KR101082333B1 - 물리계층 동작상태 제어장치 및 방법 - Google Patents

물리계층 동작상태 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

IEEE 802.15.4 물리계층 동작상태를 제어하는 장치가 개시된다. 개시되는 물리계층 동작상태 제어장치는 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-MAC, HL-MAC) 장치를 포함하는 물리계층의 동작상태가 정의되고, 물리계층의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 포함하되, 상태모듈은 물리계층의 동작상태에 대한 이벤트를 받으면, 이벤트에 대응하는 상태모듈로 전환되어 물리계층의 동작상태를 제어하는 유한상태기계(Finite State Machine, FSM) 및 물리계층으로부터 받은 인터럽트(interrupt)를 상태모듈의 레지스터에 대응하는 이벤트로 변환하여 유한상태기계로 전달하는 인터럽트 핸들러(interrupt handler)를 포함한다. 이에 따라, IEEE 802.15.4 PHY용 상태기계를 이용함으로써, 상위의 MAC이 최적화되어 동작할 수 있도록 IEEE 802.15.4 물리계층 동작상태를 제어할 수 있다.
WPAN, Hardwired, 유한상태기계(Finite State Machine, FSM), 물리계층(Phsical Layer)

Description

물리계층 동작상태 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING OPERATION STATE OF PHYSICAL LAYER}
본 발명은 물리계층 동작상태 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 IEEE 802.15.4 물리계층의 상태를 효율적으로 관리하여 상위 MAC 계층이 최적화되어 동작할 수 있도록 하는 IEEE 802.15.4 물리계층 동작상태 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.15.4는 물리계층(Physical Layer, PHY)과 매체접근제어(Media Access Control, MAC) 계층을 정의하는 표준으로서, 저속도 무선 개인 통신망(Low Rate Wireless Personal Network, LR-WPAN)을 위한 표준 중 하나이다. IEEE 802.15.4는 WPAN(Wireless Personal Area Network)의 기본적인 하위 네트워크 계층을 제공하기 위해 제정되었다. 특히 IEEE 802.15.4는 장치간의 저가격, 저속도 유비쿼터스 통신을 지향한다. 준비된 통신 인프라 스트럭쳐 없이도 근거리에 잇는 장치끼리 저가격, 저전력으로 통신할 수 있는 것이 장점이다.
약 10~30미터 거리 내, 대략 250kbit/s의 전송속도를 목표로 하고 있으나, 한 종류만의 물리계층이 아니라 주파수 및 변복조 방식을 달리하는 다양한 종류의 물리계층을 정의하고 있다. 이에 따라 전송속도는 20, 40, 100kbit/s로 각각 구분될 수 있다.
이와 같이 다양한 물리계층을 지원하는 이유는 국가 간 주파수 할당문제 및 주파수 간섭문제를 해결하기 위함이며, 저전력을 요구하는 임베디드 시스템에서 상기 적절한 물리계층을 선택적으로 적용하기 위함이다. 특히, 저전력 스펙에서는 이보다 더 낮은 전송속도가 고려될 수도 있다.
IEEE 802.15.4 만이 가지고 있는 특징은 저렴한 제조단가를 추구하여 기술적 구성이 단순한 것이다. 즉, IEEE 802.15.4의 이와 같은 특징은 구현상에서 고도의 최적화를 통한 효율성을 추구하는 것이다.
IEEE 802.15.4 프로토콜의 주요특징들은 기능별로 WPAN의 관리기능을 가진 코디네이터와 이에 연결된 장치들로 구분된다. IEEE 802.15.4 프로토콜은 두 가지 모드 즉, 장치들의 저전력 동작모드와 코디네이터를 포함한 WPAN 전체의 전원관리를 위한 시분할 동작모드를 지원한다. 시분할 동작모드는 실시간 응용에 적합하도록 타임스롯(guaranted time slot)을 예약하는 기능과 저전력 동작을 위한 WPAN의 슬립구간을 포함하고 있다. 기본적인 매체 접근 방식은 CSMA-CA을 이용한 충돌회피를 사용하며, 데이터 암호화를 통한 보안 기능을 지원하고 있다. 전술한 바와 같이 IEEE 802.15.4는 고도의 최적화가 가장 주요한 특징으로서 송수신 칩셋 및 프로토콜의 구현에 있어서 저전력, 저가격 통신을 추구하기 위해 기능 및 코드의 중복성이 제거될 필요가 있다. 동작상의 오류를 제거하고, 송수신 장치의 효율적인 관리를 위해서는 PHY/MAC 계층 간의 인터페이스 및 동작에 대한 설계는 표준문서에서 정의한 내용보다 구현상에 더욱 명확하게 정의되어야 한다.
현재 IEEE 802.15.4 WPAN 프로토콜의 PHY/MAC 인터페이스는 대부분 송수신장치에서 정의된 단순한 송수신 기능과 내장된 상태기계를 이용하여 API(application program interface)를 통해 구현된다. 이와같은 구현 예로서 대표적인 것이 TI사에서 제공하는 CC2420칩이다. 상기 CC2420칩은 파워가 온(on) 되는 순간부터 Tx/Rx를 위한 각 기능별로 해당되는 상태를 정해진 이벤트에 따라 처리하는 상태기계를 포함한다. 상기 CC2420칩에서는 사용되는 코드가 중복되어 코드 사이즈가 증가하고 MAC의 기능을 최적화할 수는 없다. 또한, 해당 칩 이외의 다른 칩에 구현한 MAC 프로토콜을 이식할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 IEEE 802.15.4 PHY용 상태기계를 이용하여 IEEE 802.15.4 LR-WPAN을 위한 물리계층의 상태를 관리함으로써, 상위의 MAC이 최적화되어 동작할 수 있도록 하는 IEEE 802.15.4 물리계층 동작상태 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 IEEE 802.15.4 PHY용 상태기계를 이용하여 IEEE 802.15.4 LR-WPAN을 위한 물리계층의 상태를 관리함으로써, 상위의 MAC이 최적화되어 동작할 수 있도록 하는 IEEE 802.15.4 물리계층 동작상태 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-MAC, HL-MAC) 데이터 송수신 장치를 제어하는 상태기계를 이용하여 데이터 송신을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 HL-MAC 데이터 송수신 장치를 제어하는 상태기계를 이용하여 데이터 수신을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 물리계층 동작상태 제어장치는 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-Mac, HL-MAC) 장치를 포함하는 물리계층의 동작상태가 정의되고, 물리계층의 동작상테를 제어하는 상태모듈을 포함하되, 상태모듈은 물리계층의 동작상태에 대한 이벤트를 받으면, 이벤트에 대응하는 상태모듈로 전환되어 물리계층의 동작상태를 제어하는 유한상태기계(Finite State Machine, FSM) 및 물리계층으로부터 받은 인터럽트(interrupt)를 상태모듈의 레지스터에 대응하는 이벤트로 변환하여 유한상태기계로 전달하는 인터럽트 핸들러(interrupt handler)를 포함한다.
