'로컬 컨트롤러'에 해당되는 글 4건

  1. 2008.10.23 디바이스 미들웨어 - 로컬 컨트롤러
  2. 2008.07.11 RFID 스마트 선반
  3. 2008.07.08 RFID 포털 시스템
  4. 2008.05.29 디바이스 미들웨어 - RF Server
2008. 10. 23. 20:42

디바이스 미들웨어 - 로컬 컨트롤러

디바이스 미들웨어의 시스템 구축 아키텍처를 좀더 자세히 들여다 보도록 하겠다. 디바이스 미들웨어가 가져야 하는 성능이나 기능 요소에 대해서는 앞에서 여러번 논하였는데 이제는 이것을 어떻게 써야 하는가에 대한 이야기를 하겠다. 대부분의 사람들은 디바이스 미들웨어를 현장에 구축할때 <그림1>과 같은 구성을 한다.

사용자 삽입 이미지
<그림1> 서버형 디바이스 미들웨어 구성

우선 산업 현장에 대한 이해부터 해야 하는데 PLC, RFID 리더, 바코드 스캐너, 작업자 단말, PC 기반 기계 컨트롤러 등 다양한 형태의 디바이스들이 산업 현장에 있고, 이러한 데이터 발생원으로부터 갖가지 데이터를 수집하고 관리하는 상위 애플리케이션은 잘 관리되는(무정전 상태, 보안 관리 등) 전산실 또는 외부의 전산센터에 놓이게 된다. 이렇듯 디바이스가 놓이는 현장과 상위 애플리케이션이 놓이는 전산실은 원격에 위치하는 것이 일반적이고 (심지어는 서로 다른 나라에 놓이기도 한다.) 따라서 이를 연결해 주는 통신 매체로는 TCP/IP를 사용하는 이더넷(Ethernet)을 사용하는 것이 일반적이다.

이때 애플리케이션과 디바이스들의 연결을 위해 디바이스 미들웨어를 <그림1>과 같이 서버 형태를 취하도록 구성하여 상위 애플리케이션과 같이 전산실에 두고 디바이스를 연결하는 구성을 하였다고 생각해 보자. 이 경우에 디바이스 미들웨어에게 필요한 기능 요소와 장단점은 어떤것이 있을까? 우선 디바이스 미들웨어는 한꺼번에 몇개의 장비와 연결될 수 있을것인가가 매우 중요한 기능 요소일 것이다. 왜냐하면 하나의 서버형 미들웨어에 한꺼번에 많은 장비들이 물리게 되므로 이들이 한꺼번에 데이터를 쏟아 낼 경우 성능에 문제가 없어야 하기 때문이다. 따라서 초기의 RFID Middleware 업체들이 한번에 100개, 200개의 리더를 붙이는 기능을 제공한다 등으로 얘기를 하곤 했었다. 즉 한번에 몇개의 리더를 동시에 연결할 수 있느냐가 중요한 기술 척도가 되었다.
하지만 이 경우 아무리 성능 좋은 미들웨어라고 하더라도 기본적으로 디바이스에서는 가공되지 않은 원시 데이터(raw data)를 실시간으로 뱉어 내기 때문에 동시에 여러 장비를 실시간성 훼손없이 좋은 성능을 발휘한다는 것은 물리적으로 불가능한 일이다. 게다가 전산실 네트워크에 몰려드는 수많은 데이터 트래픽을 감당하는 것은 매우 끔찍한 일이다.

또한, 모든 디바이스들이 TCP/IP를 지원하지도 않는다는 사실이다. TCP/IP는 허브와 스위치 장치를 통해서 아무리 원격에 있더라도 서로간의 통신하는데 문제가 없다. 하지만 RS-232C와 같은 시리얼 통신이나 전기적 신호만을 이용한 접점 연결 방식등에는 양 호스트가 연결되는 물리적인 거리 제한이 있으며, 아무리 그 전기적 신호를 증폭한다고 하더라도 별도의 공사비용 등으로 인해 원격 연결은 불가능하다. 따라서 대안으로 사용하는 방법이 시리얼 통신을 TCP/IP로 바꿔주는 컨버터를 쓰는 방법이다. 하지만 연결 포인트가 늘어날수록 에러의 발생 확률도 높아지고 또 작은 장비 하나가 전체 연결 흐름을 막을 수 있는 위험 요소가 되기 때문에 장기적인 차원에서 그리 좋은 방법이 아니다.

그리고 하나의 디바이스 미들웨어에 여러가지 장비가 한꺼번에 연결되면 우선 이 미들웨어가 죽게 되었을때 문제가 발생하므로 일반 서버에서 사용하는 장애 대책으로 보조 장비를 하나 더 두어서 Fail Over 시키는 방법 등을 쓰게 되므로 비용과 아무리 잠깐이라도 다운타임 동안의 데이터 유실 등에 대해서는 심각하게 고민해야 하는 문제이다. (모든 장비가 한꺼번에 연결되어 있으며 각 장비들은 초당 수백개의 데이터를 뱉어 낼 수도 있기때문에 1초동안만 연결이 끊어졌다 하더라도 막대한 손실이 일어날 수도 있다.)


