KR101217656B1

KR101217656B1 - Medium access control apparatus based on a wireless personal area network

Info

Publication number: KR101217656B1
Application number: KR1020090126703A
Authority: KR
Inventors: 이상재; 전영애; 최상성
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2013-01-02
Also published as: KR20110070053A

Abstract

본 발명은 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network : WPAN) 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법에 관한 것으로, 단일매체 접근 제어 장치에서 다수의 물리계층을 운용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법은 단일의 매체 접근 제어 장치를 사용하여 상위 어플리케이션이 요구하는 통신 속도에 따라 사용할 수 있는 물리계층 장치의 수를 단계적으로 증가시키거나 감소시키고, 또는 어플리케이션의 종류에 따라 사용되는 물리계층의 조합을 자유로이 변경시키는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 또한 이를 통해 단일의 매체 접근 제어 장치를 사용하여 상위 어플리케이션에서 요구하는 통신 속도에 따라 사용되는 물리계층 장치의 수를 동적으로 변경함으로써 기존의 단일 PHY만을 사용하는 방법에 비해 통신 속도의 제약을 극복할 수 있고, 채널 상태에 따라 사용되는 PHY를 자유롭게 변경함으로써 동적으로 QoS를 보장할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a method for operating a plurality of physical layers in a WPAN-based medium access control apparatus, and a method for operating a plurality of physical layers in a single medium access control apparatus. In the media access control apparatus according to the present invention, the method for operating a plurality of physical layers uses a single media access control apparatus to incrementally increase or decrease the number of physical layer apparatuses that can be used according to a communication speed required by a higher application. Or a combination of physical layers used according to the type of application. This also overcomes the limitations of communication speed compared to the conventional method of using only a single PHY by dynamically changing the number of physical layer devices used according to the communication speed required by a higher application by using a single media access control device. And, there is an advantage that can dynamically guarantee QoS by freely changing the PHY used according to the channel state.

무선 팬, 고속 데이터 처리, 매체 접근 제어, 복수 물리계층 Wireless fan, high speed data processing, media access control, multiple physical layers

Description

Medium access control apparatus based on a wireless personal area network

본 발명은 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network : WPAN) 기반의 매체 접근 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 단일매체 접근 제어 장치에서 다수의 물리계층을 운용하기 위한 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless personal area network (WPAN) -based media access control device, and more particularly, to a media access control based on a wireless personal area network for operating a plurality of physical layers in a single media access control device. Relates to a device.

본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 IT신성장동력핵심기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다 (과제관리번호: 2009-S-013-01, 과제명: Wireless Video Area Network 구축을 위한 지능형 WiX 시스템 개발).The present invention is derived from a study conducted as part of the IT new growth engine core technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Management (Task Management Number: 2009-S-013-01, Task name: Wireless Video Area Network Construction) Development of intelligent WiX systems).

일반적으로, 무선 개인 영역 네트워크는 10m 내외의 영역에서 무선으로 동작하는 네트워크를 의미한다. 이러한 무선 개인 영역 네트워크에는 Bluetooth, ZigBee와 같은 저속의 통신 방식부터 UWB나 60GHz 통신 같은 고속의 통신 방식이 존재한다. 또한, 개인 영역 네트워크는 짧은 통신 거리로 인하여 주로 가전 기기, 소형 IT 기기나 컴퓨터 주변 기기 등에 사용되고 있다.In general, a wireless personal area network refers to a network that operates wirelessly in an area of about 10m. Such wireless personal area networks include low speed communication methods such as Bluetooth and ZigBee, and high speed communication methods such as UWB and 60 GHz communication. In addition, personal area networks are mainly used in home appliances, small IT devices, computer peripherals, etc. due to the short communication distance.

최근, 무선 개인 영역 네트워크의 특수한 응용들이 생겨나고 있다. 예를 들어, 산업 현장이나 특수한 환경에서 짧은 거리 내에서 고화질의 영상을 압축하지 않고 전송하거나, 고속의 데이터를 짧은 거리에서 무선으로 전송하고자 하는 특수한 응용이 제안되고 있다. 이러한 응용에서는 기존 통신 방식들이 제공하던 통신 속도 이상을 요구하는 경우가 있으며, 기존에 사용하던 매체 접근 제어(MAC : Medium Access Control) 장치나 물리계층(PHY)의 통신 속도를 확장할 필요성이 제기되고 있다.Recently, special applications of wireless personal area networks have emerged. For example, a special application has been proposed to transmit a high-quality image without a compression within a short distance in an industrial site or a special environment, or to transmit a high-speed data over a short distance wirelessly. Such applications may require more than the communication speed provided by existing communication methods, and the necessity of extending the communication speed of a medium access control (MAC) device or a physical layer (PHY). have.

예를 들면, 1 채널의 고화질의 비압축 영상을 전송하기 위해서는 1Gbps ~ 3Gbps 정도의 통신 속도가 필요하다. 그런데, 고속의 통신 속도를 제공하는 기존의 UWB 기술을 이용하더라도 이와 같은 통신 속도를 얻기는 힘들다. 다만, 최근들어 대두되고 있는 60GHz 대역의 통신 방식을 사용해야만 1 채널 고화질 비압축 영상을 전송할 수 있을 정도이다. 만약, 2 채널 이상의 영상을 전송하기 위해서는 서로 다른 두 개의 통신 시스템을 이용해야만 하고, 이 경우 전체 시스템의 크기가 커지거나 제어가 복잡해지며 전력 소모 등도 문제가 될 수 있다.For example, in order to transmit high-quality uncompressed video of one channel, a communication speed of about 1Gbps to 3Gbps is required. However, even using the existing UWB technology that provides a high communication speed, it is difficult to obtain such a communication speed. However, it is enough to transmit 1 channel high quality uncompressed video only when the communication method of the 60 GHz band that is emerging recently. If two or more channels of video are to be transmitted, two different communication systems must be used. In this case, the size of the entire system becomes large, the control becomes complicated, and power consumption can also be a problem.

한편, 유선 통신 방식에서는 이미 수 십 Gbps급의 통신 속도를 제공하는 시스템이 사용 되고 있다. 따라서, 무선 개인 영역 네트워크의 특수한 응용을 위해 프로세서 종류나 버스 구조 등의 시스템 구조를 변경하거나, 매체 접근 제어 장치의 속도를 증가시키는 것은 크게 문제가 되지는 않는다.Meanwhile, in the wired communication system, a system providing a communication speed of several tens of Gbps is already used. Therefore, it is not a big problem to change the system structure such as the processor type or the bus structure or increase the speed of the media access control device for the special application of the wireless personal area network.

그러나, 무선 통신의 특성 상 물리계층의 통신 속도를 향상시키는 것은 기존의 물리계층에 대한 통신 규격이나 방식의 변경 등으로 상당한 어려움이 있다. 또한, 사용하고자 하는 물리계층 규격이 정해지면 이에 따라 시스템의 전체 통신 속도가 정해지게 되며, 사용자가 원하는 통신 속도로의 자유로운 변경이 어려워지게 된다.However, there is a considerable difficulty in improving the communication speed of the physical layer due to the characteristics of the wireless communication due to a change in a communication standard or a method for the existing physical layer. In addition, when the physical layer standard to be used is determined, the overall communication speed of the system is determined accordingly, and it is difficult to freely change the communication speed desired by the user.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 사용되는 어플리케이션에 따라 동적으로 통신 속도를 증감시키기 위해 단일 매체 접근 제어 장치만을 사용하여 다수의 물리계층 장치를 가변적으로 운용하는 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to variably operate a plurality of physical layer devices using only a single medium access control device to dynamically increase or decrease the communication speed according to the application used. The present invention provides a media access control apparatus based on a wireless personal area network.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법은, 하나의 매체 접근 제어 장치에서, 상위 어플리케이션이 요구하는 통신 속도에 따라 사용할 수 있는 복수의 물리계층의 갯수를 단계적으로 증가시키거나 감소시키고, 상기 상위 어플리케이션의 종류에 따라 사용되는 상기 복수의 물리계층들의 조합을 자유로이 변경시키는 것을 특징으로 한다.A plurality of physical layer operating methods in a wireless personal area network-based media access control apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in one media access control apparatus, according to the communication speed required by a higher application The number of physical layers that can be used is increased or decreased in steps, and the combination of the plurality of physical layers used according to the type of the higher level application is freely changed.

