JP2011501329A - Ｒｆｉｄネットワーク制御と冗長性 - Google Patents

Abstract

ＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）が提供され、複数のＲＦＩＤリーダのうちの何れか一つからのＲＦＩＤトラフィック信号は、そのＲＮＣＤに結合されたＲＦＩＤアンテナのうちの何れにも経路付けできる。ＲＮＣＤに直接的又は間接的に結合された各リーダは、それ自体の動作又は該リーダを管理している外部ホスト制御器の動作の何れかを介して、ＲＦＩＤトラフィック信号を搬送するために使用されるケーブルと同一のケーブルを通じて、ＲＮＣＤに指令を発令し、ＲＮＣＤに、そのリーダとＲＮＣＤに結合された特定のＲＦＩＤアンテナとの間にＲＦＩＤトラフィック信号のためのチャネルが確立されるように、その内部スイッチ構成を設定させることができる。これは、信号強度損失を最小にして必要な通信チャネルを確立するように、他の介在するＲＮＣＤユニットを迂回状態に置く、リーダ又は外部ホスト制御器からの指令を含むことができる。
【選択図】 図１

Description

関連出願

本出願は、米国仮出願第６１／０１６，４１３号（発明の名称”ＲＦＩＤ ＮＥＴＷＯＲＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＮＤ ＲＥＤＵＮＤＡＮＣＹ”、出願日２００７年１２月２１日）の優先権を主張し、米国特許出願第１１／３７０，５３０号（発明の名称”Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ”、出願日２００６年３月７日）の一部継続出願であり、これらの出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

一般に本発明は、ＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）又はモジュールに関し、これはＲＦＩＤリーダ又は他のホスト装置又はコンピュータからの無線周波信号を、そのＲＦＩＤリーダ、リーダの集合体、及び／又はホストコンピュータとの通信を必要とするアンテナ及び他の装置のネットワークへ指向させる若しくは経路付けることに有用である。本発明は、特に、比較的高価なリーダ及び／又はホストの数を最小限にすることが望まれる多数のアンテナ及び／又は他の周辺機器を有するＲＦＩＤ用途において使用される。これは、ＲＦＩＤスマートシェルフ及び他のスマート又はＲＦＩＤ対応の商品陳列棚システムを含むが、これらに限定されるものではない。本明細書に説明される実施形態のルーティング装置により搬送されて導かれる信号は、ＲＦＩＤリーダとタグとの間の通信のためのＲＦＩＤ指令としてもよく、又は、これらの信号は、スイッチの設定、ネットワーク内の装置の電源の入切、ネットワーク上の装置の特定及び／又は構成、或いはＲＦＩＤネットワークの有効な動作に必要な他の機能の実行のために使用される制御信号としてもよい。

無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システム及びその他の形式の電子式商品監視は、その位置及び特性に経済的関心、安全的関心、又は別の関心が持たれる物品の追跡に広く用いられている。これらの用途においては、代表的には、追跡される物品の内側にトランスポンダ又はタグが貼り付け若しくは取り付けられており、これらのトランスポンダ又はタグは、タグの位置（ひいては推測により物品の位置）をリーダが直接又は間接的に接続されるネットワークを経由して人間又はソフトウェアアプリケーションに報告するトランシーバ又はリーダに対して少なくとも断続的に通信状態にある。ＲＦＩＤ用途の実施例は、店舗内で公売される小売物品の追跡、これらの物品の店舗内の裏部屋、店舗の作り付け棚上、ディスプレイ、カウンタ、ケース、キャビネット、クローゼット、又は別の作り付け設備での在庫管理、及び販売地点から店舗出口に至るまでの物品の追跡を含む。また、物品は小売供給チェーンを移動するため、倉庫、配送センター、トラック、運搬用バン、運送用コンテナ、及び別の保管地点又は物品の輸送を伴う物品追跡用途も存在する。ＲＦＩＤ技術の用途の別の領域は、高価な物品（必ずしも一般向けに販売されているとは限らない）の盗難、紛失、又は置き違えを防ぐため、又はその資産の管理系統の完全性を維持するために、環境内で追跡する資産追跡を伴う。ＲＦＩＤ技術のこれらの用途は、例示を目的として列挙したものであり、本技術には多くの別の用途が存在することに留意されたい。

受動型ＲＦＩＤシステムの場合は、ＲＦＩＤタグは電磁搬送波によって作動する。いったん作動すると、受動型タグは高周波（ＲＦ）信号を解釈して（通常は電磁搬送波に時間制限を設けた間欠的外乱を形成することにより）適切な応答を与える。タグの応答を符号化するこれらの外乱は、リーダによりそのアンテナを介して検知される。能動型ＲＦＩＤシステムの場合は、タグがバッテリ等のそれ自体の電源を含んでおり、自身の搬送波及び符号化されたＲＦ信号を形成することにより、リーダとのＲＦ通信を開始することができるか、或いはタグの電源がタグのデータ処理速度を上げるか若しくはタグの応答中の出力を上げることにより、タグの性能を向上させ、ひいてはタグとリーダとの間の通信の最大距離を向上するために使用できる。

ＲＦＩＤシステムは、代表的にはリーダアンテナを用いて、デジタル信号で符号化された電磁搬送波をＲＦＩＤタグへ向けて発する。従って、リーダアンテナは、タグとリーダとの間の通信を促進し、その通信の質に影響を及ぼす重要な構成要素である。リーダアンテナは、リーダからの信号を含む交流電流を、タグに配置された第２のアンテナに適する信号を含む振動電磁場又は振動電磁波に変換するか、又はそれに代えて、信号を含む振動電磁場又は振動電磁波（これはタグから送信又はタグにより変更されている）を、リーダによる復調及びリーダとの通信のために信号を含む交流電流に変換する変換器として考えることができる。ＲＦＩＤシステムで使用されるアンテナのタイプには、パッチアンテナ、スロットアンテナ、双極子アンテナ、ループアンテナ、ならびに他の多数のタイプ及びこれらのタイプの変形が含まれる。

受動型ＲＦＩＤシステムの検出範囲は、典型的に、信号強度によって、例えば、受動型ＵＨＦ ＲＦＩＤシステムについては、ほぼ数フィート未満の短距離に制限される。受動型ＵＨＦ ＲＦＩＤシステムにおける読み取り範囲の制限により、多くの用途は携帯型リーダユニット、又はリーダとケーブルでリーダにつながれたアンテナ棒とを備える移動カートを使用する。これらの携帯型又は移動リーダシステムは、特に、一つの固定アンテナが装備された定置又は固定リーダの検出範囲よりも著しく大きい空間内にタグ付き物品が保管される場合、すべてのタグを検出するために、一群のタグ付き物品の周りを手動で移動し得る。しかしながら、携帯型ＵＨＦリーダ及びアンテナユニットは、幾つかの短所を抱えている。第一の短所は、走査活動に付随する人件費に関する。固定的な基礎構造は、いったん支払いが済めば、付随する持続的な労務費がかかる手動システムよりも運用費が遥かに安価である。加えて、携帯型ユニットは、タグの読み込みの正確な位置について不明性をもたらすことがしばしばである。例えば、リーダの位置はユーザによって留意し得るが、読み込みイベント中のタグの位置は、所定の用途に対して充分に知らされない場合がある。即ち、携帯型ＲＦＩＤリーダの使用は、しばしばほんの数フィートの空間分解能の確実性につながり、多くの用途は数インチの空間分解能以内のタグ付き物品の位置の認識を必要とする。また、携帯型ＲＦＩＤリーダ及び移動リーダカートは、固定リーダ及びアンテナシステムの場合よりも紛失又は盗難のおそれが高い。

携帯型ＵＨＦ ＲＦＩＤリーダに代えて、より多数のタグ付き物品を検出するために充分な電力で駆動される大型の固定リーダアンテナを使用しても良い。しかしながら、このようなアンテナは、見苦しく美観的に不快感を与えることがあり、放射電力が法定又は規制の許容限界を超えてしまうこともある。更に、これらのリーダアンテナは、空間についての費用が非常に高額な店内その他の位置に設置されることがしばしばであるので、そのような大型のリーダアンテナを使用することは不都合である。加えて、単一の大型アンテナを広い面積（例えば、小売用棚一組、又はキャビネット全体、又はカウンタ全体等）の調査に用いる場合、タグ付き物品の位置は、特定の地点、又は作り付け棚の小区画へ分割することができないことにも留意すべきである。或る用途では、タグ付き物品の位置は、数インチの空間分解能で認識することが望ましいことがある（例えば、小売店の棚上に多くの小さい物品があり、手作業の検査及び仕分け時間を最小限にすること望ましい場合）。このような状況では、物品を所望の空間分解能で設置することは一般に不可能であるため、単一の大型リーダアンテナの使用は望ましくない。

