KR101947601B1 - 무선 네트워크 온 칩 및 무선 네트워크 온 칩의 신호를 라우팅하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 무선 네트워크 온 칩 및 무선 네트워크 온 칩의 신호를 라우팅하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 하나 이상의 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 네트워크 온 칩에 있어서, 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하는 제 1 라우터; 및 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하는 제 2 라우터를 포함하되, 상기 제 1 프로세서 및 상기 제 2 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

Description

무선 네트워크 온 칩 및 무선 네트워크 온 칩의 신호를 라우팅하는 방법{WIRELESS NETWORK ON CHIP AND THE METHOD FOR ROUTING SIGNALS ON WIRELESS NETWORK ON CHIP}

본 발명은 무선 네트워크 온 칩 및 무선 네트워크 온 칩의 신호를 라우팅하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 무선 통신을 이용하여 하나 이상의 컴포넌트 사이의 신호 전송을 수행하는 무선 네트워크 온 칩에 관한 것이다.

프로세서의 아키텍처(architecture)가 다중코어 프로세서(multicore processor) 시대로 진입하면서 칩 내 인터커넥트(interconnect)와 통신은 칩 전체의 성능을 결정짓는 중요한 역할을 하게 되었다. 이로 인해, 확장성과 대역폭 측면에서 단점을 가지는 기존 버스(bus) 방식을 대체하여 네트워크-온-칩(network-on-chip, NoC) 기술이 등장하게 되었다.

기존의 네트워크 온 칩에서는 라우터(router) 및 유선 링크(wired link)를 통하여 통신을 수행하는데, 이때 출발지로부터 목적지까지 도달하기 위해서는 여러 개의 라우터(또는 홉)를 거쳐야 할 수 있다.

이와 같은 다중 라우터를 통한 칩 내 통신은 칩 전체의 지연시간을 최적화하는데 제한 요소로 작용할 수 있다. 또한, 칩 내 집적된 코어 수가 많아질수록 지연시간이 더 많이 증가한다.

따라서, 확장성과 측면에서 기존의 네트워크 온 칩와 같은 이점을 가지면서, 기존의 네트워크 온 칩에서와 같이 홉 수의 영향을 받지 않도록 새로운 네트워크 온 칩의 통신 구조, 통신 방식, 설계 기법이 요구된다.

전술한 종래의 네트워크 온 칩의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은, 라우터 사이의 통신을 무선으로 수행하는 무선 네트워크-온-칩(wireless network-on-chip)을 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은, 무선 링크 또는 유선/무선 혼합 링크를 고려하여 무선 네트워크 온 칩의 토폴로지(topology)를 설계하는 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은, 무선 네트워크 온 칩의 컴포넌트간 효율적인 통신 방법을 제안한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상은, 하나 이상의 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 네트워크 온 칩에 있어서, 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하는 제 1 라우터; 및 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하는 제 2 라우터를 포함하되, 상기 제 1 프로세서 및 상기 제 2 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