유한상태기계는 RESET 이벤트에 의해 물리계층의 송수신기를 초기화하도록 제어하는 IDLE 상태모듈과 DATA REQUEST 이벤트에 의해 물리계층의 송수신기가 데이터를 송신하기 위하여 CSMA-CA 과정을 수행하도록 제어하는 CSMA-CA 상태부와 상기 송수신기의 송신기를 통해 데이터를 전송하도록 제어하는 송신상태부와 상기 송수신기의 수신기를 통해 데이터가 수신되도록 제어하는 수신상태부 및 데이터 송수신을 위한 채널의 에너지 상태를 모니터링하도록 제어하는 에너지 스캔 상태부를 포함한다.
IDLE 상태모듈은 DATA REQUEST 이벤트에 의해 상태모듈을 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS 상태로 전환하고 송신데이터 프레임을 메모리에 기록하도록 제어한다.
CSMA-CA 상태부는 CCA REQUEST 이벤트에 의해 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하고 물리계층의 백오프 타이머를 이용하여 CSMA-CA 과정을 수행하도록 제어하며, START TX 이벤트에 의해 물리계층에서 송신데이터 프레임을 전송하도록 제어하는 FIFO ACCESS 상태모듈을 포함한다.
또한, EXPIRED 이벤트를 받으면 상태모듈을 CCA 상태로 전환하여 물리계층에서 CCA 동작을 수행하여 데이터 전송 채널 모니터링을 수행하도록 제어하는 BACKOFF BOUNDARY 상태모듈을 포함한다.
또한, 채널 모니터링 결과 BUSY CHANNEL 이벤트를 받으면 CSMA-CA 파라미터 레지스터 값을 갱신하고 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태모듈로 전환하여 CCA 동작을 재차 수행하도록 제어하고, CHANNEL ACCESS FAILURE 이벤트를 받으면 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하여 물리계층을 통한 송신데이터 프레임의 전송을 취소하도록 제어하고, IDLE CHANNEL 이벤트를 받으면 상태모듈을 TRNASMIT 상태로 전환하여 송신데이터 프레임을 전송하도록 제어하는 CCA 상태모듈을 포함한다.
송신상태부는 TX END ACK REQUIRED 이벤트를 받으면 상태모듈을 RX ACK 상태로 전환하여 ACK 프레임을 수신하도록 제어하고, TX END 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IFS 상태로 전환하여 다음 IFS를 위한 타이머를 동작시키도록 제어하는 TRANSMIT 상태모듈을 포함한다.
또한, RECEIVED ACK 이벤트를 받으면 상태모듈을 IFS 상태로 전환하고 NO ACK 이벤트를 받으면 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고 EXPIRED TIMER 이벤트를 받으면 송신데이터를 재전송하기 위하여 사태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하는 RX ACK 상태모듈을 포함한다.
또한, 송신데이터의 길이에 따라 설정된 시간이 완료되면 EXPIRED TIMER 이 벤트를 받아서 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고 송신데이터의 전송을 완료하는 IFS 상태모듈을 포함한다.
수신상태부는 RX END ACK REQUIRED 이벤트를 받으면 상태모듈을 TX ACK 상태로 전환하여 ACK 전송을 완료하고, RX END 이벤트를 받으면 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하는 RX ON WHEN IDLE 상태모듈을 포함한다.
또한 TX END 이벤트를 받으면 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하는 RX ACK 상태모듈을 포함한다.
에너지 감지상태 모듈은 소정의 입력시간 동안 데이터 송수신에 사용된 채널의 에너지 상태가 완료되어 에너지 감지 타이머 완료 이벤트를 받으면 송수신기를 턴오프시키고 상태모듈을 IDLE 상태로 전환한다.
본 발명에 따른 물리계층 동작상태 제어장치는 상태모듈이 동작하기 전까지는 슬립모드를 지원하고, 인터럽트에 의해 상태모듈이 동작하면 웨이크 업 모드를 지원하여 상태모듈의 구동에 필요한 전원레벨을 조절하여 상태모듈 동작에 따른 전원을 제어하는 전원공급부를 더 포함할 수 있다.