代替策として、全自動若しくは機械化移動アンテナシステムを使用することができる。米国特許第７，１３２，９４５号には、機械化走査アンテナを採用したシェルフシステムが記載されている。この試みは、比較的広い面積の調査を可能とし、また、人間による労働の必要性をなくす。しかしながら、市販のシェルフシステムに可動部を導入することは、システム費用がより高額になり、据付がより複雑であり、及び維持費がより高額であり、しかも可動部を組み込んだ機械にしばしば見られるようなシステムの修理所要時間の不便さがあるので、実用的ではないと認められることがある。ビーム形成スマートアンテナは、可動部を伴わずに細いビームで空間を走査することができる。しかしながら、能動型機器であるので、受動型アンテナに比べると、通常は大型で高価である。

上述の試みの欠点を克服するため、小型アンテナの固定配列が、幾つかのＵＨＦ ＲＦＩＤ用途で利用される。この試みでは、米国特許第７，０８４，７６９号に記載されるように、広い面積に及ぶ非常に多くのリーダアンテナが、ある種のスイッチング回路網を介して単一のリーダ又は一群のリーダに接続される。スマートシェルフ及び別の類似の用途は、ＲＦＩＤが使用可能なシェルフ、キャビネット、ケース、ラック又は他の固定備品の中又は上の小型タグ付き物品の追跡又は在庫管理監査を伴い、小型アンテナの固定配列を活用することができる。スマートシェルフ及び類似の用途において、タグ付け定置物品を追跡する際、小型アンテナの固定配列は、携帯型リーダ、単一の大型固定アンテナを用いたシステム、及び移動アンテナシステムに勝る幾つかの利点を提供する。第１に、アンテナ自体が小型であり、従って各アンテナを取り囲む空間の調査に比較的小さな電力しか必要としない。従って、これらのアンテナに一つずつ呼び掛けをなすシステムにおいては、システム自身が比較的小さな電力しか必要としない（通常１ワットより遥かに少ない）。大型アレイにおいて小型アンテナのそれぞれに呼び掛けをなすことにより、システムは、比較的小さな電力で広い面積を調査することができる。また、アンテナアレイにおいて使用されるＵＨＦアンテナが概ね小型であり（制限された出力と１〜１２インチ（約２．５〜３０ｃｍ）未満という範囲のため）、指定された既知の空間的位置で小さな空間を調査するので、アレイの中の特定されたアンテナによって読み込まれるタグ付き物品もまた１〜１２インチ（約２．５〜３０ｃｍ）の同一の空間分解能で設置されることになる。ゆえに、小型アンテナの固定配列を使用するシステムは、携帯型ＲＦＩＤリーダ及び少数の比較的大型のアンテナを使用するシステムよりも正確にタグ付き物品の位置を決定することができる。また、アレイの中の各アンテナが比較的小さいため、棚又は別の固定保管設備の内部に隠すことが極めて容易であるので、美観を向上し、外部からの破壊的な出来事（例えば、子供の好奇心に駆り立てられた取り扱い、又は一般人による悪意のある行為）による被害を最小限にする。また、固定アンテナの配列は可動部を伴わないため、上述の可動部に付随する不都合の何れにも悩まされない。また、このようなアンテナアレイの中で使用されるような小型アンテナは、単一のアンテナ要素が故障した場合、単一の大型アンテナの交換に比べて、交換が安価であろう。また、アンテナの固定配列は、タグ付き物品の走査を実行するために特別な手作業を必要とせず、従って、携帯型リーダ及びアンテナシステム、又は移動カートの試みに付随するコスト高な手作業が付随しない。

殆ど例外なく、ＲＦＩＤ技術の実装には、アンテナをＲＦＩＤリーダへ直接接続することに関係しているので、アンテナとリーダとの比は比較的に低い値に限定される（４を超えることは殆ど無い）。実装には、リーダとアンテナとの間の多重化スイッチの使用が関係することも多く、各リーダに多数のアンテナが可能になる。図１は、典型的な先行技術の手法を示す模式図である。個別のＲＦＩＤアンテナ１００は、単純なスイッチ又はリレー１１０を使用して、中央の共通のＲＦ通信ケーブル１０５に接続される。共通のケーブルによって、アンテナは、発信ＲＦ信号を生成し、且つ受信ＲＦ信号を解釈するＲＦＩＤリーダ１２０から駆動され、これらのＲＦ信号は本明細書では「ＲＦＩＤトラフィック信号」又は単に「トラフィック信号」と称される。ここで、ＲＦＩＤトラフィック信号は、特に、ＲＦＩＤリーダとタグとの間を通信するために使用される信号に関係するが、本明細書で「ＲＦＩＤトラフィック」と特に記される一部の場合には、装置制御及び指令信号も含む可能性がある。その他特に記載のない限り、以下の説明において「ＲＦＩＤトラフィック」とは、ＲＦＩＤタグと通信するためにアンテナへの及びアンテナからの信号を指すものとする。図１において、リーダはコンピュータ１３０から受信される指令により制御される。特定のアンテナの読み取り範囲内でタグ（又はトランスポンダ）１４０との通信を開始するために、コンピュータ１３０はアンテナを選択し、選択されたアンテナの識別子をスイッチ制御器１５０へ送信し、これによって、スイッチ制御器１５０とアンテナの関連するリレー１１０との間に結合された制御ライン１１５を使用して、選択されたアンテナを有効にする。他のアンテナは、それぞれ対応する制御ラインにより無効にされる。コンピュータ１３０は、次に、リーダ１２０に必要な情報を収集するよう命令し、リーダ１２０からの結果はコンピュータ１３０に返され、有効なアンテナに関連付けられる。

図１に示された手法は、単一又は少数のリーダによって多数のアンテナを使用することを可能にするが、マルチプレクサを制御するために使用される技術は未熟であり、ネットワークを手動で設定することを要し、ネットワーク上のリーダが無効になる場合は、或るリーダから別のリーダへの障害迂回が可能ではない。即ち、単純なマルチプレクサに基づくこれらの未熟なネットワークの実装には、各アンテナを特定の単一リーダに直接割り当てることに依存しており、その動作は、その単一のリーダの動作状態に依存する。

ごく少数のリーダを使用しての大量の小型アンテナの実践的な実装は、強力で単純、且つ経済的な信号ルーティング手法に依存する。本明細書に説明される本実装は、遥かにより強力なネットワークを作成するためのＲＦネットワーク制御モジュール及び方法に関係し、各アンテナは、必要に応じて、ニつ以上のリーダの集合体のうちの何れによってもアクセスされ得る。先行技術のＲＦＩＤアンテナネットワークにおいては、各アンテナは特定のリーダに割り当てられ、ネットワークの他のリーダによってはアクセスされ得ない。リーダが何らかの理由で障害又はオフラインになると、そのリーダに割り当てられた全てのアンテナはネットワークにとって本質的に無効になる。先行技術を使用して、ニつ以上のリーダから特定のアンテナにアクセスすることを可能にする唯一の方式は、マルチプレクサ、別々の制御ライン、及び外部スイッチの複雑な組み合わせを使用することである。本実施形態は、これらの構成要素全てを、複数のＲＦＩＤリーダが同一の一連のアンテナにアクセスすることを可能にする単一装置で置換し、これによりリーダにフェイルオーバー機能を提供する（即ち、リーダの障害はネットワークを管理するホストシステムにより検出され、ネットワークの全てのアンテナがアクセス可能な状態であるように、有効なリーダにより置換される）。更に、マルチプレクサ、制御ライン及び外部スイッチの複雑な組み合わせよりも本実施形態が非常に有利である点は、本実施形態の装置は、ＲＦＩＤタグとの通信用ＲＦＩＤトラフィックを搬送するために使用されるラインと同一のラインによって制御され得ることである。これは、ネットワークのケーブル敷設又は配線要件を非常に最小化し、コストの削減、設置時間の短縮、保守の容易化、見た目の改善、スペース要件の軽減、及び他の幾つかの利点を提供する。本実施形態は、ネットワークに冗長経路を導入することを実用上可能にし、複数のリーダが所与のアンテナにアクセスすることができるようにするため、ネットワークの負荷分散を可能にする。即ち、リーダを管理するＲＦＩＤネットワークホストシステムは、リーダの使用（リーダの負荷）を追跡し、本発明に説明される装置のスイッチ機能を使用して、ネットワークにおける所与のアクティビティの領域に割り当てられたリーダに均一に負荷を分散することができる。

本発明は、概して、ＲＦＩＤネットワーク制御装置及びこれを使用する方法に関する。

一つの実施態様においては、ＲＦＩＤネットワーク制御装置の部分であるニつの制御ポートの間に迂回機能を有し、ＲＦＩＤトラフィック信号が、ＲＦＩＤネットワーク制御装置の他の内部回路を通過することなく、迂回伝送経路を使用してＲＦＩＤネットワーク制御装置に出入りすることを可能にするＲＦＩＤネットワーク制御装置が説明される。この特徴に基づく更に有利な態様は、特に、冗長ＲＦＩＤリーダ及び／又はホスト装置を使用して、特定のＲＦＩＤネットワーク制御装置に関連するＲＦＩＤポートに結合された関連するＲＦＩＤタグを監視及び制御し得ることである。