바람직하게, 제 3 프로세서와 전기적으로 연결된 제 3 라우터; 및 제 4 프로세서와 전기적으로 연결된 제 4 라우터를 더 포함하고, 상기 제 3 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 3 라우터 사이에 형성된 제 1 유선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정되고, 상기 제 4 프로세서는 상기 제 2 라우터 및 상기 제 4 라우터 사이에 형성된 제 2 유선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 출발지 라우터로부터, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 목적지 라우터로의 신호 전송 경로는 상기 네트워크 온 칩 내에서 각 라우터의 위치에 기초하여 미리 고정적으로 설정되거나, 상기 목적지 라우터의 버퍼의 상태에 따라 상기 출발지 라우터에 의해 적응적으로 결정될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터는 각각 라우팅 컴퓨테이션(routing computation), 아비터(arbiter), 얼로케이터(allocator) 및 크로스바 스위치(crossbar switch)를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는, 지그재그 형태를 가지며 축의 길이가 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나의 동작 주파수에 따라 결정되는 지그재그 안테나일 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube)를 이용하여 제조될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 트랜시버 및 상기 제 2 트랜시버의 트랜스미터는 업-변환 믹서(up-conversion mixer) 및 전력 증폭기(power amplifier)를 포함하고, 상기 제 1 트랜시버 및 상기 제 2 트랜시버의 리시버는 저-노이즈 증폭기(low-noise amplifier), 다운-변환 믹서(down-conversion mixer) 및 기저대역 증폭기(baseband amplifier)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 양상은, 네트워크 온 칩에서 하나 이상의 라우터가 하나 이상의 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 방법에 있어서, 제 1 라우터가 제 2 라우터와 무선 통신 채널을 형성하는 단계, 상기 제 1 라우터는 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하고, 상기 제 2 라우터는 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하고; 및 상기 제 1 라우터가 상기 무선 통신 채널을 통해 상기 제 2 라우터로 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 프로세서는 상기 무선 통신 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 2 라우터가 상기 제 2 라우터와 제 3 라우터간에 형성된 유선 통신 채널을 통해 상기 데이터 신호를 상기 제 3 라우터로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 3 라우터는 제 3 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 제 3프로세서는 상기 유선 통신 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 3 라우터 중 하나의 출발지 라우터로부터, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 3 라우터 중 하나의 목적지 라우터로의 신호 전송 경로는 상기 네트워크 온 칩 내에서 각 라우터의 위치에 기초하여 미리 고정적으로 설정되거나, 상기 목적지 라우터의 버퍼의 상태에 따라 상기 출발지 라우터에 의해 적응적으로 결정될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는, 지그재그 형태를 가지며 축의 길이가 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나의 동작 주파수에 따라 결정되는 지그재그 안테나일 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube)를 이용하여 제조될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 컴포넌트들간 통신에 무선 통신을 적용함으로써, 유선 링크로 구성된 기존의 네트워크 온 칩의 장점을 그대로 유지하면서 기존의 네트워크 온 칩 대비 높은 성능과 처리량을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신을 이용하여 라우터간 통신을 수행함으로써 기존의 네트워크 온 칩 대비 적은 홉을 통해 목적지 라우터에 신호를 전송할 수 있고, 이로써 지연시간을 줄이고 처리량을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 네트워크 온 칩의 일 예를 나타내는 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순수 무선 토폴로지(Pure Wireless Topology) 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 하이브리드 무선 토폴로지(Hybrid Wireless Topology) 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 네트워크 온 칩의 라우터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 라우터의 안테나의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 라우터의 트랜시버(transceiver)의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 네트워크 온 칩에서 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본 발명은 시스템 온 칩에서 하나 이상의 컴포넌트 사이의 신호 전송을 수행하는 네트워크 온 칩에 관한 것이다. 네트워크 온 칩 구조는 반도체 기술의 발전으로 칩 내부에 삽입할 수 있는 프로세서의 수가 증가하면서 종래의 버스 구조에서는 한번에 하나의 연결 통로를 제공할 수밖에 없는데, 종래의 버스 구조에서 발생하는 데이터 전송 병목현상을 해결하기 위해 제안된 방식이다.

특히, 본 발명에서는, 무선 통신을 이용하여 컴포넌트 사이의 신호 전송을 수행하는 무선 네트워크 온 칩을 구현한다.

즉, 본 발명은 칩 내 라우터 사이의 통신을 무선으로 수행하는 무선 네트워크-온-칩을 제안한다.

또한, 본 발명은 무선 링크 또는 유선/무선 혼합 링크를 고려하여 무선 네트워크 온 칩을 설계하는 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 무선 네트워크 온 칩의 컴포넌트간 효율적인 통신 방법을 제안한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 네트워크 온 칩의 일 예를 나타내는 개략적인 구조도이다.

도 1을 참조하면, 무선 네트워크 온 칩이 16개의 컴포넌트로 구성된 경우를 가정한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 온 칩은 도 1에 도시된 바와 같이, 16개의 컴포넌트(105)와 16개의 라우터를 포함할 수 있다.

본 발명에서, 컴포넌트(105)는 무선 네트워크 온 칩에서 데이터 신호 또는 제어 신호를 처리하는 프로세서를 의미하는 것으로, 본 명세서에서 상기 컴포넌트(105)는 프로세서, 코어 등으로 지칭될 수 있다.