유한상태기계는 이벤트를 상위의 맥 계층으로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따른 물리계층 동작상태 제어방법은 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드된 하드와이어드 로우 맥(HL-MAC) 장치를 포함하는 물리계층으로부터 인터럽트를 수신하는 단계와 인터럽트를 물리계층의 동작상태를 제어하는 상태모듈의 레지스터에 대응하는 이벤트로 변환하여 유한상태기계로 전달하는 단계 및 물리계층의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 상기 이벤트에 대응하는 상태모듈로 전환하여 물리계층의 동작상태를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드된 HL-MAC 데이터 송수신장치를 이용하여 데이터 송신을 제어하는 방법은 맥 계층으로부터 수신되는 DATA REQUEST 이벤트에 대응하여 송수신장치의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS 상태로 전환하여 송신기의 FIFO에 송신데이터를 기록하는 단계와 CCA 요청 이벤트에 대응하여 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하여 랜덤 백오프를 수행하는 단계와 랜덤백오프 기간이 경과된 후 IDLE CHANNEL 이벤트를 수신하여 상태모듈을 CCA 상태로 전환하고 송신채널을 모니터링하는 단계 및 상태모듈을 TRANSMIT 상태로 전환하여 송신데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드된 HL-MAC 데이터 송수신장치를 이용하여 데이터 수신을 제어하는 방법은 TURN ON RX 이벤트를 수신하여 상기 송수신장치의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 IDLE 상태에서 RX ON WHEN IDLE 상태로 전환하고, 상기 송수신장치의 수신기에서 데이터를 수신하는 단계와, RX END ACK REQUIRED 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 TX ACK 상태로 전환하고, ACK를 송신하는 단계 및 상기 ACK의 송신이 완료되어 TX END 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하여 데이터 수신을 종료하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 IEEE 802.15.4 PHY용 상태기계를 이용하여 IEEE 802.15.4 LR-WPAN을 위한 물리계층의 상태를 관리함으로써, 상위의 MAC이 최적화되어 동작할 수 있도록 하는 IEEE 802.15.4 물리계층 동작상태 제어할 수 있다.
또한, IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-MAC, HL-MAC) 데이터 송수신 장치를 제어하는 상태기계를 이용하여 효율적인 데이터 송수신이 가능하다.
또한, 상위 MAC 계층 및 PHY 계층의 소프트웨어 코드 사이즈를 크게 줄일 수 있으며, 중복된 코드가 제거될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유한상태기계를 이용함으로써 소프트웨어의 처리구조를 최적화하여 응답시간 및 전원관리의 효율을 높일 수 있다.
또한, IEEE 802.15.4를 지원하는 다양한 통신 칩셋에 공통적으로 적용할 수 있어 이식성을 높일 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어장치의 블록구성도이다.
도 1a를 참조하면, 일 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어장치(100)는 유한상태기계(110)와 인터럽트 핸들러(120)를 포함한다.
유한상태기계는(110)는 상위의 MAC 계층으로부터 소정의 이벤트를 수신한다. 또한 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-MAC, HL-MAC) 장치를 포함하는 물리계층의 인터럽트를 인터럽트 핸들러(120)를 통해 이벤트로 전환되어 수신한다.
유한상태기계(Finite State Machine, FSM)는 상태, 천이 및 액션으로 이루어진 시스템의 거동 모델이다. FSM은 기계상태들, 천이들 및 액션들의 관계를 보존하는 상태천이도, 상태테이블, 라벨 유향 그래프(Labeled Directed Graph), 트린, 기타 등을 사용하여 다양한 개념적 방식으로 표현될 수 있다.
본 발명에 따른 유한상태기계(110)는 IEEE 802.15.4 표준에서 정의되는 MAC 계층의 다양한 기능들이 하드웨어로 구현된 HL-MAC 장치를 제어하기 위하여 소정의 상태들을 정의하고 상기 상태들을 모듈화시킨 상태모듈들을 포함한다. 상기 MAC 계층의 기능들은 예컨대, CCA(Clear Channel Assessment), CRC Checking, Acknowledgement, TRx Pending data, Address Recognition 및 IEEE 802.15.4 Superframe Manegement가 있다. 이와 관련하여 상기 기능들 중에서 본 발명의 이해를 돕기 위하여 IEEE 802.15.4의 PHY/MAC 프로토콜의 세부기능 중 CCA와 CSMA-CA에 대하여 설명한다.
CCA는 CSMA-CA의 주요 절차 중에 하나로서 현재 설정된 모드에 따라 채널상태에 대한 모리터링 결과를 반환한다. 따라서, MAC에서 수행하는 CSMA-CA를 위해 PHY는 이 기능을 표준에서 명시한 PLME-CCA.request() 프리미티브를 통해 제공해야 한다. 그러나 PLME-CCA.request()의 수행이후, 결과를 받은 MAC 계층은 다시 PLME-CCA.request()를 호출하여 송신기를 켜고 송신을 시작시켜야 한다. 그러나 MCU의 처리과정에서 지연이 발생하면 CCA의 일관성이 깨질 수 있으며 성능이 저하될 수 있다.
CSMA-CA는 채널에 접근하기 위한 방법으로서 IEEE 802.15.4 표준의 목적에 맞게 간단한 구조로 설계된다. beacon-enabled 모드에서는 slotted CSMA-CA를 사용하여 코디네이터와 동기화된 슬롯 구간 내에 backoff boundary(20 symbols)에서 CCA를 수행한다. non-beacon 모드에서는 임의의 시점에서 random backoff 이후 CCA를 수행하여 채널이 비어있을 때, 데이터를 전송한다. non-beacon 모드에서 slotted CSMA_CA의 경우, CCA의 결과가 채널이 비어있을 때, 다음 backoff boundary에서 한번 더 CCA를 수행한다. 지수 승으로 증가하는 randome backoff period로 인해 채널 상황이 좋지 않을 때는 throughput 및 전원성능이 저하될 수 있다. 따라서 짧은 CCA 수행시간 이외의 시간동안의 전원관리가 중요하다.
본 발명에서는 이와같은 MAC 기능이 하드웨어로 구현된 HL-MAC을 이용하여 유한상태기계에 기반한 단일 PHY/MAC 계층을 구현할 수 있다. 이와 같이 구현되는 프로토콜은 IEEE 802.15.4 표준안에서 명시한 PHY, MAC 프로토콜과 동일한 기능을 갖는다.
유한상태기계(110)는 상기 HL-MAC 장치를 포함하는 물리계층의 동작상태를 제어하기 위하여 일반화된 상태가 정의되어 있다. 유한상태기계(110)에 포함된 상기 상태모듈들을 통해 물리계층의 동작상태를 제어한다. 상기 물리계층의 동작상태라 함은 예컨대, IEEE 802.15.4 기반의 데이터 송수신을 위한 송수신기가 데이터를 전송할 때 송수신기의 현재 상태를 의미한다. 데이터 송신을 위하여 송신기의 상태를 ON 시키거나(Tx On), 데이터 수신을 위하여 수신기의 상태를 ON 시키거나(Rx On), 채널모니터링 과정을 수행할 때는 전력절감을 위해 상기 송수신기의 상태를 모두 OFF 시키는(TRx Off) 등을 의미한다.