別の態様においては、ＲＦＩＤネットワーク制御装置は、スマートリーダとも称される能動ＲＦＩＤリーダを含み、従って、ＲＦＩＤ制御信号を生成及び復号することができる。

また別の態様においては、迂回伝送経路を有するＲＦＩＤネットワーク制御装置を設定及び使用する方法である。

これら及び他の態様及び利点を、本明細書で更に説明する。

多数のＲＦＩＤアンテナに共通のＲＦケーブルを使用するが、各アンテナ有効化リレーには個別の制御ラインを使用するアンテナネットワーク制御に対する先行技術の手法を示す。 好ましい実施形態によるＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）を示す。 好ましい実施形態によるＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）により実現されるアンテナネットワークの実施例を示す。 好ましい実施形態による制御ポートスイッチブロック（図２の２３０を参照）の詳細を示す。 好ましい実施形態による制御ポートセレクタ及び指令解釈ブロック（図２の２４０を参照）の詳細を示す。 好ましい実施形態による制御ポートセレクタと指令解釈ブロック（図２の２４０を参照）の詳細を示し、制御ポートＲＦ Ｉｎ Ｂ（ライン２２０によりサンプルされる）からの指令が（ライン２４５ａ〜２４５ｄを経由して）ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器にアクセスすることを可能にするスイッチ設定を示す。 好ましい実施形態による制御ポートセレクタと指令解釈ブロック（図２の２４０を参照）の詳細を示し、制御ポートＲＦ Ｉｎ Ａ（ライン２１８によりサンプルされる）からの指令が（ライン２４５ａ〜２４５ｄを経由して）ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器にアクセスすることを可能にするスイッチ設定を示す。 好ましい実施形態による制御ポートセレクタと指令解釈ブロック（図２の２４０を参照）の詳細を示し、制御ポートＲＦ Ｉｎ Ａ（ライン２１８によりサンプルされる）又はＲＦ Ｉｎ Ｂ（ライン２２０によりサンプルされる）からの指令が（ライン２４５ａ〜２４５ｄを経由して）ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器にアクセスすることを可能にするスイッチ設定を示す。 好ましい実施形態によるＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器ブロック（図２の２５０を参照）の詳細を示す。 好ましい実施形態によるＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーブロック（図２の２７０を参照）の詳細を示す。 好ましい実施形態によるネットワーク経路分析ブロック２８０の詳細を示す。

好ましい実施形態及び用途をここで説明する。本明細書において説明及び請求される本発明の要旨又は目的から逸脱することなく、他の実施形態を具現化することが可能であり、ここに開示された実施形態に変更をなすことが可能である。本明細書において開示される好ましい実施形態は、ＲＦＩＤシステムの分野に適用されるとして具体的に説明されているが、同一又は類似の問題を有する任意の技術において具体化できることは極めて自明であろう。

以下の説明においては、本明細書の一部を成し、幾つかの実施形態を示す添付図面を参照する。与えられた説明の目的から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的及び機能的変更をなし得ることが理解される。

本明細書に提供される実施形態の説明において、「結合された」、「取り付けられた」、「接続された」及び他の同様な語句は、二つの装置、モジュール又はサブ回路の電気的結合状態を説明するために使用される。この結合は、ＡＣ及びＤＣ両方の電力又は信号が流れることができる単純な電気的接続の作成を意味し得るか、又は、ＤＣ電力は遮断されるが、充分に高周波のＡＣ電力は流れることができるように、挿入されたコンデンサを使用する電気接続の作成を意味することができる。また、ある装置から別の装置への「直接」接続は、二つの接続された装置の間には介在装置が存在しないことを意味するが、「間接」接続は、二つの接続された装置の間には、適切な設定により、二つの接続された装置の間で信号の流れを可能にすることができる介在装置が一つ以上存在することを意味する。

図２は、ＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）の好ましい実施形態を示す図面で、装置の幾つかの部分を表すために機能ブロックを使用している。本図に示されているように、装置はニつの制御ポート２１０及び２１２、更に１４のＲＦＩＤアンテナポート２９０も有する。ＲＦＩＤアンテナポート２９０の各々は、ＲＦＩＤアンテナ又は他のＲＦＩＤ対応入出力装置（例えば、ＲＦＩＤ信号増幅器、その機能の一部にＲＦＩＤプロトコルを使用するビデオ表示部、電子価格表示装置、又は光学式バーコードスキャンをネットワークのＲＦＩＤプロトコルベース通信に適合する信号に変換する装置）に接続され得る。商品陳列棚の外側に内蔵又は取り付けられた低コストのＲＦＩＤアンテナ１組と使用される場合、図２に示される装置は、外部のＲＦＩＤリーダ又は機能的に同等なホストシステムが、ポート２９０に接続されたアンテナの何れにもアクセスすることを可能にする。制御ポート２１０及び２１２のうちのどちらも、入力又は出力のどちらにも使用され得る。また、二つの制御ポートが存在することにより、ネットワーク設計者は、幾つかのこれらのＲＮＣＤを連続的に配置し、チェーンのどちらの端からもチェーンに沿って装置の何れか一つと通信することが可能になり、ネットワークに貴重な冗長性を提供する。

図３は、ＲＮＣＤにより実現されるＲＦＩＤアンテナネットワークの実施例を示す。
この単純なネットワークにおいて、３つのＲＮＣＤ３２０、３３０及び３４０は、連続的又はチェーン状に配置され、ニつのリーダ３１０及び３５０は、ネットワーク制御装置のチェーンの各端に一つずつ配置される。図３において、ネットワーク制御装置３２０、３３０及び３４０の各々は、ＲＦＩＤアンテナポート２９０（図面には番号が振られていない）に取り付けられた１４のアンテナを備えて示される。制御ポート２１０及び２１２は、３つのネットワーク制御装置の各々上に明確に示されている。それらの装置は、これらのニつのポートの接続順序を守るように綿密な様式で接続されていないことに特に注意されたい。例えば、装置３２０の場合、ポート２１０はネットワークのリーダ１の側に接続されているが、ポート２１２は、ネットワークのリーダ２の側に接続されている。他のニつのネットワーク制御装置３３０及び３４０の場合、接続は逆である。即ち、これらのニつの装置に対し、ポート２１２は、ネットワークのリーダ１の側にあり、ポート２１０は、ネットワークのリーダ２の側にある。本明細書に説明される実施形態の基本的特性は、制御ポートの何れをも使用して、どのような順序にでも装置を接続できることであり、ネットワーク制御装置（図３の装置３２０、３３０及び３４０）によって、ネットワーク上のリーダは、本明細書の他の場所で説明される様式において、どのように制御ポートが接続されているかを決定することが可能になる。即ち、ＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）は、ポート接続の順序を考慮せずに、双方向様式において複数の独立したリーダをサポートすることができる。この双方向性を可能にするＲＮＣＤの内部特徴は以下に説明される。

図３に示された単純なネットワークは、実施形態の別の重要な特徴である迂回機能を説明するために使用され得る。例えば、第１のリーダであるリーダ３１０がＲＮＣＤ３３０に接続されたアンテナにアクセスするためには、介在装置であるＲＮＣＤ３２０を介して伸びる経路に沿って信号を送信及び受信することが可能でなければならないことに注意されたい。これは、ある制御ポートから他の制御ポートへ、装置内部の短い（信号損失が低い）経路を提供するＲＮＣＤ内部へのスイッチ及び制御を提供することによって実現される。この迂回経路を提供する手段は、以下に詳細が説明される。リーダが所与の装置上のアンテナポートにアクセスするためには、まず、介在装置を識別し、これらの装置を迂回状態にする命令を与えることが必要であることに注意されたい。代替として、ネットワークの多様なＲＮＣＤ内部の制御ユニットは、ネットワークのこれらの分岐又は部分上の他の装置の認識を維持するルータとして機能し、直接的又は間接的のどちらかで接続されている他の装置に応じて、（迂回状態において）信号を無視（廃棄）又は信号を転送の何れかを実行するように構成される可能性もある。即ち、好ましい実施形態に従う装置の迂回機能と双方向性により実現される革新的な機能によって、装置は、選択的ＲＦＩＤ信号ルータとして機能することが可能になる。これによって、ネットワーク設計者は、ＲＦＩＤネットワーク管理の脱集中化が可能になる（即ち、その負荷の全てをネットワークに取り付けられた一つ又は少数のホストシステムにかけるのではなく、ネットワーク管理機能をネットワーク制御装置の集合体の間に分散する）。

