KR20090006183A - Ｗｌａｎ ｒｘ에 대한 지연된 호스트 웨이크업 - Google Patents

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KR20090006183A
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Abstract

무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN), WiAMX (Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum), UWB (Ultra wide band) 또는 다른 적합한 네트워크와 같은 무선 통신 기술의 노드, 포인트, 단말 또는 기기에서 전력 절약을 위한 새롭고 독특한 방법 또는 장치가 개시되며, WLAN 칩셋에서 호스트 프로세서로 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷들을 포워딩하는 것을, 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관하여 WLAN 칩셋에 의해 수신된 정보를 기반으로 지연시키는 특징이 있다. 상기 호스트 프로세서는 그 호스트 프로세서가 언제 슬립 상태에 있는가를 나타내는 클락 요청 핀을 구비한다. 상기 WLAN 칩셋은 상기 호스트 프로세서의 슬립 상태 신호에 연결되는 핀을 구비하여 상기 WLAN 칩셋이 언제 호스트 프로세서를 깨울 수 있는지 아닌지를 상기 WLAN 칩셋이 알도록 한다. 상기 WLAN 칩셋은 상기 호스트 프로세서에 패킷들을 배송하기 위한 지연 요구사항을 충족시키기 위한 내부 문턱 타이머를 구비한다.

Description

ＷＬＡＮ ＲＸ에 대한 지연된 호스트 웨이크업 {Delayed host wakeup for WLAN RX}
본 발명은, IEEE 802.11에서 제시되었던 것을 포함하는 이동 애플리케이션 프로세서들에서의 호스트 프로세서 전력 관리 정책만이 아니라 무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network (WLAN)), WiMAX (worldwide Interoperability for Microwave Access Forum), UWB (Ultra wide band) 또는 다른 적합한 네트워크와 같은, 무선 통신 기술 그리고 그 시스템 아키텍처에 관련된 것이다. 더 특히, 본 발명은 WLAN 환경에서의 전력 절약 (power savings)에 관련되며, 호스트 프로세서가 활성화 상태에 있을 때까지 또는 호스트 프로세서에서 전력 절약을 향상시키기 위해 어느 정도의 시간동안 대기할 때에, WLAN 인터페이스를 경유하여 수신한 포워딩 패킷들을 지연시켜, 호스트를 깨우는 (wake-up) 이벤트를 호스트 프로세서 전력 상태에 동기시킴으로써 WLAN 호스트 프로세서에서의 전력 소비를 줄이는 방법과 시스템을 제공한다.
현재, 패킷이 예를 들면 WLAN 칩셋과 같은 무선 통신 기기에 도달할 때에, 그 패킷은 호스트 프로세서로 곧바로 전달되며, 그래서 아마도 그 호스트 프로세서를 깊은-슬립 (deep-sleep)으로부터 깨울 것이다. 예를 들면, WLAN 하드웨어가 호 스트 프로세서 상태를 인식하여 그 정보를 사용하여 그 자신의 동작을 조정하는 것에 관한 종래의 알려진 기술은 없다. 공통 패킷들 (즉, ARP 요청)을 필터링하는 것 이 몇몇의 알려진 벤더들에 의해 행해지면, 이런 기술들은 매우 좁은 컨텍스트 (즉, ARP 패킷들)로 제한된다.
통신 기기들에서의 일부 전력 절약 기술은 다음을 포함한다: 미국 공개특허 번호 2005/0181840 은 통신 기기들에서의 전력 관리를 개시하며, 지연시의 전력 절약 모드의 효과를 분석하고 그 분석 위에 상기 전력 절약 모드로 진입하는지 아닌지 여부에 관한 결정을 기초하도록 하여, 통신 기기 내의 전력 절약 모드를 이용해서 얻어지는 실제의 전력 절약이 증가될 수 있을 것이다. 비교하면, 미국 공개특허 번호 2004/0264396은 전송 또는 웨이크업 (wake-up) 트리거가 발생할 때까지 데이터 패킷들을 버퍼링하며, 그때에 버퍼링된 모든 데이터 패킷들이 전송될 수 있는, 무선 LAN에서 전력을 절약하는 방법, 장치 및 시스템을 개시한다. 상기 버퍼링은 스케줄 잡혀있는 전송 구간이 시작할 때까지 또는 대안으로는 그 버퍼가 가득 찰 때까지 유지될 수 있다. 실제로, 전술한 알려진 기술들은 기기가 전력 절약 모드로 진입해야 하는가의 여부를 기본적으로 결정하는 것을 제공할 뿐이다.
