KR100636527B1

KR100636527B1 - 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100636527B1
Application number: KR1020000087482A
Authority: KR
Inventors: 정영학
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2006-10-18
Also published as: KR20020057207A

Abstract

본 발명은 블루투스(Bluetooth)을 전송 방식으로 사용하는 시스템의 전력 소모 절감을 위한 전력 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 피코넷(Piconet)을 최초로 구성하는 마스터(Master)의 경우 네트워크 내의 슬레이브(Slave)에 비해 전력 소모에 취약한 점에 착안하여, 전력 관리자(Power Manager)로부터 전력 잔여량을 감시하여 마스터/슬레이브 전환을 사용하여 마스터 시스템의 전력 소모를 감소시킴으로써, 소규모 시스템에의 적용시 대기시간 및 블루투스 네트워크 운용에 안정성을 높일 수 있도록 한 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Power Consumption(전력 소모), Master-slave switch(마스터-슬레이브 전환), Bluetooth(블루투스)

Description

블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치 및 그 방법{Apparatus and method for power management in bluetooth system}

도 1은 본 발명에 의한 블루투스를 전송 방식(Radio Bearer)으로 채용한 시스템의 타스크(Task) 계층 구조를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명에 의한 블루투스 슬레이브/마스터 전환 상태 천이를 나타낸 도면이며,

도 3은 본 발명에 의한 전력 잔여량에 따른 마스터/슬레이브 전환 순서를 보인 수순도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 ..... 전력 관리부(Power Management Unit)

200 ..... 전송 관리부(Bearer Controlling Unit)

300 ..... 블루투스 전송부(Bluetooth Radio Bearing Unit)

400 ..... 슬레이브 상태(Slave State)

500 ..... 마스터 상태(Master State)

본 발명은 블루투스를 전송 방식으로 사용하는 시스템의 전력 소모 절감을 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 블루투스에서 피코넷을 생성하는 기기가 마스터로 동작하고, 또한 마스터/슬레이브 전환(Switch) 기능을 제공하며 슬레이브가 원할 경우 기존의 피코넷 상에서 또는 피코넷 운영 중 마스터와 슬레이브 역할을 서로 바꿀 수 있도록 허용하는 기능을 적용함으로써, 마스터의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

일반적으로, 블루투스(Bluetooth)는 음성, 비디오, 데이터 등 다양한 형태의 정보를 10~100m 내 거리에서 최대 1Mbps 속도로 전송할 수 있는 기술로서, 휴대폰, PC(Personal Computer) 등의 기기간 데이터 송수신뿐만 아니라 근거리 통신망을 통한 무선 인터넷 접속 기술로도 이용될 전망이다. 이러한 블루투스 무선 칩은 9mm x 9mm의 크기에 세계 어디에서나 사용할 수 있는 2.4GHz의 ISM(Industrial Scientific Medical)의 대역폭을 사용한다.

이러한 블루투스가 탑재된 노트북(Notebook Computer)의 경우 케이블 없이도 핸드 헬드, 휴대폰 및 기타 장비와의 무선 연결이 가능하며, 노트북 이동시에는 휴대폰에 연결해서, 사무실에서는 모뎀(Modem)이나 랜(LAN)에 연결해 인터넷에 접근할 수 있다. 또한, 블루투스의 신호는 벽, 가방 등을 통과해서 전송될 수 있으므로, 노트북을 가방에 둔 상태에서 휴대폰을 사용해 전자메일(e-mail) 수신 및 검색이 가능하고, 착신 신호를 휴대폰에 알릴 수 있다.

이와 같이 블루투스 기술의 기본적 기능은 복잡한 배선을 없애는 것 이외에도 기존의 전형적인 비즈니스 인트라넷과 같은 네트워킹 구조에서 무선 기술을 네트워크에 적용하는 것이라고 할 수 있다.

그리고, 블루투스 기술의 핵심은 임기 응변식(ad hoc) 네트워크 기능이다. 즉, 사전에 네트워크의 정의와 계획 없이도 장비들이 상황에 맞춰 연결되어 있는 피코넷(Piconet)이라 불리는 임시 네트워크의 기능을 의미한다. 노트북과 휴대폰에서부터 프린터, PDA, 데스크 탑 PC, 팩스, 키보드, 조이스틱에 이르기까지 어떠한 디지털 장치와도 2개에서 8개까지 피코넷으로 연결이 가능하다.

이와 같은 블루투스의 특징을 정리하면 다음과 같다.

먼저, 블루투스 전송 방식은 2.4GHz의 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역폭을 사용하고, 데이터 전송을 여러 주파수에 걸쳐 분할하여 보내는 방식인 FHSS(Frequency Hop Spread Spectrum) 기술을 사용하고, 상기 FHSS 기술의 특성상 보안성이 높다.