図３に示されたネットワークの実施例は、ＲＮＣＤに直接結合されたニつのリーダを示す。しかしながら、本明細書に図示及び説明されるようなリーダは、一般市場で購入可能な典型的なＲＦＩＤリーダではないことを理解されたい。そうではなく、これらのリーダは、ＲＦＩＤタグ（例えば、関心対象の物品上の受動型タグ）との通信のために、ＲＦＩＤ電波インターフェイスプロトコルに従って、ＲＦＩＤ信号を生成及び復号することができ、リーダは、ＲＮＣＤと通信してこれらの動作を規制する指令を生成及び復号することもできるという意味において、マルチ機能である。このような信号は、ＲＦＩＤトラフィックと同一のケーブルに沿って搬送され、ＡＭ、ＦＭ、ＰＳＫ、又は当業者には周知の他の任意の符号化手法のように符号化され得る。制御指令は、ＲＦＩＤ電波インターフェイスプロトコルの特定の指令として組み入れられる可能性もある。図３及び上記に示された状況において、ＲＦＩＤリーダは、ＲＮＣＤの集合体を管理し、必要に応じて各々一つにタスクを割り当て、及び必要に応じてそれ自体と特定のＲＮＣＤに取り付けられた特定のアンテナとの間に経路を作成するように各々を構成することができる真の「スマートリーダ」である。このようなスマートリーダは、次いで、何らかのホストシステム又はネットワーク稼動ビジネスアプリケーション又は他のシステムへのインターフェイスに取り付けられることになる（図３には図示せず）。

ここで、好ましい実施形態は、上記のようなスマートリーダが関与する用途に限定されないことが明示的に記される。そうではなく、ここで、好ましい実施形態は、スマートリーダが、シンプルリーダ（タグへ、及びタグからのＲＦＩＤ信号トラフィックを生成及び復号するだけのリーダ）、ＲＦＩＤネットワークが取り付けられ得る任意の外部ネットワークとインターフェイスするホストシステム（例えば、コンピュータ又はマイクロ制御器ベースユニット）、及びＲＦＩＤネットワークを管理し、且つＲＮＣＤの制御のための指令を符号化及び復号する機能を有する別の装置を含むシステムにより置換される、ネットワーク構成及び用途も含むことが明示的に記される。また、外部ネットワークインターフェイス及びＲＦＩＤネットワーク管理の機能は、スマートＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤアンテナポート、ニつの制御ポート、スイッチネットワーク、及びＲＮＣＤのうちの一つの制御ユニットと同一の筐体内にあるように、単一の筐体を有する単一のユニットに組み合わされ得ることにも注意されたい。また、近接近のスマートリーダと近接近の一つのＲＮＣＤとの間で伝送される信号間の待ち時間が最小であるように、スマートＲＦＩＤリーダが、ＲＦＩＤアンテナポート、ニつの制御ポート、スイッチネットワーク、及びＲＮＣＤのうちの一つの制御ユニットまで、１０から１００フィート（約３ｍから約３０ｍ）など、近接していることも本発明の目的の範囲内である。また、多様なデータのフィルタリング、スムージング、格納、集約及び／又は分析の機能は、ＲＦＩＤネットワークを制御しているスマートリーダで実行され得ること、又はこれをＲＦＩＤネットワークを管理しているホストシステム又は別々の装置においてでも実行され得ることにも注意されたい。単純化のために、本明細書は、ＲＮＣＤの外部指令及び制御をリーダ機能として説明するが、上記の説明により、「リーダ」という用語は、現実には、一つのリーダユニットに組み合わされても、又は指令システムの幾つかのユニット間に分散してもよいタスク及び機能のセットの説明を単純化するために使用されることが明白であろう。

図２において、ＲＦ入力／出力ライン２１４（ＲＦ Ｉｎ Ａ）及び２１６（ＲＦ Ｉｎ Ｂ）は、それぞれ、制御ポート２１０及び２１２によりＲＦ信号を受信又は送信し、これらを制御ポートスイッチブロック２３０へ、及び制御ポートスイッチブロック２３０から渡す。装置に結合されたＲＦＩＤアンテナ向けのＲＦＩＤトラフィック信号が、制御ポート２１０及び２１２のどちらかを介して受信されている場合、これらのポートのうちの一つは、制御ポートスイッチブロック２３０により選択され、次いで、制御ポートスイッチブロックからライン２６０を経由して、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーブロック２７０へ送信される。ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーブロックは、次に、ライン２６０からのＲＦ信号をＲＦＩＤアンテナポート２９０のうちの一つに送信する。ブロック２４０の機能は、それぞれ、ライン２１８及び２２０を経由してライン２１４及び２１６上の信号をサンプルし、それらの信号内の指令を使用して、制御ポートスイッチブロック２３０の状態を、（１）ＲＦ Ｉｎ Ａ有効、（２）ＲＦ Ｉｎ Ｂ有効、又は（３）Ｂｙｐａｓｓ有効の３つの状態のうちの一つに設定することである。これらの指令及び制御信号は、搬送波上で変調されたＲＦ信号、ベースバンド偏移、又は振幅、位相、周波数又は当業者により周知の他の波形変更による他の任意の形式のデータ符号化の何れのようにも符号化され得る。制御ポートスイッチブロック２３０の迂回状態において、ＲＦ Ｉｎ ＡポートとＲＦ Ｉｎ Ｂポートとの間の直接通信経路が作成され、一つのポートで導入された任意の信号が他のポートから送出され得る。しかしながら、この直接経路はＲＦを通すが、図４に示されたように、スイッチを絶縁するために使用されるコンデンサのため、ＤＣ（直流）又は非常に低周波のＡＣ信号は通さないことに注意されたい。ＲＮＣＤを介するＤＣ及び低周波ＡＣ信号（例えば、スイッチ制御及び通信信号）の迂回は、以下に詳細を説明するように、ライン２１８及び２２０を介して達成される。ブロック２４０の主な機能は、ライン２１４及び／又は２１６からの制御指令をブロック２５０のＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器に渡すことである。ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器は、次に、ライン２５５を経由して、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリー２７０の状態を設定する。

図４は、好ましい実施形態に従う、制御ポートスイッチブロック２３０の詳細を示す。好ましい実施形態に従うこのブロックの主要構成要素は、３つの単極双投スイッチ４１０、４２０及び４３０と、ニつの反転ゲート４５０及び４７０とを含む。双投スイッチの各々は、ニつの入力（各スイッチ上でＲＦＣ１とＲＦＣ２として示される）により制御され、この場合、スイッチ状態は、ニつの電圧（ＲＦＣ１又はＲＦＣ２）のうちの高いほうに対応する側に設定される。スイッチの位置は、ＲＦＣ１とＲＦＣ２の相対電圧レベルに依存し、この好ましい実施形態においては、これらの相対電圧レベルは、図４に示されるように反転及び非反転制御ラインにより制御される。例えば、ライン２３５ａの電圧が高い場合（論理１）、スイッチ４１０のＲＦＣ２の入力とスイッチ４２０のＲＦＣ１の入力はどちらも高く設定され、ライン２１４（スイッチ４１０を経由）及びライン２１６（スイッチ４２０を経由）からの経路は、スイッチ４３０に開かれる。スイッチ４３０の設定（ライン２３５ｂの電圧により決定される）は、次に、これらのライン（２１４又は２１６）のどちらがライン２６０に対して開くかを決定する。このように、制御ライン２３５ａと２３５ｂの電圧レベルは、ニつの制御ポート（ＲＦ Ｉｎ Ａ又はＲＦ Ｉｎ Ｂ）のうちのどちらがＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリー２７０へのアクセス、そして最終的に、ＲＦＩＤアンテナポート２９０へのアクセスを有するかを決定する。ライン２３５ａの電圧が低い場合、スイッチ４１０及び４２０の設定は、ライン２１４（ＲＦ Ｉｎ Ａ）と２１６（ＲＦ Ｉｎ Ｂ）との間に直接接続が形成されるようになることに注意されたい。これがＲＮＣＤの迂回状態である。（この最後の場合、スイッチ４３０の設定は無関係である。）

図５は、好ましい実施形態によるＲＦＩＤネットワーク制御装置（ＲＮＣＤ）の制御ポートセレクタ及び指令解釈ブロック２４０の詳細を示す。この構成要素のブロックは、ニつのスイッチ５１０及び５２０を含み、各々デュアルＳＰＤＴ（単極双投）スイッチである。また、ライン２１８及び２２０を経由してブロックに受信される（ＲＦＩＤプロトコル又は個別のＲＦプロトコルの部分として、ベースバンド特徴の変更として、又は他のデータ符号化方法として符号化された）信号内のスイッチ制御指令を解釈することができるニつの特殊なＲＦ指令解釈機能サブ回路５４０及び５５０も含む。この好ましい実施形態において、解釈機能サブ回路５４０及び５５０は、ベースバンドパルス振幅／時間信号発信技術を使用して、それぞれ、Ｍａｘｉｍ／Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ「１−Ｗｉｒｅ」チップＤＳ２８Ｅ０４Ｓ−１００＋及びＤＳ２４０８Ｓ＋を使用して実装された。しかしながら、サブ回路５４０及び５５０は、ベースバンドデータ信号からのスイッチ設定指令の抽出を可能にする構成要素を任意に組み合わせて実施され得ることも認識されたい。このような回路の実施例は、信号のごく一部を抽出し、それを必要なスイッチ設定に対応するデジタルコードに変換する方向性結合器、アナログ・デジタル変換器及びマイクロ制御器の組み合わせを利用する回路を含む。

