使用射频识别标签检测无源rf组件的制作方法
【专利说明】使用射频识别标签检测无源RF组件
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求下列优先权:于2013年3月13日申请的名称为“Detecting PassiveRF Components Using Rad1 Frequency Identificat1n Tags，，的美国专利申请号13/798，517，它是于 2011 年 9 月 23 日提交的名称为“Intelligent Patching Systemsand Methods Using Rad1 Frequency Identificat1n Tags that are Interrogatedover Network Cabling and Related Communicat1ns Connectors，，的美国专利申请号13/243，454的连续部分申请，前者通过引用被全部并入本文中；于2012年8月31日申请的名称为“Detecting the Presence of Passive RF Components in a Distributed AntennaSystem Using RFID Tags”的美国临时申请序号61/695，362，其内容通过引用被并入本文中。
技术领域
[0003]本发明一般涉及通信系统，并且更具体地涉及自动检测通信系统中的无源组件。
【背景技术】
[0004]诸如商店、政府机关、学校等的机构可以使用专用通信系统(在本文中也称作“网络”)，该专用通信系统通过私有网络实现计算机、服务器、打印机、传真机、电话、安全摄像头等等之间的相互通信，通过远程通信服务提供商实现与远程位置的通信。这些通信系统可以是使用通信电缆和连接器通过例如建筑物的墙壁和/或天花板的硬连线。通信电缆可以包括绝缘导体，诸如排列为双绞线导体的铜线。个别的通信连接器(在本文中也称作“连接器端口”和/或“出口 ”)，诸如RJ-45样式的模块化墙壁插口安装在办公室、会议室和建筑物内的其它工作区中。通信电缆和任何介于其间的连接器提供从办公室和其它房间、走廊和建筑物的公共区(在本文中也称作“工作区出口”)中的连接器端口到可以位于计算机机房、远程通信室等等中的网络设备(例如网络交换机、服务器等等)的通信路径。来自外部远程通信服务提供商的通信电缆还端接于计算机机房或远程通信室内。
[0005]在基于导电线的通信系统中，每个信息信号可以通过一对导体使用差分信号技术而不是通过单个导体来发射。差分信号涉及在差分对的每个导体上以相等的幅值和相反的相位发射信号。信息信号作为在差分对的两个导体上携带的信号之间的电压差嵌入。
[0006]安装在办公楼和数据中心中的基于导电线的通信系统可以使用RJ-45插头和插口确保行业内的兼容性。根据某些行业标准(例如Telecommunicat1ns IndustryAssociat1n (远程通信行业联盟)于2002年6月20日批准的TIA/EIA-568-B.2_1标准)，RJ-45插头和插口连接器中的八个导体在插头的触点与插口的触点匹配的连接区域中排列成行。图1是RJ-45插口的前面部分的示意图，它图解说明在TIA/EIA-568-B.2-1标准的B类配置中规定的连接区中的八个导体的成对排列和位置。如图1中所示，根据TIA/EIA-568B类配置，导体4和5组成差分对1，导体I和2组成差分对2，导体3和6组成差分对3，导体7和8组成差分对4。
[0007]连接到通信系统中的终端装置(例如网络服务器、存储器存储装置、网络交换机、工作区计算机、打印机、传真机、电话等等)的通信电缆可以端接到一个或多个通信插接系统中。通信插接系统可能涉及随时间的连接变化。终端装置和网络交换机之间的连接由于各种原因可能需要改变，这些原因包括设备变化、添加或删除用户、办公室搬迀等等。网络管理员可以通过简单地拨掉插接线的一端或从一组插接板中的一个上的第一连接器端口拨掉通信电缆，将插接线的那端插入到插接板中的一个上的第二连接器端口中，实现连接变化。
[0008]网络交换机上的连接器端口和工作区出口之间的连接可以记录于基于计算机的日志中。每次出现插接改变时，此基于计算机的日志被更新，以反映新的插接连接。技术员可能在每次改变时忘记更新日志，和/或可能在记录变化时出现错误。因此，日志可能不是完整的和/或准确的。