하지만 디바이스 미들웨어의 시각을 다른 시각에서 한번 바라보자. 이것을 서버의 개념이 아니라 디바이스들과 같은 레벨에 있다고 하고, 여러 디바이스들을 대표하는 하나의 대표 디바이스라고 생각해 보자.

사용자 삽입 이미지
<그림2> 디바이스형 미들웨어 구성

<그림2>를 보면 디바이스 미들웨어의 위치가 전산실이 아닌 현장으로 내려와 있음을 알 수 있다. 하지만 이것은 단순히 위치만의 문제가 아니다. 우선 이것은 단위 공정별로 그룹핑을 함으로써 분산형으로 시스템 구성이 됨을 알 수 있다. 즉, 1라인의 A공정 설비들만 묶어서 A 미들웨어에 연결하고 B공정 설비들은 B 미들웨어에 연결하는 식이다.
이런 구성의 장점은 각 단위 공정별 묶음으로 관리하기 때문에 논리적, 물리적 시스템 분리가 되기때문에 한 공정의 문제가 다른 공정에 영향을 주지 않는다는 사실이다. 이것은 중앙 집중적인 시스템 구성보다 분산형 시스템 구성이 갖는 장점, 즉, 확장성과 성능 분산, 복잡성 완화 등의 특징을 가질 수 있다는 것과 서로 다른 공정에 각각 적용할 수 있는 단위 로직을 쉽게 적용하고 관리할 수 있다는 장점도 얻을 수 있게 된다.

물리적인 위치도 통신하는 디바이스와 인접하게 되므로 원격 접속 과정에 발생할 수 있는 전기적 신호의 손실도 방지할 뿐 아니라 별도의 컨버터를 사용하지 않으므로 컨버터에서 발생할 수 있는 에러 요소를 없앨 수 있다. 또한 연결되는 디바이스의 수도 단위 공정별로 한정되기 때문에 데이터의 양 또한 전체 공정을 모두 모은 것에 비하면 훨씬 적기 때문에 실시간성이 보장되며 여러가지 특정 로직을 구현하기가 수월해 진다. 따라서 이 디바이스 미들웨어는 한번에 몇개의 디바이스를 연결할 수 있느냐는 관심 사항이 아니며 얼마나 빨리 많은 로직을 적용하여 상위 시스템의 부하를 줄여 줄 수 있느냐가 더 큰 기능 요구 사항이 된다.

이런 디바이스 미들웨어는 일반 PC나 서버에서 동작하는 소프트웨어 형태가 아니다. 위에서 밝힌 것처럼 이것은 소프트웨어라기 보다는 하나의 다른 디바이스 개념이어야 한다. 따라서 척박한 현장에서 잘 견딜 수 있도록 산업용 요구사항을 만족하여야 하며 별도의 모니터가 필요 없을 수도 있다. 일반적으로 하드웨어형 또는 임베디드 미들웨어라고 부른다. 최근에는 RFID 리더 내부에 내장하기도 한다.

또하나 생각해 봐야 할 것은 현장 네트워크와 상위 네트워크의 분리 문제이다. 디바이스들과 상위 서버가 모두 같은 네트워크에 있다고 하면 어떤 특정 호스트가 지나치게 많은 트래픽을 발생시키거나 (웜이나 바이러스가 발생했을 경우를 상상해보자) 전체 네트워크가 다운되었을 경우에는 모든 데이터가 손실될 것이다. 하지만 산업 현장에서는 어떠한 경우라도 데이터의 손실만은 최소한으로 막아야 한다. 이를 위해서 하나의 디바이스 미들웨어를 기준으로 랜카드를 두개를 사용하여 하위 디바이스들끼리는 별도의 로컬 네트워크를 형성하여 연결하고 디바이스 미들웨어가 상위 애플리케이션과 연결된 네트워크에 참여하는 형태로 시스템을 구성하여야 한다. 이렇게 하면 네트워크 성능 보장과 안정성 두마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있다.

하지만 이 역시 디바이스 미들웨어가 죽는다면 문제가 될 것이다. 그렇다고 하더라도 하나의 미들웨어가 다운되면 해당 공정에만 영향을 받지 다른 공정에는 문제가 없을 것이다. 물론 디바이스 미들웨어가 어떠한 경우라도 다운되는 경우는 없어야 한다. 이를 위해 별도의 보조 장비를 두는 것은 그리 좋은 방법은 아닌 것 같다. 왜냐하면 일단 전체 비용이 너무 상승하게 되고 아무리 보조 장비를 둔다고 하더라도 완벽한 해결책은 아니기 때문이다. 대신에 이 장비가 죽었음을 관리자나 작업자에게 최대한 빨리 알릴 수 있는 기능을 제공하고 현장에서 간단하게 리셋 버튼 하나만 누르는 등의 방법으로 해결이 되는 기능을 제공하는 것이 훨씬 나을 수 있다. 부팅 시간이 너무 오래 걸린다든지 하는 것도 안된다.