이를 위해, 본 발명의 일실시 예가 적용되는 매체 접근 제어 장치는, MAC 소프트웨어를 통해 현재 서비스 되어야 하는 어플리케이션의 종류 및 통신 속도를 고 려하여 MAC 하드웨어에 활성화 되어야 하는 PHY의 개수 및 순서, 통신 속도, 어플리케이션에 따른 PHY 할당에 관련된 정보 저장하는 다중 PHY 제어 레지스터부; 어플리케이션별로 송신되어야할 패킷을 저장하는 송신큐부; 송신큐에 저장되어 있는 패킷을 다중 PHY 접속부에 있는 PHY 별 송수신큐로 전달하는 다중 PHY 송신 제어부; MAC과 각각의 PHY 간의 데이터전송 신호 및 제어 신호 들을 제어하면서 PHY 별 송수신버퍼로부터 실제 PHY로 패킷을 전송하거나 수신하는 다중 PHY 접속부; 수신된 패킷의 오류 검사 및 재전송 여부 등을 판단한 뒤 해당되는 수신큐로 패킷을 전달하는 다중 PHY 수신 제어부; 수신된 패킷을 어플리케이션 별로 저장하고 수신 패킷 번호 등을 참고로 하여 수신 패킷 순서를 정렬한 뒤 MAC 소프트웨어로 패킷을 전달하는 수신큐부; 별도로 비콘의 송수신을 전담하여 지정된 PHY를 통해 정해진 시간에 비콘을 송신하거나 수신하는 비콘 송수신 제어부; 수신된 패킷의 정보에 포함된 링크 상태 정보나 송수신된 패킷의 에러율을 참고로 하여 각각의 PHY에서 사용하고 있는 채널 상태 정보를 저장하고, MAC 소프트웨어에서 주기적으로 이 정보를 참고로 하여 사용되는 PHY의 종류나 어플리케이션에 따른 PHY 할당을 변경하게 하는 채널 상태 관리부; MAC 하드웨어에서 처리되는 전체 패킷에 대한 통신 속도 정보를 이용하여 MAC 하드웨어의 동작 클럭을 결정하거나 PHY의 사용여부에 따른 정보를 기반으로 PHY를 활성화 또는 비활성화 상태로 유지시키는 역할을 하는 동적 클럭 관리부를 포함하는 것이 바람직하다.To this end, in the media access control apparatus to which an embodiment of the present invention is applied, the number and order of PHYs to be activated in MAC hardware, communication speed, A multiple PHY control register unit for storing information related to PHY allocation according to an application; A transmission queue unit for storing a packet to be transmitted for each application; A multiple PHY transmission control unit for transmitting a packet stored in the transmission queue to a transmission / reception queue for each PHY in the multiple PHY access unit; A multiple PHY access unit for transmitting or receiving a packet from a transmit / receive buffer for each PHY to an actual PHY while controlling data transmission signals and control signals between the MAC and each PHY; A multi-PHY reception control unit for transmitting a packet to a corresponding reception queue after determining an error check and retransmission of the received packet; A reception queue unit for storing the received packets for each application, aligning the received packet order by referring to the received packet number, etc., and delivering the packet to the MAC software; A beacon transmission / reception control unit for separately transmitting and receiving beacons at a predetermined time through a designated PHY, dedicated to transmitting and receiving beacons; The channel state information used in each PHY is stored by referring to the link state information included in the information of the received packet or the error rate of the transmitted / received packet, and the MAC software periodically refers to this information. A channel state manager for changing a PHY allocation according to a type or an application; Dynamic clock management unit that determines the operation clock of the MAC hardware using the communication speed information for the entire packet processed by the MAC hardware, or keeps the PHY enabled or disabled based on the information according to the use of the PHY. It is desirable to.

또, 송신큐부는 다수 개의 송신큐와 송신큐 상태정보 블록으로 구성되며 각각의 송신큐는 각각의 어플리케이션을 위해서 사용되며, 송신큐 상태정보 블록은 각각의 송신큐에 대한 사용량 등의 정보를 모니터링하여 상태값을 저장하고, 다중 PHY 송신 제어부의 다중 PHY 송신 스케쥴러에서는 각각의 송신큐를 지속적으로 모니터링하여 송신할 패킷이 있는 경우 다중 PHY 제어 레지스터부의 정보를 참고로 하여 해당 송신큐에 매핑된 PHY로 패킷을 송신하는 역할을 하며, 이 때 다중 PHY 송신 스케쥴러에 의해 송신되는 패킷은 PHY로 직접 송신되지 않고 다중 PHY 접속부내에 있는 송수신버퍼의 송신버퍼 부분에 임시로 저장되고 실제 PHY로 패킷이 송신되어야 하는 순간에 해당 PHY와의 인터페이스를 위한 송수신 제어 신호를 발생시켜 PHY가 해당 송수신 버퍼로부터 패킷을 읽어들여 송신하고, 비콘 전송의 경우에는 이와는 별도의 비콘 송수신 제어부를 통해서 별도의 비콘 송신큐에 저장되어 있는 비콘을 다중 PHY 제어 레지스터부의 비콘 송수신 PHY 레지스터의 값을 참고로 하여 해당 PHY로 전송하는 것이 바람직하다. In addition, the transmission queue unit is composed of a plurality of transmission queues and transmission queue status information block, each transmission queue is used for each application, the transmission queue status information block monitors information such as the usage amount of each transmission queue Stores the status value, and the multi-PHY transmission scheduler of the multi-PHY transmission control unit continuously monitors each transmission queue and, if there is a packet to transmit, refers to the information of the multi-PHY control register unit and sends the packet to the PHY mapped to the transmission queue. In this case, the packet transmitted by the multiple PHY transmission scheduler is not directly transmitted to the PHY, but is temporarily stored in the transmit buffer portion of the transmit / receive buffer in the multiple PHY connection and the packet should be transmitted to the actual PHY. Generates a transmit / receive control signal for interfacing with the corresponding PHY so that the PHY Read and transmit the packet, and in the case of beacon transmission, transmit the beacon stored in the separate beacon transmission queue to the corresponding PHY by referring to the value of the beacon transmission and reception PHY register of the multiple PHY control register through a separate beacon transmission and reception control unit. It is desirable to.

또, 다중 PHY 송신 스케쥴러부에서는 0 ~ n 까지의 송신큐를 순차적으로 점검하여 송신큐에 송신할 패킷이 없는 경우에는 송신큐 번호를 증가시켜 다른 큐를 점검하고, 송신할 패킷이 있는 경우 해당 송신큐별 PHY 송신 상태 정보 및 PHY active 레지스터 값을 참고로 하여 현재 송신큐에 할당되어 있는 PHY 중 전송해야할 PHY를 결정하고, 이 후 만약 현재 PHY가 사용 중에 있다면 전송이 완료되는 것을 기다린 후 현재 구간이 비콘 전송 구간이 아니라면 해당 PHY로 패킷을 전송한 후 송신큐별 PHY 송신 상태 정보를 변경하며, 패킷 전송 후 해당 큐에 전송할 패킷이 없으면 송신큐 번호를 증가시키고, 전송할 패킷이 있는 경우 다른 모든 큐가 비어있다면 현재 송신큐에 있는 패킷을 다시 전송하게 되고, 다른 큐가 비어있지 않 고 현재 송신큐에 대기하고 있는 패킷의 전체 크기가 다른 전체 큐에서 대기하고 있는 전체 패킷 크기의 평균값보다 큰 경우에는 현재 송신큐의 패킷을 전송하고, 작을 경우에는 송신큐 번호를 증가시켜 다른 송신큐에서 대기하고 있는 패킷을 전송하는 것이 바람직하다.In addition, the multi-PHY transmission scheduler checks the transmission queues from 0 to n sequentially, and if there are no packets to transmit in the transmission queue, increases the transmission queue number to check another queue, and if there are packets to transmit, Based on the PHY transmission status information per queue and the value of the PHY active register, determine the PHY to be transmitted among the PHYs currently allocated to the transmission queue.After that, if the PHY is currently in use, wait for the transmission to be completed before the current section is beaconed If it is not the transmission interval, change the PHY transmission status information for each transmission queue after transmitting the packet to the corresponding PHY.If there is no packet to transmit in the corresponding queue after packet transmission, increase the transmission queue number.If there is a packet to transmit, if all other queues are empty A packet currently in the send queue will be retransmitted and the other queue will not be empty If the total size is larger than the average of the total packet sizes waiting in all other queues, it is preferable to transmit the packet of the current transmission queue, and if it is small, increase the transmission queue number to transmit the packet waiting in another transmission queue. Do.