컴포넌트(105)와 연결되는 라우터는 서로 다른 라우터와 형성된 무선 통신 채널 또는 유선 통신 채널을 통해 신호를 송수신하며, 상기 라우터는 안테나(antenna)(102), 트랜시버(transceiver)(101), 네트워트 인터페이스(network interface)(103) 및/또는 캐쉬(cache)(104)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 온 칩은 라우터들간 형성된 무선 통신 채널 및/또는 유선 통신 채널을 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

무선 네트워크 온 칩을 설계하기 위하여 먼저 무선 네트워크 온 칩 토폴로지를 요구사항에 맞게 설계하고, 설계된 토폴로지에 맞는 라우팅 경로를 할당할 수 있다. 이후, 무선 통신 방식을 결정하고, 결정된 통신 방식에 따라 라우터를 생성하여 전체적인 무선 네트워크 온 칩을 구현할 수 있다.

무선 네트워크 온 칩의 토폴로지 (topology) 설계

네트워크 온 칩에서 토폴로지는 물리적 레이아웃(physical layout), 즉, 노드와 채널의 연결성을 결정한다. 기존 네트워크 온 칩은 노드(또는 라우터)들을 유선 링크(또는 유선 채널, 유선 통신 채널)로 연결하지만, 무선 네트워크 온 칩에서는 노드들을 무선 링크(또는 무선 채널, 무선 통신 채널)로 연결할 수 있고, 이를 통해 네트워크의 지연시간을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 통신 방식은 노드들 사이의 거리가 멀리 떨어져있을 때 더욱 효과적이다.

이때, 무선 네트워크 온 칩의 토폴로지는 1) 모든 라우터간 무선 통신만 수행되는 무선 링크 기반의 순수 무선 토폴로지(PWT: Pure Wireless Topology)로 설계할 수도 있고, 2) 유선 링크와 무선 링크을 혼합한 하이브리드 무선 토폴로지(HWT: Hybrid Wireless Topology)로 설계할 수도 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순수 무선 토폴로지(Pure Wireless Topology) 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, PWT(201)는 무선 노드(wireless node)와 코어(또는 컴포넌트)를 포함할 수 있다. PWT(201)의 무선 노드는 무선 통신을 수행하는 라우터(router)로서, 트랜시버 및 안테나를 포함할 수 있다. 각 라우터는 도 2에 도시된 바와 같이, 2차원 메쉬 구조로 배치될 수 있고, 각 라우터간 무선 링크를 형성할 수 있다.

기존의 네트워크 온 칩에서 라우터들간의 유선 링크는 PWT(201)에서 고 대역폭을 갖는 무선 링크로 대체될 수 있다. 각 컴포넌트에서 송수신되는 신호는 무선 노드를 통해 한 홉(hop)으로 또는 다중 홉으로 목적지 라우터에 도착할 수 있다. 이를 통해, 네트워크 지연시간을 줄이고, 처리량을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 무선 네트워크 온 칩은 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하는 제 1 라우터 및 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하는 제 2 라우터를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널(또는 무선 링크)을 통해 데이터 신호 또는 제어 신호가 송수신될 수 있다. 또한, 상기 제 1 프로세서 및 상기 제 2 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 제 1 라우터는 컴포넌트로부터 수신한 신호를 변조하여 상기 무선 통신 채널을 통해 상기 제 2 라우터로 전송할 수 있고, 제 2 라우터는 변조된 신호를 변조된 방식에 대응하는 방식으로 복조한 후 신호를 상기 제 2 프로세서로 전송할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 하이브리드 무선 토폴로지(Hybrid Wireless Topology) 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, HWT는 유선 링크 기반의 네트워크 온 칩에서 특정 개수의 라우터만 무선 라우터로 대체하여 데이터를 전송하는 구조이다. 복수 개의 컴포턴트들간에 하나의 무선 라우터를 공유하면서 유선 링크를 통해 서브 네트워크(302)를 구성할 수 있다. 그리고, 무선 라우터간 형성된 무선 네트워크(301)를 통해 서브 네트워크간 무선 통신을 수행할 수 있다. 즉, 서브 네트워크 내부 통신에서는 유선 링크를 사용하고, 서브 네트워크간 통신에서는 무선 링크 및/또는 유선 링크를 사용할 수 있다.

도 3에서는 모든 노드의 라우터들이 무선 라우터인 경우를 가정하여 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 네트워크를 형성하는 특정 개수의 무선 노드를 제외한 노드들 무선 통신을 수행할 필요가 없을 수 있기 때문에, 해당 노드들은 무선 통신을 지원하는 구성을 제외하고 구현될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 무선 네트워크 온 칩은 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하는 제 1 라우터, 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하는 제 2 라우터, 제 3 프로세서와 전기적으로 연결된 제 3 라우터 및 제 4 프로세서와 전기적으로 연결된 제 4 라우터를 포함할 수 있다.