유한상태기계(110)에 포함된 상태모듈은 물리계층의 동작상태에 대한 이벤트를 받으면, 상기 이벤트에 대응하는 상태모듈로 전환된다. 전환된 상태모듈은 자신이 정의하고 있는 상태에 따라서 상기 물리계층의 동작상태를 제어한다.
예컨대, 현재 제1 상태모듈이 송수신기의 채널 모니터링 과정을 제어하고, 제2 상태모듈이 데이터를 송신하는 과정을 제어한다고 가정한다. 상기 송수신기가 채널 모니터링을 완료하여 채널이 비어있다는 신호를 인터럽트 형식으로 인터럽트 핸들러(120)에 전달한다. 인터럽트 핸들러(120)는 상기 인터럽트를 데이터전송을 위한 이벤트 형식으로 변환하여 유한상태기계(110)에 전달한다. 유한상태기계(110)는 상기 전달받은 이벤트를 제1 상태모듈로 전달한다. 상기 이벤트를 전달받은 제1 상태모듈은 상기 송수신기를 제어하는 상태모듈을 제1 상태모듈에서 제2 상태모듈로 전환한다. 제2 상태모듈은 송수신기의 송신기측을 Rx On 하여 데이터를 전송하 도록 제어한다.
종래에는 상기 소정의 인터럽트가 물리계층에서 수신되면 상위의 MAC 계층까지 전달되고, 복잡한 데이터 처리과정을 거친 후에 데이터 송신명령을 물리계층으로 전달하여 데이터가 송신된다. 그러나 본 발명에서는 상기 MAC의 각종 기능들이 하드웨어로 구현되어 PHY와 MAC 사이에 유한상태기계를 포함하는 물리계층 동작상태 제어장치를 위치시킴으로써 MAC 기능이 최적화되어 하드웨어를 통해 동작할 수 있도록 한다.
인터럽트 핸들러(120)는 물리계층으로부터 인터럽트를 받아서 유한상태기계(110)에 이벤트를 제공한다. 물리계층의 송수신장치와 HL-MAC 등에서의 인터럽트가 인터럽트 핸들러(120)로 라우팅된다. 인터럽트 핸들러(120)는 각 상태모듈의 레지스터에 맞게 인터럽트를 소프트웨어 이벤트로 분기시켜 유한상태기계(110)로 전달한다. 정의된 상태와 상기 상태를 변환시키는 정의된 이벤트는 도 1b에 나타나 있다.
도 1b는 도 1에 도시된 유한상태기계에서 정의하고 있는 상태정의 및 이벤트 정의를 나타낸 것이다.
정의된 상태는 물리계층의 소정 장치가 RESET 이벤트에 의해 초기화되고 다음의 이벤트를 기다리는 "IDLE" 상태, 데이터 전송을 위해 메모리 데이터가 기록되기를 기다리는 "FIFO ACCESS" 상태, BACKOFF가 끝나기를 기다리는 "BACKOFF BOUNDARY" 상태, 소정의 시간동안 채널 모니터링이 끝나기를 기다리는 "CCA" 상태, 데이터 전송이 완료되기를 기다리는 "TRANSMITE" 상태, ACK 프레임의 수신을 기다 리는 "RX ACK" 상태, IEEE 802.15.4에서 명시하고 있는 interframe spacing을 위한 타이머가 종료되기를 기다리는 "IFS" 상태, 수신기를 온 시켜 임의의 프레임이 수신되기를 기다리는 "RX ON WHEN IDLE" 상태, ACK 프레임의 전송이 끝나기를 기다리는 "TX ACK" 상태, 입력된 시간동안 채널의 에너지 상태를 모니터링하는 과정이 끝나기를 기다리는 "ENERGY DETECTION" 상태가 있다.
한편, 상기 물리계층의 동작상태를 제어하는 상태모듈은 소정의 이벤트에 의해 전환된다. 상기 이벤트에 대한 정의를 살펴보면, 상기 이벤트는 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환시키는 "RESET" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 BACKOFF BOUNDARY 상태에서 상기 CCA 상태로 전환시키는 "EXPIRED TIMER" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 IDLE 상태에서 상기 FIFO ACCESS 상태로 전환시키는 "DATA REQUEST" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 FIFO ACCESS 상태에서 상기 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환시키는 "CCA REQUEST" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 IDLE 상태에서 상기 ENERGY DETECTION 상태로 전환시키는 "ED REQUEST" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 CCA 상태에서 상기 BACKOFF BOUNDARY 상태로 다시 전환시키는 "BUSY CHANNEL" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 CCA 상태에서 상기 TRANSMIT 상태로 전환시키는 "IDLE CHANNEL" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 CCA 상태에서 상기 IDLE 상태로 전환시키는 "CHANNEL ACCESS FAILURE" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 FIFO 상태에서 상기 TRANSMIT 상태로 전환시키는 "START TX" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 TRANSMIT 상태에서 상기 IFS 상태로 전환시키는 "TX END" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 TRANSMIT 상태에서 상기 RX ACK 상태로 전환시키는 "TX END ACK REQUIRED" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 RX ON WHEN IDLE 상태에서 상기 IDLE 상태로 전환시키는 "RX END" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 RX ON WHEN IDLE 상태에서 상기 TX ACK 상태로 전환시키는 "RX END ACK REQUIRED" 이벤트, 상기 상태모듈을 상기 TURNON 상태에서 상기 RX ON WHEN IDLE 상태로 전환시키는 "TURNON RX" 이벤트를 포함한다.
이에 대한 구체적인 사항은 상기 이벤트 및 이벤트를 수신한 상태모듈의 상태천이 과정에 대하여 도 3에 도시된 상태천이도에서 함께 설명한다.
도 1c는 도 1에 도시된 유한상태기계에 물리계층 동작상태 제어장치의 또 다른 블록구성도이다.