또한, PHY를 통해서 수신된 패킷은 일단 다중 PHY 접속부내에 있는 해당 송수신버퍼에 저장된 후, 다중 PHY 제어 레지스터부의 PHY active 레지스터를 참고로 하여 해당 PHY에서 수신된 패킷을 송수신버퍼로부터 읽어들여 다중 PHY 수신제어부 내에 있는 에러검출부에서 패킷의 오류를 검사하고, ACK프레임 발생부에서는 송신측에서 재전송 여부를 판단할 수 있도록 ACK 프레임을 생성하고, 수신큐부에서는 해당 PHY로부터 수신된 패킷을 수신큐에 저장하며 순서대로 수신되지 않은 패킷의 정렬을 위해서 각 수신큐별 프레임 정렬부를 통해 패킷의 순서를 정렬하고 MAC 소프트웨어로 패킷을 전달하며, 비콘을 수신하였을 경우에는 비콘 송수신 제어부에서 수신된 비콘을 별도의 비콘 수신큐에 저장하는 것이 바람직하다.In addition, the packet received through the PHY is stored in the corresponding transmission and reception buffer in the multiple PHY access section, and then the packet received in the corresponding PHY is read from the transmission and reception buffer by referring to the PHY active register of the multiple PHY control register and the multiple PHY reception control unit. The error detection unit checks the packet for errors, and the ACK frame generator generates an ACK frame so that the sender can determine whether to retransmit. The receiving queue unit stores the packets received from the PHY in the receiving queue. In order to align the unreceived packets, the packets are sorted through the frame aligning unit for each reception queue, the packets are delivered to the MAC software, and when the beacon is received, the beacon received by the beacon transmission and reception control unit is stored in a separate beacon reception queue. It is desirable to.

또, PHY active 레지스터는 현재 사용되고 있는 PHY를 나타내기 위해서 해당 bit가 1인 경우 해당 PHY가 활성화된 상태이고 0인 경우 해당 PHY가 비활성화된 상태를 나타내는 PHY 0 ~ PHY n의 활성화 정보를 bit 0 ~ bit n까지 1:1로 매핑하여 나타내고, 비콘 송수신 PHY 레지스터는 현재 활성화되어 있는 PHY 중에서 비콘의 송수신을 위해 사용되는 PHY를 나타내며, 송수신 속도 레지스터는 현재 활성화되어 있는 PHY 들의 총 통신속도의 합을 저장하고 있으며 이를 이용하여 동적 클럭 관리부에서는 현재 MAC 하드웨어 및 전체 시스템의 동작 클럭을 동적으로 변경하여 최 적의 상태가 될 수 있도록 유지하고, 어플리케이션별 PHY 할당 테이블은 각각의 어플리케이션에서 사용할 수 있는 PHY를 지정하고 있으며 해당 어플리케이션이 단일 PHY를 사용하는 경우 PHY 시작 번호 필드와 PHY 끝 번호 필드를 단일 PHY로 지정하고, 어플리케이션이 다수의 PHY를 사용하는 경우에는 사용될 PHY의 시작 번호와 끝 번호를 PHY 시작 번호 필드와 PHY 끝 번호 필드에 지정하여 사용하게 되며, PHY 시작 번호 및 끝 번호 사이에 사용하지 않는 PHY가 있을 경우에는 PHY active 레지스터의 값을 참고로 하여 사용하지 않는 PHY는 건너뛰고 사용하게 되는 것이 바람직하다.In addition, PHY active register indicates the PHY currently being used, if the bit is 1, the PHY is enabled. If the bit is 0, PHY 0 to PHY n indicating activation status of the PHY is disabled. The bit-none transmit and receive PHY register indicates 1: 1 to bit n, and the beacon transmit / receive PHY register indicates the PHY used for transmitting / receiving beacons among the currently active PHYs, and the transmit / receive rate register stores the sum of the total communication rates of currently active PHYs. Using this, the dynamic clock management unit dynamically changes the operating clocks of the current MAC hardware and the entire system to maintain the optimal state.The application-specific PHY allocation table specifies the PHYs available for each application. And the application uses a single PHY, the PHY start number field If the PHY end number field is designated as a single PHY, and the application uses multiple PHYs, the PHY start number field and the PHY end number field are used by specifying the PHY start number and the end number of the PHY to be used. If there is an unused PHY between the end numbers, it is desirable to skip the unused PHY by referring to the value of the PHY active register.

상기한 바와 같은 본 발명은, 단일의 매체 접근 제어 장치를 사용하여 상위어플리케이션에서 요구하는 통신 속도에 따라 사용되는 물리계층 장치의 수를 동적으로 변경함으로써, 기존의 단일 PHY만을 사용하는 방법에 비해 통신 속도의 제약을 극복할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the present invention uses a single media access control device to dynamically change the number of physical layer devices used according to a communication speed required by a higher application, thereby communicating with a conventional method using only a single PHY. It has the effect of overcoming the speed constraint.

이를 통해, 본 발명에서는 채널 상태에 따라 사용되는 PHY를 자유롭게 변경함으로써 동적으로 QoS를 보장할 수 있는 효과를 갖는다.Through this, the present invention has the effect of dynamically guaranteeing QoS by freely changing the PHY used according to the channel state.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위한 것이며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description and the annexed drawings are provided to aid the overall understanding of the present invention, and detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 복수의 물리계층 운용을 위한 매체 접근 제어 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a media access control apparatus for operating a plurality of physical layers according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법이 적용되는 매체 접근 제어 장치는, MAC 소프트웨어(101), MAC 하드웨어(102), 동적 클럭 관리부(114)를 포함하여 구성된다. 미설명 부호 113은 PHY, 물리계층으로서 본 발명에서는 복수의 물리계층(PHY 0 ~ PHY n)을 포함하여 구성된다.1, in a wireless personal area network-based media access control apparatus according to an embodiment of the present invention, a media access control apparatus to which a plurality of physical layer operating methods are applied includes a MAC software 101 and a MAC hardware 102. ), And a dynamic clock manager 114. Reference numeral 113 denotes a PHY and a physical layer, and includes a plurality of physical layers PHY 0 to PHY n in the present invention.

MAC 소프트웨어(101)는, 현재 서비스 되어야 하는 어플리케이션의 종류 및 통신 속도를 고려하여 MAC 하드웨어(102)에 활성화 되어야 하는 PHY의 갯수 및 순서, 통신 속도, 어플리케이션에 따른 PHY 할당에 관련된 정보 들을 설정한다.The MAC software 101 sets information related to the number and order of PHYs to be activated in the MAC hardware 102, communication speeds, and PHY allocation according to applications in consideration of the type of application to be serviced and the communication speed.

여기서, MAC 하드웨어(102)는, 다중 PHY 제어 레지스터부(104), 송신큐부(103), PHY 송신 제어부(106), 다중 PHY 접속부(110), 다중 PHY 수신 제어부(109), 수신큐부(105), 비콘 송수신 제어부(107), 채널 상태 관리부(108)를 포함하여 구성된다.Here, the MAC hardware 102 includes the multiple PHY control register unit 104, the transmission queue unit 103, the PHY transmission control unit 106, the multiple PHY connection unit 110, the multiple PHY reception control unit 109, and the reception queue unit 105. ), The beacon transmission and reception control unit 107, the channel state management unit 108 is configured.

다중 PHY 제어 레지스터부(104)는, MAC 소프트웨어(101)를 통해 현재 서비스 되어야 하는 어플리케이션의 종류 및 통신 속도를 고려하여 MAC 하드웨어(102)에 활성화 되어야 하는 PHY의 개수 및 순서, 통신 속도, 어플리케이션에 따른 PHY 할 당에 관련된 정보를 저장한다.The multi-PHY control register unit 104, the number and order of PHYs to be activated in the MAC hardware 102, the communication speed, the application in consideration of the type and communication speed of the application to be currently serviced through the MAC software 101 Stores information related to PHY assignment accordingly.

송신큐부(103)는, 어플리케이션별로 송신되어야할 패킷을 저장한다. The transmission queue unit 103 stores a packet to be transmitted for each application.

