를 첫번째 하이브리드 스위치(200)의 1번 안테나 포트를 통하여 송신하고(S107), 주변의 태그가 이에 응답함으로써 태그와의 통신을 수행한다(S108). 이후 전용 리더기(400)는 해당 포트 경로를 단락한다(S109). 상기와 같은 과정을 통해 전용 리더기(400)는 마지막 안테나 포트와 상기와 같은 통신을 수행하게 되고(S110~S112), 마지막 안테나 포트를 통한 통신을 완료하면 태그와의 모든 통신 과정을 종료한다(S113).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 상용 리더기에 사용한 시스템 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 상용 리더기(500)는 통상 4개의 안테나 포트를 가지며, 다양한 서비스확장을 위해 GPIO 포트를 가진다. 이에 따라 본 발명의 실시예의 하이브리드 스위치(200)는 GPIO 통신을 통해 상용 리더기(500)와 연동된다.
상용 리더기(500)에는 안테나 포트 하나당 4개의 하이브리드 스위치(200)가 연결될 수 있으며, 하나의 하이브리드 스위치(200)는 8개의 안테나 포트를 가질 수 있다. 따라서 상용 리더기(500) 안테나 포트 개수가 4개인 경우, 하나의 상용 리더기(500)가 가질 수 있는 안테나 포트는 최대 128(=4*4*8)개가 될 수 있다. 도 5에서는 첫 번째 하이브리드 스위치 "#1"에 대표부호 "200"을 부여하고, 나머지 하이브리드 스위치들은 "#1 ~ #8"로 나타내었다.
상용 리더기(500)의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 1-라인 케이블(RF 케이블)과 하이브리드 스위치(200) 제어를 위한 GPIO 케이블(223)이 추가적으로 필요하다. 그리고 GPIO 통신을 위한 GPIO 케이블(223)은 이더넷 케이블일 수 있으며, 상용 리더기(500)와 하이브리드 스위치 그리고 하이브리드 스위치들도 이 GPIO 케이블(223)과 연결되어 있다. 그러나 전원선은 별도로 필요하지 않다. 따라서 기존에 구축된 상용 리더기(500) 시스템과 연동 가능하며, 하이브리드 스위치(200)를 이용한 RFID 리더기 안테나 포트 확장을 통해 시스템 구축 비용을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스위치를 상용 리더기에 사용한 RFID 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
상용 리더기(500)와 전용 리더기를 이용한 RFID 시스템의 동작에서의 주요한 차이점은 상용 리더기(500)가 GPIO 통신을 통해 모든 하이브리드 스위치(200)에 제어 명령어를 전달하지만, 전용 리더기와 달리 하이브리드 스위치(200)의 상태 정보를 전달받지는 못한다. 이는 상용 리더기(500) 내에 하이브리드 스위치(200)의 상태 정보에 대한 명령어를 처리하는 제어부를 별도로 포함하지 않기 때문이다.
따라서 전용 리더기를 이용한 시스템과 달리 상용 리더기(500)는 전용 리더기에서 수행하는 RFID 리더 초기 설정단계와 다른 초시 설정단계를 거친다. 상용 리더기(500)에서의 RFID 리더 초기 설정단계(S201)는 하이브리드 스위치(200)와의 통신을 위한 GPIO 통신 초기 설정을 의미한다.
그리고 초기 설정단계를 거친 후 하이브리드 스위치 전원 공급 및 초기 설정단계를 거친다(S202). 이 하이브리드 스위치 전원 공급 및 초기 설정단계는 상용 리더기(500)가 하이브리드 스위치 전원 공급 신호를 1-라인 케이블(201)을 통해 공급하는 과정과 이를 받은 하이브리드 스위치(200)가 교류 정류를 통해 전원을 공급하는 과정이다.
그리고 이때 상용 리더기(500)와 통신하는 모든 하이브리드 스위치(200)는 우선 초기 상태 시 지정된 ID로 설정이 되어있으며, 이는 GPIO 통신부(220)의 스위치 ID 설정 모듈(222)을 통해 사전에 정의된 고유 ID를 가진다. 예를 들어 스위치 ID 설정 모듈을 5-비트의 하드웨어 스위치로 설정한다면, 32개의 서로 다른 ID를 가지는 하이브리드 스위치(200)를 표현할 수 있다.
이에 따라 상용 리더기(500)는 하이브리드 스위치(200)와 GPIO 통신을 통해 사전에 정의된 스위치 ID 설정 모듈값과 일치하는 스위치와 통신이 이루어질 수 있다. 그리고 이때 상용 리더기(500)의 하이브리드 스위치 제어 명령어 신호는 스위치 개수 및 경로확장에 따라 손실이 발생될 수 있으며, 이를 보상하기 위하여 GPIO 통신부에는 버퍼모듈(221)이 내장되어 있다.