다음으로, 하나의 피코넷 내에 2개에서 최대 8개까지의 통신장비를 네트워크로 묶을 수 있으며, 벽, 가방 등의 장애물이 있는 경우에도 통신이 가능하다(비가시선 통신).

또한, 음성 전송 및 인터넷 등 동기/비동기 어플리케이션을 모두 지원하고 다양한 서비스를 제공할 수 있고, 전방향 통신을 하며 세계적으로 많은 정부들이 규제하는 가운데 세계 어느 곳에서나 같은 표준을 이용할 수 있다.

상기 상술한 전송 방식을 채용한 시스템을 설명하면 다음과 같다.

블루투스 시스템은 점 대 점(두 개의 블루투스 기기에서만), 점 대 다중 점 접속을 지원한다. 점 대 다중 점 접속에서는 채널을 몇 개의 블루투스 기기가 공유하며, 두 개 이상의 동일 채널을 공유하는 기기들은 피코넷을 구성한다. 한 블루투스 기기는 피코넷(Piconet)의 마스터(Master)로서 동작하고 다른 기기는 슬레이브(Slave)가 된다. 블루투스에서 허용하는 피코넷 당 슬레이브의 개수는 최대 7개이며, 여기에 이보다 더 많은 슬레이브들이 대기(Park) 상태로서 피코넷 상에 존재할 수 있다.

상기 대기 상태(Park)의 슬레이브들은 채널은 사용하지 않지만 소속된 피코넷의 마스터와 동기화 된 상태에 머물러 있으므로 필요 시 또는 피코넷의 마스터가 허용할 시 피코넷의 채널을 할당받아 통신 할 수 있다. 이와 같이 피코넷의 마스터는 채널이 할당된 최대 7개의 슬레이브와 대기 상태의 슬레이브들에 대한 통신 환경 설정 및 제어를 담당한다.

또한, 블루투스를 전송 방식으로 채용한 시스템(이하 "블루투스 시스템"이라 약칭한다)은 마스터와 슬레이브, 두 가지 상태를 모두 가질 수 있다. 슬레이브(Slave)로서 피코넷에 참여하는 경우(피코넷 내의 다른 슬레이브와의 연결이 필요한 경우) 반드시 마스터를 통해서만 가능하므로 슬레이브 측면에서 피코넷 상에서는 슬레이브와 마스터간의 점 대 점 통신이 대부분을 차지하고, 상위 계층으로부터의 슬레이브/마스터 전환 요구 시 마스터와의 합의 후에 블루투스에서 규정하는 절차에 따라 마스터 상태로 천이 할 수 있으므로, 마스터와의 통신만이 가능 하다.

반면 마스터(Master)로서 피코넷을 이루는 경우 피코넷 내의 모든 슬레이브의 통신을 관장한다. 상기 마스터는 각 슬레이브와의 통신 시 시분할 방식을 사용하므로 이에 따른 전력의 소모가 슬레이브와 비교하면 크게 차이가 있으며, 또한 피코넷 내에서 통신 중인 슬레이브의 개수가 블루투스에서 규정하는 최대 7개일 경우 그리고 이와 더불어 다수의 대기상태의 슬레이브가 피코넷 내에 존재할 경우 마스터의 전력 소모량은 더욱 늘어난다.

따라서, 마스터 역할을 수행하는 블루투스 시스템의 현재 전력 잔여량이 다수의 슬레이브와의 통신을 제어하지 못할 수준으로 감소 할 경우 피코넷 전체의 운용에 차질이 발생되며, 현재 블루투스에서는 이에 대한 대책이 규정되어 있지 않은 문제점이 있다.

또한, 상기 상술한 바와 같이, 마스터를 이루는 조건을 단지 피코넷의 최초 구성자로만 규정하고 마스터 시스템에 대한 고려가 이루어지지 않고 있다. 따라서, 마스터 시스템 용량이 작을 경우, 예를 들면 마스터의 배터리 용량이 피코넷을 운영할 정도에 미치지 못할 경우 또는 그 용량이 운영 중 감소되었을 경우 운영중인 피코넷의 동작에 심각한 영향을 끼치게 되므로, 시스템 운용에 있어 불안정한 문제점을 가진다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제 안된 것으로서,

본 발명의 목적은 현재 블루투스 시스템이 마스터 상태일 때 전력 잔여량이 일정 수준 이하로 감소 할 경우 마스터 상태에서 슬레이브 상태로의 천이를 수행하여 전력 고갈을 방지하도록 함으로써, 대기시간 및 블루투스 네트워크 운용에 안정성을 높일 수 있도록 한 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

시스템에서 사용중인 전력에 대한 관리를 담당하고, 전력의 소모량에 대한 수치를 파악하여 요구 메시지 또는 지정된 시간 간격에 따라 이를 보고하는 전력 관리부와,

사용자의 데이터를 마스터 또는 슬레이브에게 블루투스 전송 규격에 따라 전송하며, 상기 요구 메시지에 따라 슬레이브/마스터 전환 동작에 응답하는 블루투스 전송부와,

상기 블루투스 전송부의 동작 상황을 감시하며 슬레이브/마스터 전환 요구를 발송하고, 상기 전력 관리부에게 전력 소모량 보고에 대한 동작 방법을 지시하는 전송 관리부로 구성됨을 그 장치적 구성상의 특징으로 한다.