또하나 예상되는 문제점은 너무 많은 장비가 현장에 있음으로 해서 관리하기 어려울 수도 있는데 이를 위해서 원격 감시 툴을 제공하는 것이 매우 중요한 기능 요소이다. 관리자가 자리에 앉아서 전체 미들웨어의 상태와 그 밑에 연결된 장비 상태들을 확인하고 또 문제가 발생하면 메일이나 휴대폰 문자로 알려 주는 등의 기능을 제공한다면 매우 편리할 것이다.


시범사업이나 1회성 파일럿 프로젝트로 진행하는 것과 지속적으로 유지보수가 필요한 산업 시스템을 구성하는 것에는 많은 차이가 있다. 당장 눈앞에 보이는 것만 된다 안된다로 판단할 것이 아니라 지속적으로 운영할 것에 초점을 맞추어야 한다. 문제는 지속가능성(Sustainability)이다.
Trackback 0 Comment 0
2008. 7. 11. 17:29

RFID 스마트 선반

UHF RFID 가 제대로 시장이 활성화 되려면 유통 분야에서 적절하게 사용할 수 있는 환경이 되어야 할 것으로 생각한다. UHF RFID의 사용에 기대를 많이 걸었던 초반의 애플리케이션에는 SCM 분야 뿐 아니라 매장에서의 일괄 인식과 실시간 선반 재고관리에 대한 기대도 매우 컸다.

Gillete 면도기는 작은 날 제품은 소모품으로서 매우 인기가 많은데 문제는 그 크기가 매우 작을 뿐 아니라 가격이 매우 비싸기 때문에 도난이 가장 많이 일어나는 제품 중 한가지라고 한다. 이를 사전에 방지할 수만 있다면 비용이 좀 들더라도 태그를 부착하여 관리하고자 하는 의향이 충분히 있는 적용 분야이다. 그래서 초반에 이에 대한 실제 테스트를 진행을 했고 카메라와 연동하여 도난 방지 용도로 사용 가능한지를 시범적용하기도 하였다. 공식적인 결과는 좋았다라고 하기는 했지만 실제로 모든 매장에 잘 적용되지 않은 걸 보면 여러가지 문제점이 있었으리라 생각한다. 물론 개인 프라이버시에 대한 문제도 불거졌고 그렇게 까지 모든 고객을 잠재적인 범죄자로 취급하는 것 자체가 또하나의 큰 부담이었을 것이다. 하지만 기술적인 문제는 없었을까?

2005년도에 롯데마트에서 퓨처스토어라는 이름으로 자사 브랜드 상품에 대해 홍보를 위한 스마트선반을 서울역점에 설치하여 대대적인 언론 홍보를 하기도 하고 최근에 많은 정부 시범사업에서도 대국민 서비스 또는 사업 홍보 차원에서 매장에 스마트선반 개념을 도입하기도 하고 가장 최근에는 이마트 수서점에 와인을 대상으로 하는 스마트선반을 구축하기도 하였다. 이 모든 것들이 UHF 대역의 RFID를 사용한 것이다.



문제는 바로 이 UHF 대역의 주파수 특성이 문제이다. <그림 1>에 UHF 안테너 빔 패턴을 나타내었다. 보통 UHF RFID는 멀리 있는 여러개의 제품을 동시에 빨리 인식하고자 하는 물류 분야에 사용하려고 하였고 여기에 맞는 특성을 가지고 있다. 하지만 스마트선반은 선반위에 놓여진 제품을 짧은 거리 내에서만 인식을 하고 일정 거리를 살짝 벗어날때 인식을 중지해야 하는 애플리케이션으로 사용되어야 한다는 것이다.

스마트 선반을 통해 구현하고자 하는 시나리오는 보통 다음과 같다.

- 관심 있는 제품을 선반에서 꺼내 들면 이에 대한 정보를 선반에 있는 모니터를 통해 보여 준다.
- 선반 위에 놓여진 제품을 실시간으로 인식하여 그 재고 정보를 관리하고 결품이 예상되는 제품인 경우는 담당 직원을 호출하여 자동으로 알려준다.
- 여러개의 제품을 한꺼번에 꺼낼때는 도난의 의도가 있을 수도 있기 때문에 이때 감시 카메라와 연동하여 수상한 행동을 하지 않는지 보안 담당 직원에게 미리 알려 줄 수도 있다. (질레트 테스트 시나리오)