도 1c를 참조하면, 유한상태기계(110), 인터럽트 핸들러(120) 및 HL-MAC(200)은 전술한 바와 같다. 전원공급 제어부(130)는 상기 상태모듈들이 동작하기 전에는 전원공급 상태를 슬립모드(sleep mode)로 설정하고, 인터럽트에 의해 상태모듈이 동작하기 시작하면 웨이크 업 모드(wake-up mode)로 설정하여 각 상태모듈의 동작에 따른 전원공급을 제어하여 전력소모를 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어장치의 유한상태기계에서 정의하고 있는 상태들을 모듈화한 블록구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 상태모듈들이 이벤트에 따라 천이되는 상태천이도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 다른 물리계층 동작상태 제어장치의 유한상태기계(400)는 전술한 복수의 상태모듈들을 포함한다. 도 2는 전술한 상태모듈들이 소정의 기능에 따라 블록화한 도면으로서 유한상태기계(400)는 RESET 이벤트를 받으면 상기 물리계층의 송수신기를 초기화하도록 하는 제어하는 IDLE 상태모 듈(410), DATA REQUEST 이벤트를 받으면 상기 물리계층의 송수신기가 데이터를 송신하기 위하여 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance) 과정을 수행하도록 제어하는 CSMA-CA 상태부(420), 상기 송수신기의 송신기를 통해 데이터를 전송하도록 제어하는 송신상태부(430), 상기 송수신기의 수신기를 통해 데이터가 수신되도록 제어하는 수신상태부(440) 및 상기 데이터 송수신을 위한 채널의 에너지 상태를 모니터링하도록 제어하는 에너지스캔 상태부(450)를 포함한다.
이와함께, 도 3을 참조하면 CSMA-CA 상태부(240)는 FIFO ACCESS 상태모듈(421), BACKOFF BOUNDARY 상태모듈(422) 및 CCA 상태모듈(423)을 포함한다. 송신상태부(430)는 TRANSMIT 상태모듈(431), RX ACK 상태모듈(432) 및 IFS 상태모듈(433)을 포함한다. 수신상태부(440)는 RX ON WHEN IDLE 상태모듈(441) 및 TX ACK 상태모듈(442)을 포함한다.
각 상태모듈 또는 상태부에 대한 구체적인 설명은 도 3의 상태천이도를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따라 물리계층의 장치를 송수신장치로 가정하고, 송수신장치의 동작상태를 제어하기 위한 상태천이도를 설명한다.
도 3을 참조하면, IDLE 상태모듈(410)은 DATA REQUEST 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 상기 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS 상태로 전환하고, 송신데이터 프레임을 HL-MAC의 메모리에 기록하도록 제어한다. 상기 DATA REQUEST 이벤트는 IEEE 802.15.4의 PD_DATA.request() 프리미티브에 대응되는 이벤트이다.
FIFO ACCESS 상태모듈(421)은 송수신기가 송신데이터를 상기 FIFO에 송신할 데이터를 기록(write) 하는 작업이 끝나기를 기다리는 상태를 모듈화한 것이다. FIFO ACCESS 상태는 CCA REQUEST 이벤트를 받으면 CSMA-CA 과정을 시작한다. HL-MAC의 기능들을 이용하여 백오프(backoff) 타이머를 설정하고, backoff의 길이에 따라 전원공급 제어부를 통해 시스템의 전원을 관리한다. 그 후, BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환한다.
한편, FIFO ACCESS 상태모듈(421)은 START TX 이벤트를 받으면, contention free 송신으로 간주하여 CSMA-CA없이 즉시 데이터를 전송하도록 제어한다.
BACKOFF BOUNDARY 상태모듈(422)는 backoff가 끝나길 기다린다. 인터럽트 핸들러로부터 EXPIRED 이벤트를 받으면 backoff boundary를 찾고 HL-MAC에서 제공하는 CSMA-CA 파라미터 값을 조정한다. 그 후, HL-MAC에서 제공하는 CCA 기능을 동작시킨다. 그리고 상기 상태모듈을 CCA 상태(423)로 전환한다.
CCA 상태모듈(423)은 약 8 symbols 이상 채널 모니터링이 끝나길 기다린다.
채널모니터링 결과 현재의 채널이 사용 중일 경우, 인터럽트 핸들러로부터 BUSY_CHANNEL 또는 CHANNEL_ACCESS_FAILURE의 이벤트를 받는다.
BUSY_CHANNEL 이벤트는 아직 CSMA-CA의 과정이 끝나지 않았음을 의미한다. 따라서, CSMA-CA의 파라미터 레지스터 값들을 갱신하고 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하여 다시 backoff를 수행한다.
한편, CHANNEL ACCESS FAILURE의 이벤트는 CSMA-CA 처리결과, 채널을 얻을 수 없다는 의미이다. 따라서 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고 모든 전송 상태를 취소한다.
CCA 상태에서 채널이 비어 있으면, CCA 상태모듈(423)은 IDLE_CHANNEL 이벤 트를 받는다. 이 이벤트에 대하여, slotted CSMA-CA의 경우 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY로 전환하여 CCA 과정을 한 번 더 수행한다. slotted CSMA-CA가 아닌 경우에는 곧바로 HL_MAC에서 송신데이터를 전송하도록 제어한다. 그리고 상태모듈을 TRANSMIT 상태모듈(430)로 전환한다.
TRANSMIT 상태모듈(431)은 데이터의 전송이 완료되길 기다리는 상태를 모듈화한 것이다. TRANSMIT 상태모듈(431)이 TX_END_ACK_REQUIRED 이벤트를 받으면, ACK 프레임을 수신하기 위해 상기 상태모듈을 RX_ACK상태로 전환한다. 그리고 수신기를 ON 상태로 두고 타이머를 동작시켜, ACK 프레임의 수신을 기다린다.
만약, TRANSMIT 상태모듈(431)이 TX_END 이벤트를 받을 경우, ACK가 필요 없는 송신으로서, IFS(interframe spacing)을 위해 상기 상태모듈을 IFS 상태로 전환한 다음 IFS를 위한 타이머를 동작시킨다.