이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치 및 그 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하 면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 블루투스를 전송방식(Radio Bearer)으로 채용한 시스템의 타스크(Task) 계층 구조를 나타낸 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 전력 관리부(Power Manager)(100)는 시스템에서 사용중인 전력에 대한 관리를 담당하며 전력의 소모량에 대한 수치를 파악하여 전송 관리부(Bearer Controller)(200)의 요구 또는 전송 관리부(200)가 정한 시간 간격에 따라 이를 보고한다. 블루투스 전송부(Bluetooth Radio Bearer)(300)는 사용자의 데이터를 마스터(Master) 또는 슬레이브(Slave)에게 블루투스 전송 규격에 따라 전송하며, 전송 관리부(200)의 요구에 따라 슬레이브/마스터 전환 동작에 응답한다.

또한, 상기 전송 관리부(200)는 주로 블루투스 전송부(300)의 동작 상황을 감시하며 슬레이브/마스터 전환 요구를 발송하고, 상기 전력 관리부(100)에게 전력 소모량 보고에 대한 동작 방법을 지시한다. 예를 들면 전송 관리부(200)는 전력 관리부(100)의 전력 소모량 보고 방식을 폴링(Polling) 방식으로 규정하여 일정시간 간격마다 보고하도록 설정하며, 또는 바이-리퀘스트(By-request) 방식으로 규정하여 전송 관리부(200)의 요구 시에는 즉시 보고하도록 설정할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 블루투스 슬레이브/마스터 전환 상태(State) 사이의 천이(Transition) 방식을 나타낸 도면이다.

이에 도시된 바와 같이 슬레이브 상태에서 마스터 상태로의 천이는 상위 계층의 슬레이브/마스터 전환 요구(Slave-to-Master Switch Request)에 의하여 진행 되며, 이러한 요구는 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이 전송 관리부에서 블루투스 전송부에 대한 전환 요구에 해당된다. 반면 마스터 상태에서 슬레이브 상태로의 천이는 슬레이브 측의 마스터/슬레이브 전환 요구(Master-to-Slave Switch Request)에 의하여 진행된다.

이와 같이 마스터의 마스터/슬레이브 전환 시 슬레이브의 동작을 먼저 요구하나 본 발명에서는 전송 관리부간의 신호 전달(Signaling)로 마스터 측으로부터의 전환 요구를 가능하게 한다. 이러한 전환 요구를 결정하기 위하여 첨부한 도면 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 전력 잔여량에 따른 마스터/슬레이브 전환 순서를 보인 수순도로서, 단말기 시스템에 적용된 본 발명의 활용 예를 보인 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 마스터 측의 전송 관리부는 일정 기간동안 또는 일정 주기마다 전력 관리부에게 전력 소모량을 감시하여 보고하도록 지시(PM-Measurement-IND)(S11)한다. 이와 같이 보고된 전력 소모량이 전송 관리부가 정한 임계치(Threshold) 이하로 감소할 경우 전송 관리부는 블루투스 전송부를 통하여 슬레이브 측의 전송 관리부에게 마스터/슬레이브 전환 요구 신호를 발송(Master Slave Switch Request)(S12)한다.

다음으로, 상기 전환 요구를 수신한 슬레이브 측 전송 관리부는 전력 관리부를 통하여 슬레이브 시스템의 전력 소모량을 확인(PM-Measurement-REQ)(PM-Measurement-IND)(S13)(S14)한 후 마스터 측 전송 관리부에게 전환 요구에 대한 응답을 블루투스 전송부를 통하여 발송(Master Slave Switch Request)(S15)한다. 상 기 전송된 응답이 전환 요구에 대한 허가일 경우 슬레이브 측 전송 관리부는 블루투스 전송부에게 슬레이브/마스터 전환을 지시(CBT-Config_REQ)(Master Slave Switch Request)(S16)(S17)한다.

이에 따라 슬레이브 측과 마스터 측 블루투스 전송부는 블루투스에서 정한 슬레이브/마스터 전환 과정을 수행(S18)하고, 상기 전환 과정을 마친 슬레이브와 마스터의 블루투스 전송부는 각각의 상위 계층인 전송 관리부에 전환 종료(CBT-Config-IND)(CBT-Config-CNF)(S19)(S20)를 알린다.