UHF 빔 패턴은 파의 소스인 안테너로 부터 작은 파가 생기고 일정 거리 이후에 이를때 파 패턴이 넓어 지면서 이 곳에 태그가 존재할 때 잘 읽히게 된다. 하지만 우리가 원하는 대로 스마트 선반에서 인식을 잘 하고자 하면 빔 패턴이 납작하면서도 옆으로 골고루 퍼진 상태로 눌러 만들어야만 하는 것이다. 어찌 보면 자연의 섭리를 거역하는 모습이라고나 할까?
사실상 이런 형태의 주파수는 저주파가 더 어울린다. 일본에서는 HF (13.56 MHz) 대역을 사용하여 매우 성능 좋은 스마트선반 솔루션을 만들어 내었다. 원래 저주파 대역은 UHF 대역에 비해서 처리 속도가 좀 느리고 Anti-Collision이 약해서 문제가 되었으나 최근에 완성된 솔루션을 보면 전혀 그런 문제가 없음을 알 수 있었다.



사용자 삽입 이미지
<그림 1> UHF 안테너 빔 패턴

그런데 굳이 UHF 대역을 사용해서 스마트선반을 만들어야 하는 이유는 무엇일까? 우선 우리나라에서는 오직 UHF 만이 대세라는 인식하에 다른 주파수에 대한 다양성을 인정하지 않는 사회 분위기가 가장 큰 원인이다. 그것보다 좀더 현실적인 원인으로서는 단순하게 매장에서 단품 관리 용도로만 사용될 것이 아니라 중간의 유통 과정에서 물류 관리에도 같이 사용하고자 하기 때문에 두가지 주파수로는 해답이 없는 경우가 많기 때문이다.
두개의 주파수를 지원하기 위해 두개의 태그를 붙이고 두 종류의 리더를 곳곳에 설치할 수는 없지 않은가? (물론 일본 TOPPAN 이란 회사에서는 하나의 태그로 여러가지 주파수를 동시에 사용할 수 있는 태그 개발에 나섰지만 내가 아는 한 상용화에는 실패한 것으로 안다. 우선 비용적인 부담이 만만치 않을 것 같다.)

어쩔 수 없이 UHF 를 사용하여 스마트 선반을 꾸며야만 한다면, 발생되는 기술적 문제점들은 다음과 같다.

- 음료수 같은 액체로 된 제품이거나 금속 성분을 포장지 또는 케이스로 사용하고 있는 제품들에 적용할때는 인식률이 현저히 떨어진다.
- 많은 제품들이 너무 조밀하게 밀집되어 있기 때문에 서로 간의 간섭으로 인해 인식률이 많이 떨어진다.
- 여러 선반에 같이 적용했을 경우 다른 선반의 태그를 오인식할 수도 있다.
- 한꺼번에 너무 많은 태그가 있음으로 해서 인식 속도가 저하될 수 있다.
- 주어진 하나의 선반 영역 내에서만 읽히고 벗어나면 안 읽히게 하고 싶지만 이를 구현하기가 매우 힘이 든다.
- 밀집된 지역에 여러 리더가 사용될 수 있으므로 Dense Reader Mode 가 지원되는 리더 사용이 필수적이다.
- 선반 영역 내에서 음영 지역이 없도록 안테나를 설치하여야 한다.

요약해 보면 액체에서 잘 읽히는 태그를 개발해야 하고 안테나를 잘 만들어 가까운 곳에 있는 태그를 오류 없이 여러개 읽을 수 있도록 하고, 성능 좋은 리더를 사용해야만 한다. 차폐 장치 등 부가적인 장치도 추가적으로 필요하다.
이런 분야에 사용하기 위해서 기존의 Far-Field 방식의 문제점을 Near-Field 개념으로 해결하고자 하는 노력들이 진행되고는 있지만 이 점 역시 그리 쉽게 해결되고 있지는 않은 것 같다. (Near-Field 에 대해서는 앞에서 설명한 바가 있다.)

하드웨어 입장에서 모든 문제를 해결해 주면 상관이 없겠지만 그것이 현실적으로는 어려운 점이 많기 때문에 소프트웨어 입장에서도 해결책이 있어야만 한다. 우선 태그의 인식이 들쑥날쑥하면 이를 에러 없이 일관된 정보로 유지하는 방법이 이른바 Smoothing이란 방법을 써야 하는데 사실상 RFID 미들웨어가 가져야 하는 기본 기능이라고 할 수 있다. 문제는 대부분 이 Smothing 알고리즘을 구현하기 위해서 일정 시간동안 판단을 보류함으로써 그 일정 시간동안 데이터 변화가 없다고 판단하는 방법을 많이 사용하고 있는데 이는 근본적인 해결책이 아니며 실시간 데이터 인식이 불가능하다. 실시간성과 데이터 안전성은 서로 반비례하는 특성이 있다.

