KR20120091230A - Ｒｆｉｄ 및 근접장 결합 기술을 이용한 물리 계층 관리 - Google Patents

Ｒｆｉｄ 및 근접장 결합 기술을 이용한 물리 계층 관리 Download PDF

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KR20120091230A
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팬듀트 코포레이션
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Abstract

상호접속 혹은 교차-접속 패치 환경에서 패치 코드들의 플러그들의 접속부를 트래킹하는 하드웨어를 포함하고, RFID 신호가 근접장 통신 기술과 결합되어 신뢰성 있는 물리 계층 관리 시스템을 제공하는 지능형 네트워크 물리 계층 관리 시스템이 제공된다. 상호접속 배치형태에 있어서, RFID 태그들은 이더넷 스위치의 스위치 포트들과 연관되어, 본 발명의 시스템이 스위치 포트들에서의 패치 코드 삽입 및 제거를 검출하고 스위치 포트들에 대한 정보를 수신할 수 있게 한다. 교차-접속 배치형태에서는, RFID 신호는 두 패치 패널 사이의 패치 코드들의 접속부들을 트래킹하는데 이용된다. 본 발명에 따른 시스템은 패치 코드 접속부들을 트래킹하는데 앞서 이용되던 전통적인 갈바닉 접속부들과 연관된 문제를 회피한다. 대안적인 공통-모드 시스템도 기술되어 있다.

Description

ＲＦＩＤ 및 근접장 결합 기술을 이용한 물리 계층 관리{PHYSICAL LAYER MANAGEMENT USING RFID AND NEAR-FIELD COUPLING TECHNIQUES}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 미국 가출원 제61/254,800호(출원일:2009년 10월 26일)에 대한 우선권을 주장하며, 이 기초 출원은 그의 전문이 참조로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 출원은 네트워크 물리 계층 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 근접장 결합 기술(near-field coupling techniques)을 이용해서 무선 주파수 식별(radio frequency identification: RFID) 모듈을 포함하는 물리 계층 관리 시스템에 관한 것이다.
물리 계층 관리(physical layer management: PLM) 시스템은 오늘날 데이터 센터 및 기업 네트워크의 크기 증가와 복합성으로 인해 통신 산업에서 관심이 증가하고 있다. PLM 시스템은 물리 계층(예를 들어, 패치 필드(patch field) 및 수평 케이블링(horizontal cabling)을 포함하는 시스템)의 자동 문서화를 제공하고, 네트워크 내에서 패치 접속부에 대한 이동, 추가 및 변경(moves, adds and changes: MAC)을 위한 패치 코드 지침(patch cord guidance)을 제공하는데 도움을 준다. 본 발명은 물리 계층 관리 시스템을 향상시킬 수 있는 무선 주파수 식별(RFID) 기술을 제공한다. RFID 기술은, 종래의 PLM 시스템에서 발견되던 것과 같은, 패치 패널(들) 및 패치 코드의 플러그 단부들 간의 갈바닉 접속부(galvanic connection)를 제거할 뿐만 아니라, 접속성 정보(connectivity information)를 획득하기 위한 비균일하고 특수화된 포트 등과 같이, 패치 패널 상에 추가의 특수 하드웨어에 대한 필요성을 저감시키는 이더넷 스위치(Ethernet switch) 접속성 정보를 제공하는데 이용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 상호접속 배치형태에서 이용하기 위한 물리 계층 관리 시스템의 도면;
도 2는 교차 접속 배치에서 이용하기 위한 본 발명의 일 실시형태를 도시한 블록도;
도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패치 코드 접속부의 개략도;
도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접속 트래킹 하드웨어를 도시한 블록도;
도 3c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패치 패널 및 플러그 하드웨어의 측면도;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패치 코드의 개략도;
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패치 코드의 개략도;
도 6은 LED(발광 다이오드: light emitting diode)들을 제어하기 위한 두 직렬 공진 LC 회로(two series resonant LC circuit)의 주파수 도메인 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면;
도 7은 LED 구동 회로의 시간 도메인 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면.
상기 시스템을 포함하는 구성요소들을 사용자에 대해서 가능한 한 간단하고 방해되지 않게 하는 것이 물리 계층 관리 장비의 개발에 있어서 유리하다. 사용자가 패치 코드 이동, 추가 혹은 변경 등과 같은 간단한 과업을 수행하는데 새롭고 복잡한 절차를 적용할 필요가 있다면, 물리 계층 관리 시스템의 성공 확률이 저감된다. RFID 기술은 몇몇 PLM 시스템에 의해 요구되는 갈바닉 접속들을 제거함으로써 해당 시스템의 신뢰성을 증가시킬 뿐만 아니라 MAC 절차의 복잡성을 감소시키도록 제공된다.
