RFID 구축 ‘IP 네트워크’ 필수

The RFID-Ready Network
RFID 구축 'IP 네트워크' 필수
지능형 네트워크 결합시켜야 … 다양한 무선 표준 지원


최근 여러 산업과 애플리케이션 분야에서 RFID(Radio Frequency Identification) 채택이 지속적으로 증가하고 있다. 이는 소매업체나 정부 요구 뿐만 아니라, 생산력 향상, 고객 만족, 경쟁력 강화라는 RFID의 잠재력을 인식하기 시작한 여러 조직에 의해 추진되고 있다. 또 회사 내부에서 데이터를 공유할 수 있는 대형 멀티 사이트까지 구축 범위가 확장되고 있다. 그렇지만 RFID 시스템을 작동시키는 경우 태그와 리더가 필수적이라는 사실을 이해해야 한다.

언제 어디서든 RFID 데이터를 안전하게 전달하는데 필요한 시스템 중에서 IP 네트워크는 아주 중요하다. 또 인터넷 정보를 보호, 저장, 공유하는 효율성과 자동 결정 기능을 향상시킬 RFID에 의해 실시간 이벤트 데이터를 생성하기 위한 열쇠로 네트워크 인텔리전스 결합이 남아있다.

사용자들은 단기적인 테스트를 거치고 난후 RFID 애플리케이션에서 기존 IP 네트워크의 가치를 재평가하기 시작했다. IP 네트워크는 실시간 제품 정보 교환에 필요한 표준 프레임워크를 제공함으로써 효율성 증대를 꾀할 수 있는 중요한 방법이다. 네트워크에 RFID를 추가하는 것을 고려중인 RFID 네트워크 관리자의 경우, 어떤 부가 서비스가 유용할지 평가하는 것과 함께 기존 장비를 어떻게 활용할지 고민하고 있다.

그림 1. IP 네트워크 인프라로 인해 개별적인 아키텍처 사이의 커뮤니케이션 플로우를 촉진시키는 기술이 가능해진다.

EPC글로벌 네트워크 표준

비영리 단체인 EPC글로벌(www.epcglobalus.com)은 EPC(Electronic Product Code)와 RFID 개발과 실행, 채택을 위해 국제적인 표준을 만들어 내기위해 노력하는 단체. EPC글로벌이 디자인한 아키텍처로 인해 다양한 공급 체인에 들어있는 아이템 정보의 분석과 공유가 가능해 지고 있다. EPC글로벌에 의해 추진된 지원 기술 표준의 경우, EPC글로벌의 다양한 성능과 기술력이 세계적으로 통할 수 있다는 사실을 확인시켜주는 계기가 되었다.



여기서 제시된 기능들이 다수의 무선 인식과 트래킹 시스템에 적용되지만, 본 기사는 EPC(Electronic Product Code) 글로벌 패시브 태그 시스템(global passive tag systems)을 예로 사용하기로 하겠다. <그림 1>은 EPC 네트워크 아키텍처를 간단하게 요약한 구성도이다.

일례로 RFID 리더, 필터링과 수집 미들웨어, EPCIS(EPC Information Service) 서버, EPCIS 가능 애플리케이션은 이러한 구성 요소 사이에 놓인 IP 네트워크 인프라를 통해 트래픽이 움직이면서 각각 분리된 물리적인 장비로 구축된다. 사실상, 다양한 기능들이 단일 물리적인 장비 안에 있는 독립형 장비이거나 통합형 장비일 수 있다.


RFID 레디 네트워크 아키텍처
시스코 RFID 레디 네트워크(ready network)는 네트워크 인프라가 기존 IP 기반 네트워크 인프라의 상단에서 용이하게 RFID를 구축할 수 있도록 지원할 수 있는 서비스를 말한다. EPC와 RFID 트래픽과 장비가 단일, 통합, 오픈 시스템 IP 기반의 인프라 상에서 다른 장비나 트래픽과 공존할 수 있다는 것을 확인하는 게 목적이다. 시스코 RFID 무선 LAN은 한 세트의 서비스를 기반으로 한다.
네트워크는 RFID 구축을 촉진시키기 위해 다음 서비스를 제공할 수 있다:

접속 서비스는 네트워크상에서 RFID 장비에 필요한 기본적인 유무선 이더넷 접속을 제공한다. 또한 IEEE 802.3af PoE(Power over Ethernet)와 같은 특징이 포함돼 구축비용을 절감할 수도 있다.

프로비저닝과 환경 설정 서비스는 DHCP(Dynamic Host Control Protocol), DNS(Domain Name Service), TFTP(Trivial File Transfer Protocol), NTP(Network Transfer Protocol)를 포함하며, 이들은 RFID 장비를 네트워크에 구축하도록 돕는다. 이 레이어에는 네트워크 인프라를 신속하게 프로비저닝해서 RFID 장비의 지원을 돕는 시스코 스마트포트 매크로스(SmartPorts macros) 같은 서비스도 포함된다.