[0009]希望有降低或消除这种日志错误或以其它方式确定网络中的无源组件的连接的系统和方法。
【发明内容】
[0010]本文提供了使用射频识别(“RFID”)标签自动地检测通信系统中的无源组件的系统和方法。
[0011]在一方面，提供了一种系统。所述系统包括在通信网络和RFID标签之间的耦合电路。RFID标签与分布式天线系统(“DAS”)的无源元件关联。所述耦合电路可以允许通过所述通信网络从RFID发射器接收的RFID信号传输到所述RFID标签。所述耦合电路可以基本上防止所述通信网络上的移动通信信号传输到所述RFID标签。
[0012]在另一方面，提供了一种DAS。所述DAS包括通信网络、RFID发射器、RFID标签和耦合电路。所述RFID发射器位于远程天线单元中。所述RFID标签与远离所述通信网络上的RFID发射器的位置的无源元件关联。所述耦合电路提供所述RFID标签和所述通信网络之间的物理耦合。
[0013]在另一方面，提供了一种方法。所述方法包括在通信网络和与分布式天线系统的无源元件关联的RFID标签之间提供耦合电路。所述方法进一步包括经由所述通信网络和所述耦合电路将从RFID发射器接收的RFID信号发射到所述RFID标签。所述耦合电路基本上防止所述通信网络上的移动通信信号传送到所述RFID标签。所述方法进一步包括基于由所述RFID发射器从所述RFID标签接收的响应信号检测无源元件的存在。
【附图说明】
[0014]图1是图解说明从插口的前开口(插孔)观察的传统的八位置通信插口的紧凑布置的示意图。
[0015]图2是根据一个方面使用射频识别(“RFID”)跟踪技术的示例性交叉连接通信系统的简化示意图。
[0016]图3是根据一个方面通信系统的两个插接板之间的插接连接的框图，其图解说明RFID控制信号如何用来自动地跟踪插接连接。
[0017]图4是图解说明根据一个方面自动地识别插接连接的方法的流程图。
[0018]图5是根据一个方面图解说明耦合电路如何用来将RFID控制信号注入到连接器端口的各个导电路径上和/或从其提取RFID控制信号的示意图。
[0019]图6是根据一个方面图解说明平衡-不平衡转换器(balun)和匹配网络如何用来提供图5的RFID发射装置和耦合电路之间的适当连接的框图。
[0020]图7是根据一个方面图解说明平衡-不平衡转换器和匹配网络如何用来提供图5的RFID发射装置和耦合电路之间的适当连接的框图。
[0021]图8是根据一个方面可以用来实现耦合电路的示例性耦合电路的示意图。
[0022]图9是根据一个方面可以用来实现耦合电路的示例性耦合电路的示意图。
[0023]图10是根据一个方面可以用来实现耦合电路的示例性耦合电路的示意图。
[0024]图11是根据一个方面可以用来实现耦合电路的示例性耦合电路的示意图。
[0025]图12是根据一个方面可以用来实现耦合电路的示例性耦合电路的示意图。
[0026]图13是根据一个方面信道的示意框图，其图解说明在通信网络中RFID控制信号如何通过以太网电缆发射以跟踪电缆连接和终端装置。
[0027]图14是根据一个方面插入器的示意透视图。
[0028]图15是图14的插入器的组件的框图。
[0029]图16是图解说明根据一个方面的插接线的示意图。
[0030]图17是图解说明在互连的通信系统中图16的插接线如何可以用来自动地跟踪插接连接的框图。
[0031]图18是图解说明根据一个方面用于适应性调节RFID询问信号的功率水平的操作的流程图。
[0032]图19是图解说明根据本发明的进一步的方面工作区出口的示意图。
[0033]图20是根据本发明的进一步的方面通信系统的两个插接板之间的插接连接的框图。
[0034]图21是根据一个方面在其中可以使用无源组件的RFID检测的分布式天线系统的框图。
[0035]图22是根据一个方面被配置成执行无源组件的RFID检测的远程天线单元的框图。
[0036]图23是根据一个方面通过谐振耦合电路耦合到无源元件的RFID标签的框图。
[0037]图24是根据一个方面通过方向耦合器耦合到无源元件的RFID标签的框图。
[0038]图25是根据一个方面通过空气耦合耦合到天线的RFID标签的框图。
[0039]图26是根据一个方面与多个耦合电路关联的RFID标签的框图。