패치 코드 MAC 절차는 일반적으로, 적어도 하나의 패치 패널을 포함하는 패치 필드라 불리는 네트워크의 영역 내에서 수행된다. 일반적으로, 패치 패널을 네트워크에 통합하는 접근법에는 2가지, 즉 상호접속과 교차-접속이 있다. 상호접속 배치형태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 단일의 패치 패널이 일반적으로 네트워크의 수평 케이블링과 다른 네트워크 요소, 예컨대, 스위치 사이에 배치된다. 상호접속 배치형태에 있어서, 패치 필드는 패치 패널과 스위치 사이에 있다. 이에 대해서, 교차-접속 배치형태는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수평 케이블링과 스위치 사이에 있는 2개의 패치 패널을 이용한다. 교차-접속 배치형태에 있어서의 패치 필드는 두 패치 패널 사이에 위치된다. 상호접속 혹은 교차-접속 배치형태에서 사용하기 위하여 적응될 수 있는 PLM 시스템을 설계하는 것이 유리하다.
도 1의 도면 (A)는 상호접속 배치 형태에서 물리 계층 관리 시스템(10)의 패치 필드 부분을 도시한 것으로, 여기서 패치 패널(22)은 수평 케이블링(11)과 이더넷 스위치(14) 사이에 위치되어 있다. 이더넷 스위치(14)(또는 등가의 관리된 장비) 내의 RJ45 잭(12)에는, RFID 태그(16)가 설치되어 있고, 이 태그는 RFID 판독기 시스템(reader system)을 개재해서 판독될 수 있는 내장된 RFID ID 칩 및 안테나를 포함한다. 스위치 내의 잭(12)과 패치 패널(22) 내의 잭(20) 사이에 접속을 제공하기 위한 패치 코드(18)는 코드(32)의 양 단부 상에 있는 플러그(28, 30)에 설치된 안테나(24, 26)를 구비한다. 패치 코드(18)는 이더넷 스위치(14) 내의 RFID 태그(16)와 패치 패널(22) 내의 판독기(34) 사이에 통신을 허용한다. RFID 판독기(34)는 패치 코드(18)가 접속되는 패치 패널의 잭에 설치된 안테나(36)를 개재해서 안테나(26)와 통신한다.
패치 코드(18) 내의 두 안테나(24, 26)는 코드(32) 내의 제5번째 와이어 쌍(38)을 통해서 서로 접속된다. 제5번째 와이어 쌍을 이용하는 것은 "대역외"(out of band) 통신 기술이라 불리는데, 이는 이더넷 신호에 통상 이용되는 "대역내"(in-band) 와이어 쌍들의 어느 것도 이용하지 않기 때문이다. 이와 같이 해서, 패치 패널(22) 내의 RFID 판독기(34)는 이더넷 스위치 포트들 내에 있는 잭(12)들에 내장된 RFID 태그(16)와 통신할 수 있다. PLM 정보의 통신을 위하여 제5번째 와이어 쌍(38)을 이용하는 것은 구리 네트워크(copper network)에서 이더넷 신호를 포함하는 나머지 4개의 와이어 쌍의 성능 무결성(performance integrity)을 확실하게 한다. 이 5개의 와이어 쌍 케이블 배치형태 전략은 비차폐 연선 쌍(unshielded twisted pair: UTP) 및 차폐 연선 쌍(shielded twisted pair: STP) 케이블링 시스템과 협력할 것이다.
바람직하게는, 이 방식에 이용되는 안테나는 전자파의 이용에 의해 통신하지 않고 오히려 근접장 결합 통신의 유형을 이용해서 수신 안테나와 통신한다.
각 스위치 포트와 연관된 RFID 태그(16)가 포함할 수 있는 정보의 유형으로는, RFID 번호, 스위치 포트 번호, 스위치 번호, 스위치 유형, 랙 번호(rack number), 물리적 위치 설명, 제공 시간(패치 패널과 스위치 포트 사이의 패치 접속이 완성된 시간을 반영함) 등을 들 수 있다. 패치 패널(22)이 패치 패널의 포트들이 접속되는 이더넷 포트들에 구비된 RFDD 태그(16)들과 통신할 경우, 해당 패널은 패치 필드를 완전하게 문서화하기 위한 필요한 정보를 지닐 것이다. 패치 필드에 관한 정보는 관리 접속부를 통해서 네트워크 관리 시스템에 전송될 수 있다.