解釈機能サブ回路５５０は、制御ライン２４５を経由してＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器２５０（図２を参照）を制御するために使用されることに注意されたい。ＲＮＣＤは双方向性であるため、装置のニつの制御ポートのどちらからの指令を使用しても、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリー２７０のスイッチを設定することが可能でなければならない。例えば、ニつのリーダ３１０又は３５０のどちらかからの指令を使用しても、図３に示された３つのネットワーク制御装置の何れの一つの１４のアンテナのうちの何れの一つの選択をも可能にすることが目的である。図５を参照すると、この双方向性要件は、ライン２１８又は２２０のどちらかからの指令も、指令解釈機能サブ回路５５０にルーティング可能であることを要求するのと同等である。それは、その解釈機能手段からＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器がその入力を受信するからである。この要件は、ニつのスイッチ５１０及び５２０をＸＯＲゲート５３０と組み合わせて使用して満たされる。

図６は、ライン２１８からの信号（図２に示されるようにＲＦ Ｉｎ Ａをサンプル）を解釈機能サブ回路５４０に導くスイッチ５１０及び５２０の特定の設定、及びライン２２０からの信号（図２に示されるようにＲＦ Ｉｎ Ｂをサンプル）を解釈機能サブ回路５５０に導く設定も示す。スイッチ設定により開かれたニつの経路は、図６では太線により示されていることに注意されたい。この状態では、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器２５０を経由して有効なアンテナポートを選択する（即ち、１４のＲＦＩＤアンテナポート２９０のうちの一つを選択する）ために最終的に使用されるのは、ライン２２０からの信号（ＲＦ Ｉｎ Ｂ）で符号化された指令である。図７は、スイッチ５２０の設定が図６とは異なる。この場合、ライン２１８からの信号（ＲＦ Ｉｎ Ａ）は、解釈機能サブ回路５５０に導かれ、従って、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーの設定を決定する。

正常な動作中、図３に示されるようなネットワークのどちらかの端の外部ネットワーク装置（例えば、ＲＦＩＤリーダ）（即ち、所与のネットワーク制御装置のニつの制御ポートＲＦ Ｉｎ Ａ及びＲＦ Ｉｎ Ｂのどちらかからの入力）は、スイッチ５２０を操作することが可能で、従って、ニつの制御ポートのうちのどちらが（ＲＦ Ｉｎ Ａ又はＲＦ Ｉｎ Ｂ）ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーを操作することを許可されるかを制御する。これによって、ネットワークに冗長性が提供され、ネットワークの一端のリーダに障害が生じる、又はそれが無効になる状況に対する保護を提供する。リーダ及びこれらを制御するコンピュータは、当業者には周知の標準のエラー報告及びネットワークメッセージング技術により、このリーダの障害を検出することができ、上記のＲＮＣＤの特徴を使用して、ネットワークの健全な端から所望のＲＦＩＤアンテナポートを読み取ることができる。

図６及び図７において、第１のデュアルＳＰＤＴスイッチ５１０は、それを介して信号が流れないように設定されることに注意されたい。これらのニつの場合においては、ニつのＲＦ信号（即ち、ライン２１８及び２２０からの信号）のうちのどちらがニつのサブ回路５４０及び５５０に導かれるかを決定するのは、第２のスイッチ５２０である。しかしながら、図８に示されるように、第１のデュアルＳＰＤＴスイッチ５１０は、ネットワークのどちらの端からも（ライン２１８又は２２０）サブ回路５４０及び５５０の両方に接続される結果となる状態になり得る。これは、ネットワーク操作に非常に顕著な柔軟性を提供する。図８に示されるように使用されるスイッチ５１０により使用可能になる重要なユーティリティは、制御ポートＲＦ Ｉｎ Ａを経由してＲＮＣＤに入る制御指令が、制御ポートＲＦ Ｉｎ Ｂを経由して出ること、及びこの反対を可能にするものである。上記のように、これらの制御指令は、ＤＣ又は低周波のＡＣ信号の形式の場合、前述のようにより高周波のＲＦ信号により使用されるスイッチ４１０及び４２０を介して迂回ルートを通過することができない。ＤＣ及び低周波のＡＣ信号は、そうではなく、図８に示されるように構成される場合、スイッチ５１０を通過する。

図５、図６、図７、及び図８を綿密に観察すると、ネットワークのどちらの端のリーダ又は他のＲＦＩＤ対応装置も（ライン２１８又は２２０を経由して）、デュアルＳＰＤＴスイッチ５２０の状態を変更することができ、従って、ネットワークのどちらの端がＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器２５０を制御するかを変更し、これらによって、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリー２９０の状態を変更する。即ち、サブ回路５５０に接触しない（及び、これによりサブ回路５４０と接触する）、ネットワークのどちらかの端のリーダは、サブ回路５４０に指令を発行して、ＸＯＲゲート５３０への信号を反転し（１から０又は、そうでなければ０から１）、従って、デュアルＳＰＤＴ５２０の状態を変更するように命令する。これによって、リーダはサブ回路５５０と通信状態になり、サブ回路５５０への他の適切な指令を経由して、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリー２９０の設定を制御することが可能になる。

スイッチ５１０及び５２０及び図６、７、及び８に示されたこれらの使用について最後の注意を促す必要がある。まずネットワークが有効になると（即ち、ホストシステムがオンになると）、ホストは、ネットワークのＲＮＣＤの識別子、機能及び接続性（ポートからポートの接続）を決定する何らかの方法を有することが必要である。これは、以下のように実行される。まず、ネットワークは、スイッチ５１０及び５２０が図６に示されたように構成されて起動する。ホストは、検索（識別）リクエストを送り、ネットワークの任意及び全てのマイクロ制御器の識別を決定する。各ＲＮＣＤのスイッチ５１０が図６に示されたように構成されており（即ち、指令迂回を許可しない）、一つのマイクロ制御器だけがそのＩＤリクエストを認識し応答する位置にある。すなわち、そのＲＮＣＤのスイッチ５２０の設定に応じて、及びそのＲＮＣＤをホストに接続するネットワークの端にも応じて（即ち、ポートＲＦ Ｉｎ Ａ又はＲＦ Ｉｎ Ｂ）、ＲＮＣＤの制御器５４０又は５５０の、ホストに最も近い方である。マイクロ制御器が応答し、ネットワークに承認され関連付けられると、ホストは、そのマイクロ制御器に、スイッチ５２０の状態を反転する信号を送る。次に、その第１のＲＮＣＤのもう一つのマイクロ制御器がホストに認識され、承認され、関連付けられる。次に、ホストは第１のＲＮＣＤの第２のマイクロ制御器に、スイッチ５１０の状態を反転する指令を発行して、ホストからの指令信号がネットワークの第２のＲＮＣＤに到達できるようにし、その時点で、前述のようにニつのマイクロ制御器が承認され関連付けられる。このプロセスは、ネットワークの全てのＲＮＣＤで繰り返される。

図９は、好ましい実施形態により、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御器ブロック２５０の詳細を示す。好ましい実施形態におけるＲＮＣＤのこの部分は、ニつの従来の高速ＣＭＯＳロジック３−８ライン復号機能モジュール９１０及び９２０から成る。一般市場で入手可能なこのような復号機能モジュールの実施例は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＣＤ７４ＨＣ２３８Ｍチップである。ニつのチップの各々は、３つの入力（Ａ０、Ａ１及びＡ２）及び８つの出力（Ｙ０からＹ７）を有する。入力スイッチ制御及び指令解釈ブロック２４０のサブ回路５５０が、ニつの復号機能モジュール９１０及び９２０の入力を設定する。