상기 제 2 라우터로부터 상기 제 3 라우터로 신호가 전송되는 경우, 먼저 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널을 통해 상기 제 1 라우터가 상기 제 2 라우터로부터 신호를 수신한 후, 상기 제 1 라우터 및 상기 제 3 라우터 사이에 형성된 제 1 유선 통신 채널을 통해 상기 제 1 라우터가 상기 수신된 신호를 상기 제 3 라우터로 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 제 3 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 3 라우터 사이에 형성된 제 1 유선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

상기 제 1 라우터로부터 상기 제 4 라우터로 신호가 전송되는 경우, 먼저 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널을 통해 상기 제 2 라우터가 상기 제 1 라우터로부터 신호를 수신한 후, 상기 제 2 라우터 및 상기 제 4 라우터 사이에 형성된 제 2 유선 통신 채널을 통해 상기 제 2 라우터가 상기 수신된 신호를 상기 제 4 라우터로 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 제 4 프로세서는 상기 제 2 라우터 및 상기 제 4 라우터 사이에 형성된 제 2 유선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

라우팅 경로 할당

무선 네트워크 온 칩의 토폴로지를 결정 한 후, 라우팅 알고리즘을 통하여 데이터의 전송 경로를 할당한다. 라우팅 알고리즘은 토폴로지의 형태에 따라 데이터를 적절하게 분산시킴으로써 지연시간 및 처리량을 높일 수 있다. 본 발명에서 제안하는 무선 네트워크 온 칩에는 다양한 여러 라우팅 알고리즘을 적용하여 신호의 전송 경로를 할당(또는 결정)할 수 있다. 무선 통신을 이용하기 때문에, 반드시 인접한 라우터에 전송하지 않을 수 있으며, 적은 홉을 통해 목적지 라우터에 신호가 도달될 수 있다.

예를 들어, 무선 네트워크 온 칩에서 라우팅은 확정적 라우팅 방법 또는 적응적 라우팅 방법으로 수행할 수 있다.

첫 번째로, 확정적 라우팅은 무선 네트워크 온 칩 내의 위치에 기반한 라우팅 방법을 나타낸다. 즉, 앞서 설명한 실시예에서, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 출발지 라우터로부터, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 목적지 라우터로의 신호 전송 경로는 상기 네트워크 온 칩 내에서 각 라우터의 위치에 기초하여 미리 고정적으로 설정될 수 있다.

이와 같은 확정적 라우팅은 각 라우터의 네트워크 상황 정보(또는 버퍼의 사용 상태 정보)의 공유/제어 모듈이 없기 때문에 비교적 낮은 설계복잡도로 라우터의 구현이 가능하다는 장점이 있다.

두 번째로, 적응적 라우팅은 목적지 노드(또는 목적지 라우터)의 버퍼 사용(buffer utilization) 정보를 미리 확인(또는 획득)한 후, 확인된 정보에 따라 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 방법을 나타낸다. 즉, 앞서 설명한 실시예에서, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 출발지 라우터로부터, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 목적지 라우터로의 신호 전송 경로는 상기 목적지 라우터의 버퍼의 상태에 따라 상기 출발지 라우터에 의해 적응적으로 결정(또는 할당)될 수 있다. 이와 같이 네트워크의 상황에 따라 적응적으로 컴포넌트간 통신을 수행함으로써, 보다 효과적인 성능 향상을 얻을 수 있다.

무선 네트워크 온 칩의 라우터 구조

도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 네트워크 온 칩의 라우터의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 무선 네트워크 온 칩의 라우터는 기존의 네트워크 온 칩의 라우터 구성을 포함할 수 있다. 다시 말해, 본 발명에서 제안하는 무선 라우터는 라우팅 컴퓨테이션(RC: Routing Computation)(401), 아비터(arbiter)(402), 얼로케이터(allocator)(403) 및 크로스바 스위치(crossbar switch)(404)를 포함할 수 있다. 상기 얼로케이터(403)는 가상 채널 얼로케이터 또는 스위치 얼로케이터를 포함할 수 있다.