다중 PHY 송신 제어부(106)는, 송신큐에 저장되어 있는 패킷을 다중 PHY 접속부(110)에 있는 PHY 별 송수신큐(미도시)로 전달한다. The multiple PHY transmission control unit 106 transfers the packet stored in the transmission queue to the PHY transmission / reception queue (not shown) in the multiple PHY connection unit 110.

다중 PHY 접속부(110)는, MAC과 각각의 PHY 간의 데이터전송 신호 및 제어 신호 들을 제어하면서 PHY 별 송수신버퍼로부터 실제 PHY로 패킷을 전송하거나 수신한다.The multiple PHY access unit 110 transmits or receives a packet from a transmit / receive buffer for each PHY to an actual PHY while controlling data transmission signals and control signals between the MAC and each PHY.

다중 PHY 수신 제어부(109)는, 수신된 패킷의 오류 검사 및 재전송 여부 등을 판단한 뒤 해당되는 수신큐로 패킷을 전달한다.The multiple PHY reception control unit 109 transfers the packet to the corresponding reception queue after determining whether the received packet is error checked and retransmitted.

수신큐부(105)는, 수신된 패킷을 어플리케이션 별로 저장하고 수신 패킷 번호 등을 참고로 하여 수신 패킷 순서를 정렬한 뒤 MAC 소프트웨어(101)로 패킷을 전달한다. The reception queue unit 105 stores the received packet for each application, arranges the received packet order with reference to the received packet number, etc., and delivers the packet to the MAC software 101.

비콘 송수신 제어부(107)는, 별도로 비콘의 송수신을 전담하여 지정된 PHY를 통해 정해진 시간에 비콘을 송신하거나 수신한다. The beacon transmission and reception control unit 107 is separately dedicated to transmitting and receiving beacons, and transmits or receives a beacon at a predetermined time through a designated PHY.

채널 상태 관리부(108)는, 수신된 패킷의 정보에 포함된 링크 상태 정보나 송수신된 패킷의 에러율을 참고로 하여 각각의 PHY에서 사용하고 있는 채널 상태 정보를 저장하고, MAC 소프트웨어(101)에서 주기적으로 이 정보를 참고로 하여 사용되는 PHY의 종류나 어플리케이션에 따른 PHY 할당을 변경하게 한다. The channel state management unit 108 stores the channel state information used in each PHY by referring to the link state information included in the received packet information or the error rate of the transmitted / received packets, and periodically by the MAC software 101. By referring to this information, you can change the PHY allocation according to the type of PHY used or the application.

동적 클럭 관리부(114)는, MAC 하드웨어(102)에서 처리되는 전체 패킷에 대한 통신 속도 정보를 이용하여 MAC 하드웨어(102)의 동작 클럭을 결정하거나 PHY의 사용여부에 따른 정보를 기반으로 PHY를 활성화 또는 비활성화 상태로 유지시키는 역할을 한다. The dynamic clock manager 114 determines the operation clock of the MAC hardware 102 by using the communication speed information of all packets processed by the MAC hardware 102 or activates the PHY based on information on whether the PHY is used. Or keep it inactive.

상술한 구성을 갖는 매체 접근 제어 장치에서 송신과정을 예시하면, MAC 소프트웨어(101)에서는, 현재 서비스 되어야 하는 어플리케이션의 종류 및 통신 속도를 고려하여 MAC 하드웨어(102)에 활성화 되어야 하는 PHY의 개수 및 순서, 통신 속도, 어플리케이션에 따른 PHY 할당에 관련된 정보 들을 MAC 하드웨어의 다중 PHY 제어 레지스터부(104)에 저장한다.In the medium access control apparatus having the above-described configuration, the transmission process is illustrated. In the MAC software 101, the number and order of PHYs to be activated in the MAC hardware 102 in consideration of the type and communication speed of an application to be currently serviced are described. The information related to the PHY allocation according to the communication speed and the application is stored in the multiple PHY control register unit 104 of the MAC hardware.

이후, 송신큐부(103) 내의 어플리케이션에 따라 할당된 송신큐에 송신 패킷을 전송한다. 다중 PHY 송신 제어부(106)에서는 송신큐에 저장되어 있는 패킷을 다중 PHY 접속부(110)에 있는 PHY 별 송수신큐(미도시)로 전달한다. Thereafter, the transmission packet is transmitted to the transmission queue allocated according to the application in the transmission queue unit 103. The multiple PHY transmission control unit 106 transfers the packet stored in the transmission queue to the transmission / reception queue for each PHY (not shown) in the multiple PHY access unit 110.

다중 PHY 접속부(110)에서는 MAC과 각각의 PHY 간의 데이터전송 신호 및 제어 신호들을 제어하면서 PHY 별 송수신버퍼(미도시)로부터 실제 PHY(113; PHY 0 ~ PHY n)로 패킷을 전송한다. The multiple PHY access unit 110 transmits a packet from a transmit / receive buffer (not shown) for each PHY to the actual PHY 113 (PHY 0 to PHY n) while controlling data transmission signals and control signals between the MAC and each PHY.

또, 매체 접근 제어 장치에서 수신과정을 예시하면, 수신시에는 각각의 정해진 PHY(113)가 수신된 패킷을 다중 PHY 접속부(110)에 있는 송수신큐에 저장한 후, 다중 PHY 수신 제어부(109)에서 패킷의 오류 검사 및 재전송 여부 등을 판단한 뒤 해당되는 수신큐부(105)로 패킷을 전달한다. 수신큐부(105)는 수신 패킷 번호 등을 참고로 하여 수신 패킷 순서를 정렬한 뒤 MAC 소프트웨어(101)로 패킷을 전달한다. In addition, when the reception process is illustrated in the media access control apparatus, each received PHY 113 stores the received packet in a transmission / reception queue in the multi-PHY connection unit 110, and then the multi-PHY reception control unit 109 Determines whether the packet is checked for errors and retransmitted, and forwards the packet to the corresponding receive queue 105. The reception queue section 105 arranges the reception packet order with reference to the reception packet number and the like, and delivers the packet to the MAC software 101.

그리고, 대부분의 무선 프로토콜에서 동기화 또는 무선 네트워크 운용을 위해 사용되는 비콘 송수신을 위해서 다중 PHY 송신 제어부(106) 또는 다중 PHY 수신 제어부(109)와는 별도로 비콘 송수신 제어부(107)에서 비콘의 송수신을 전담하여 지정된 PHY(113)를 통해 정해진 시간에 비콘을 송신하거나 수신하게 된다. 여기서, 비콘은 특정한 주파수를 가지고 일정한 신호를 전송하는 비지향성 전송을 말한다.In addition, the beacon transmit and receive control unit 107 is dedicated to transmit and receive beacons separately from the multi-PHY transmission control unit 106 or the multi-PHY reception control unit 109 for beacon transmission and reception used for synchronization or wireless network operation in most wireless protocols. The beacon is transmitted or received at a predetermined time through the designated PHY 113. Here, beacon refers to non-directional transmission that transmits a constant signal with a specific frequency.

한편, 채널 상태 관리부(108)에서는 수신된 패킷의 정보에 포함된 링크 상태 정보나 송수신된 패킷의 에러율을 참고로 하여 각각의 PHY(113)에서 사용하고 있는 채널 상태 정보를 저장한다. 그에따라, MAC 소프트웨어(101)에서 주기적으로 이 정보를 참고로 하여 사용되는 PHY의 종류나 어플리케이션에 따른 PHY(113) 할당을 변경하게 된다.Meanwhile, the channel state manager 108 stores the channel state information used by each PHY 113 with reference to the link state information included in the received packet information or the error rate of the transmitted and received packets. Accordingly, the MAC software 101 periodically changes the PHY 113 allocation according to the type or application of the PHY used by referring to this information.