네트워크 포워딩 패스 서비스(path service)는 RFID 트래픽에 필수인 QoS 파라미터를 지원하며 네트워크상의 여타 트래픽과 적절한 관리와 공존을 위해 RFID 트래픽의 대역폭과 우선순위(prioritization)를 부여한다.

관리 서비스는 네트워크 중단을 확인하고, 이의 결과로 생긴 애플리케이션 레벨 중단과 이러한 정보를 서로 연관시켜 네트워크 관리자의 업무를 덜어준다.

장비 보안 서비스는 유일하게 인증 받은 RFID 장비가 네트워크상에 존재하고, 네트워크상에 잠재하는 로그 장비의 위치를 정해줌으로써 네트워크 관리를 돕는다.

네트워크 보안 서비스는 악의적인 행위가 확산되는 것을 차단하고 DoS 공격, 중간자(man-in-the-middle) 공격 같은 네트워크상의 공격을 제한한다. 이러한 공격은 서비스 질적 저하를 가져오거나 RFID의 정보 보안능력을 떨어뜨릴 수 있다.

애플리케이션 네트워킹 서비스는 애플리케이션 관점으로 네트워크 전반에서 RFID 데이터의 움직임을 확인하고 순조롭게 진행시킨다.

레이어들은 애플리케이션 네트워킹 서비스를 통한 접속 서비스로부터 RFID 구축이 손쉽게 이뤄지도록 네트워크에 탑재된 지능이 증가하고 있음을 보여준다. 각각의 레이어들은 아주 작은 RFID에서 대형 RFID에 이르기까지 비교할 수 있어야 하며, 고가용성을 요구하는 고객들에게 장애가 나더라도 스스로 복구가 가능하거나, 이와 반대로 구축될 수 있다. 이 기사는 접속 서비스를 대상으로 하고 있다.

그림 2. 지능형 네트워크가 RFID 설치를 돕는다.


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RFID 배치용 접속 서비스
RFID 실행을 지원하는 네트워크 인프라 능력을 강화시키기 위해 고안된 지침과 기술을 다음과 같이 권장한다. RFID 리더와 프린터의 물리적인 연결, RFID 미들웨어 에지 서비스, 네트워크에 연결되는 애플리케이션 서버를 포함해 RFID를 구축할 수 있는 LAN 인프라 접속 서비스에 초점을 맞추고 있다.


유선 RFID 장비 접속
유선 RFID 리더용 물리적인 접속은 일반적으로 RFID 리더나 프린터용 10/100Mbps 이더넷 전용 연결 방식으로 지원된다. 생산되고 소비되는 트래픽 양이 있는 한 기가비트 이더넷 접속은 머지않아 유선 RFID 리더와 프린터에 꼭 필요하다고 전망할 수는 없다. 공유된 10/100Mbps 허브 기술의 경우 RFID 구축에 바람직하지 않다. RFID 리더와 프린터는 네트워크에 접속하기 위해 서로 경쟁해야하기 때문이다. 광범위하게 구축될 때는, 쉽게 혼잡해져 LAN 내부에서 데이터를 분실할 수도 있다. 고속 컨베이어 벨트나 부두의 선착장을 따라 움직이는 상자나 팔레트(pallets)의 실시간 특성상 데이터가 손실되는 것은 바람직하지 못하다.

IEEE 802.3af PoE 제공
대규모 분배 센터 주위에 다량의 RFID 리더를 구축할 경우, 리더에 AC 파워를 사용할 필요가 없다면 비용 면에서 큰 장점이 될 수 있다. 때문에 IEEE 802.3af PoE(Power over Ethernet)를 제공하는 RFID 리더 기능은 합리적이라는 평가다. 조금씩 늘어나는 RFID 리더의 수는 IEEE 802.af PoE를 지원한다. 기존 인프라를 업그레이드하거나 RFID 도입 필요성에 따라 새로운 LAN 인프라를 구축할 때, IEEE 802.3af PoE 기능이 지원되는 랜 스위치가 요구된다. RFID 리더뿐만 아니라, PoE가 지원되는 LAN 스위치도 802.11a/b/g 액세스 포인트와 IP 전화 구축비용을 큰 폭으로 절감시킬 수 있다. EPC 에지 서버와 애플리케이션 서버의 경우, 물리적인 연결 서비스는 일반적으로 10/100Mbps 이더넷이나 기가비트 이더넷 스위치 포트로 지원되고 있다.


복합적 무선 접속
복합 RFID 리더 구축 모델은 다음의 예에서 보듯 무선 접속에 의존하고 있다.

유선 리더 자리에서 사용 가능한 고정 포지션 무선 리더. 이러한 모델에서 물리적인 연결 서비스는 RFID 리더 자체에도 제공된다.

물류 센터 내부의 지게차(forklift)와 같은 모바일 장비 상에 RFID 리더 구축. RFID 리더는 지게차위에 탑재된 모바일 산업용 PC에 연속적으로 부착되어 있다. 태그 판독(tag reads) 형식인 EPC 데이터는 RFID 리더에 부착된 네트워크를 통해 들어오면서 산업용 PC 내부 애플리케이션 데이터로 전환된다. 그 후 산업용 PC는 재고, 상점, ERP나 다른 기업 애플리케이션 관리가 이뤄지는 로컬 서버로 정보를 전송하고 받는다. 이러한 모델상의 물리적인 연결 서비스는 RFID 리더 자체 보다는 산업용 PC에 제공된다.

