KR100733990B1 - 고속 무선 개인 통신 네트워크에서 전력 절약을 위한데이터 송수신방법 - Google Patents

고속 무선 개인 통신 네트워크에서 전력 절약을 위한데이터 송수신방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 무선 개인 통신 네트워크에서 효율적인 전력 절약을 위한 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 전력 절약을 위한 데이터 송수신 방법에 있어서, 전력 관리 설정을 통해 깨어있는 비콘 주기를 결정하고, 전력 관리 관련 레지스터를 설정하는 제1 단계; 깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터 정보를 기반으로 비콘 전송 시작 바로 전에 깨어나서 현재 수신된 비콘이 다음에 깨어나야할 비콘 주기를 나타내는 레지스터에 설정된 비콘과 일치하는지 확인하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 일치하면 채널 시간 할당(CTA)의 목적지 주소를 확인하여 데이터를 수신해야 하는 채널 타임에 해당되면 데이터 프레임을 수신하는 제3 단계; 및 상기 채널 시간 할당(CTA)의 출발지 주소를 확인하여 데이터를 송신해야 하는 채널 타임에 해당되면 데이터 큐 정보 레지스터의 정보를 확인하여 유효한 전송 프레임이 존재하면 자신의 CTA 동안에 데이터 프레임을 송신하는 제4 단계를 포함한다.
무선, PAN, 전력, 관리, 개인, 통신, 비콘

Description

고속 무선 개인 통신 네트워크에서 전력 절약을 위한 데이터 송수신방법{Receive and Transmission for Power Saving in Wireless Personal Area Network}
도 1 은 본 발명에 따른 MAC 서브 시스템의 구조를 나타낸 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 MAC 하드웨어 모듈에서의 데이터 송수신 방법을 나타낸 흐름도,
도 3 은 본 발명에 따른 깨어있는 비콘 주기를 제어하기 위한 레지스터 구조를 나타낸 도면,
도 4 은 본 발명에 따른 송신 큐를 제어하기 위한 레지스터 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명은 고속 무선 개인 통신 네트워크에서 효율적으로 전력을 절약하기 위한 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 디바이스들 과 디바이스들을 제어하기 위한 피코넷 코디네이터로 구성된 피코넷을 갖는 고속 개인 통신 네트워크에서, 송신 큐 구조를 전력 절약 모드에 적합하도록 하고, 깨어있는 슈퍼프레임 주기를 적절하게 선택하며, 슈퍼프레임 내에서 송신 또는 수신에 해당하는 채널 타임을 제외한 기간 동안 "슬립(SLEEP)" 상태로 들어가도록 하여 전력 소모를 최소화하는 고속 무선 개인 통신 네트워크에서 전력 절약을 위한 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.
무선 개인 통신 네트워크(Wireless Personal Area Network: 이하 "WPAN"이라 한다.)는 10m 이내의 짧은 거리에 존재하는 오디오/비디오 장치, 컴퓨터와 주변기기 등을 무선으로 연결하는 것을 비롯하여 저전력으로 휴대하기 편리한 소형 (멀티미디어) 기기 간의 통신을 지원함으로써 다양한 서비스를 지원할 수 있도록 하는 기술이다.
무선 개인 통신 네트워크 환경에서 무선통신에 사용되는 슈퍼프레임(Superframe)은 동기 신호로 사용되는 비콘(beacon), 자유경쟁구간이라고 불리는 CAP(Contention Access Period)와 비경쟁구간인 CTAP(Channel Time Allocation Period)를 포함한다. 경쟁구간은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 프로토콜로 사용하며, IEEE 802.15.3의 경우 비경쟁구간에서는 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 사용하도록 구성되어 있다.
특히 IEEE 802.15.3에서는 소형 휴대 기기에서 매우 중요한 전력 관리(power management)를 위하여 활성(ACTIVE), APS, PSPS, DSPS 네 개의 모드를 지원한다. 디바이스(DEV)는 전력 관리 모드에 관계없이 송신도 수신도 아닌 CTA(Cannel Time Allocation) 동안에 "슬립(SLEEP)" 상태로 들어갈 수도 있고 전력 관리 모드로 동작하는 동안에도 "깨어있는(AWAKE)" 상태로 들어갈 수도 있다.