또, 동적 클럭 관리부(114)에서는 MAC 하드웨어(102)에서 처리되는 전체 패킷에 대한 통신 속도 정보를 이용하여 MAC 하드웨어(102)의 동작 클럭을 결정하거나 PHY의 사용여부에 따른 정보를 기반으로 PHY(113)를 활성화 또는 비활성화 상태로 유지시키는 역할을 한다. 즉, 초기에 MAC 하드웨어(102)가 관리할 수 있는 PHY의 최대 개수에 의해 결정되는 최대 통신 속도를 유지할 수 있도록 MAC 하드웨어(102)의 최고 동작 클럭 속도를 정한다. 그리고 동적 클럭 관리부(114)는 실제 동작 시에는 현재 활성화된 PHY가 제공하는 최대 통신 속도를 지원할 수 있을 정도로 클럭을 낮추어 조절해 간다. 그와 동시에 동적 클럭 관리부(114)는 사용하지 않는 PHY는 비활성화 상태로 유지시킴으로써 전력 소모를 줄이게 된다. 이때, 각각의 복수의 PHY(PHY 0 ~ PHY n)는 서로 다른 주파수 채널을 사용하는 것을 전제로 한다.In addition, the dynamic clock manager 114 determines the operation clock of the MAC hardware 102 by using communication speed information on all packets processed by the MAC hardware 102 or based on information based on whether the PHY is used or not. 113) to activate or deactivate. That is, the maximum operating clock speed of the MAC hardware 102 is determined so as to maintain the maximum communication speed determined initially by the maximum number of PHYs that the MAC hardware 102 can manage. In addition, the dynamic clock manager 114 lowers and adjusts the clock so as to support the maximum communication speed provided by the PHY currently activated in the actual operation. At the same time, the dynamic clock manager 114 reduces power consumption by keeping PHYs that are not in use. At this time, each of the plurality of PHY (PHY 0 ~ PHY n) is assumed to use a different frequency channel.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신 제어부의 상세 구성도이다. 2 is a detailed block diagram of a multi-PHY transmission control unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 송신큐부(103)는 다수 개의 송신큐(송신큐 0 ~ 송신큐 n)와 송신큐 상태정보 블록(201)을 포함하여 구성된다. 송신큐부(103) 내의 각각의 송신큐(송신큐 0 ~ 송신큐 n)는 각각의 어플리케이션을 위해서 사용된다. 그리고 송신큐 상태정보 블록(201)은 각각의 송신큐(송신큐 0 ~ 송신큐 n)에 대한 사용량 등의 정보를 모니터링하여 상태값을 저장한다. 즉, 송신큐부(103)는 다수 개의 송신큐와 송신큐 상태정보 블록으로 구성되며 각각의 송신큐는 각각의 어플리케이션을 위해서 사용되며, 송신큐 상태정보 블록(201)은 각각의 송신큐에 대한 사용량 등의 정보를 모니터링하여 상태값을 저장한다. Referring to FIG. 2, the transmission queue unit 103 includes a plurality of transmission queues (transmission queue 0 to transmission queue n) and a transmission queue status information block 201. Each transmission queue (transmission queue 0 to transmission queue n) in the transmission queue section 103 is used for each application. The transmission queue state information block 201 monitors information such as the amount of usage for each transmission queue (transmission queue 0 to transmission queue n) and stores state values. That is, the transmission queue unit 103 is composed of a plurality of transmission queues and transmission queue status information blocks, each transmission queue is used for each application, the transmission queue status information block 201 is the usage amount for each transmission queue Monitor status information and save the status value.

다중 PHY 송신 제어부(106)는 다중 PHY 송신 스케쥴러(202), 송신큐별 PHY 송신상태정보블록(203)을 포함하여 구성된다. 다중 PHY 송신 스케쥴러(202)는 각각의 송신큐(송신큐 0 ~ 송신큐 n)를 지속적으로 모니터링하여 송신할 패킷이 있는 경우 다중 PHY 제어 레지스터부(104)의 정보를 참고로 하여 해당 송신큐에 매핑된 PHY로 패킷을 송신하는 역할을 한다. 즉, 다중 PHY 송신 제어부(106)의 다중 PHY 송신 스케쥴러(202)에서는 각각의 송신큐를 지속적으로 모니터링하여 송신할 패킷 이 있는 경우, 다중 PHY 제어 레지스터부(104)의 정보를 참고로 하여 해당 송신큐에 매핑된 PHY로 패킷을 송신하는 역할을 수행한다. The multiple PHY transmission control unit 106 is configured to include a multiple PHY transmission scheduler 202, PHY transmission status information block 203 for each transmission queue. The multiple PHY transmission scheduler 202 continuously monitors each transmission queue (transmission queue 0 to transmission queue n) and, if there is a packet to transmit, refers to the information of the multiple PHY control register unit 104 and transmits to the corresponding transmission queue. It sends a packet to the mapped PHY. That is, in the multiple PHY transmission scheduler 202 of the multiple PHY transmission control unit 106, if there is a packet to continuously monitor and transmit each transmission queue, referring to the information of the multiple PHY control register unit 104, the corresponding transmission is referred to. It transmits a packet to a PHY mapped to a queue.

이때, 다중 PHY 송신 스케쥴러(202)에 의해 송신되는 패킷은 PHY(113)로 직접 송신되지 않고 다중 PHY 접속부(110) 내에 있는 송수신버퍼(205; 송수신버퍼 0 ~ 송수신 버퍼 n)의 송신버퍼 부분에 임시로 저장된다. 송수신 제어신호 발생부(206; 송수신 제어신호 발생부 0 ~ 송수신 제어신호 발생수 n)는 실제 PHY로 패킷이 송신되어야 하는 순간에 해당 PHY와의 인터페이스를 위한 송수신 제어 신호를 발생시켜 PHY(113)가 해당 송수신 버퍼(205)로부터 패킷을 읽어 들여 송신한다. 즉, 실제 PHY로 패킷이 송신되어야 하는 순간에 해당 PHY와의 인터페이스를 위한 송수신 제어 신호를 발생시켜 PHY가 해당 송수신 버퍼로부터 패킷을 읽어들여 송신한다. At this time, the packet transmitted by the multiple PHY transmission scheduler 202 is not directly transmitted to the PHY 113, but is transmitted to the transmit buffer portion of the transmit / receive buffer 205 (receive buffer 0 to transmit / receive buffer n) in the multi-PHY connection unit 110. It is stored temporarily. The transmission / reception control signal generator 206 (transmission / reception control signal generation unit 0 to the number n of transmission / reception control signal generations) generates a transmission / reception control signal for the interface with the corresponding PHY at the moment that the packet should be transmitted to the actual PHY, so that the PHY 113 generates the transmission control signal. The packet is read from the transmission / reception buffer 205 and transmitted. That is, at the moment when a packet should be transmitted to an actual PHY, a transmission / reception control signal for an interface with the PHY is generated, and the PHY reads the packet from the transmission / reception buffer and transmits it.

따라서, 다중 PHY 송신 스케쥴러(202)에서는 PHY(113)로 패킷이 송신되지 않고 송수신버퍼(205)에 패킷이 대기하고 있는 경우에도 다른 송신큐를 지속적으로 관찰하여 스케쥴링을 할 수 있다. Therefore, even if the packet is not transmitted to the PHY 113 and the packet is waiting in the transmission / reception buffer 205, the multiple PHY transmission scheduler 202 can continuously observe and schedule another transmission queue.

만약, 하나의 어플리케이션에 다수 개의 PHY(113)가 할당되어 있는 경우에는 송신큐별로 마지막으로 패킷을 송신한 PHY 정보를 송신 완료 신호 후에 송신큐별 PHY 송신상태 정보 블록(203)에 저장하여 다중 PHY 송신스케쥴러(202)에 정보를 제공함으로써 다수 개의 PHY를 순차적으로 이용하여 패킷을 전송할 수 있도록 한다. If a plurality of PHYs 113 are allocated to one application, the PHY information of the last packet transmitted for each transmission queue is stored in the PHY transmission status information block 203 for each transmission queue after the transmission completion signal to transmit multiple PHYs. By providing information to the scheduler 202, a plurality of PHYs can be sequentially used to transmit packets.

또, 비콘 전송의 경우에는 이와는 별도의 비콘 송수신 제어부(107)를 통해서 별도의 비콘 송신큐(204)에 저장되어 있는 비콘을 다중 PHY 제어 레지스터부(104) 의 비콘 송수신 PHY 레지스터의 값(미도시)을 참고로 하여 해당 PHY(113)로 전송한다.In the case of beacon transmission, a beacon stored in a separate beacon transmission queue 204 through a separate beacon transmission and reception control unit 107, and the value of the beacon transmission and reception PHY register of the multiple PHY control register unit 104 (not shown). ) To the corresponding PHY 113.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신 예이다. 도 3에서는 다수 개의 어플리케이션이 실행되고 있을 때 하나의 어플리케이션에 단일의 PHY가 할당된 경우와 다수 개의 어플리케이션이 단일의 PHY를 사용하고 있는 경우의 패킷 전송 예를 나타낸다.3 is an example of packet transmission in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 illustrates an example of packet transmission when a single PHY is assigned to one application when a plurality of applications are running and when a plurality of applications use a single PHY.