[0040]图27是根据一个方面用于谐振耦合电路的串联谐振器电路的示意图。
[0041]图28是根据一个方面描绘用于谐振耦合电路的串联谐振器电路的特征的图形。
【具体实施方式】
[0042]公开了使用射频识别(“RFID”)标签检测无源RF组件的方面和示例。例如，分布式天线系统(“DAS”)可以用在封闭区中，以向移动装置部署无线覆盖容量。DAS可以包括被配置成生成、处理和/或除了传送信号之外另外对所传送的信号执行一个或多个操作的有源组件。有源组件的非限制性示例包括主单元、扩展单元和远程天线单元。DAS还可以包括被配置成收发或另外在有源组件中传送信号的无源组件。无源组件的非限制性示例可以包括同轴电缆、RF分离器、RF组合器、RF天线、光纤、光分离器、光组合器、连接器、插口、墙壁插孔、插接线等等。无源组件的存在可以通过使用RFID标签来识别。
[0043]根据一些方面，RFID收发器可以在DAS的一个或多个通信介质中或其它远程通信系统中发射探测RF信号。耦合电路可以耦合到波导(例如同轴电缆、光纤或其它类型的波导)，以将通过波导传送的引导波(即信号)传送到RFID标签。耦合电路的非限制性示例包括谐振耦合电路、带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器、方向耦合器、无方向耦合器等等。耦合电路可以最大化由RFID标签从询问器系统或其它RFID收发器接收的RF能量的量。耦合电路可以包括与DAS或其它通信网络和电路的物理连接，所述电路可以基本上防止除了 RFID信号和响应信号之外的信号通过耦合电路。耦合电路因此可以阻止或降低DAS中使用的与RFID收发器用来发射探测信号所使用的频率不同频率的其它信号。阻止不同频率的其它信号可以避免或降低由一些RFID标签的非线性特征引起的互调制产物的生成。这些互调制信号可能以有害的水平加入到通过DAS传送的RF信号，从而引起传送到由DAS服务的覆盖区中的无线装置和其它终端设备的信号的失真和/或阻塞。
[0044]如本文中使用的词语“RFID标签”用来指可以用代表某物品的标识符的响应信号对RFID信号进行响应的任何物品。
[0045]在一些方面，提供了一种包括一个或多个无源组件的DAS。每个无源组件可以与RFID标签关联。RFID标签可以集成到无源组件中，或者可以耦合、连接或以其它方式与无源组件关联。阅读器或其它RF收发器可以集成于远离至少一些无源组件的DAS的子系统内或者以其它方式与该DAS的子系统关联。阅读器可以通过DAS的通信网络收发RFID信号。通信网络可以包括例如同轴电缆或可以通过DAS携带RF信号和RFID信号的另一传输介质。例如，阅读器可以发射RFID信号，RFID信号由通信网络通过耦合电路携带到与无源组件关联的RFID标签。RFID标签可以用代表无源组件的标识符的响应信号对RFID信号作出响应。响应信号可以从耦合电路接收并通过通信网络传输到阅读器。阅读器可以从响应信号中提取标识符，将标识符提供给控制器。无源组件可以不需要加电就能使阅读器检测无源组件的存在。接收DAS的无源组件的标识符可以允许生成代表无源组件在DAS内的位置的图形和/或可以识别损失。
[0046]在另外的或替代性方面，耦合电路可以包括在通信网络和/或无源组件和RFID标签之间的空气接口。在一些方面，不同于阅读器是可移动的情况，阅读器和RFID标签可以被配置成处于DAS内的固定位置。在其它方面，阅读器包括两个或更多个阅读器，其中一个或多个阅读器是可移动的。
[0047]在另外的或替代性方面，公开了用于自动地跟踪通信系统中的电缆连接的方法和系统(和相关设备)，其中，RFID标签安装于通信系统的连接器端口处。为了跟踪这些通信系统中的电缆连接，一个或多个RFID收发器可以用来通过电缆发射RFID询问信号，以在通信系统的几个连接器端口激励RFID标签。响应于这些RFID询问信号，RFID标签可以发出响应RFID信号，响应RFID信号通过电缆发射回RFID收发器。响应RFID信号可以包括例如识别与每个RFID标签关联的连接器端口的唯一的标识符。这些标识符可以用来识别或“跟踪”插接板连接器端口之间的插接连接，和/或跟踪插接板连接器端口和工作区出口之间的水平电缆连接。