図１０は、好ましい実施形態により、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーブロック２７０の詳細を示す。制御ポートスイッチブロック２３０から出てくる主要信号ライン２６０は、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリーの第１のレイヤスイッチ１０１０に入る。この第１レイヤスイッチの設定は、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチ制御ブロック２５０のモジュール９１０から出てくる４つの制御ライン２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ及び２５５ｄにより制御される（図９を参照）。復号機能モジュール９１０の真理値表は、ライン２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ及び２５５ｄのうちの一つだけが任意の時点で高い（ロジック１）ようになる。高いラインを選択すると、スイッチ１０１０のその動作を経由して、第２のレイヤスイッチ（図１０の１０２０、１０３０、１０４０及び１０５０）のうちのどれがライン２６０からＲＦ信号を受信するかを決定する（図１０を参照）。好ましい実施形態においては、モジュール９２０からの最初の４つの出力Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は（ライン２５５ｅ、２５５ｆ、２５５ｇ及び２５５ｈを経由して）、４つの第２のレイヤスイッチのうちの３つだけ（図１０の１０２０、１０３０、及び１０４０）を制御するために使用される。第２のレイヤの最後のスイッチであるスイッチ１０５０は、復号機能モジュール９２０から出てくる専用制御ライン（ライン２５５ｉ、２５５ｊ、２５５ｋ及び２５５ｌ）を有する。従来のスイッチツリーにおいては、最も単純な実装において、第２レイヤの４つのスイッチ全ては、同一の４つのライン（例えば、２５５ｅ、２５５ｆ、２５５ｇ及び２５５ｈ）により制御されるようになる。しかしながら、この場合、第２レイヤの最後のスイッチ（スイッチ１０５０）は、専用制御ラインが与えられており、ネットワーク制御装置が迂回モードになると（即ち、アンテナポート２９０のどれも直接アクセスされないと）、第２レイヤの最初の３つのスイッチ（スイッチ１０２０、１０３０及び１０４０）はオフになり得る。これによって、ほとんどは任意の指定の時間に迂回モードとなり、このようなＲＮＣＤを多数有するネットワークでは顕著に電源が節約されることになる。

図１１は、可変及び予測不可能なネットワーク環境におけるＲＦ経路及び信号損失を分析するために使用されるサブ回路を示す。大規模のＲＦＩＤアンテナネットワークの制御に幾つかのＲＮＣＤを実装する場合、ＲＦＩＤ経路統合分析のためにＲＮＣＤを使用することは有用且つ便利である。例えば、物理的ラインの障害又は故障がネットワークの何処かで発生すると、図１１の回路は、ＲＮＣＤはオンラインで正常に動作していることをホストシステムに示すために使用され得る。入力ライン２７５ａ及び２７５ｂは、ＲＦＩＤアンテナポートスイッチツリー２７０から出てくる（図１０を参照）。ライン２７５ｂが有効な場合、ホストシステム又はネットワークの何処かに配置されたＶＳＷＲ測定構成要素により観察されるＲＮＣＤの終端は、純抵抗５０オーム負荷である。一方、ライン２７５ａがアンテナポートスイッチツリー２７０により有効になると、開回路又はコンデンサのショート回路のどちらかが観察される（どちらも純抵抗インピーダンスを有する）。後者の選択（開回路とショート回路）は、スイッチ１１５０で動作している制御信号Ｃｎｔｒｌ１により決定される。この好ましい実施形態において、制御信号Ｃｎｔｒｌ１は、制御ポートセレクタ及び指令解釈ブロック２４０から出ている（図５を参照）。ネットワークのＲＮＣＤ全てのライン２７５ａ及び２７５ｂにアクセスすること、及び理想的な抵抗（開回路とショート回路）及び抵抗（５０オーム）負荷でＶＳＷＲ測定を行うことによって、ホストシステムは、ＲＦＩＤリーダ又はホストシステムとネットワークの各ＲＮＣＤとの間のＲＦケーブル及び接続の健全性を決定することができる。

好ましい実施形態に説明されるＲＦＩＤネットワーク制御装置によって、リーダの障害迂回、ネットワークのリーダの集合体全体への負荷分散、ネットワーク設計及び据え付けの複雑性の軽減、及び強力なプラグアンドプレイのＲＦＩＤアンテナネットワークのその他の所望の特徴の所望の特性を有する広範で多様な構造の単一ケーブルＲＦＩＤアンテナネットワークを形成することが可能になる。本実施形態は、特に、小売業のスマートシェルフ用途等、多数の小型で低電力アンテナを使用するＲＦＩＤ用途において使用される。

本明細書に説明され、様々な図面に示された実施形態は、単極双投及び単極四投スイッチを含む多様なタイプのスイッチを利用する。スイッチツリー及びその他のラインのスイッチサブ回路を設計する多数の様式が存在することが認識され、本発明はこれらの代替の何れか一つの選択に依存しないことが読者により理解されるであろう。本明細書は、制御ポートに直接的又は間接的に結合された複数のリーダ又はホストコンピュータが迂回スイッチの動作及び選択された制御ポートから装置の特定のＲＦＩＤアンテナポートへ信号を導くスイッチツリーの動作を可能にする双方向性のマルチ制御ポート、迂回装備のＲＦＩＤネットワーク制御装置を設計する手法を明確に述べる。本発明のこれらの機能及び特徴は、同様な結果を達成する内部スイッチの接続及び制御の様式が多数存在するため、スイッチ構成要素又はそれらの配置の詳細に依存しない。同様に、本発明は、内部制御への一つの手法に依存しない。例えば、単一の制御器がスイッチの全てを制御するために使用される可能性があり（充分な数の入力と出力を有すると想定する）、又は複数の連結された制御器が指令を解釈しスイッチを設定するようにＲＮＣＤの内側で使用され得る。本発明は、この内部制御の何れか一つの手法に限定されない。

上述の特定の回路、構成要素、モジュール又は寸法は、本明細書においては、本発明の例示的な実施形態に関連して開示されたものであるが、他の任意の構造的又は機能的に同等な回路、構成要素、モジュール又は寸法が、本発明の多様な実施形態を実装する場合に利用しもよいことは極めて自明である。従って、本発明は本明細書に開示された特定の実施形態に限定されないことが理解される。

本発明の態様は、ＲＦＩＤアンテナに結合し、ＲＦＩＤネットワーク制御装置と前述のアンテナの近傍にある一つ以上のＲＦＩＤタグとの間でＲＦＩＤトラフィック信号を伝達するように適用された複数のＲＦＩＤアンテナポートと、ＲＦＩＤリーダに直接的又は間接的に結合するようにそれぞれ適合され、且つ前述のアンテナへ伝達するためのＲＦＩＤトラフィック信号と前述のＲＦＩＤネットワーク制御装置又はそのポートを介して前述のＲＦＩＤネットワーク制御装置に接続された他の装置の動作の制御のための指令信号の両方を伝達するように適合された、少なくともニつの制御ポートと、前述の任意の制御ポートを前述のＲＦＩＤネットワーク制御装置の任意の前述アンテナポートに結合することができる一連のスイッチと、前述のＲＦＩＤネットワーク制御装置の任意の制御ポートに直接的又は間接的に取り付けられた任意のＲＦＩＤリーダからの適切な指令により、前述のＲＦＩＤリーダから前述の一連のスイッチが前述のＲＦＩＤネットワーク制御装置の任意のアンテナポートへＲＦＩＤトラフィックを導くように設定され得るような制御ユニット（単数又は複数）とを備えるＲＦＩＤネットワーク制御装置を含む。

ＲＦＩＤネットワーク制御装置は、更に、少なくともニつの制御ポートの１組の制御ポートを直接結合するように設定され得る、スイッチ又は一連のスイッチにより作成される迂回経路を備え、ＲＦＩＤトラフィック信号及び指令信号が前述の１組の一つの制御ポートから前述の１組の他方の制御ポートへ渡ることができるようになる。

これに加えて、前述の装置の制御ユニット（単数又は複数）は、前述の装置の任意の制御ポートに直接的又は間接的に結合された適切なリーダからの指令により命令、設定及び制御され得る。前述の装置の制御ユニット（単数又は複数）は、前述の装置の任意の制御ポートに直接的又は間接的に結合されたホストシステム、コンピュータ、又は外部制御器からの指令により命令、設定及び制御され得て、前述の装置に結合されたアンテナの近傍にあるＲＦＩＤタグと通信するために使用されるＲＦＩＤトラフィック信号は、前述のホストシステム、コンピュータ、又は外部の制御器の内部に配置されたＲＦＩＤ又は結合されたＲＦＩＤリーダの何れかにより生成される。

前述の装置の制御ユニット（単数又は複数）は、前述の装置の制御ポートに直接的又は間接的に結合されるリーダにより生成及び復号されるＲＦＩＤプロトコル信号の部分として含まれる指令により命令、設定及び制御され得る。

更なる態様において、装置は、前述の装置の制御ポートに直接的又は間接的に結合される第２の装置と通信することができる信号を生成し、これによって、第２の装置に、それ自体又は前述の装置の制御ポート又はＲＦＩＤアンテナポートに直接的又は間接的に結合された他の任意の装置のどちらかの識別、構成、設定、機能及び他の特徴を示すことができる。このような装置は、前記装置の制御ポートに直接的又は間接的に結合される外部装置に、これらの外部装置が結合される制御ポートの識別に関して命令するように、且つ、これに応じて、制御ユニット（単数又は複数）を命令するこれらの外部装置のうちの一つから受信される指令に応答して、外部装置のうちの一つ以上に対してネットワーク管理がより便利になるように、制御ポートの識別が効果的に変更されるような様式において、スイッチ又は一連のスイッチを再設定するように信号を生成することができる。