이에 대한 과정을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상용 리더기(500)의 GPIO 통신 제어 신호 중 스위치 ID 신호는 스위치 내 제어모듈(206)를 통해 해독되며, 해독된 값과 스위치 ID 설정 모듈 값이 일치하는 경우 상용 리더기(500)는 해당 하이브리드 스위치(200)를 통해 다수의 태그와 통신이 이루어진다.
만일 상용 리더기(500)의 GPIO 통신 제어 신호 중 스위치 ID신호와 스위치 ID 설정 모듈 값이 일치하지 않는 경우 GPIO 통신 제어 신호는 하이브리드 스위치(200) 내 GPIO 출력 포트를 통해 다음 하이브리드 스위치(200)로 전달이 되며, 상기 과정을 반복한다.
상기 설명에서 일례로 상용 리더기(500)의 GPIO 통신 제어 신호의 형태를 8비트로 가정하고, 상위 5비트는 스위치 ID 설정 신호로, 하위 3비트는 하이브리드 스위치(200) 내 안테나 포트 설정 신호로 지정할 경우 상용 리더기(500)와 통신 가능한 하이브리드 스위치(200) 개수는 32개이며, 하이브리드 스위치(200) 내 안테나 포트 개수는 8개가 되어, 하나의 상용 리더기(500) 안테나 포트 1개에 총 256개의 안테나 포트가 부착 가능하다.
다음 단계로 상용 리더기(500)는 GPIO API를 통해 첫 번째 스위치 1번 포트 경로를 개방하고(S203), 리더 인벤토리 명령어를 첫번째 하이브리드 스위치(200)의 1번 안테나 포트를 통하여 송신한다(S204) 이에 따라 주변 RFID 태그가 이에 응답함으로써 태그와의 통신을 수행한다(S205), 그리고 계속해서 상용 리더기(S206)는 하이브리드 위치 내의 제어모듈(206)을 통하여 해당 포트 경로를 단락한다(S206).
그리고 상기와 같은 과정을 통해 상용 리더기는 마지막 안테나 포트와 상기와 같은 통신을 수행하게 되고, 마지막 안테나 포트를 통한 통신을 완료하면 태그와의 모든 통신 과정을 종료한다(S207 ~ S210).

Claims (20)

  1. 복수개의 안테나 포트;
    리더기로부터 입력 받은 신호가 상기 복수개의 안테나 포트 중 지정된 경로를 지나도록 경로 설정을 하는 스위칭 모듈;
    상기 복수개의 안테나 포트에 안테나가 부착되어 있는지 여부를 판단하는 안테나 센싱 모듈;
    상기 리더기와의 통신신호 또는 다른 하이브리드 스위치와의 통신신호를 처리하는 통신모듈; 및
    상기 리더기로부터 수신한 제어 신호를 기초로 스위치 ID를 설정하고 상기 스위치 ID를 기반으로 상기 리더기에 의해 지정된 안테나 포트를 통해 태그와의 통신 과정을 처리하거나, 상기 제어 신호를 해독하여 해독된 값과 고유 ID가 일치하는 경우 상기 태그와의 통신 과정을 처리하는 제어모듈
    을 포함하는 하이브리드 스위치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리더기와의 GPIO 입/출력 신호를 제어하기 위한 GPIO 통신부을 포함하는 하이브리드 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 전원을 공급하는 전원모듈을 더 포함하고, 상기 전원모듈은 상기 리더기로부터 받은 제어신호를 직류 정류회로를 통해 정류하여 전원을 공급하는 제 1전원모듈을 포함하는 하이브리드 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 전원을 공급하는 전원모듈을 더 포함하고, 상기 전원모듈은 상기 리더기로부터 공급받는 연속파 신호를 정류하여 전원을 공급하는 제2 전원모듈을 포함하는 하이브리드 스위치.