고밀도 스위치 장비(예컨대, 48-포트 1-랙-유닛 스위치)를 지원하기 위하여, RFID 태그들이 이웃하는 RJ45 잭(12)들 사이에서 누설을 수직 및 수평 양쪽 모두에서 최소화하도록 하는 방식으로 장착되어야만 한다. 잭들과 플러그들 상의 제안된 태크 위치들은 각각 도 1(B) 및 도 1(C)에 도시되어 있다. 본 발명의 실시형태는 이더넷 포트들 내에 RFID 태그(16)들이 설치된 것을 도시하고 있지만, 이더넷 포트들과 연관된 RFID 태그들은 대안적으로 포트들의 외부, 예를 들어, 이더넷 스위치(14)의 면판(faceplate) 상에 설치될 수도 있다.
도 2는 교차-접속 배치형태에서 이용하기 위한 본 발명에 따른 PLM 시스템(39)의 평면도를 도시하고 있다. 이 배치형태에 있어서, 2개의 패치 패널(40, 42)이 수평 케이블링(44)과 이더넷 스위치(46) 사이에 설치되고, 패치 필드는 두 패치 패널(40, 42) 사이에 위치되어 있다. 이더넷 케이블(47)은 이더넷 스위치를 패치 패널(40)에 접속한다. 도 2에서는, 도 1에서와 마찬가지로, 이더넷 스위치(46)로부터 수평 케이블링(44)까지의 단지 하나의 링크가 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 시스템들은 네트워크 하드웨어의 부분들 간에 다수의 링크를 지니는 네트워크 환경에 적용되는 것임을 이해할 필요가 있다. 이 실시형태에서, 패치 패널(40, 42)에 구비된 RFID 판독기(34a, 34b)는 서로 통신하여, 해당 패치 패널(40, 42)의 포트들 사이에 접속된 패치 코드(18)들의 물리적 접속성을 분석한다. 패치 패널(40, 42)의 포트들과 연관된 안테나(36a, 36b)는 패치 코드(18)들 내에 구비된 제5번째 와이어 쌍(38)을 개재해서 서로 통신한다. 안테나(36a, 36b)는 각각 패치 코드(18)의 플러그들 내의 안테나(24, 26)에 대해서 전송된 신호를 통해서 통신한다.
도 3a의 도면 (i)은 패치 코드(18)의 구성요소들을 더욱 상세히 도시한 개략도이다. 패치 코드의 플러그들 내로 발광 다이오드들(LEDs)을 내장시켜 MAC을 이용가능하게 하는 것이 바람직하다. 도 3a(i)의 실시형태에서, LED(48a, 48b 및 50a, 50b)는 패치 코드(18)의 플러그(28, 30) 내에 구비되어 있다. 바람직하게는, LED(48a, 50a)는 적색이고, LED(48b, 50b)는 녹색이다. 이들 LED는, 제9번째 와이어와 제10번째 와이어 상에 배치된 통신 신호가 각 LED와 연관된 공진 주파수에서 작동할 때 개별적으로 혹은 동시에 발광될 수 있다. 일 실시형태에서, 패치 코드의 각 단부 상의 두 플러그의 LED는 특정 신호에 응답하여 발광할 것인데, 그 이유는 LED들이 병렬 상태인 것이 효과적이기 때문이다. 이 실시형태에서, 패치 코드는 대칭 상태이다.
두 세트의 LED(48a, 48b 및 50a, 50b)는 작동 하에 있는 LED들의 다수의 공진 주파수를 제공함으로써 독립적으로 작동하게 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 패치 코드(18)의 제1플러그(28) 내의 LED(48a, 48b)는 주파수(F1, F2)에서 발광할 수 있고, 패치 코드(18)의 제2플러그(30) 내의 LED(50a, 50b)는 주파수(F3, F4)에서 발광할 수 있으며, 따라서, 4개의 독립적인 주파수가 개별적으로 혹은 그룹으로 LED들의 발광을 제어하는데 이용될 수 있다. LED들에 대한 상이한 공명 주파수에 응답하도록 설정하는 것은, 커패시터(52a, 52b, 54a, 54b) 및/또는 인덕터(56, 58)의 값들을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 적절한 LED 주파수는 80㎑ 및 3㎒(도 6에 도시됨)와 같은 값들을 포함하지만, 900㎒의 RFID 주파수는 표준 구성요소의 채용을 허용한다. 도 3a(ii)는 두 LED(48a, 48b)에 대한 상이한 신호 주파수의 할당을 도시하고 있다.