이런 것을 비추어보면, 본 발명이 속한 기술 분야에서 단일의 활성 구간에서 호스트 프로세서가 몇몇의 데이터 패킷들을 처리할 수 있게 하기 위해 웨이크 (wake) 신호를 지연시키는 방법, 시스템 또는 기술에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network, WLAN), WiMAX, UWB 또는 다른 적합한 네트워크와 같은 무선 통신 기술의 노드, 포인트, 단말 또는 기기에서의 전력 절약을 위한 새롭고 독특한 방법 및 장치를 제공하며, 예를 들어 WLAN 칩셋에서 호스트 프로세서로 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷들을 전송하는 것을, 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관한 WLAN 칩셋에 의해 수신한 정보를 기반으로 하여 지연시키는 특징을 가진다.
본 발명의 기본적인 아이디어는, 어떤 문턱 (threshold) 시간 및/또는 패킷 크기 및/또는 패킷이 수신될 때까지 그리고/또는 호스트 프로세서가 활성 모드로 이동한 것이 탐지될 때까지, 노드, 포인트, 이동 단말 또는 기기의 WLAN 칩셋이 상기 호스트 프로세서의 현재 상태에 관한 정보를 획득하게 하고 수신한 패킷들을 버퍼링하게 하는 것이다.
동작 시에, 다음의 규칙의 하나 또는 그 이상이 들어맞으면 WLAN 칩셋은 수신한 데이터 패킷들을 버퍼링한다:
1) 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있다;
2) 통신을 위해 가능한 지연 시간 요구사항을 보장하는 내부 타이머를 위해 남겨진 시간이 아직 있다는 것을 내부 타이머가 표시했다;
3) 내부 버퍼 메모리가 가득 차지 않았다; 또는
4) 수신한 패킷이, 별도의 지연 시간을 겪었을, 매우 중요한 패킷으로 보이지 않는다.
본 발명은 상기 호스트 프로세서와 WLAN 모뎀 사이에서의 시그날링을 이용하여 구현되어 상기 호스트 프로세서는 자신의 상태가 변경된 것을 상기 WLAN 모뎀에게 신호 보낼 수 있으며 상기 WLAN 모뎀은 그에 따라서 동작하거나 응답할 수 있다.
실제, 본 발명은 네트워크에 연결된 아이들 상태인 WLAN이 가능하게 된 기기의 전력 소비를 줄이기 위한 기본적인 기술을, 패킷 배송을 연기시키고 상기 호스트 프로세서 상태에 대한 지식을 구비함으로써, 제공한다.
본 발명의 범위는 무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network, WLAN), WiMAX, UWB 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는 그와 같은 무선 통신 기술의 노드, 포인트, 단말 또는 기기를 또한 포함한다. 상기 노드, 포인트, 단말 또는 기기는 국 (station, STA) 또는 WLAN의 다른 적합한 네트워크 노드, 포인트, 단말 또는 기기를 포함할 수 있을 것이다. 더 나아가, 본 발명의 범위는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 실행하기 위해 기계로 읽을 수 있는 캐리어 상에 저장된 프로그램 코드를 구비한 컴퓨터 프로그램은 물론이며, 그런 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크의 그러한 노드, 포인트, 단말 또는 기기에 대한 WLAN 칩셋을 또한 포함한다. 또한 상기 방법은 무선 LAN 네트워크의 하나 또는 그 이상의 네트워크 노드들, 포인트들, 단말들 또는 엘리먼트들 내의 프로세서, 제어기 또는 다른 적합한 모듈에서 동작하는 컴퓨터 프로그램을 경유하여 상기의 방법의 단계를 실행하는 특징을 가진다.
일 실시예에서, 본 발명은 WLAN 단말에서 전력 절약을 개선하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 다음의 단계들을 구비한다: 무선 통신 네트워크로부터 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷들을 수신하는 단계; 호스트 프로세서의 동작 상태에 관한 정보를 획득하는 단계; 및 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있으면, 하나 또는 그 이상의 문턱 기준이 충족될 때까지 상기 호스트 프로세서로 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷들을 포워딩하는 것을 지연시키는 단계.
도면은 다음과 같은 형상들을 포함하며, 이들은 항상 크기에 맞추어 그려진 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 IEEE 802.11 WLAN 시스템의 전형적인 일부를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 패킷 네트워크 아키텍처의 도면을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따라 도 1에 도시된 WLAN의 일부를 형성하는 WLAN 가능 (WLAN enabled) 기기를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따라 도 3에 도시된 WLAN 가능 기기의 일부를 형성하는 WLAN 칩셋을 보여준다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 기본적인 단계들의 흐름도를 보여준다.
도 6은 본 발명에 따른 간략화된 WLAN 기기 시스템의 도면을 보여준다.