도 3을 참조하면, 현재 다중 PHY 제어 레지스터부(104)의 PHY active 레지스터(801)의 bit 2 및 bit 0값만이 1이기 때문에 PHY 0(305) 및 PHY 2(306)만 활성화가 되어 있다. Referring to FIG. 3, only PHY 0 305 and PHY 2 306 are active because only bit 2 and bit 0 values of the PHY active register 801 of the multiple PHY control register unit 104 are 1s.

그리고, 다중 PHY 제어 레지스터부(104)의 어플리케이션별 PHY 할당 테이블(804) 값은 어플리케이션 0(302)에 대해서 시작 PHY 값이 (PHY 0, PHY 0)이기 때문에 PHY 0만 할당된다. The PHY allocation table 804 for each application of the multiple PHY control register unit 104 is assigned only PHY 0 because the starting PHY value is (PHY 0, PHY 0) for the application 0 (302).

어플리케이션 1(303)과 어플리케이션 2(304)에 대해서는 시작 PHY 값이 (PHY 2, PHY 2)이기 때문에 두 어플리케이션이 동일한 PHY 2를 사용하게 된다. 즉, 어플리케이션 0(302)의 전송 패킷을 순서대로 A0P 0 ~ A0P n이라고 하면, 실제 PHY에서의 전송 순서 역시 A0P 0 ~ A0P n 순서대로 전송된다. For Application 1 303 and Application 2 304, since the starting PHY values are (PHY 2, PHY 2), the two applications use the same PHY 2. That is, if the transmission packets of the application 0 302 are A0P 0 to A0P n in order, the transmission order in the actual PHY is also transmitted in the order of A0P 0 to A0P n.

하지만, 어플리케이션 1(302) 및 어플리케이션 2(303)의 경우에는 각각의 어플리케이션에서의 전송 순서를 A1P0 ~ A1Pn 및 A2P0 ~ A2Pn이라고 하면 실제 PHY에 서의 전송 순서는 어플리케이션 패킷의 송신큐 도착 순서나 송신큐 사용량 등을 참고로 하여 A1P0, A2P0, A1P1, A2P1 ~ A2Pn, A1Pn 등의 임의의 순서대로 전송된다.However, in the case of the application 1 302 and the application 2 303, if the transmission order of each application is A1P0 to A1Pn and A2P0 to A2Pn, the transmission order in the actual PHY is the transmission queue arrival order or transmission of the application packet. With reference to the queue usage, etc., they are transmitted in any order such as A1P0, A2P0, A1P1, A2P1 to A2Pn, A1Pn, and the like.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신의 다른 예이다. 도 4에서는 단일 어플리케이션이 실행되고 있을 때 단일 어플리케이션에 다수의 PHY가 할당된 경우의 패킷 전송 예를 나타낸다.4 is another example of packet transmission in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention. 4 shows an example of packet transmission when a plurality of PHYs are allocated to a single application when a single application is running.

도 4를 참조하면, 현재 다중 PHY 제어 레지스터부(104)의 PHY active 레지스터(801)의 bit 2, 1, 0값만이 1이기 때문에 PHY 0 ~ PHY 2(402 ~ 404)만 활성화가 되어 있다.Referring to FIG. 4, only PHY 0 to PHY 2 (402 to 404) are activated because only bits 2, 1, and 0 of the PHY active register 801 of the multiple PHY control register unit 104 are 1s.

그리고, 다중 PHY 제어 레지스터부(104)의 어플리케이션별 PHY 할당 테이블(804) 값은 어플리케이션 0(401)에 대해서 PHY 시작 값 및 PHY 끝 값 이 (PHY 0, PHY 2)이기 때문에 어플리케이션 0(401)는 PHY 0 ~ PHY 2를 사용하게 된다. The PHY allocation table 804 for each application of the multi-PHY control register unit 104 has a PHY start value and a PHY end value of (PHY 0, PHY 2) for the application 0 (401). Will use PHY 0 ~ PHY 2.

이때, 어플리케이션 0(401)의 송신큐로의 패킷 도착 순서가 A0P0 ~ A0Pn 이라고 가정하면 실제 PHY에서의 송신 순서는 PHY 0에서는 A0P0, A0P3이고, PHY 1에서는 A0P1, A0P4이며, PHY 2에서는 A0P2, A0P5의 순서대로 전송된다.At this time, assuming that the packet arrival order of the application 0 401 to the transmission queue is A0P0 to A0Pn, the transmission order in the actual PHY is A0P0 and A0P3 in PHY 0, A0P1 and A0P4 in PHY 1, and A0P2 in PHY 2. It is transmitted in the order of A0P5.

도 5는 도 4에 예시된 상황에서의 패킷 송신 타이밍도의 예를 보여준다. 설명에 있어서, MAC 하드웨어(102) 및 기타 시스템의 다른 부분은 PHY 0 ~ PHY 2의 전송속도의 합을 처리할 수 있을 정도의 속도로 동작하고, PHY 0는 PHY 1 및 PHY 2 보다 상대적으로 저속으로 동작하며, PHY 1 및 PHY 2는 동일한 속도로 동작한다고 가정한다. FIG. 5 shows an example of a packet transmission timing diagram in the situation illustrated in FIG. 4. In the description, MAC hardware 102 and other parts of the system operate at a rate sufficient to handle the sum of the transmission rates of PHY 0 to PHY 2, with PHY 0 being relatively slower than PHY 1 and PHY 2. It is assumed that PHY 1 and PHY 2 operate at the same speed.

도 5를 참조하면, 우선 송신큐 순서대로 도착한 A0P0(501) ~ A0P5(506)의 패킷은 A0P0에 대해서 PHY 0로 전송되고(S507), A0P0가 실제 PHY에서 전송되고 있을 때 A0P1(502) ~ A0P3(504)까지 도착하게 된다. 그리고, A0P1은 현재 PHY 0에서 A0P0가 전송되고 있으므로 PHY 1에서 전송된다(S508). 마찬가지로, A0P2는 현재 PHY 0 및 PHY 1이 모두 전송 중에 있으므로 PHY 2에서 전송(S509)된다. Referring to FIG. 5, packets of A0P0 (501) to A0P5 (506), which arrive in the order of transmission queues first, are transmitted to PHY 0 for A0P0 (S507), and when A0P0 is being transmitted from the actual PHY, A0P1 (502) to A0P3 504 is reached. A0P1 is transmitted from PHY 1 since A0P0 is currently transmitted from PHY 0 (S508). Similarly, A0P2 is transmitted at PHY 2 (S509) because both PHY 0 and PHY 1 are currently transmitting.

이후, PHY 0에서 A0P0의 전송이 끝나면 순서대로 대기하고 있던 A0P3를 전송할 차례가 되고 PHY 1 및 PHY 2는 각각 A0P1, A0P2를 전송 중에 있다. 그러므로 A0P3는 A0P0의 전송 완료 후 약간의 guard time을 두고 PHY 0에서 전송(S510)된다.After the transmission of A0P0 from PHY0, it is time to transmit A0P3, which is in standby, and PHY1 and PHY2 are transmitting A0P1 and A0P2, respectively. Therefore, A0P3 is transmitted in PHY 0 with some guard time after the completion of A0P0 transmission (S510).

여기서, guard time은 재전송 처리나 PHY 규격 상의 최소 turn-around time을 고려하여 결정된다. Here, the guard time is determined in consideration of the retransmission process or the minimum turn-around time in the PHY specification.

다음, A0P4 및 A0P5 역시 같은 방식으로 각각 PHY 1 및 PHY 2에서 전송(511, 512)된다. Next, A0P4 and A0P5 are also transmitted 511 and 512 in PHY 1 and PHY 2, respectively, in the same manner.

여기서, 도 5에서 볼 수 있듯이 각각의 PHY의 전송속도의 차이 및 재전송 여부에 따라 수신측에서는 어플리케이션에서 전송했던 패킷의 순서와는 다르게 A0P4가 A0P3보다 먼저 수신될 수 있으며, 이를 위해서 수신측에서는 별도의 패킷 재정렬 블록이 필요하게 된다.Here, as shown in FIG. 5, A0P4 may be received before A0P3 differently from the order of packets transmitted from an application according to a difference in transmission speed of each PHY and whether or not retransmission is performed. You will need a reorder block.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 수 신 제어부의 상세 구성도이다. 6 is a detailed block diagram of a multi-PHY reception control unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, PHY(113)를 통해서 수신된 패킷은 일단 다중 PHY 접속부(110)내에 있는 해당 송수신버퍼(205) 에 저장된다. Referring to FIG. 6, a packet received through the PHY 113 is once stored in a corresponding transmit / receive buffer 205 in the multiple PHY access unit 110.