이를 해결하기 위해서는 리더가 데이터를 넘겨주는 속도가 매우 빨라야만 한다. 최대한 많은 데이터를 모아 두고 이 중에서 몇번이 빠졌나를 판단하여 처리하여야만 데이터 안전성과 함께 실시간성을 보장 받기 때문이다. 일반적으로 사용자가 제품을 하나 들었을때 그 정보가 보여지는 시간이 3초 이내여야만 지루함이 없다. 그러기 위해서는 초당 4~5번 이상의 데이터 전송 속도가 보장되어야만 한다. 이런 분야에 사용될 리더를 선정할때 고려해야 하는 특성 중 하나이다.


사용자 삽입 이미지
<그림 2>스마트 선반 시스템 구성

보통 스마트 선반에 사용되는 시스템 구성은 <그림2>와 같다. 역시 RFID 미들웨어가 내장된 로컬 컨트롤러는 현장에 놓이는 것이 좋다. 그래야만 실시간 데이터 처리에 대한 대처가 가능하기 때문이다. 일반적으로 매장에서는 무선 네트워크를 사용하여 상위 서버와 연동되는 점을 참고하기 바란다.

다음은 실제 매장에 스마트 선반을 지속적으로 운영한다고 가정했을 때의 문제점을 생각해 보자.

- 스마트 선반은 이제부터는 하나의 설비가 되는 것이다. 따라서 전자 기기로서 관리되고 유지보수가 필요해 진다. 어떤 매장은 24시간 운영되기 때문에 24시간 365일 운영될 수 있는 튼튼한 장비가 필요하다.
- 원격 관리 기능은 필수적이다. 많은 매장에 많은 선반이 놓이게 된다면 일일이 현장에서 이를 모니터링하고 관리한다는 것은 불가능하다. 원격 중앙에서 이러한 관리가 가능하도록 해야 한다.
- 일반적으로 <그림2>에서 보는 바와 같이 여러개의 장비들이 서로 연동되어 구성되기 때문에 케이블이라든지 여러 구성이 매우 복잡해 질 수 있다. 하지만 매장에서는 수시로 레이아웃을 바꾸고 이동할 수 있기 때문에 이런 구성이 너무 복잡하면 다음 변경 작업 때는 철거하게 될 것이다.
- 전자 기기들이기 때문에 발생되는 열이 엄청나다. 이를 대비한 완벽한 해결책이 있어야만 한다.
- 매장에서는 가끔 바닥 물청소를 한다는 것을 잊지 말라. 전자 제품에 물이 묻으면 치명적이라는 사실도 잊지 말라.
- 아무리 DRM 기능이 완벽하게 지원되는 리더라고 하더라도 인식률을 높이기 위해서 많은 리더를 사용하려고 하지는 말라. 우선 설치 비용이 문제이고 너무 많은 리더가 매장에 깔려 있다고 생각해 보라. 위에서 얘기한 모든 문제점들의 관리 포인트가 그만큼 늘어날 것이다. 최대한 적은 수의 리더로 해결할 수 있는 방법은 없을까?
- 안테너를 잘 튜닝하고 겉으로 드러나지 않도록 미관에도 신경을 써야 하지만 이를 위해서 새로운 선반 집기를 제작하여 설치하여야만 한다면, 이는 시범적으로 설치되는 선반에만 적용할 수 있을 뿐이다. 지속적으로 사용되기 위해서는 기존 선반에 손쉽게 설치하여 성능을 발휘할 수 있는 간편한 방법이 있어야만 한다.
- 지속적인 컨텐츠의 관리가 가능해야만 한다. 이를 위한 시스템 유지보수 팀과 인력의 노력이 지속적으로 들어 가야만 한다. (당연한 이야기다.)

개인적으로 스마트 선반 기술이 여러 RFID 응용 시스템 중에서 기술적으로는 가장 어려운 제품이 아닌가 생각한다. 특히 위에서 얘기한 유지보수 문제를 생각하면 더욱 그렇다.

'기술 관심 > RFID' 카테고리의 다른 글

PDA형 RFID 리더 개발 고려 사항  (0) 2008.07.21
RFID 의 진정한 의미  (0) 2008.07.17
RFID 스마트 선반  (0) 2008.07.11
RFID 포털 시스템  (0) 2008.07.08
디바이스 미들웨어 - RF Server  (0) 2008.05.29
디바이스 미들웨어 1 - RFID 미들웨어를 넓게 보자  (0) 2008.05.09
Trackback 0 Comment 0
2008. 7. 8. 14:34

RFID 포털 시스템

RFID를 현장에 적용시키고자 할때 가장 많이 구축되는 단위 시스템 중 하나가 바로 RFID 포털이라고 하겠다. RFID 포털(Portal)은 RFID Gate 라고도 손쉽게 부르는 것으로 한마디로 RFID 리더가 달린 문을 통과하면서 RFID Tag 정보를 수집하는 장치라고 정의할 수 있다.