도 7은 본 발명에 따른 변형된 WLAN 기기 시스템의 도면을 보여준다.
도 8은 본 발명에 따른 WLAN HW의 기본적인 알고리즘을 보여준다.
도 9는 호스트 웨이크업 패턴의 도면을 보여준다.
본 발명의 최선 모드
도 1은, 예로써, 본 발명에 따른 IEEE 802.11 WLAN 시스템의 전형적인 일부분들을 도시한 것이며, 개인용 디지털 보조기 (PAD), 랩톱과 프린터 등의 이동 (mobile) 2차 기기들과 같은 통신 장비 사이의 통신에 대비한다. WLAN 시스템은 무선 기기들이 파일 서버 또는 다른 적합한 기기 상의 정보와 파일에 접근하는 것을 허용하고 인터넷에 접속하는 것을 허용하는 유선 LAN시스템에 연결될 수 있을 것이다.
상기 기기들은 소위 "애드혹 (ad-hoc)" 네트워크에서 기지국이 없더라도 서로 직접 통신할 수 있고 또는 그 기기들은 IEEE 802.11 용어로는 액세스 포인트 (AP)라고 불리는 기지국을 통해서 통신할 수 있으며, 그 기지국은, 도시된 것과 같은, 국지적인 (local) 분배 서비스 (distributed services, DS) 또는 광역 확장 서비스를 이용하여 상기 AP를 통하는 분배 서비스를 구비한다. WLAN 시스템에서, 최종 사용자 액세스 기기들은 국(station, STA)들로 알려져 있으며, 그 국은 무선 신호들을, 통신 기기들로 그리고 그 통신 기기로부터 경로 설정될 수 있는, 디지털 신호들로 변환하고 그리고 데이터 패킷들을 수신하고 다른 기기들 및/또는 네트워크로 분배하는 액세스 포인트들 (APs)로 통신 장비를 연결시키는 트랜시버 (전송기/수신기)이다. 상기 STA들은, 당 업계에 모두 잘 알려져 있는, 외부 어댑터 (USB), PCMCIA 카드 또는 (자체적으로 포함된) USB 동글 (Dongle)은 물론이며, 기기들에 연결된 무선 네트워크 인터페이스 카드 (NIC) 어댑터부터 그 기기들의 일부인 통합 무선 모듈들까지의 범위에 걸친 다양한 모습들을 가진다.
비록 본 발명이 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN)에 관련되어 설명되지만, 본 발명은, 예를 들면, WiMAX 및 UWB 기술들과 같은 다른 적합한 무선 통신에도 역시 적용될 수 있다.
특히, 도 3은 도 1은 물론이며 아래에서 언급될 것과 일치하게 도 2a 및/또는 도 2b에도 도시된 것과 같은 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크를 위한 참조번호 10으로 전반적으로 표시된 본 발명에 따른 WLAN 가능 (enabled) 기기의 모습 내의 노드, 포인트, 단말 또는 기기를 도시한다. WLAN 가능 기기 (10)는 WLAN 칩셋 (12)을 구비하며, 그 WLAN 칩셋 (12)은, WLAN 칩셋 (12)으로부터 호스트 프로세서 (14)로 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷들을 포워딩하는 것을, 호스트 프로세서 (14)가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관하여 WLAN 칩셋 (12)에 의해 수신된 정보를 기반으로 하여 지연시키도록 구성된 지연된 패킷 포워딩 모듈 (18) (도 4 참조)을 구비한다. 본 발명은 WLAN 칩셋 (12)과 호스트 프로세서 (14) 사이에서, 예를 들면, 참조번호 13의 라인을 따른 시그날링 교환을 이용하여 구현되어, 여기에서 도시되고 설명된 것과 일치하게, 호스트 프로세스 (14)는 자신의 상태의 변화를 WLAN 칩셋 (12)으로 신호 보낼 수 있으며, WLAN 칩셋 (12)은 그에 따라서 동작하거나 응답할 수 있다. WLAN 가능 기기 (10)는 이미 잘 알려지거나 또는 그런 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 또는 도 1, 도 2a 및/또는 도 2b에 도시된 것과 같은 다른 적합한 네트워크에서 동작하도록 나중에 미래에 개발될 국 (STA)의 형상 또는 다른 적합한 노드, 포인트, 단말 또는 기기의 모습을 취할 수 있을 것이다. 추가로, 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷들은 WLAN 가능 기기 (10) 에 의해 네트워크 또는 다른 기기로 (도시되지 않음)부터 수신될 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 WLAN 가능 기기 (10)에 의해 수신되는 패킷들의 종류 또는 유형에 따라 제한되거나 그 패킷들을 전송하는 곳에 따라서 제한되려는 의도가 아니다.