  5. 제1항에 있어서, 전원을 공급하는 전원모듈을 더 포함하고, 상기 전원모듈은 외부에서 전원을 공급하는 제 3전원모듈을 포함하는 하이브리드 스위치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 3전원모듈은 GPIO 통신 케이블을 통해 외부에서 전원을 공급하는 하이브리드 스위치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 통신모듈은 스위치 ID 정보와 안테나 센싱 정보를 포함하는 스위치 포트 상태 정보 신호를 상기 리더기로 전달하는 하이브리드 스위치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 리더기와의 경로를 선택하는 경로선택 모듈을 포함하는 하이브리드 스위치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 안테나 센싱 모듈은 직류 신호를 안테나 포트에 전달하여 전압의 변화를 감지하여 안테나 부착 유무를 판단하는 하이브리드 스위치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 안테나 센싱 모듈은 교류 신호를 안테나 포트에 전달하여 반사되는 신호의 양을 감지하여 안테나 부착 유무를 판단하는 하이브리드 스위치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 해독된 값과 고유 ID가 일치하지 않는 경우, 상기 하이브리드 스위치에 연결된 다음 하이브리드 스위치로 전달되는 하이브리드 스위치.
  12. 리더기와 연결된 복수개의 하이브리드 스위치의 제어방법에 있어서,
    상기 복수개의 하이브리드 스위치 각각의 스위치 ID 또는 고유 ID를 기반으로 상기 복수개의 하이브리드 스위치 중의 어느 하나의 하이브리드 스위치의 안테나 포트를 지정하여 RFID 통신을 수행한 후 상기 안테나 포트를 단락하고, 상기 어느 하나의 하이브리드 스위치의 다음 안테나 포트를 개방하여 RFID 통신을 수행한 후 상기 다음 안테나 포트를 단락하는 단계;
    상기 어느 하나의 하이브리드 스위치의 마지막 안테나 포트를 통한 통신이 완료되면, 상기 어느 하나의 하이브리드 스위치에 연결된 다음 하이브리드 스위치의 안테나 포트를 지정하여 RFID 통신을 수행하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 스위치의 제어방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치와의 통신을 위하여 첫 번째 하이브리드 스위치의 스위치 ID를 설정하는 단계;
    두 번째 하이브리드 스위치와의 통신을 위하여 상기 첫 번째 하이브리드 스위치와 연결된 상기 두 번째 하이브리드 스위치와의 통신 경로를 상기 첫 번째 하이브리드 스위치가 열어주는 단계;
    상기 리더기와 상기 두 번째 하이브리드 스위치와의 통신을 위하여 상기 두 번째 하이브리드 스위치의 스위치 ID를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 스위치의 제어방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 복수개의 하이브리드 스위치에 구비된 안테나 포트에 안테나의 부착 유무를 센싱하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 스위치의 제어방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 안테나의 부착 유무를 센싱하는 단계는 상기 안테나 포트에 직류 신호를 전달하여 전압의 변화를 감지함으로써 상기 안테나의 부착 유무를 센싱하는 단계를 포함하는 하이브리드 스위치의 제어방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 안테나의 부착 유무를 센싱하는 단계는 상기 안테나 포트에 교류 신호를 전달하여 상기 안테나 포트에서 반사되는 신호의 양을 감지함으로써 상기 안테나의 부착 유무를 센싱하는 단계를 포함하는 하이브리드 스위치의 제어방법.
  17. 복수개의 안테나 포트를 가지는 리더기; 및
    각각의 상기 안테나 포트에 연결되며 상기 리더기로부터 입력 받은 신호가 상기 복수개의 안테나 포트 중 지정된 경로를 지나도록 경로 설정을 하는 스위칭 모듈, 상기 안테나 포트에 안테나가 부착되어 있는지 여부를 판단하는 안테나 센싱 모듈, 상기 리더기 및 서로 연결된 다른 하이브리드 스위치와의 통신을 위한 통신모듈, 및 상기 리더기로부터 수신한 제어 신호를 기초로 스위치 ID를 설정하고 상기 스위치 ID를 기반으로 상기 리더기에 의해 지정된 안테나 포트를 통해 태그와의 통신 과정을 처리하거나, 상기 제어 신호를 해독하여 해독된 값과 고유 ID가 일치하는 경우 상기 태그와의 통신 과정을 처리하는 제어모듈을 포함하는 복수개의 하이브리드 스위치
    를 포함하는 연결된 RFID 시스템.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치 사이 및 상기 하이브리드 스위치와 상기 다른 하이브리드 스위치 사이에는 1-라인 케이블이 연결되는 RFID 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 하이브리드 스위치는 GPIO 입/출력 신호를 제어하기 위한 GPIO 통신부를 구비하고, 상기 리더기와 상기 하이브리드 스위치 및 상기 하이브리드 스위치들 사이에는 GPIO 케이블이 연결되는 RFID 시스템.

  20. 제 17항에 있어서, 상기 통신모듈은 스위치 ID 정보와 안테나 센싱 정보를 포함하는 스위치 포트 상태 정보 신호를 상기 리더기로 저달하는 RFID 시스템.
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