이러한 본 발명에 적용된 타스크(Task)는 다음과 같다.

UI(User Interface) Task

PM(Power Management) Task

BT(Bluetooth) Task

또한, 본 발명이 적용되기 위해 각 타스크간에 사용된 기본적인 데이터의 단위(Primitive, 원시적)들은 다음과 같다.

PM-Measurement-REQ

Origin : UI

Destination: PM

Function : Power Measurement Request

Parameter : Power Resource Used Measure Method (Polling/By-request)

Measurement Period(if by-request, 0)

PM-Measurement-IND

Origin : PM

Destination: UI

Function : Power Measurement Indicator

Parameter : Power Resource Used

CBT-Config-REQ

Origin : UI

Destination: BT

Function : Bluetooth Radio Bearer Configuration Request

Parameter : Master/Slave Switch

CBT-Config-CNF

Origin : BT

Destination: UI

Function : Bluetooth Radio Bearer Configuration Confirmation

Parameter : Confirmation Condition(Success/Failure)

CBT-Config-IND

Origin : BT

Destination: UI

Function : Bluetooth Radio Bearer Configuration Indication

Parameter : Configuration Parameters

이상에서 상술한 본 발명 "블루투스(Bluetooth) 시스템에서의 전력 관리 장치 및 그 방법"에 따르면, 블루투스 시스템에서의 전력 사용량을 현재 전력 잔여량에 대비하여 감소시킴으로써, 소규모 시스템에의 적용시 대기 시간 및 블루투스 네트워크 운용에 안정성을 높일 수 있는 이점을 가진다.

Claims

블루투스(Bluetooth) 시스템에서의 전력 관리 장치에 있어서,

시스템에서 사용중인 전력에 대한 관리를 담당하고, 전력의 소모량에 대한 수치를 파악하여 요구 메시지 또는 지정된 시간 간격에 따라 이를 보고하는 전력 관리부와;

사용자의 데이터를 마스터 또는 슬레이브에게 블루투스 전송 규격에 따라 전송하며, 상기 요구 메시지에 따라 슬레이브/마스터 전환 동작에 응답하는 블루투스 전송부와;

상기 블루투스 전송부의 동작 상황을 감시하며 슬레이브/마스터 전환 요구를 발송하고, 상기 전력 관리부에게 전력 소모량 보고에 대한 동작 방법을 지시하는 전송 관리부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전송 관리부는 전력 관리부의 전력 소모량 보고 방식을 폴링(Polling) 방식으로 규정하여 일정시간 간격마다 보고하도록 설정하며, 또는 바이-리퀘스트(By-request) 방식으로 규정하여 전송 관리부의 요구 시에는 즉시 보고하도록 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 슬레이브 상태에서 마스터 상태로의 천이는 상위 계층의 슬레이브/마스터 전환 요구(Slave-to-Master Switch Request)에 의하여 진행되며, 마스터 상태에서 슬레이브 상태로의 천이는 슬레이브 측의 마스터/슬레이브 전환 요구(Master-to-Slave Switch Request)에 의하여 진행되는 것을 특징으로 하는 블루투스 시스템에서의 전력 관리 장치.
블루투스 시스템에서의 전력 관리 방법에 있어서,

상기 전송 관리부는 일정 기간동안 또는 일정 주기마다 상기 전력 관리부에게 전력 소모량을 감시하여 보고하도록 지시하는 단계와;

상기 보고된 전력 소모량이 전송 관리부가 정한 임계치(Threshold) 이하로 감소할 경우 전송 관리부는 블루투스 전송부를 통하여 슬레이브 측의 전송 관리부에게 마스터/슬레이브 전환 요구 신호를 발송하는 단계와;

상기 전환 요구를 수신한 슬레이브 측 전송 관리부는 전력 관리부를 통하여 슬레이브 시스템의 전력 소모량을 확인한 후 마스터 측 전송 관리부에게 전환 요구에 대한 응답을 블루투스 전송부를 통하여 발송하는 단계와;

상기 전송된 응답이 전환 요구에 대한 허가일 경우 슬레이브 측 전송 관리부는 블루투스 전송부에게 슬레이브/마스터 전환을 지시하는 단계와;

상기 지시에 따라 슬레이브 측과 마스터 측 블루투스 전송부는 블루투스에서 정한 슬레이브/마스터 전환 과정을 수행하는 단계와;

상기 전환 과정을 마친 슬레이브와 마스터의 블루투스 전송부는 각각의 상위 계층인 전송 관리부에 전환 종료를 통보하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 블루투스 시스템에서의 전력 관리 방법.