UHF RFID 가 처음에 아이디어가 나온 것이 바로 이 도메인에서부터 시작되었다고 해도 과언이 아니다. RFID 포털은 창고에 설치가 되어 물리적인 물건의 이동에 따라 자동으로 데이터를 수집함으로써 WMS 가 제 기능을 다하도록 도와주고 이를 통한 SCE, 결국은 SCM을 완성하고자 고안되었다고 이미 소개한 바가 있다.

이번에는 이러한 RFID 포털 시스템의 세부 기술 사항에 대해 살펴 보도록 하겠다.

우선 RFID 포털에 필요한 세부 구성 요소를 살펴 보자. RFID 포털은 기본적으로 물론 RFID 리더가 필요할 것이다. 리더에는 또한 안테나가 연결될 것인데 이러한 안테나를 달아 둘 지지대가 필요할 것이다. 이 지지대는 안테나의 위치와 높이 등에 따라서 인식률이 달라질 것이므로 이를 잘 조절할 수 있는 기능이 필수적일 것이고 또한 현장에 설치하기 위해서는 튼튼한 구조물과 현장 상황에 맞도록 설치하는 공사 기술이 필요할 것이다.

그리고 일반적인 창고 현장은 환경적으로 매우 열약한 곳이 많다. 야외에 놓여지는 곳도 많고 겨울에는 매우 낮은 온도까지 내려가고 여름에는 또 매우 높은 온도까지 올라가는 척박한 환경이다. 여기에서 동작하는 리더나 다른 전자 기기들이 버틸 수 있도록 함체를 잘 만들어 주어야 하고 방온, 방습 처리가 잘 되어 있어야 함은 말할 것도 없다.
지게차로 이동하는 현장은 매우 험하게 움직이는데 잘못해서 포털이 파손되지 않도록 충돌 방지를 위한 안전 장치 등 주변에 기구물을 추가로 필요할 수도 있다. 그렇다고 무조건 튼튼하게 만들기 위해서 쇠로만 만들어도 안된다. RFID 전파가 영향을 받을 수 있기 때문이다.

RFID 포털은 창고 현장에서만 사용되는 것은 아니고 Long-Range 형태를 요구하는 출입 관리 분야에도 사용할 수가 있는데 이런 경우는 튼튼함 보다는 게이트 주변의 인테리어와의 조화가 더 중요한 문제가 될 수도 있다.

지금까지는 기본적인 구성에 대해서 이야기하였고 조금더 세부적으로 들어가 보도록 하겠다. 현장에 RFID 리더와 기구물만 덩그러니 세워져 있으면 아무런 의미가 없을 것이다. 상위 시스템과 연계를 해야 하는데 이를 위해서 RFID M/W를 떠올리는 것은 당연하다. 하지만 대부분 창고 현장에 특히 포털이 놓여지는 장소에 유선 네트워크를 끌어다 놓는 것은 현실적으로 어려운 점이 많다. 대신 무선 인프라는 잘 되어 있는 곳이 많다. (RFID를 도입하고자 하는 창고라면 보통 무선 PDA를 사용한 WMS 시스템을 갖고 있는 곳이 많다.)
RFID 리더가 바로 무선으로 상위 서버와 연결하는 것은 바람직하지 않고 또한 무선 네트워크는 잘 끊어지는 등 유선에 비해 안정성이 떨어지기 때문에 이런 경우에 대비하기 위해 로컬 컨트롤러가 리더가 있는 곳에 필요하다는 이야기도 이미 한 바가 있다.

그리고 로컬 컨트롤러가 필요한 더 중요한 이유는 바로 센서와 경광등 같은 다른 자동인식 장치와의 연동이 필요하다는 것이다.

RFID 포털은 하나의 통로에서 입고와 출고가 동시에 이루어 지는 것이 일반적이며 설사 입고와 출고 게이트가 따로 분리되어 있는 경우라고 하더라도 들어 왔다 나갔다 해야 할 필요가 있기 때문에 이러한 방향 판별 기능이 필요하다. 가장 일반적인 아이디어로 안테너를 여러개를 설치하고 안테너에 인식되는 태그 정보의 위상차로 방향을 판별하는 것을 떠올리기 쉬운데 이는 전파의 간섭이나 오류로 인해 현실적으로 정확도가 많이 떨어진다는 것이 현장의 경험이다. 최근에는 ImpinJ 사나 Alien 사와 같은 리더 제조 업체에서 리더 만으로 태그의 바향을 판별하는 기능을 내어 놓고는 있지만 직접 현장에서 눈으로 확인하지도 못했고 (2008년 7월 현재, 아직 정식 제품이 나온 것이 없다.) 또한 앞에서 말한 전파 간섭을 완벽하게 해결하지 못한다면 오류율은 무시하기 힘들 것으로 생각된다.