別の態様において、ホストシステム、コンピュータ又は外部制御器は、ＲＦＩＤデータのフィルタリング、スムージング、格納、集約、及び／又は分析の機能を有する。また、ホストシステム、コンピュータ、又は外部制御器は、ＲＦＩＤネットワーク制御装置及びそれに結合された他の装置を管理する機能も有し、識別、能力評価、接続性及び設定状態の判断、有効な動作モードの判断、負荷サイクル及び負荷評価、及び他の状態、設定及びネットワークの有効な動作を開始及び維持するために必要な能力の評価を含む。

更なる態様において、ＲＦＩＤアンテナネットワークは、上記のようなニつ以上のＲＦＩＤネットワーク制御装置と、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置のうちの一つ以上のアンテナポートのうちの一つ以上に結合される一つ以上のＲＦＩＤアンテナと、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置のうちの一つ以上の制御ポートに直接又は間接的に各々結合されるニつ以上のホストシステム、コンピュータ、又は外部制御器と、前記ホストシステム、コンピュータ又は外部制御器に各々結合されるニつ以上のＲＦＩＤリーダと、ＲＦＩＤネットワーク制御器の全てを、前記ホストシステム、コンピュータ又は外部制御器のうちの何れかが前記リーダのうちの何れかと前記ＲＦＩＤアンテナのうちの何れかとの間に通信経路を作成することを可能にする、ネットワークに結合する配線とを備えることができる。

上記のＲＦＩＤネットワーク制御装置は、リニアチェーン又はデイジーチェーンを形成することができ、そこで、前述のホストシステム、コンピュータ、又は外部制御器のうちの一つが前述のチェーンの片端上のＲＦＩＤネットワーク制御装置に結合され、前述のホストシステム、コンピュータ、又は外部制御器のうちの第２は前述のチェーンのもう一方の片端上のＲＦＩＤネットワーク制御装置に結合される。これらは、分岐構造を形成することもでき、そこでは、前述のＲＦＩＤネットワーク制御装置のうちのニつ以上がリニアチェーンを形成し、前述のチェーンの片端上のＲＦＩＤネットワーク制御装置はニつ以上の追加のＲＦＩＤネットワーク制御装置に結合される。また更に、ＲＦＩＤネットワーク制御装置はループ又はリング構造を形成することができる。

また、ＲＦＩＤネットワーク制御装置及び前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置に結合されるＲＦＩＤアンテナは、陳列棚、キャビネット、カウンタ、容器セット、クローゼット又は他の設備等、保管又は展示設備の構造に組み込んでもよい。

本発明について、その実施形態を参照しながら具体的に説明したが、当業者には、本発明の要旨及び目的から逸脱することなく、その形式及び詳細において多様な変更、修正及び置換が意図されることが自明である。従って、多数の事例において、本発明の幾つかの特徴を他の特徴に対応して用いることなく採用されることが認識されよう。更に、当業者は、上述の図面に示された構成要素の数及び配置に変形が可能であることを理解するであろう。添付の特許請求の範囲はそのような変更及び修正を含むことが意図されている。

Claims (27)