무선 개인 통신 네트워크 환경에서, 각 디바이스들은 대체로 한정된 전력 공급원을 가지고 있고, 이에 따라 전력 소모를 최소화할 필요가 있다. 이에 따라, 이와 같은 전력 관리 모드를 지원하기 위한 효율적인 송신 큐 구조를 제시하고 "슬립" 상태와 "깨어있는" 상태를 잘 조절하여 전력 소모를 최소화하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 요구를 만족시키기 위해 제안된 것으로, 송신 큐 구조를 전력 절약 모드에 적합하도록 하고, 깨어있는 슈퍼프레임 주기를 적절하게 선택하며, 슈퍼프레임 내에서 송신 또는 수신에 해당하는 채널 타임을 제외한 기간 동안 "슬립" 상태로 들어가도록 하여 전력 소모를 최소화하는 고속 무선 개인 통신 네트워크에서 전력 절약을 위한 데이터 송수신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 전력 절약을 위한 데이터 송수신 방법에 있어서, 전력 관리 설정을 통해 깨어있는 비콘 주기를 결정하고, 전력 관리 관련 레지스터를 설정하는 제1 단계; 깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터 정보를 기반으로 비콘 전송 시작 바로 전에 깨어나서 현재 수신된 비콘이 다음에 깨어나야할 비콘 주기를 나타내는 레지스터에 설정된 비콘과 일치하는지 확인하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 일치하면 채널 시간 할당(CTA)의 목적지 주소를 확인하여 데이터를 수신해야 하는 채널 타임에 해당되면 데이터 프레임을 수신하는 제3 단계; 및 상기 채널 시간 할당(CTA)의 출발지 주소를 확인하여 데이터를 송신해야 하는 채널 타임에 해당되면 데이터 큐 정보 레지스터의 정보를 확인하여 유효한 전송 프레임이 존재하면 자신의 CTA 동안에 데이터 프레임을 송신하는 제4 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 MAC 서브시스템 블록 구조도를 나타낸다.
MAC 서브 시스템은 응용 계층으로부터 데이터를 수신하여 MAC 계층으로 데이터를 전달하거나, MAC 계층으로부터 수신된 데이터를 응용 계층으로 전송하는 역할을 담당하는 IEEE802.2 LLC, IEEE1394 PAL, 그리고 유틸리티로 구성되는 상위 계층(Upper Layer), 상기 상위 계층으로부터 데이터를 수신하여 MAC 프레임을 생성하고 저장하거나, 물리계층으로부터 수신된 MAC 프레임을 상기 상위 계층으로 전달하는 역할을 수행하는 MAC 소프트웨어 모듈, 상기 MAC 소프트웨어 모듈이 생성하여 저장한 프레임을 전송 시기를 결정하여 자신의 전송 주기에 전송하는 역할을 담당하거나 물리 계층으로부터 수신된 프레임을 MAC 소프트웨어 모듈로 전달하는 역할을 수행하는 MAC 하드웨어 모듈, 및 상기 MAC 소프트웨어 모듈과 MAC 하드웨어 모듈 사이에서 송신 및 수신 큐 인터페이스 역할을 수행하는 PCI 인터페이스 모듈로 구성된다.
MAC 소프트웨어 모듈은 전력 관리 설정 값을 생성하거나 가입하는 과정을 통해 깨어있는 비콘 주기 결정 및 관련 레지스터 설정을 담당한다. 한편 MAC 하드웨어 모듈은 MAC 소프트웨어 모듈이 설정한 레지스터 정보와 비콘 정보를 분석하여 적기에 "슬립"하거나 적기에 "깨어있는(AWAKE)" 상태가 되어 데이터를 전송 또는 수신한다.
전력 관리를 위해, 먼저 MAC 소프트웨어 모듈은 피코넷의 전력 관리 설정(Set)을 분석하여 해당하는 전력 관리 설정에 가입하거나 새로운 전력 관리 설정을 생성하여 깨어있는 비콘 주기를 결정한다.
또한, MAC 소프트웨어 모듈은 깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터인 WBIR(Wake Beacon Interval register), 전력 관리 모드를 나타내는 레지스터인 PMMR(PM Mode Register), 전력 관리 상태를 나타내는 레지스터인 PMSR(PM Status Register), 물리 계층이 "슬립" 상태에서 "깨어있는" 상태로 전환하는데 걸리는 시간을 나타내는 레지스터인 PWTR(PHY Wake Time Register), 다음에 깨어나야 할 비콘 주기를 나타내는 레지스터인 NWBR(Next Wake Beacon Number Register), 데이터 큐의 존재 여부를 나타내는 레지스터인 DQIR(Data Queue Information Register)를 각각 설정한다.
도 2는 본 발명에 따른 MAC 하드웨어 모듈에서의 데이터 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터(WBIR) 정보를 기반으로 깨어있어야 하는 비콘 주기가 되면 비콘 전송 시작 바로 전에 깨어나서(101) 현재 수신된 비콘의 파싱을 통해 현재 수신된 비콘이 다음에 깨어나야 할 비콘 주기를 나타내는 레지스터(NWBR)에 설정된 비콘과 일치하는지를 확인한다(103).
상기 확인 결과, 비콘이 일치하면 할당된 CTA의 시작인지 확인한다(104). 현재 할당된 CTA의 시작이면, CTA의 목적지 주소를 확인하여 데이터를 수신해야 하는 채널 타임에 해당된다면(105) 데이터 프레임을 수신하고(106), 새로운 CTA가 시작되기를 대기한다.