도 3a의 실시형태는, 구리 통신 네트워크와 관련하여 설명되었지만, 섬유 네트워크에 이용하기 위하여 구성될 수도 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패치 코드들을 트래킹하는데 이용되는 하드웨어를 보다 상세히 도시한 블록도이다. 패치 코드(18)는 플러그들을 표시하지 않은 간략화된 도면에 도시되어 있다. 안테나(24, 26)는 코일 안테나로서 도시되어 있다. 패치 코드(18)의 패치 패널 측 상에서, 안테나(26)는 패치 코드가 접속된 패치 패널 포트와 연관된 안테나(36)에 자기적으로 결합한다. 도 1(A)에 도시된 바와 같은 RFID 판독기(34)를 포함하는 패치 패널 내의 하드웨어는 판독기 집적회로(IC)(37), 및 패치 코드(18)의 플러그들 내에서 예를 들어 적색 및 녹색 LED와 연관된 주파수를 생성하는 신호 생성기(41, 43)를 포함한다. 판독기 IC(37) 및 신호 생성기(41, 43)는 멀티플렉서(multiplexor: MUX) 혹은 선택기(45)에 접속되어, 요청된 신호를 안테나(36)에 제공한다. 해당 신호는 이어서 안테나(24)로 패치 코드(18)의 길이 아래쪽으로 전송된다. 상기 신호는, 안테나(24)로부터, 패치 코드(18)가 플러그되어 있는 스위치 포트와 연관된 RFID 태그(16)로 연결된다. RFID 태그(16)는 안테나(17) 및 RFID IC(19)를 포함한다. 안테나(24)에 자기적으로 결합된 안테나(17)는, RFID IC(19)로부터 안테나(24)로 정보를 전송한다. 해당 정보 신호는 이어서 안테나(26, 36)를 통해서 판독기 IC(37)로 패치 코드(18)의 길이를 주행한다. 그 지점에서, 판독기 IC(37)는 패치 패널 포트와 스위치 포트 간의 접속에 대한 필요한 정보를 수신한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 따른 패치 패널들에 이용하기 위한 RFID 판독기들은 당해 산업에서 공지되고 텍사스 인스트루먼트사 및 필립스사 등과 같은 회사에서 제작된 RFID 판독기일 수 있다. 예를 들어 스위치 포트들 내에서, 본 발명의 실시형태와 함께 이용하기 위한 RFID 태그들은 당해 산업에서 공지되고 임핀지(Impinj), 인벤고(Invengo) 및 비오데(Biode) 등과 같은 회사에서 제작된 RFID 태그들을 포함한다. 본 발명의 실시형태들에서 이용하기 위한 RFID 판독기들은 다수의 상이한 주파수(예컨대, 900㎒, 13㎒, 125㎑, 혹은 기타 RFID 주파수)에서 작동할 수 있다.
도 3c는 본 발명의 일 실시형태에서 이용되는 통신 하드웨어의 추가적인 상세를 도시하고 있다. 패치 패널의 잭(20)은 패치 코드(18)의 플러그(30)를 수용한다. 플러그(30)의 안테나(26)는 잭(20)과 연관된 안테나(36)에서와 마찬가지로 코일 안테나로서 도시되어 있다. 안테나(36)는 안테나 접속부(35)를 개재해서 패치 패널의 인쇄회로기판(33)에 접속된다. 이 접속은 독립적으로 이루어질 수 있거나 잭(20)와 연관된 인쇄회로기판(31)을 개재해서 이루어질 수 있다. 도 3b에 도시된 RFID 판독기 IC(37)는 바람직하게는 패치 패널 PCB(33) 상에 위치되어 있다. 도 3c에 도시된 안테나들은 보여주기 위하여 도면에서 각도가 맞추어져 있다. 바람직한 실시형태에서는, 이들은 공통 중심선을 따라 서로 대항할 것이다.
도 4 및 도 5는 구리-기반 이더넷 시스템 내의 4개의 표준 와이어 쌍을 통하여 공통-모드 신호를 이용해서 RFID 판독기들과 RFID 태그들 간에 통신을 제공할 뿐만 아니라, LED들을 발광하기 위한 신호를 제공하는 패치 코드(60, 62)의 대안적인 실시형태들을 도시하고 있다. 도 4의 패치 코드(60)에 있어서, 두 와이어 쌍은, 표준 이더넷 통신 신호에 부가해서, RFID 신호들과 LED 발광 신호들 양쪽 모두를 전송하는데 이용된다. 도 5의 패치 코드(62)에 있어서, 두 와이어 쌍은 RFID 신호들을 전송하는데 이용되고, 나머지 두 쌍이 LED 발광 신호들을 전송하는데 이용된다. 도 5의 실시형태에 있어서, LED 신호 접속부(도시생략)는 패치 코드(62)의 쌍 C, D와 연관된 접촉부들과 패치 패널에서의 포트 접촉부들 사이에 설치되므로, 패치 패널은 패치 코드(62)의 플러그들에 구비된 LED(48a, 48b 및 50a, 50b)를 발광하기 위하여 신호들과 전력을 제공할 수 있다.