데이터가 상기 무선 라우터에 도착하면, 상기 데이터는 먼저 버퍼에 저장될 수 있다. 그리고, RC(401)는 상기 데이터에 출력 포트를 할당할 수 있다. 이후, 여러 단계의 아비터(402)로 구성된 가상 채널 얼로케이터는 입력 가상 채널과 출력 가상 채널을 할당할 수 있다. 그리고, 스위치 얼로케이터에서 크로스바 스위치(404)의 통과 권한을 부여받으면, 상기 데이터는 크로스바 스위치(404)를 통해 상기 무선 라우터를 통과할(또는 다른 무선 라우터로 전송될)수 있다. 도 4에 도시되지 않았으나, 상기 버퍼는 상기 무선 라우터 내에 포함되는 구성으로 구현될 수도 있고, 상기 무선 라우터와 별개의 구성으로 구현될 수도 있다.

또한, 상기 무선 라우터는 무선 통신을 수행할 수 있는 안테나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 무선 라우터는 무선 데이터를 처리할 수 있는 트랜스미터(TX: Transmitter)(405) 및 리시버(RX: Receiver)(406)을 포함할 수 있다.

통신 방식

본 발명의 일 실시예에서, 무선 네트워크 온 칩의 라우터에 포함되는 안테나는 지그재그(zigzag) 안테나일 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 라우터의 안테나의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에서 제안하는 무선 라우터는 면적 오버헤드가 적은 지그재그 안테나를 포함할 수 있다. 상기 지그재그 안테나는 도 5에 도시된 바와 같이, 지그재그 형태, 즉, 경사진 단면이 중첩적으로 연결된 형태로 구현될 수 있다. 상기 지그재그 안테나는 신호를 수신할 때 송/수신 사이의 도수의 영향을 미치지 않고, 안테나 축의 길이는 안테나의 동작주파수에 따라 결정될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 무선 라우터의 안테나는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube) 소재를 이용하여 제조된 안테나일 수 있다.

도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 라우터의 트랜시버(transceiver)의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서 제안하는 트랜시버는 트랜스미터 및 리시버를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 트랜스미터는 입력 신호를 보다 고주파인 출력 신호로 변환시키는 업-변환 믹서(up-conversion mixer)(601) 및 입력 전압(혹은 전류)에 비례해 큰 전력 출력을 얻기 위해 사용되는 전력 증폭기(power amplifier)(602)를 포함할 수 있다.

상기 리시버는 수신된 미약한 신호를 증폭시키는 저-노이즈 증폭기(low-noise amplifier)(603), 고주파 신호를 저주파 신호로 변환시키는 다운-변환 믹서(down-conversion mixer)(604) 및 특정 반송파를 변조하기 위해 사용하는 주파수 대역을 증폭시키는 기저대역 증폭기(baseband amplifier)(605)를 포함할 수 있다.

또한, 외부에서 인가된 전압으로 원하는 발진 주파수를 출력할 수 있도록 하는 전압 제어 발진기(voltage-controlled oscineator)(606)는 도 6에 도시된 바와 같이 트랜스미터와 리시버 사이의 경계에 구현될 수 있다.

상기 트랜시버는 간단하고 저 전력 회로 구현이 가능한 온-오프 변조(On-off keying, OOK) 방식을 사용할 수 있다.

도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 무선 네트워크 온 칩에서 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

제 1 라우터는 제 2 라우터와 무선 통신 채널을 형성한다(S701).

상기 제 1 라우터는 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함할 수 있고, 상기 제 2 라우터는 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함할 수 있다.

제 1 라우터는 S701 단계에서 형성된 상기 무선 통신 채널을 통해 상기 제 2 라우터로 데이터 신호를 전송한다(S702).

이 경우, 상기 제 2 프로세서는 상기 무선 통신 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 무선 네트워크 온 칩은 유선 링크 기반의 순수 무선 토폴로지뿐만 아니라 유선 링크와 무선 링크가 혼합된 하이브리드 무선 토폴로지로 설계될 수도 있다.

이 경우, 상기 라우팅 방법은 상기 제 2 라우터가 상기 제 2 라우터와 제 3 라우터간에 형성된 유선 통신 채널을 통해 상기 데이터 신호를 상기 제 3 라우터로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 3 라우터는 제 3 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 제 3프로세서는 상기 유선 통신 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정될 수 있다.