이후, 다중 PHY 제어 레지스터부(114)의 PHY active 레지스터(801)를 참고로 하여 해당 PHY에서 수신된 패킷을 송수신버퍼로부터 읽어 들여 다중 PHY 수신제어부(109) 내에 있는 에러검출부(703)에서 패킷의 오류를 검사한다. Subsequently, by referring to the PHY active register 801 of the multiple PHY control register unit 114, the packet received by the corresponding PHY is read from the transmission and reception buffer, and the error detection unit 703 in the multiple PHY reception control unit 109 reads the packet. Check for errors

이때, ACK프레임 발생부(704)에서는 송신측에서 재전송 여부를 판단할 수 있도록 ACK 프레임을 생성한다. At this time, the ACK frame generation unit 704 generates an ACK frame so that the transmission side can determine whether to retransmit.

수신큐부(105)에서는 해당 PHY로부터 수신된 패킷을 수신큐에 저장하며 순서대로 수신되지 않은 패킷의 정렬을 위해서 각 수신큐별 프레임 정렬부(701)를 통해 패킷의 순서를 정렬하고 MAC 소프트웨어(101)로 패킷을 전달한다. The reception queue unit 105 stores the packets received from the corresponding PHY in the reception queue, and arranges the packets through the frame alignment unit 701 for each reception queue in order to align the unreceived packets. Forwards the packet to

한편, 비콘을 수신하였을 경우에는 비콘 송수신 제어부(107)에서 수신된 비콘을 별도의 비콘 수신큐(702)에 저장한다.On the other hand, when the beacon is received, the beacon received by the beacon transmission and reception control unit 107 is stored in a separate beacon reception queue 702.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중 PHY 제어레지스터부의 구성도이다. 7 is a configuration diagram of a multiple PHY control register unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 다중 PHY 제어레지스터부(104)는 PHY active 레지스터(801), 비콘 송수신 PHY 레지스터(802), 송수신 속도 레지스터(803), 어플리케이션별 PHY 할당 테이블(804)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 7, the multiple PHY control register unit 104 includes a PHY active register 801, a beacon transmit and receive PHY register 802, a transmit / receive rate register 803, and an application-specific PHY allocation table 804. .

먼저, PHY active 레지스터(801)는 현재 사용되고 있는 PHY를 나타내기 위해서 PHY 0 ~ PHY n의 활성화 정보를 bit 0 ~ bit n까지 1:1로 매핑하여 나타낸다. 예를 들어, 해당 bit가 1인 경우 해당 PHY가 활성화된 상태이고, 0인 경우 해당 PHY가 비활성화된 상태이다. First, the PHY active register 801 maps activation information of PHY 0 to PHY n to bit 0 to bit n in order to indicate the PHY currently being used. For example, if the corresponding bit is 1, the corresponding PHY is activated. If the bit is 0, the corresponding PHY is inactive.

비콘 송수신 PHY 레지스터(802)는 현재 활성화되어 있는 PHY 중에서 비콘의 송수신을 위해 사용되는 PHY를 나타낸다. 일반적으로 무선 네트워크에서는 비콘의 송수신 여부가 네트워크의 유지 및 운용을 위한 중요한 정보가 되므로 현재 활성화 되어 있는 PHY 중 채널 상태가 가장 좋은 PHY를 비콘 송수신을 위해 사용한다. The beacon transmit and receive PHY register 802 indicates a PHY used for transmitting and receiving beacons among currently active PHYs. In general, in a wireless network, whether or not to transmit or receive beacons is important information for network maintenance and operation. Therefore, the PHY having the best channel state among the currently active PHYs is used for beacon transmission and reception.

다음으로, 송수신 속도 레지스터(803)는 현재 활성화되어 있는 PHY 들의 총 통신속도의 합을 저장하고 있으며, 이를 이용하여 동적 클럭 관리부(114)에서는 현재 MAC 하드웨어(102) 및 전체 시스템의 동작 클럭을 동적으로 변경하여 최적의 상태가 될 수 있도록 유지한다. Next, the transmit / receive rate register 803 stores the sum of the total communication rates of currently active PHYs, and the dynamic clock manager 114 dynamically adjusts the operating clocks of the current MAC hardware 102 and the entire system. Change to to maintain optimal condition.

마지막으로, 어플리케이션별 PHY 할당 테이블(804)은 각각의 어플리케이션에서 사용할 수 있는 PHY를 지정하고 있다. 여기서, 해당 어플리케이션(805)이 단일 PHY를 사용하는 경우 PHY 시작 번호 필드(806)와 PHY 끝 번호 필드(807)를 단일 PHY로 지정한다. 그리고 어플리케이션이 다수의 PHY를 사용하는 경우에는 사용될 PHY의 시작 번호와 끝 번호를 PHY 시작 번호 필드와 PHY 끝 번호 필드에 지정하여 사용하게 된다. Finally, the application-specific PHY allocation table 804 designates a PHY that can be used in each application. Here, when the application 805 uses a single PHY, the PHY start number field 806 and the PHY end number field 807 are designated as a single PHY. If an application uses multiple PHYs, the PHY start number and PHY end number fields are used by designating the start and end numbers of the PHY to be used.

또, PHY 시작 번호 및 끝 번호 사이에 사용하지 않는 PHY가 있을 경우에는 PHY active 레지스터의 값을 참고로 하여 사용하지 않는 PHY는 건너뛰고 사용하게 된다.If there is an unused PHY between the PHY start and end numbers, the unused PHY will be skipped with reference to the value of the PHY active register.

이하, 본 발명의 일실시 예에 따른 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법의 순서를 개략적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a sequence of a plurality of physical layer operating methods in the apparatus for accessing a wireless personal area network based on an embodiment of the present invention will be described.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법의 순서를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure of a plurality of physical layer operating methods in a wireless personal area network based media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 우선, MAC 하드웨어부(102)에서는, MAC 소프트웨어(101)를 통해 현재 서비스 되어야 하는 어플리케이션의 종류 및 통신 속도를 판단한다(S10).Referring to FIG. 8, first, the MAC hardware unit 102 determines the type and communication speed of an application to be currently serviced through the MAC software 101 (S10).

다음, MAC 하드웨어부(102)에서는 활성화 되어야 하는 PHY의 개수 및 순서, 통신 속도, 어플리케이션에 따른 PHY 할당에 관련된 정보를 설정하여 MAC과 각각의 PHY 간의 데이터전송 신호 및 제어 신호 들을 제어하면서 PHY 별 송수신버퍼로부터 실제 PHY로 패킷을 전송하거나 수신한다(S20).Next, the MAC hardware unit 102 sets information related to the number and order of PHYs to be activated, communication speed, and PHY allocation according to an application to control data transmission signals and control signals between the MAC and each PHY while transmitting and receiving for each PHY. The packet is transmitted or received from the buffer to the actual PHY (S20).

이어, MAC 하드웨어부(102)에서는 수신된 패킷의 정보에 포함된 링크 상태 정보나 송수신된 패킷의 에러율을 참고로 하여 각각의 PHY에서 사용하고 있는 채널 상태 정보를 저장하고, MAC 소프트웨어(101)에서 주기적으로 이 정보를 참고로 하여 사용되는 PHY의 종류나 어플리케이션에 따른 PHY 할당을 변경하게 한다(S30). Subsequently, the MAC hardware unit 102 stores the channel state information used in each PHY by referring to the link state information included in the received packet information or the error rate of the transmitted / received packet, and then, in the MAC software 101, With reference to this information periodically, the PHY allocation according to the type or application of the PHY is used (S30).

이때, 동적 클럭 관리부(114)는, MAC 하드웨어(102)에서 처리되는 전체 패킷에 대한 통신 속도 정보를 이용하여 MAC 하드웨어(102)의 동작 클럭을 결정하거나 PHY의 사용여부에 따른 정보를 기반으로 PHY를 활성화 또는 비활성화 상태로 유지시키게 된다. At this time, the dynamic clock manager 114 determines the operation clock of the MAC hardware 102 by using communication speed information on all packets processed by the MAC hardware 102 or based on information on whether the PHY is used or not. Will remain active or inactive.