그 뿐 아니라 만일 태그가 인식이 되지 않은 채로 물체가 지나갔을 때 이를 해결하기 위해서는 현장 작업자에게 알려서 문제 해결을 지시해야 하는데 문제를 알려 주는 방법은 경광등이나 모니터를 통해 알려주는 방법이 있을 테지만, 물체가 지나갔는데 데이터가 읽히지 않았다는 판단은 어떻게 할 수 있을까? 바로 광센서 같은 다른 센서를 사용하는 방법이다. 센서에는 물체가 인식되었는데 태그 데이터가 없다면 인식이 되지 않았다고 판단할 수 있기 때문이다.

이러한 구성에 따른 RFID 포털 시스템 구성은 <그림1> 과 같다.
사용자 삽입 이미지

근데 센서를 이용해 방향 판별을 한다고 이야기는 했지만 사실 그것도 쉬운 일이 아니다. 아니 어쩌면 더 어려울 수도 있다. 센서 값도 RFID 간섭 문제와 같은 오동작 데이터가 많이 발생하고 지게차가 통과하면서 중간에 센서가 인식하지 못하는 빈 공간이 만들어 지면서 순간적으로 물체가 사라졌다가 나타났다 하는 현상이 발생할 수 있기 때문이다. 더군다나 센서 데이터와 RFID 태그 데이터를 결합시켜야 하는데 이 결합 시점을 잡을때 지게차가 물건을 앞에다 싣고 전진할 때는 센서와 태그 데이터 수집 시간이 거의 일치하지만, 현장에서는 지게차가 후진으로 이동하는 경우가 빈번한데 이 경우는 센서 데이터는 먼저 들어 오지만 태그 데이터는 나중에 들어 올 수도, 인식이 안되거나 태그가 없어서 안 들어 올 수도 있는데, 이런 다양한 경우에 대한 처리 로직을 만들기가 그리 쉬운 일만은 아니다.

그리고 현장에서 수집된 정보는 항상 상위 시스템과 연동하여 제대로 입출고를 처리하여야 하는 데이터인지 그 정합성을 확인해 봐야만 한다. 예들 들어 입고 요청에 따라 창고로 입고하는 물건이 등록된 입고 제품 목록과 일치하는지 검증을 받아서 문제가 없으면 입고 처리를 하고 그렇지 않다면 이를 작업자에게 알려서 재시도를 하거나 아니면 수작업으로라도 처리가 되도록 하여야만 한다.

'기술 관심 > RFID' 카테고리의 다른 글

RFID 의 진정한 의미  (0) 2008.07.17
RFID 스마트 선반  (0) 2008.07.11
RFID 포털 시스템  (0) 2008.07.08
디바이스 미들웨어 - RF Server  (0) 2008.05.29
디바이스 미들웨어 1 - RFID 미들웨어를 넓게 보자  (0) 2008.05.09
RFID Middleware is Extinct.  (0) 2008.03.06
Trackback 0 Comment 0
2008. 5. 29. 22:38

디바이스 미들웨어 - RF Server

디바이스 미들웨어의 또한가지 특별한 경우를 살펴 보겠다. 특별하다고는 하나 하단에는 장비와 상단에는 서버 애플리케이션이 연결되어 있다는 점에서는 다른 디바이스 미들웨어와 동일하다. 단지 여기에서 사용되는 디바이스는 PDA 형태의 휴대형 바코드 스캐너 또는 RFID 리더라는 것만 다르다. 이러한 휴대형 장비들은 무선 접속을 통한 실시간 데이터 처리 방식과 일괄 배치 형태로 작업한 후 유선으로 연결하는 방식이 있다. 이것은 전적으로 현장의 상태에 따라 다르다. 이러한 구성이 <그림 1>에 나타나 있다.

일반적으로 이런 작업 환경에서 요구되는 작업 상황은 다음과 같다.

- 무선 PDA를 사용하여 실시간 통신에 대한 요구가 늘어 나고 있다. 예전에는 수동형 바코드 스캐너 단말을 이용한 배치 방식을 많이 사용하였으나 무선 랜 환경이 일반화되고 실시간 데이터 처리에 대한 요구가 증대함에 따라 무선 통신을 사용한 데이터 연동이 요구된다.

- 무선랜 환경은 아무리 잘 구축되었더라도 접속이 불안할 수 있다는 사실을 잊지 말아야 한다. 또한 하나의 A/P(Access Point) 에서 다른 A/P로 넘어갈때 로밍 현상이 일어나는데 이 과정에 부자연스럽게 끊어지는 경우가 많이 발생한다.

- 작업 현장에 따라 다르겠지만 동시에 사용되는 단말기가 매우 많은 경우가 많다.

- 현장의 단말기를 사용하는 작업자들은 일반 전산 담당자들이 상상할 수 없을 정도로 데이터 처리 속도가 빠르다. 바코드 스캐너를 사용하는 경우도 미처 기계의 성능이 따라 가지 못할 정도로 빨리 스캔 작업을 하기도 한다. 따라서 데이터를 읽고 로직을 처리하여 상위 서버에 전송하는데까지 걸리는 시간이 작업하는데 지장을 주어서는 안된다. 예를 들어 읽은 데이터를 처리하여 서버에 전송했는데 이때 마침 접속이 끊어져 에러로 인식되기 까지 오랜 시간이 걸리면 안된다.