상점 내 모바일 핸드헬드 컴퓨터 내부에 RFID 리더 구축. 기존 바코드 스캐너는 업그레이드 되거나 RFID 리더로 대체된다. 태그 판독 형태인 EPC 데이터는 RFID 리더를 거쳐 네트워크로 들어가고 핸드헬드 컴퓨터 내부에 있는 애플리케이션 데이터로 전환된다. 그 후 산업용 PC는 재고, 상점, ERP나 다른 기업 애플리케이션 관리가 이뤄지는 로컬 서버로 정보를 전송하고 받는다. 이러한 모델에서 물리적인 연결 서비스는 RFID 리더 부속품이나 PC 카드와 같이 모바일 핸드헬드 컴퓨터에 제공된다.

IEEE 802.11g, 802.11b, 802.11a 각각의 모델에서 무선 접속은 시스코 에어로넷 액세스 포인트에 의해 지원될 수 있으며, 10/100Mbps PoE 커넥션을 이용하는 시스코 카탈리스트 스위치 포트에 연결된다(그림 3 참조).


시스코 에어로넷 액세스 포인트 제품 시리즈  
플랫폼 전파 가용 대역폭
시스코 에어로넷 1100 시리즈 액세스
포인트
802.11b 또는 802.11g

11MBPS 또는 54MBPS
시스코 에어로넷 1130 AG 시리즈 액세스
포인트
802.11a와 802.11g

54Mbps
시스코 에어로넷 1200 시리즈 액세스
포인트
802.11g

54Mbps
시스코 에어로넷 1230 AG 시리즈 액세스
포인트
802.11a와 802.11g

54Mbps
그림1. 보안은 시스코 자가 방어 네트워크 3단계 전략을 포함해 계속 발전하고 있다.


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무선 연결은 공유된 매체이기 때문에 각각의 RFID 리더와 프린터는 네트워크에 접속하기 위해 서로 다른 비RFID(non-RFID) 장비와 경쟁해야 한다. 아주 크거나 복잡한 네트워크에서는 일시적인 혼잡 현상 때문에 LAN 내부에서 데이터를 잃어버릴 수도 있다. 특히 이런 현상은 차후 RFID 태깅이 아이템 단계(item level)에 도달하게 될 때 더하다. 하지만 모바일 무선 RFID 장비를 사용할 경우 이런 걱정은 줄어든다. 장착된 장비의 수가 많지 않을 것으로 예상되기 때문이다. 그러나 대형 물류 센터 내부 선착장이나 컨베이어 주변에 고정된 무선 장비는 수백 대 가량 될 수도 있다. 네트워크 디자인 엔지니어는 액세스 포인트당 무선 RFID 장비의 수와 이러한 장비로 생성되는 트래픽 총량을 세심하게 감시해야 한다. QoS를 무선 트래픽에 적용시키는 것 같은 부가 기술은 시간을 두고 고려돼야 할 사항이다.

IEEE 802.11b는 공유된 액세스 미디엄(medium)에 11Mbps라는 최고 쓰루풋을 제공한다. 그러나 커뮤니케이션 경비를 감안할 때, 효과적인 최고 쓰루풋은 약 5.5Mbps 정도다. IEEE802.11b는 2.4GHz 주파수 방식으로 작동된다.

IEEE 802.11a는 54Mbps 속도로 작동되는 공유된 액세스 미디엄에 제공한다. 그러나 효과적인 쓰루풋은 일반적으로 20Mbps 정도이다. IEEE 802.11a는 5GHz 주파수 방식으로 작동되며 IEEE 802.11b와 반대로 호환 불가능하다.

IEEE 802.11a와 유사하게, IEEE 802.11g의 경우 54Mbps 속도로 작동되는 공유된 액세스 미디엄을 제공한다. 효율적인 쓰루풋은 24.5Mbps 정도이다. 그러나 IEE 802.11g는 2.4GHz 주파수 방식으로 작동되며 IEEE 802.11b와 반대로 호환 가능하다.

RFID 시스템은 보다 큰 공급 체인 시스템과 통합할 뿐만 아니라 RFID 리더 같은 새로운 장비를 장착함으로써 기존의 IP 네트워크를 확장시킬 전망이다. RFID를 장착하는데 있어 애플리케이션의 요구 사항과 다른 서비스와의 공존 방법을 이해하는 것은 필수불가결하다. 이제 네트워크 관리자들이 RFID 장착 계획을 세우고, IP 네트워크 시설에 통용되는 서비스를 극대화시키는 방법을 강구할 때다.

추가자료
 
■ 시스코 RFID 웹 사이트
    cisco.com/go/rfid
■ EPCglobal
    www.epcglobalus.com/Network/how_works.html

 

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