도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신제어부의 동작 흐름도이다. 9 is an operation flowchart of a multi-PHY transmission control unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하여, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신 과정을 일례를 들어 설명하도록 한다. 설명에 있어서, 다중PHY 송신제어부의 동작을 기준으로 설명하도록 한다. Referring to FIG. 9, a packet transmission process in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described as an example. In the description, description will be made based on the operation of the multiple PHY transmission control unit.

먼저 다중 PHY 송신 제어부(106)의 다중 PHY 송신 스케쥴러부(202)에서는 0 ~ n 까지의 송신큐를 순차적으로 점검하여 송신큐에 송신할 패킷이 없는 경우(S602; Yes)에는 송신큐 번호를 증가(S603)시켜 다른 큐를 점검한다. First, the multiple PHY transmission scheduler 202 of the multiple PHY transmission control unit 106 sequentially checks transmission queues from 0 to n, and increases the transmission queue number when there are no packets to transmit to the transmission queue (S602; Yes). (S603) to check another queue.

다음, 다중 PHY 송신 스케쥴러부(202)는 송신할 패킷이 있는 경우(S602; No), 해당 송신큐별 PHY 송신 상태 정보 및 PHY active 레지스터 값을 참고로 하여 현재 송신큐에 할당되어 있는 PHY 중 전송해야할 PHY를 결정(S605)한다. Next, when there is a packet to transmit (S602; No), the multi-PHY transmission scheduler unit 202 should transmit among the PHYs currently assigned to the transmission queue with reference to the PHY transmission status information for each transmission queue and the PHY active register value. PHY is determined (S605).

이후, 만약 현재 PHY가 사용 중에 있다면(S606; Yes) 전송이 완료되는 것을 기다린 후, 현재 구간이 비콘 전송 구간이 아니라면(S607; No) 해당 PHY로 패킷을 전송한 후 송신큐별 PHY 송신 상태 정보를 변경(S608)한다. After that, if the current PHY is in use (S606; Yes), after waiting for the transmission to be completed, if the current interval is not the beacon transmission interval (S607; No), the PHY transmission status information for each transmission queue is transmitted after transmitting the packet to the corresponding PHY. Change (S608).

다음, 다중 PHY 송신 스케쥴러부(202)는 패킷 전송 후 해당 큐에 전송할 패킷이 없으면(S609; Yes) 송신큐 번호를 증가시키고, 전송할 패킷이 있는 경우(609; No) 다른 모든 큐가 비어있다면(S610; Yes) 현재 송신큐에 있는 패킷을 다시 전송 하게 된다.Next, if there are no packets to transmit in the corresponding queue after packet transmission (S609; Yes), the multi-PHY transmission scheduler unit 202 increases the transmission queue number, and if there are packets to transmit (609; No), all other queues are empty ( S610; Yes) The packet currently in the transmission queue is transmitted again.

만약, 단계 'S610'에서 다른 큐가 비어있지 않고(610; No) 현재 송신큐에 대기하고 있는 패킷의 전체 크기가 다른 전체 큐에서 대기하고 있는 전체 패킷 크기의 평균값보다 큰 경우에는(S611; Yes) 현재 송신큐의 패킷을 전송한다. If another queue is not empty in step S610 (No; 610; No), and if the total size of packets currently waiting in the transmission queue is larger than the average value of the total size of packets waiting in all other queues (S611; Yes). ) Sends the packet of the current transmission queue.

이때, 만약, 단계 'S610'에서 다른 큐가 비어있지 않고(610; No) 현재 송신큐에 대기하고 있는 패킷의 전체 크기가 다른 전체 큐에서 대기하고 있는 전체 패킷 크기의 평균값보다 작을 경우(S611; No)에는 송신큐 번호를 증가시켜 다른 송신큐에서 대기하고 있는 패킷을 전송하게 된다.In this case, if another queue is not empty in step S610 (No; 610; No), and the total size of packets currently waiting in the transmission queue is smaller than the average value of the total packet sizes waiting in all other queues (S611; In No), the transmission queue number is increased to transmit a packet waiting in another transmission queue.

상술한 바와 같이, 본 발명은 단일의 매체 접근 제어 장치를 사용하여 상위어플리케이션에서 요구하는 통신 속도에 따라 사용되는 물리계층 장치의 수를 동적으로 변경함으로써, 기존의 단일 PHY만을 사용하는 방법에 비해 통신 속도의 제약을 극복할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the present invention uses a single media access control device to dynamically change the number of physical layer devices to be used according to the communication speed required by the upper application, thereby communicating with a conventional method using only a single PHY. It has the effect of overcoming the speed constraint.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been shown and described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention, without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 복수의 물리계층 운용을 위한 매체 접근 제어 장치의 구성도. 1 is a block diagram of a media access control apparatus for operating a plurality of physical layers according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신 제어부의 상세 구성도. 2 is a detailed block diagram of a multi-PHY transmission control unit in a medium access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신 예.3 is a packet transmission example in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신의 다른 예. 4 is another example of packet transmission in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 예시된 상황에서의 패킷 송신 타이밍도의 예. 5 is an example of a packet transmission timing diagram in the situation illustrated in FIG.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중 PHY 제어레지스터부의 구성도. 6 is a block diagram of a multiple PHY control register unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신제어부의 동작 흐름도.7 is an operation flowchart of a multi-PHY transmission control unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 수신 제어부의 상세 구성도. 8 is a detailed configuration diagram of a multi-PHY reception control unit in a media access control apparatus according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

101 : MAC 소프트웨어 102 : 얼굴 사진 DB101: MAC Software 102: Face Photo DB

103 : 송신큐부 104 : 다중PHY 제어 레지스터부103: transmission queue section 104: multiple PHY control register section

105 : 수신큐부 106 : 다중PHY 송신제어부105: reception queue unit 106: multiple PHY transmission control unit

107 : 비콘송수신 제어부 108 : 채널상태 관리부107: beacon transmission and reception control unit 108: channel state management unit

109 : 다중PHY 수신제어부 110 : 다중 PHY 접속부109: multiple PHY reception control unit 110: multiple PHY connection unit

113 : PHY 114 : 동적클럭 관리부 113: PHY 114: Dynamic Clock Management Unit

Claims

Media access control software for setting the number and order of physical layers corresponding to the type and communication speed of an application to be serviced to a user, communication speed, and information corresponding to physical layer allocation according to the application;

Media access control hardware for processing the entire packet based on the information set in the media access control software; And

A dynamic clock that determines an operation clock of the media access control hardware based on communication speed information of a packet processed by the media access control hardware, or keeps a physical layer active or inactive based on information corresponding to whether the physical layer is used. Management

Wireless personal area network-based media access control apparatus comprising a.

The method according to claim 1,

The dynamic clock manager

Setting a maximum operating clock rate of the media access control hardware and controlling the operating clock to support the maximum communication rate provided by the physical layer using the maximum operating clock rate. Media access control device.

The method according to claim 2,

The dynamic clock manager

A wireless personal area network based media access control device, characterized by maintaining an unused physical layer.

The method according to claim 1,

The media access control hardware

A multiple physical layer control register section for storing information set in the medium access control software;

A transmission queue unit for storing a packet to be transmitted for each application;

A multi-physical layer transmission control section for controlling transmission of packets stored in the transmission queue section;

A multi-physical layer connection unit controlling data transmission signals and control signals between a media access control layer and a physical layer, and transmitting and receiving a packet through a transmission / reception buffer for each physical layer;

A multi-physical layer reception control unit for determining whether to check an error and retransmit a packet received through the multi-physical layer connection unit;

A reception queue unit for storing the received packet for each application, arranging the received packet order based on the received packet number, and delivering the packet to the medium access control software according to the received packet order;

Beacon transmission and reception control unit for transmitting and receiving beacons at a predetermined time through a predetermined physical layer; And

A channel state manager for changing a physical layer allocation corresponding to a type or application of a physical layer based on channel state information used in the physical layer corresponding to the received packet.

The method of claim 4,

The transmission queue section

A transmission queue state information block including a plurality of transmission queues and a state of the transmission queue,

Each transmission queue contains packets that must be sent to the corresponding application.

The transmission queue state information block monitors packet information for each transmission queue, and transmits a packet to a physical layer mapped to the transmission queue when there is a packet to be transmitted during monitoring. Based media access control device.

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