즉, 상기 제 1 라우터와 상기 제 2 라우터는 무선 라우터로서 무선 네트워크의 일부를 구성할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 라우터와 상기 제 3 라우터는 유선 링크를 형성함으로서 서브 네트워크의 일부를 구성할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

또한, 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현되어, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

아울러, 본 발명에 따른 장치나 단말은 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

101: 트랜시버
102: 안테나
103: 네트워크 인터페이스
104: 캐쉬
105: 코어
401: 라우팅 컴퓨테이션
402: 아비터
403: 얼로케이터
404: 크로스바 스위치
405: 트랜스미터
406: 리시버

Claims (12)

1. 하나 이상의 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 네트워크 온 칩에 있어서,
   제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하는 제 1 라우터; 및
   제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하는 제 2 라우터를 포함하되,
   상기 제 1 프로세서 및 상기 제 2 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터 사이에 형성된 무선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정되고,
   상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는, 지그재그 형태를 가지며 축의 길이가 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나의 동작 주파수에 따라 결정되는 지그재그 안테나인 것을 특징으로 하는 네트워크 온 칩.
   
2. 제 1항에 있어서,
   제 3 프로세서와 전기적으로 연결된 제 3 라우터; 및
   제 4 프로세서와 전기적으로 연결된 제 4 라우터를 더 포함하고,
   상기 제 3 프로세서는 상기 제 1 라우터 및 상기 제 3 라우터 사이에 형성된 제 1 유선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정되고,
   상기 제 4 프로세서는 상기 제 2 라우터 및 상기 제 4 라우터 사이에 형성된 제 2 유선 통신 채널을 통해 송수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정되는 네트워크 온 칩.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 출발지 라우터로부터, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 4 라우터 중 하나의 목적지 라우터로의 신호 전송 경로는 상기 네트워크 온 칩 내에서 각 라우터의 위치에 기초하여 미리 고정적으로 설정되거나, 상기 목적지 라우터의 버퍼의 상태에 따라 상기 출발지 라우터에 의해 적응적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 네트워크 온 칩.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 라우터 및 상기 제 2 라우터는 각각 라우팅 컴퓨테이션(routing computation), 아비터(arbiter), 얼로케이터(allocator) 및 크로스바 스위치(crossbar switch)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 온 칩.
   
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube)를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 네트워크 온 칩.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 트랜시버 및 상기 제 2 트랜시버의 트랜스미터는 업-변환 믹서(up-conversion mixer) 및 전력 증폭기(power amplifier)를 포함하고,
   상기 제 1 트랜시버 및 상기 제 2 트랜시버의 리시버는 저-노이즈 증폭기(low-noise amplifier), 다운-변환 믹서(down-conversion mixer) 및 기저대역 증폭기(baseband amplifier)를 포함하는 네트워크 온 칩.
   
8. 네트워크 온 칩에서 하나 이상의 라우터가 하나 이상의 프로세서 간의 데이터 신호를 라우팅하는 방법에 있어서,
   제 1 라우터가 제 2 라우터와 무선 통신 채널을 형성하는 단계,
   상기 제 1 라우터는 제 1 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 트랜시버 및 제 1 안테나를 포함하고,
   상기 제 2 라우터는 제 2 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜시버 및 제 2 안테나를 포함하고; 및
   상기 제 1 라우터가 상기 무선 통신 채널을 통해 상기 제 2 라우터로 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하되,
   상기 제 2 프로세서는 상기 무선 통신 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정되고,
   상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는, 지그재그 형태를 가지며 축의 길이가 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나의 동작 주파수에 따라 결정되는 지그재그 안테나인 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제 2 라우터가 상기 제 2 라우터와 제 3 라우터간에 형성된 유선 통신 채널을 통해 상기 데이터 신호를 상기 제 3 라우터로 전송하는 단계를 더 포함하고,
   상기 제 3 라우터는 제 3 프로세서와 전기적으로 연결되고,
   상기 제 3프로세서는 상기 유선 통신 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 처리하도록 설정되는 라우팅 방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 라우터 내지 상기 제 3 라우터 중 하나의 출발지 라우터로부터, 상기 제 1 라우터 내지 상기 제 3 라우터 중 하나의 목적지 라우터로의 신호 전송 경로는 상기 네트워크 온 칩 내에서 각 라우터의 위치에 기초하여 미리 고정적으로 설정되거나, 상기 목적지 라우터의 버퍼의 상태에 따라 상기 출발지 라우터에 의해 적응적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
    
11. 삭제
12. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube)를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
    

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