한편, 수신 상태가 아니면 CTA의 출발지 주소를 확인하여 데이터를 송신해야 하는 채널 타임에 해당된다면(107), 데이터 큐의 존재 여부를 나타내는 레지스터(DQIR) 정보를 확인하여(108), 유효한 전송 프레임이 존재하는 경우 할당된 CTA 동안에 데이터 프레임을 송신한다(109, 110). 그런 다음, 슈퍼 프레임이 종료되지 않으면(111) 슬립 상태가 된다(102)).
한편, 깨어 있어야 하는 비콘 주기가 아니거나, 할당된 CTA의 시작이 아니거나, 송신할 유효한 전송 프레임이 존재하지 않으면 슬립 상태(102)가 된다.
도 3 은 본 발명에 따른 깨어나야 하는 비콘 주기를 나타내는 레지스터 구조를 나타낸 것이다.
깨어 있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터는 최하위 비트 번호 "0" (첫 번째 비트)이 2번마다 한번 일어나야 하는 비콘 주기(21)를 명시하고, 비트 번호 "1" (두 번째 비트)은 4번 마다 일어나야 하는 비콘 주기(22)를 명시한다. 즉, 각 비트 순서가 2의 거듭제곱의 지수가 되어 최상위 비트 번호 "15" (16번째 비트)는 215인 비콘 주기를 명시한다. 16 비트 레지스터를 이용하여 PSPS 모드를 위하여 21부터 216를 비콘 주기를 명시할 수 있고, DSPS 모드를 위하여 21부터 28를 비콘 주기를 명시할 수 있다. 디바이스(DEV)가 복수 개의 전력 관리 설정(Set)에 가입되어 있다 하더라도 2의 거듭 제곱으로 비콘 주기가 결정되기 때문에 최소 주기를 나타내는 비트를 "1"로 설정하면 된다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터 정보를 명시하는 레지스터(DQIR)의 구조를 나타낸다.
데이터 정보를 나타내는 레지스터는 "0"번 비트가 데이터 큐의 존재 여부를 나타내는 값이고, "1"번 비트는 해당하는 데이터 큐가 비동기 데이터(값: 0)를 포함하는지와 실시간 데이터(값: 1)를 포함하는지 나타내는 값이며, 8번 비트부터 15번 비트는 데이터 큐가 유효하고 비동기 데이터인 경우에는 목적지 주소를 나타내고, 데이터 큐가 유효하고 실시간 데이터인 경우에는 스트림 ID를 나타낸다.
송신 큐는 전력 관리 모드를 반영하기 위하여 비동기 데이터인 경우 목적지 주소별로 구분하여 관리하며, 실시간 스트림은 스트림 ID별로 구분하여 관리하도록 함으로써 디바이스(DEV)가 데이터를 전송할 때 상대방 디바이스(DEV)의 전력 관리 상태를 반영하도록 하였다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 전력 관리 모드를 효율적으로 지원하도록 송신 큐 구조에 반영하고 깨어 있어야 하는 비콘 주기 및 채널 타임을 특정 레지스터 정보와 비콘 정보로 조정하여 무선 개인 통신 네트워크 환경하에서 디바이스의 전력 소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 전력 절약을 위한 데이터 송수신 방법에 있어서,
    전력 관리 설정을 통해 깨어있는 비콘 주기를 결정하고, 전력 관리 관련 레지스터를 설정하는 제1 단계;
    깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터 정보를 기반으로 비콘 전송 시작 바로 전에 깨어나서 현재 수신된 비콘이 다음에 깨어나야할 비콘 주기를 나타내는 레지스터에 설정된 비콘과 일치하는지 확인하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 일치하면 채널 시간 할당(CTA)의 목적지 주소를 확인하여 데이터를 수신해야 하는 채널 타임에 해당되면 데이터 프레임을 수신하는 제3 단계; 및
    상기 채널 시간 할당(CTA)의 출발지 주소를 확인하여 데이터를 송신해야 하는 채널 타임에 해당되면 데이터 큐 정보 레지스터의 정보를 확인하여 유효한 전송 프레임이 존재하면 자신의 CTA 동안에 데이터 프레임을 송신하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 전력 관리 관련 레지스터는,
    깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터;
    전력 관리 모드를 나타내는 레지스터;
    전력 관리 상태를 나타내는 레지스터;
    물리 계층이 "슬립" 상태에서 "깨어있는" 상태로 전환하는데 걸리는 시간을 나타내는 레지스터;
    다음에 깨어나야 할 비콘 주기를 나타내는 레지스터; 및
    데이터 큐 정보 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 깨어있는 비콘 주기를 나타내는 레지스터는,
    최하위 비트 번호부터 최상위 비트 번호에 대해 2의 거듭 제곱으로 비콘 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 큐 정보 레지스터는,
    데이터 큐의 존재 여부를 나타내는 값과, 해당하는 데이터 큐가 비동기 데이터를 포함하는지와 실시간 데이터를 포함하는지 나타내는 값과, 데이터 큐가 유효하고 비동기 데이터인 경우에는 목적지 주소, 데이터 큐가 유효하고 실시간 데이터인 경우에는 스트림 ID를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선 개인 통신 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
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