1. 複数のＲＦＩＤアンテナとホストシステムとに結合し、前記ＲＦＩＤアンテナと、前記ホストシステムの近傍に配置された複数のＲＦＩＤタグとの間の双方向通信を可能にする無線周波数識別（ＲＦＩＤ）ネットワーク制御装置であって、
   一つ以上の前記ＲＦＩＤタグとの伝送経路を確立するために、一つ以上の前記ＲＦＩＤアンテナへ且つ一つ以上の前記ＲＦＩＤアンテナからＲＦＩＤトラフィック信号を導くようにそれぞれ適合される複数のＲＦＩＤアンテナポートであり、前記ＲＦＩＤトラフィック信号は、そこで変調されるＲＦＩＤトラフィック情報を有する無線周波搬送信号を含む複数のＲＦＩＤアンテナポートと、
   切替可能に構成可能な少なくともニつの双方向制御ポートであり、その各制御ポートは、その各制御ポートを介して前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの少なくとも幾つかの双方向通信を可能にする構成に切り替えられ、前記各制御ポートを介してＲＦＩＤ指令信号の双方向通信を可能にする指令構成に切り替えられ、及び前記少なくともニつの制御ポートのうちの一方に対して入力される前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの一定の信号が、前記少なくともニつの制御ポートのうちの他方へ直接伝送されて、前記少なくともニつの制御ポートのうちの前記他方から前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの前記特定の信号の出力を可能にする迂回構成に切り替えられるように構成可能であることにより、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置を介して迂回伝送経路を提供し、前記ＲＦＩＤ指令信号は、そこで変調されるＲＦＩＤ指令情報を有する無線周波搬送信号を含むと共に、前記ＲＦＩＤ指令情報は前記ＲＦＩＤトラフィック情報とは異なる制御ポートと、
   前記少なくともニつの制御ポートのうちの何れか一つを、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置の前記複数のＲＦＩＤアンテナポートのうちの何れか一つに接続させるように構成可能であることにより、それらの間の特定のＲＦＩＤトラフィック信号の伝送を可能にするスイッチネットワークと、
   前記ＲＦＩＤ指令信号を受信し、且つ、前記受信したＲＦＩＤ指令信号から復号される前記ＲＦＩＤ指令情報に基づいて、前記少なくともニつの制御ポート及び前記スイッチネットワークのうちの何れかを構成及び制御するように適合されることにより、前記少なくともニつの制御ポートと前記複数のＲＦＩＤアンテナポートとの間の前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの多様な信号を導くように適合された制御ユニットと、
   を備えるＲＦＩＤネットワーク制御装置。
2. 前記ＲＦＩＤ指令信号のうちの少なくとも幾つかを生成するように構成される前記少なくともニつの制御ポートのうちの一つに結合されたＲＦＩＤリーダを更に含む請求項１に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
3. 前記ＲＦＩＤリーダは更に、前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの少なくとも幾つかを生成するように構成される請求項２に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
4. 前記ＲＦＩＤリーダは、前記ＲＦＩＤ指令信号を生成及び復号するように適合される請求項３に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
5. 前記ＲＦＩＤリーダは、前記複数のＲＦＩＤアンテナポート、前記少なくともニつの制御ポート、前記スイッチネットワーク及び前記制御ユニットと同一の筐体内に配置される請求項４に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
6. 前記ＲＦＩＤリーダは、前記ＲＦＩＤタグのうちの一つに関連する外部装置に、前記外部装置が結合されている前記制御ポートの識別情報に関して命令するように信号を生成でき、且つ、前記スイッチネットワークを再構成するように前記制御装置に命令する前記外部装置から受信した特定のＲＦＩＤ指令信号に応答でき、これによって、特定のＲＦＩＤ指令信号に基づいて前記スイッチネットワークを再構成する請求項２に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
7. 前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置は更に、
   請求項１記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置を複数含み、その各々は、その一つのＲＦＩＤネットワーク制御装置に関連するＲＦＩＤアンテナ及び少なくとも一つのホストシステムに結合されるように適合され、且つ、その一つのＲＦＩＤネットワーク制御装置に関連する前記ＲＦＩＤアンテナの近傍に配置されるその一つのＲＦＩＤネットワーク制御装置に関連するＲＦＩＤタグの間の双方向通信を提供するように適合される複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置と、
   ＲＦＩＤネットワークを形成するように、前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置の各々のための少なくともニつの制御ポートのうちの一方と、前記複数の前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置の他の一つのための前記少なくともニつの制御ポートのうちの一方との間の有線接続と、
   を更に備える請求項１に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
8. 前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置の各々は、リニアチェーンとデイジーチェーンのうちの一方を形成するように接続される請求項７に記載のＲＦＩＤネットワーク。
9. 前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置の各々は、前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置のうちの二つ以上がリニアチェーンを形成する分岐構造を形成するように接続され、前記リニアチェーンの一端上の前記複数のＲＦＩＤ制御装置のうちの特定の一つは、二つ以上の追加のＲＦＩＤネットワーク制御装置に結合される、請求項７に記載のＲＦＩＤネットワーク。
10. 前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置の各々は、ループ構造を形成するように接続される請求項７に記載のＲＦＩＤネットワーク。
11. 前記ＲＦＩＤネットワークは、二つの異なるＲＦＩＤネットワーク制御装置の前記少なくとも二つの制御ポートを経由して、二つの異なるホストシステムに結合される請求項７に記載のＲＦＩＤネットワーク。
12. 前記ＲＦＩＤネットワークは、前記二つの異なるホストシステムの何れかにより構成可能であって、これによって、前記二つの異なるホストシステムの各々が、前記ＲＦＩＤトラフィック信号と前記ＲＦＩＤ制御信号の両方を生成且つ復号することが可能となる請求項１１に記載のＲＦＩＤネットワーク。
13. 前記少なくとも二つの異なるホストシステムは、前記複数のＲＦＩＤアンテナポート、前記少なくとも二つの制御ポート、前記スイッチネットワーク及び前記一つのＲＦＩＤネットワーク制御装置に関連する前記制御ユニットを含む、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置のうちの一つと同一の筐体内に配置されるＲＦＩＤリーダである請求項１２に記載のＲＦＩＤネットワーク。
14. 前記ホストシステムの各々は、ＲＦＩＤデータのフィルタリング、スムージング、格納、集約、及び／又は分析の機能を有する請求項１３に記載のＲＦＩＤネットワーク。
15. 前記ホストシステムの各々は、識別、能力評価、接続性及び構成状態の決定、有効な動作モードの決定、負荷サイクル及び負荷の評価、及びその他の状態、構成及びＲＦＩＤネットワークの動作を起動及び維持するために必要な能力の評価を含む、前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置の各々を管理する機能を有する請求項１３に記載のＲＦＩＤネットワーク。
16. 前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置の各々及び前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置のうちの関連する一つに結合されたＲＦＩＤアンテナは、前記関連するＲＦＩＤタグが配置される設備の構造に組み入れられる、請求項７に記載のＲＦＩＤネットワーク。
17. ＲＦＩＤアンテナに結合し、このＲＦＩＤアンテナの近傍に配置された複数のＲＦＩＤタグとの通信を可能にする無線周波数識別（ＲＦＩＤ）ネットワーク制御装置であって、
    一つ以上の前記ＲＦＩＤタグとの通信を確立するために、一つ以上の前記ＲＦＩＤアンテナへ及び一つ以上の前記ＲＦＩＤアンテナからＲＦＩＤトラフィック信号を通信するように適合される複数のＲＦＩＤアンテナポートであり、前記ＲＦＩＤトラフィック信号は、そこで変調されたＲＦＩＤトラフィック情報を有する無線周波搬送信号を含む複数のＲＦＩＤアンテナポートと、
    切り替え可能に構成可能な少なくとも二つの双方向制御ポートであり、その各々は、前記複数のＲＦＩＤポートへの及び前記複数のＲＦＩＤポートからの前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの少なくとも幾つかの信号の双方向通信を可能にする構成に切り替えられ、且つ、ＲＦＩＤ指令信号を受信及び伝送するように構成可能であり、前記ＲＦＩＤ指令信号は、そこで変調されるＲＦＩＤ指令情報を有する前記無線周波搬送信号を含むと共に、前記ＲＦＩＤ指令情報は前記ＲＦＩＤトラフィック情報とは異なる制御ポートと、
    前記少なくとも二つの制御ポートのうちの何れか一方を、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置の前記複数のＲＦＩＤアンテナポートのうちの何れか一方に接続するように構成可能であり、それらの間の特定のＲＦＩＤトラフィック信号の伝送を可能にするスイッチネットワークと、
    前記ＲＦＩＤ指令信号を受信し、前記受信したＲＦＩＤ指令信号から復号された前記ＲＦＩＤ指令情報に基づいて、前記少なくともニつの制御ポート及び前記複数のＲＦＩＤアンテナポートの間で前記ＲＦＩＤトラフィック信号の多様な信号を導くように、前記少なくとも二つの制御ポート及び前記スイッチネットワークを構成するように適合される制御ユニットと、
    前記少なくとも二つの制御ポートのうちの少なくとも一方に結合され、前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの少なくとも幾つかを生成及び復号し、前記ＲＦＩＤ指令信号のうちの少なくとも幾つかを生成及び復号するように適合されるＲＦＩＤリーダとを備え、そのＲＦＩＤリーダは、前記複数のＲＦＩＤアンテナポート、前記少なくともニつの制御ポート、前記スイッチネットワーク、及び前記制御ユニットの近接に配置されているＲＦＩＤネットワーク制御装置。
18. 前記ＲＦＩＤリーダは、前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの少なくとも幾つかを生成し、且つ前記ＲＦＩＤ指令信号を生成及び復号するように更に構成される、請求項１７に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
19. 前記ＲＦＩＤリーダは、前記外部装置が結合された前記制御ポートの識別情報に関して、前記ＲＦＩＤタグのうちの一つに関連する外部装置に命令する信号を生成でき、且つ、前記スイッチネットワークを再構成するように前記制御装置に命令する前記外部装置から受信された特定のＲＦＩＤ指令信号に応答可能であることにより、特定のＲＦＩＤ指令信号に基づいて前記スイッチネットワークを再構成する請求項１８に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
20. 前記ＲＦＩＤリーダは、前記複数のＲＦＩＤアンテナポート、前記少なくとも二つの制御ポート、前記スイッチネットワーク及び前記制御ユニットと同一の筐体内にある請求項１８に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
21. 前記ＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤデータのフィルタリング、スムージング、格納、集約、及び分析の機能を有する、請求項１７に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
22. 前記ＲＦＩＤリーダは、識別、能力評価、接続性及び構成状態の決定、有効な動作モードの決定、負荷サイクル及び負荷の評価、及びその他の状態、構成及びＲＦＩＤネットワークの動作を起動及び維持するために必要な能力の評価を含む、前記複数のＲＦＩＤネットワーク制御装置を管理する機能を有する請求項１７に記載のＲＦＩＤネットワーク制御装置。
23. ＲＦＩＤアンテナ及びホストシステムを結合し、前記ＲＦＩＤアンテナの近傍に配置されたＲＦＩＤタグと前記ホストシステムとの間の双方向通信を可能にする無線周波数識別（ＲＦＩＤ）ネットワーク制御装置を使用する方法であって、
    そこで変調されるＲＦＩＤ指令情報を有する無線周波搬送信号を含むＲＦＩＤ指令信号を使用して、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置に含まれる少なくとも二つのスイッチ可能で構成可能な双方向制御ポートのうちの一つを介して、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置の制御ユニットを構成するステップと、
    前記制御ユニットを使用して、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置に含まれる前記少なくとも二つの制御ポート及びスイッチネットワークを構成し、この制御ユニットを使用する構成は、前記少なくとも二つの制御ポートのうちの一方へ入力される特定のＲＦＩＤトラフィック信号を、前記少なくとも二つの制御ポートのうちの他方へ直接伝送して、前記少なくとも二つの制御ポートのうちの前記他方から、前記ＲＦＩＤトラフィック信号の前記特定の信号を出力可能にする迂回構成の確立を含むことにより、前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置を介して迂回伝送経路を提供するステップと、
    前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置に含まれ、且つ一つ以上の前記ＲＦＩＤタグ及び前記ホストとの伝送経路を確立するために、選択されたＲＦＩＤトラフィック信号を一つ以上の前記複数のＲＦＩＤアンテナへ及び一つ以上の前記複数のＲＦＩＤアンテナから導くようにそれぞれ適合される複数のＲＦＩＤアンテナポート間にＲＦＩＤトラフィック信号を確立し、前記ＲＦＩＤトラフィック信号はそこで変調されるＲＦＩＤトラフィック情報を有する前記無線周波搬送信号を含むと共に、前記ＲＦＩＤトラフィック情報は前記ＲＦＩＤ制御情報とは異なるステップと、
    を含む方法。
24. 前記制御ユニットを構成するステップは、前記少なくともニつの制御ポートのうちの一方に結合されたＲＦＩＤリーダを用いて実施され、前記ＲＦＩＤリーダは、前記ＲＦＩＤ指令信号のうちの少なくとも幾つかを生成するように構成される請求項２３に記載の方法。
25. 前記ＲＦＩＤリーダは更に、ＲＦＩＤトラフィック信号を確立するステップにおいて使用される前記ＲＦＩＤトラフィック信号のうちの少なくとも幾つかを生成するように構成される請求項２４に記載の方法。
26. 前記ホストで、前記外部装置が結合される前記制御ポートの識別情報に関して、前記ＲＦＩＤタグのうちの一つに関連する外部装置に命令する信号を生成するステップと、
    前記ホストで、前記外部装置から特定のＲＦＩＤ指令信号を受信し、前記スイッチネットワークを再構成するように前記制御ユニットに命令するステップと、
    前記特定のＲＦＩＤ指令信号に基づいて前記スイッチネットワークを再構成させるステップと、
    を更に含む請求項２３に記載の方法。
27. 前記ホストと前記ＲＦＩＤタグのうちの一つとの間で、一定のトラフィック信号を通信するステップと、
    前記ホストとは異なる別のホストから、前記ＲＦＩＤ指令信号のうちの特定の信号を使用して、前記一つのＲＦＩＤタグに関連する前記ＲＦＩＤネットワーク制御装置の前記制御ユニットを再構成するステップと、
    前記別のホストと前記一つのＲＦＩＤタグとの間で、他のトラフィック信号を通信するステップと、
    を更に含む請求項２３に記載の方法。

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