- 당연한 이야기지만 현장에서 처리된 작업 결과는 어떤 일이 있어도 유실되어서는 안된다. 더욱이 현장 작업을 하는 도중 수많은 데이터 처리를 하였는데 장비 또는 연결 시스템의 에러로 인해 유실되어서는 안될 것이다.

- 서버 시스템과 단말기는 고객과 현장에 따라 다를 것이며 PDA 같은 휴대형 단말에는 특정한 화면과 로직이 구현되어야만 한다.

- 보통 PDA를 이용한 애플리케이션 개발을 할때 전통적인 Client-Server 형태의 구성을 많이 한다. (물론, 웹 방식이나 터미널 서비스 방식 등 다양한 방법을 사용하고 있지만 C/S 구성을 통한 Thick Client 환경이 갖는 장점이 많다.) 이 경우에 가장 큰 문제점은 Client 프로그램이 변경되었을 경우 항상 최신 버전을 유지하도록 해야 한다는 부담이 따른다는 것이다. 어떤 특정 단말기에서 수정되지 않은 로직으로 인해 에러가 발생하여 전체 시스템에 문제가 발생하는 경우가 많이 발생한다.


사용자 삽입 이미지
<그림 1> RF Server

이러한 작업 환경에서 원활한 데이터 처리를 위해 <그림 1>과 같이 RF Server 형태로 디바이스 미들웨어를 구성해야 한다. 이러한 RF Server의 기능을 정리하면 다음과 같다.

- 실시간으로 동시에 수없이 많은 단말기가 연결되더라도 무리없이 작업이 가능하도록 해야 한다.

- 무선으로 연결된 단말기가 IP 별로 각 단말기가 구분이 가능하여야 하며 각 클라이언트 별 접속 권한을 관리할 필요도 있다.

- 실시간을 기반으로 무선 접속 방식을 사용한다고 하더라도 언제라도 무선 접속이 원활하지 않을 때는 배치 방식으로도 작업이 가능하도록 두가지 기능을 모두 제공해야 한다.

- 네트워크 또는 서버 에러가 발생했을 때도 데이터를 유실하지 말고 이를 잘 보관하고 있다가 네트워크가 정상화되었을때 반드시 이를 재전송할 수 있도록 보장해야만 한다.

- 여러 단말기가 멀리 떨어져 있으므로 이러한 단말기의 상태와 데이터를 모니터링하거나 원격 관리할 수 있는 편리한 방법을 제공해야만 한다.

- 공통된 기능과 프레임워크를 기반으로 현장마다 서로 다른 로직을 쉽게 커스터마이징하여 적용할 수 있는 기능을 제공해야 한다.

- 단말기의 최신 프로그램이 유지될 수 있도록 자동 다운로드 기능이 제공되어야 한다.

- 단말기 프로그램을 개발할때 서버와 주고 받는 데이터 통신에 에러가 발생하면 이를 추적하고자 할때 보통 로그를 트레이스하여 분석한다. 하지만 PDA 단말 같은 경우는 저장 용량의 한계와 일반적으로 하나의 태스크만을 보여주기 때문에 로그 정보 확인과 프로그램 조작이 어려운 경우가 많다. 이를 위해서 로그를 원격 서버에 저장하고 이를 실시간으로 트레이스할 수 있는 기능을 제공하면 개발에 매우 편리할 것이다.

보통 무선 PDA를 사용한 시스템 구성 시에 모든 단말기가 중앙 서버에 직접 물려서 처리하고자 하는 경우가 많다. 심지어는 외부 망 환경에서 CDMA를 이용한 접속을 시도하는 경우도 있다. 하지만 이는 시스템 구성상 정말 위험한 방식이라고 생각한다. 중앙 서버가 이러한 단말기의 접속까지 관리하려면 많은 부하가 걸릴 것이고 만일 보안 모듈 같은 추가 기능을 제공하고자 할때 모든 단말기에 이를 설치하여야 하며 데이터 에러 발생시에도 이를 직접 해결해야 한다.

디바이스 미들웨어의 기능을 다시한번 상기하자. 복잡하고 어려운 장비와 서버 연결을 가운데 있는 미들웨어를 통해 해결하자.

'기술 관심 > RFID' 카테고리의 다른 글

RFID 스마트 선반  (0) 2008.07.11
RFID 포털 시스템  (0) 2008.07.08
디바이스 미들웨어 - RF Server  (0) 2008.05.29
디바이스 미들웨어 1 - RFID 미들웨어를 넓게 보자  (0) 2008.05.09
RFID Middleware is Extinct.  (0) 2008.03.06
Near Field UHF Versus HF  (0) 2008.02.28
Trackback 0 Comment 0