RX ACK 상태모듈(432)는 ACK 프레임의 수신을 기다리는 상태를 모듈화한 것이다. ACK를 수신하면 RECEIVED_ACK 이벤트를 받고, ACK를 수신하지 못하면, 타이머로부터 E_EXPIRED_TIMER를 받는다.
RECEIVED ACK이벤트를 받으면, 전술한 TRANSMIT 상태에서와 마찬가지로 상기 상태모듈을 IFS상태로 전환한다. 그리고 EXPIRED TIMER 이벤트를 받으면, 송신데이터를 재전송하기 위해 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환한다. E_NO_ACK이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고 데이터의 송신과정을 마친다.
IFS 상태모듈(433)은 IEEE 802.15.4에서 설정된 inerframe spacing을 위한 프레임의 길이 따라 서로 다르게 설정된 시간이 종료되길 기다린다. 그 후, EXPIRED TIMER 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고 데이터의 송신을 마친다.
RX_ON_WHEN_IDLE 상태모듈(441)은 수신기를 켜고 임의의 프레임이 도착하길 기다리는 상태를 모듈화한 것이다. RX END ACK REQUIRED 이벤트는 수신된 프레임이 ACK 프레임을 요구한 경우를 가정한다. 이 경우 코디네이터가 아닐 경우, HL-MAC에 의해 자동으로 ACK가 전송되고, ACK 프레임의 송신완료를 위해 상기 상태모듈을 TX ACK 상태로 전환한다. 코디네이터일 경우 HL-MAC을 직접 제어하여 ACK를 전송해야한다. 이때 프레임의 타입이 data request command일 경우, pending queue를 검색하여 pending 플래그를 설정하여 ACK가 전송되게 할 수 있다. 만약 RX END 이벤트를 받으면 데이터 송신이 종료되었기 때문에 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하여 수신한 프레임을 상위 레이어에서 처리할 수 있도록 한다.
TX ACK 상태모듈(442)은 입력된 시간동안 채널의 에너지 상태를 모니터링하는 과정이 끝나기를 기다리는 상태를 모듈화한 것이다. TX ACK 상태모듈(442)이 TIMER EXPIRED 이벤트를 받으면 송수신기를 오프시키고, HL-MAC으로부터 결과값을 저장한 후 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어방법을 나타낸 순서도이다. IEEE 802.15.4 물리계층으로부터 인터럽트(interrupt)를 수신한다(S110).
상기 물리계층은 IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired) 된 HL-MAC 장치를 포함한다. 상기 인터럽트를 물리계층의 동작상태를 제어하는 상태모듈의 레지스터에 대응하는 이벤트로 변환하여 유한상태기계로 전달한다(S120).
상기 이벤트는 본 발명에서 정의된 상태모듈에 전달되어 상기 상태모듈로 하여금 물리계층을 제어하도록 한다. 따라서 종래의 인터럽트 발생에 따라 상위의 MAC 계층의 복잡한 절차를 모두 거치고 상기 MAC 계층의 일부 기능을 통해 재차 물리계층을 제어하는 과정을 거칠 필요가 없다.
따라서 상위 MAC 계층 및 PHY 계층의 소프트웨어의 코드 사이즈를 크게 줄일 수 있으며 중복된 코드가 제거될 수 있다. 또한, 상기 MAC 계층의 기능을 모듈화시켜 통신상에서 예기치 않은 에러처리에 용이한 장점이 있다.
상기 상태모듈을 상기 이벤트에 대응하는 상태모듈로 전환하여 상기 물리계층의 동작상태를 제어한다(S130).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어방법을 이용하여 상태전환에 따라 데이터를 송수신하는 과정을 물리계층의 동작상태와 함께 도시한 타이밍 다이어그램이다. 본 발명에 따른 유한상태기계를 이용하여 데이터를 송수신했을 때 성공적으로 acknowledged 데이터 송수신이 이루어진다는 가정하에 예상되는 상태변화와 타이밍에 관련된 다이어그램이다.
먼저, 송수신기(500)는 송신기(Transmitter: 'Tx'라 함 510)와 수신기(Receiver: 'Rx'라 함 520)를 포함한다. 송신기는 송신 상태기계(TX State Machine:540)와 타이머(530)를 포함한다. 수신기(420)는 수신 상태기계(RX State Machine:550)을 포함한다.
Tx의 PHY는 처음 상위 MAC으로부터 데이터를 송신하라는 DATA REQUEST 이벤트를 받고 물리계층 동작상태를 제어하는 유한상태기계의 상태모듈을 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS상태로 전환한다. 그리고 FIFO에 송신할 데이터를 기록한다. 이때 송수신기의 물리적 상태(TRx State)는 TRx OFF 이다.
CCA REQUEST 이벤트에 의해 다음 BACKOFF BOUNDARY 상태에서 random backoff한 다음 EXPIRED TIMER 이벤트를 받아서 상기 상태모듈을 CCA 상태로 전환한 후 CCA를 수행한다. 이때 TRx State는 Rx만 On 상태이다. CCA는 8 symbols 이상 진행되며, 채널이 비어있으면 상기 상태모듈을 TRANSMIT로 전환하고 데이터를 송신한다. 이때 TRx State는 Tx On이다. RF(540)를 통해 SFD(Start of Frame Delimiter)와 PSDU(Physical Service Data Unit)이 전송된다.
송신데이터가 ACK를 요구하는 데이터인 경우, 상기 상태모듈은 TX END ACK REQUIRED 이벤트에 의해 RX ACK 상태로 전환되어 macACKWaitDuration 구간 동안 ACK를 수신한다. 이때 TRx State는 Rx On이다. RF(540)를 통해 SFD(Start of Frame Delimiter)와 ACK 신호가 전송되면 상기 상태모듈은 RECEIVED ACK 이벤트에 의해 IFS 상태로 전환된다. 이때 TRx State는 TRx OFF 이다. Inter Frame Space에 해당하는 시간이 지나면 EXPIRED TIMER 이벤트에 의해 상기 상태모듈이 IDLE 상태로 전환 되어 데이터 송신을 종료한다.