도 6 및 도 7은 각각의 구동 회로를 구비한 직렬 공진 LC 회로들의 시뮬레이션의 결과를 도시하고 있다. 도 6은 두 직렬 공진 LC 회로의 주파수-도메인 시뮬레이션의 결과를 도시하고 있다. 이 시뮬레이션은, 두 LED가 상이한 주파수에서 제어 신호를 제공함으로써 독립적으로 제어될 수 있는 것을 나타낸다. 도 7은 LED를 구동하는데 이용하기 위한 두 공진 회로의 시간-도메인 시뮬레이션의 결과를 도시하고, 또한 LED가 적절하게 독립적으로 제어될 수 있는 것을 나타내고 있다.

Claims (13)

  1. 연관된 RFID 태그 및 연관된 신호 생성기를 구비한 제1잭;
    연관된 RFID 판독기(reader)를 구비한 제2잭; 및
    두 개의 플러그를 구비한 패치 코드(patch cord)를 포함하되,
    각 플러그는 플러그 안테나와 발광 다이오드(LED) 회로를 구비하고, 각 LED 회로는 제1LED를 포함하고 제1공진 주파수를 지니는 제1회로와, 제2LED를 포함하고 제2공진 주파수를 지니는 제2회로를 구비하며, 상기 제1공진 주파수는 상기 제2공진 주파수와는 상이하고,
    각 LED 회로는 서로 전기적으로 접속되며, 각 플러그 안테나는 서로 전기적으로 접속되고, 상기 신호 생성기는 상기 제1공진 주파수와 상기 제2공진 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 신호를 생성하도록 구성되어, 해당 신호의 생성은 상기 제1LED와 상기 제2LED 중 적어도 하나를 발광시키고, 상기 RFID 태그는 상기 패치 코드를 통하여 상기 RFID 판독기에 신호를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1회로는 제1커패시터를 포함하고, 상기 제2회로는 제2커패시터를 포함하며, 상기 제1커패시터는 상기 제2커패시터와는 상이한 용량을 지니는 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1회로는 상기 제2회로와 병렬 상태이고, 상기 제1 및 제2회로는 또한 인덕터(inductor)와 직렬 상태인 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 RFID 태그는 상기 패치 코드를 통하여 대역외 와이어 쌍(out of band wire pair)을 개재해서 RFID 판독기에 신호를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 RFID 태그는 상기 플러그 안테나를 상기 대역외 와이어 쌍을 통하여 서로 전기적으로 접속시킴으로써 상기 패치 코드를 통하여 상기 대역외 와이어 쌍을 개재해서 RFID 판독기에 신호를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 LED 회로들은 상기 대역외 와이어 쌍을 통하여 서로 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 RFID 태그는 상기 패치 코드의 두 와이어 쌍을 통하여 공통 모드 신호에서 RFID 판독기에 신호를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 RFID 태그는 상기 플러그 안테나들을 상기 패치 코드의 두 와이어 쌍을 통해 서로 전기적으로 접속시킴으로써 상기 두 와이어 쌍을 통하여 공통 모드 신호에서 RFID 판독기에 신호를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 LED 회로들은 상기 플러그 안테나들을 접속하는 동일한 두 와이어 쌍을 통하여 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 LED 회로들은 상기 플러그 안테나들을 접속하는 것들과는 다른 두 개의 와이어 쌍을 통하여 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1LED는 적색이고, 상기 제2LED는 녹색인 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1공진 주파수는 대략 80㎑이고, 상기 제2공진 주파수는 대략 3㎒인 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 패치 코드를 통하여 상기 RFID 태그로부터 상기 RFID 판독기로 전송된 신호는 RFID 번호, 스위치 포트 번호, 스위치 유형, 랙 번호(rack number), 물리적 위치 설명 및 제공 시간 중 적어도 하나를 포함하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 계층 관리 시스템.
KR1020127013059A 2009-10-26 2010-10-26 Ｒｆｉｄ 및 근접장 결합 기술을 이용한 물리 계층 관리 KR101471128B1 (ko)

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