[0048]用来识别两个连接器端口之间的电缆连接的RFID询问信号和响应RFID信号(在本文中总称作“RFID控制信号”)可以通过在两个连接器端口之间延伸的通信电缆的一个或多个双绞线导体(在本文中也可以称作“差分对”或只是“对”)发射。RFID控制信号可以以各种不同方式(包括电容耦合、电感耦合和/或通过使用谐振耦合网络)与(若干)差分对来回耦合。
[0049]RFID控制信号可以通过携带基本网络流量的导电路径发射。各种不同的技术可以用来将RFID控制信号与基本网络流量隔离。在一些方面，RFID控制信号可以在用来携带基本网络流量的频带之外发射，以便降低和/或最小化RFID控制信号和网络流量之间的干扰。在其它方面，RFID控制信号可以通过电缆中包括的差分对之一以共模信号发射(即作为在两个装置之间通过一个对的导体发射的信号的端口，该信号是通过对在该对的导体上携带的信号的取电压平均值提取的)。由于差分信号是从差分对中通过获得由两个导体携带的信号之间的差提取的，共模RFID控制信号通过此减法过程去掉，因此理论上不会干扰差分信号。同样，由于差分信号的相同但相反的分量在用来恢复共模信号的求平均过程中抵消，差分信号(理论上)不会干扰共模信号。在更进一步的方面，RFID控制信号可以通过电缆中的两个或更多个双绞线以所称的“虚模(phantom mode)”信号发射。虚模信号指其正、负分量分别在至少一对导体(因此通过至少四个导体发射)上作为共模信号发射的差分信号。虚模信号使用共模信号技术，虚模信号同样(理论上)不会干扰可能通过所述对同时发射的差分网络流量信号。在再一些其它方面，导电路径可以被感测，RFID控制信号可以只在没有基本网络流量的时间段中发射。因此，根据本发明的各方面可以使用一个或多个的各种不同的技术，以将RFID控制信号与通过相同的导体携带的基本网络流量隔离。
[0050]由于RFID控制信号可以在携带基本网络流量的相同导电路径上发射，所以在本发明的一些方面，可以使用标准电缆和插接线，这可以降低这些方案的总成本，提高这些方案对客户的方便性。而且，由于RFID标签是从RFID询问信号汲取其工作功率的无源装置，所以根据本发明的方面的连接器端口可以不需要单独的电源。因此，智能跟踪能力可以扩展到没有电源连接的连接器端口，诸如在工作区中的大多数墙壁插口中。
[0051]本文中公开的方法和系统可以用来跟踪两个插接板区域之间的插接连接(即在交叉连接的插接系统中)和/或可以用来跟踪插接板区域和多个工作区出口之间的水平电缆连接。另外，在一些方面，可以使用“插入器”连接器和/或定制的插接线，这允许跟踪多个插接板和多个网络交换机之间的插接线(即在互连的插接系统中)，甚至跟踪一直到工作区和/或计算机机房中的终端装置的连接。
[0052]这些方面和示例的详细描述在下面讨论。给出这些示意性示例以给读者介绍本文中讨论的一般主题，不旨在限制所公开的思想的范围。以下部分参照附图描述各个附加方面和示例，附图中相同的数字指示相同的元件，方向性描述用来描述示意性示例，但象示意性示例一样，不应当用来限制本发明。
[0053]图2是示例性交叉连接通信系统10的示意图，交叉连接通信系统10可以用来将位于建筑物中的工作区12中的计算机、打印机、互联网电话和其它终端装置连接到位于例如该建筑物的计算机机房14中的网络设备。本文中讨论的RFID跟踪技术可以用来跟踪图2的通信系统10中的各种电缆连接，这将在下文详细讨论。
[0054]如图2中所示，示例性计算机20或其它终端装置位于建筑物的工作区12中。计算机20由插接线22连接到模块化墙壁插口 24，模块化墙壁插口 24安装在工作区12中的墙板26中。通信电缆28从墙壁插口 24的后端通过例如建筑物的墙壁和/或天花板路由到计算机机房14。由于在一个办公楼中可能有成百或成千的工作区墙壁插口 24，所以大量的电缆28可以路由到计算机机房14中。尽管在图2中显示了单个工作区和终端装置(计算机20)以简化绘图，但要认识到通信系统中可以有几十、上百或成千的工作区终端装置。
[0055]第一设备机架30提供于计算机机房14中。多个插接板32安装在第一设备机架30上。每个插接板32包括多个连接器端口 34。来自工作区12中的墙壁插口 24的每个电缆28端接到插接板32之一的连接器端口 34中的一个的后端。在图2中，每个连接器端口34包括RJ-45插口。然而，要认识到可以使用其它类型的连接器