수신은 MAC 레이어에서 MLME_RX_ENABLE.request 또는 MLME_START 프리미티브에 의해 TURNON RX 이벤트를 보내고 물리계층 동작상태를 제어하는 유한상태기계의 상태모듈은 RX ON WHEN IDLE 상태로 전환하여 데이터 프레임을 기다린다. 이때 TRx State는 Rx On 이다. Rx(520)에서 데이터의 수신이 끝나고 RX END ACK REQUIRED 이벤트가 생성되면, 상기 상태모듈은 ACK를 송신하기 위해 TX ACK 상태로 전환한다. 이때 TRx State는 Tx On이다. ACK의 송신이 끝나면 상기 상태모듈은 IDLE상태로 전환한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어방법을 이용하여 데이터 송신제어방법을 나타낸 것으로서, 인터럽트 동작에 따른 이벤트를 수신하고, 상태모듈의 상태를 전환하여 물리계층의 동작상태를 제어하는 과정을 나타낸다.
IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 HL-MAC 데이터 송수신 장치를 이용하여 데이터 송신을 제어하는 방법은 상기 맥 계층으로부터 DATA REQUEST 이벤트를 수신하여 상기 송수신장치의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS 상태로 전환하고, 상기 송수신장치의 송신기 FIFO에 송신데이터를 기록한다(S601).
CCA REQUEST 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하고, 랜덤 백오프를 수행한다(S603).
EXPIRED TIMER 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 CCA(clear channel assessment)상태로 전환하여, 송신채널을 모니터링한다(S605).
IDLE CHANNEL 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 TRANSMIT 상태로 전환하고, 상기 송신데이터를 전송한다(S607)
상기 송수신장치가 TX END ACK REQUIRED 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 RX_ACK 상태로 전환하고, 상기 송수신장치가 ACK 프레임 수신을 대기한다(S609)
상기 RX ACK 상태에서 "macAcKWaitDuration"이 도과되는 경우(S611: Y), 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하고, 송신데이터 전송을 재시도한다.
상기 송수신장치가 RECEIVED ACK 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 IFS상태로 전환하고, Inter Frame Spcsing을 위한 타이머를 설정한다(S613)
상기 IFS 상태에서 EXPIRED TIME 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고, 송신데이터 전송을 종료한다.
한편, 데이터 수신제어 방법 또한 도 6에서 도시된 바와 유사하게 수행된다.
IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 HL-MAC 데이터 송수신 장치를 이용한 데이터 수신을 제어하는 방법은 TURN ON RX 이벤트를 수신하여 상기 송수신장치의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 IDLE상태에서 RX ON WHEN IDLE 상태로 전환한다. 상기 송수신장치의 수신기에서 데이터를 수신한다. RX END ACK REQUIRED 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 TX ACK 상태로 전환하고, ACK를 송신한다. 상기 ACK의 송신이 완료되어 TX END 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 유휴(IDLE) 상태로 전환하여 데이터 수신을 종료한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대 본 발명의 제어방법을 실현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체의 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해 해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어장치의 블록구성도이다.
도 1b는 도 1에 도시된 유한상태기계에서 정의하고 있는 상태정의 및 이벤트 정의를 나타낸 것이다.
도 1c는 도 1에 도시된 유한상태기계에 물리계층 동작상태 제어장치의 또 다른 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어장치의 유한상태기계에서 정의하고 있는 상태들을 모듈화한 블록구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 상태모듈들이 이벤트에 따라 천이되는 상태천이도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어방법을 이용하여 상태전환에 따라 데이터를 송수신하는 과정을 물리계층의 동작상태와 함께 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 동작상태 제어방법을 이용하여 데이터 송신제어방법을 나타낸 것으로서, 인터럽트 동작에 따른 이벤트를 수신하고, 상태모듈의 상태를 전환하여 물리계층의 동작상태를 제어하는 과정을 나타낸다.
《도면의 주요부분에 대한 부호의 설명》
100: 물리계층 동작상태 제어장치 110,400: 유한상태기계
120: 인터럽트 핸들러 130: 전원공급 제어부
200: 하드와이어드 MAC(HL-MAC) 300: MAC Layer

Claims (14)

  1. IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-MAC, HL-MAC) 장치를 포함하는 물리계층의 동작상태가 정의되고,
    상기 물리계층의 동작상태를 제어하며, 상기 물리계층의 동작상태에 대한 이벤트를 받으면 상기 이벤트에 대응하는 상태로 전환되는 상태모듈을 포함하는 유한상태기계(Finite State Machine, FSM); 및
    상기 물리계층으로부터 받은 인터럽트(interrupt)를 상기 상태모듈의 레지스터에 대응하는 상기 이벤트로 변환하여 상기 유한상태기계로 전달하는 인터럽트 핸들러(interrupt handler);
    를 포함하는 물리계층 동작상태 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유한상태기계는
    RESET 이벤트를 받으면 상기 물리계층의 송수신기를 초기화하도록 하는 제어하는 IDLE 상태모듈;
    DATA REQUEST 이벤트를 받으면 상기 물리계층의 송수신기가 데이터를 송신하기 위하여 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance) 과정 을 수행하도록 제어하는 CSMA-CA 상태부;
    상기 송수신기의 송신기를 통해 데이터를 전송하도록 제어하는 송신상태부;
    상기 송수신기의 수신기를 통해 데이터가 수신되도록 제어하는 수신상태부; 및
    상기 데이터 송수신을 위한 채널의 에너지 상태를 모니터링하도록 제어하는 에너지스캔 상태부;
    를 포함하는 것인 물리계층 동작상태 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 IDLE 상태모듈은
    DATA REQUEST 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 상기 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS 상태로 전환하고, 송신데이터 프레임을 상기 물리계층의 메모리에 기록하는 것인 물리계층 동작상태 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 CSMA-CA 상태부는
    CCA(clear channel assessment) REQUEST 이벤트를 받으면, 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하여, 상기 물리계층의 백오프(backoff) 타이머를 통해 CSMA-CA 과정을 수행하도록 제어하며, START TX 이벤트를 받으면 상기 물리계층에서 송신데이터 프레임을 전송하도록 제어하는 FIFO ACCESS 상태모듈;
    EXPIRED 이벤트를 받으면, 상기 상태모듈을 CCA 상태로 전환하여 상기 물리계층에서 CCA 동작을 수행하여 데이터 전송 채널 모니터링을 수행하도록 제어하는 BACKOFF BOUNDARY 상태모듈; 및
    상기 채널 모니터링 결과, BUSY CHANNEL 이벤트를 받으면 CSMA-CA 파라미터 레지스터 값을 갱신하고 상기 상태모듈을 상기 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하여 상기 CCA 동작을 재차 수행하도록 제어하고,
    CHANNEL ACCESS FAILURE 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IDLE상태로 전환하여 상기 물리계층에서 상기 송신데이터 프레임의 전송을 취소하도록 제어하고,
    IDLE CHANNEL 이벤트를 받으면, 상기 상태모듈을 TRANSMIT 상태로 전환하여 송신데이터 프레임을 전송하도록 제어하는 CCA 상태모듈;
    을 포함하는 것인 물리계층 동작상태 제어장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 송신상태부는
    TX END ACK REQUIRED 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 RX_ACK 상태로 전환하여 ACK 프레임을 수신하도록 제어하고,
    TX END 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IFS(Inter Frame Spacing) 상태로 전환하여 다음(next) IFS를 위한 타이머를 동작시키도록 제어하는 TRANSMIT 상태모듈;
    RECEIVED ACK 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IFS 상태로 전환하고,
    NO ACK 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 상기 IDLE 상태로 전환하고,
    EXPIRED TIMER 이벤트를 받으면 송신데이터를 재전송하기 위하여 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하는 RX ACK 상태모듈; 및
    송신데이터 길이에 따라 설정된 시간이 완료되면 EXPIRED TIMER 이벤트를 받아서 상기 상태모듈을 IDLE상태로 전환하고 송신데이터 전송을 완료하는 IFS 상태모듈;
    을 포함하는 물리계층 동작상태 제어장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수신상태 부는
    RX END ACK REQUIRED 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 TX ACK 상태로 전환하여 ACK 전송을 완료하고, RX END 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하는 RX_ON_WHEN_IDLE 상태모듈; 및
    TX END 이벤트를 받으면 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하는 TX ACK 상태모듈;
    를 포함하는 물리계층 동작상태 제어장치.
  7. 제2항에 있어서, 에너지 감지상태 모듈은
    채널의 에너지를 감지하는 타이머로부터 EXPIRED TIMER 이벤트를 받으면 상 기 송수신기를 턴 오프시키고 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하는 것인 물리계층 동작상태 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상태모듈이 동작하기 전 까지는 슬립모드를 지원하고, 상기 인터럽트에 의해 상기 상태모듈이 동작하면 웨이크업 모드를 지원하여 상기 상태모듈 동작에 따른 전원공급을 제어하는 전원공급 제어부
    를 더 포함하는 것인 물리계층 동작상태 제어장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유한상태기계는
    상위 맥 계층으로부터 DATA REQUEST 이벤트를 수신하는 것인 물리계층 동작상태 제어장치.
  10. IEEE 802.15.4 맥 계층의 기능이 하드와이어드(Hardwired)된 하드와이어드 로우 맥(Hardwired Low-MAC, HL-MAC) 장치를 포함하는 물리계층으로부터 인터럽트(interrupt)를 수신하는 단계;
    상기 인터럽트를 상기 물리계층의 동작상태를 제어하는 상태모듈의 레지스터에 대응하는 이벤트로 변환하여 유한상태기계로 전달하는 단계; 및
    상기 상태모듈의 상태를 상기 이벤트에 대응하는 상태로 전환하여 상기 물리계층의 동작상태를 제어하는 단계;
    를 포함하는 물리계층 동작상태 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 맥 계층으로부터 DATA REQUEST 이벤트를 수신하여 송수신장치의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 IDLE 상태에서 FIFO ACCESS 상태로 전환하고, 상기 송수신장치의 송신기 FIFO에 송신데이터를 기록하는 단계;
    CCA REQUEST 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하고, 랜덤 백오프를 수행하는 단계;
    EXPIRED TIMER 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 CCA(clear channel assessment)상태로 전환하여, 송신채널을 모니터링하는 단계; 및
    IDLE CHANNEL 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 TRANSMIT 상태로 전환하고, 상기 송신데이터를 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 물리계층 동작상태 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 송수신장치가
    TX END ACK REQUIRED 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 RX_ACK 상태로 전환하고, 상기 송수신장치가 ACK 프레임을 수신하는 단계;
    상기 RX ACK 상태에서 "macAcKWaitDuration"이 도과되는 경우, 상기 상태모듈을 BACKOFF BOUNDARY 상태로 전환하고, 송신데이터 전송을 재시도하는 단계;
    를 더 포함하는 물리계층 동작상태 제어방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 송수신장치가
    ACK 수신 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 IFS(Inter Frame Spacing) 상태로 전환하고, Inter Frame Spcsing을 위한 타이머를 설정하는 단계; 및
    상기 IFS 상태에서 EXPIRED TIME 이벤트를 수신하여 상기 상태모듈을 IDLE 상태로 전환하고, 송신데이터 전송을 종료하는 단계;
    를 더 포함하는 물리계층 동작상태 제어방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    TURN ON RX 이벤트를 수신하여 송수신장치의 동작상태를 제어하는 상태모듈을 IDLE상태에서 RX ON WHEN IDLE 상태로 전환하여 상기 송수신장치의 수신기에서 데이터를 수신하는 단계;
    RX END ACK REQUIRED 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 TX ACK 상태로 전환하여 ACK를 송신하는 단계; 및
    상기 ACK의 송신이 완료되어 TX END 이벤트를 수신하면 상기 상태모듈을 유휴(IDLE) 상태로 전환하여 데이터 수신을 종료하는 단계;
    를 더 포함하는 물리계층 동작상태 제어방법.
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