도 4는, 예로서, WLAN 칩셋 (12)을 더 상세하게 보여주며, 지연된 패킷 포워딩 모듈 (18)은 버퍼 모듈 (20), 내부 문턱 타이머 (22) 및 프로세싱 모듈 (24)을 포함한다. 동작 시에, 상기 프로세싱 모듈은 버퍼 모듈 (20)과 내부 문턱 타이머 (22)와, 여기에서 도시되고 설명된 것과 일치하게, 협응하여, WLAN 칩셋 (12)으로부터 호스트 프로세서 (14)로 하나 이상의 데이터 패킷들을 포워딩하는 것을, 호스트 프로세서 (14)가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관하여 WLAN 칩셋 (12)에 의해 수신한 정보를 기반으로 하여 지연시킨다. 상기 WLAN 칩셋 (12)은 현재 발명의 일부를 반드시 형성하지는 않아 여기에서는 상세하게 설명되지 않는, 기저대역 모듈, MAC 모듈, 호스트 인터페이스 모듈을 포함하는, 다른 칩셋 모듈을 또한 포함할 수 있을 것이다. 비록 본 발명이 단독 모듈을 설명하기 위한 목적으로 단독 모듈의 모습으로서 설명되었지만, 본 발명의 범위는 전체적으로 또는 일부가 이와 같은 하나 또는 그 이상의 다른 칩셋 모듈들 (26)에 의해 구현되는 지연된 패킷 포워딩 모듈 (18)의 기능성을 포함하도록 의도된 것이다. 즉, 본 발명의 범위는 본 발명의 기능성이 WLAN 칩셋 (12)에서 구현되는 것으로 한정하려는 의도는 아니다.
특히, 본 발명에 따른 전체적인 기술은, 예로서, 다음과 같이 실행될 수 있을 것이다:
호스트 프로세서 (14)는 호스트 프로세서가 깊은-슬립 (deep-sleep)에 있을 때 (즉, 메인 클락이 동작하지 않는다)를 나타내는 클락 요청 핀을 구비할 수 있을 것이다.
유사하게, WLAN 칩셋 (12)은 호스트 프로세서 (14)에 연결되어 깊은-슬립 신호를 수신하는 대응 핀을 구비하여, WLAN 칩셋 (12)이 언제 호스트 프로세서 (14)를 깨울 수 있는가 아닌가를 WLAN 칩셋 (12)이 알도록 한다. 호스트 프로세서 (14)의 클락 요청 핀과 WLAN 칩셋 (12)의 대응 핀은 참조번호 13의 라인에 의해 이런 엘리먼트들의 결합의 일부를 형성할 수 있을 것이다. WLAN 칩셋 (12)은 패킷들을 호스트 프로세서 (14)로 배송하기 위한 지연 요구사항 (latency requirement)을 충족시키기 위해 WLAN 칩셋 소프트웨어 (SW)에게 필요한, 도 4의 엘리먼트 (22)와 같은, 내부 문턱 타이머를 또한 구비할 수 있을 것이다.
동작 시에, 본 발명은 다음과 같이 동작할 것이다:
WLAN 칩셋 (12)이, 예를 들면, 유선 커넥터 (예를 들면, 참조번호 13의 라인)를 경유하여 상기 호스트 프로세서 (14)가 깊은-슬립 상태에 있다는 것을 탐지하면, 상기 WLAN 칩셋 (12)은 다음의 조건 중의 하나가 만족될 때까지는 호스트 프로세서 (14)로 어떤 패킷도 배송하지 않을 것이다:
a) 엘리먼트 (22)와 같은 수신 (RX) 지연 타이머가 시간 만료 (expire)되었다,
b) WLAN 칩셋 (12)의 버퍼 모듈 (20)이 메모리 영역 외에서 또는 버퍼링 문턱을 넘어서 동작하기 시작한다, 또는
c) 상기 호스트 프로세서 (14)가, 참조번호 22와 같은, 상기 RX 지연 타이머 가 시간 만료되기 전에 깨어난다,
상기 WLAN 호스트 프로세서는 타임-아웃 값들을 제어할 수 있는 어떤 유형의 API를 허용하는 설비와 필요한 경우에는 그 특성을 끄는 능력을 또한 구비할 수 있을 것이다.
실제로, 기본적인 아이디어는 WLAN을 경유하여 수신한 패킷을 일정한 시간동안 또는 아이들 (idle) 모드에서 송신되는 패킷들이 작은 지연 요구사항도 가지고 있지 않은 대개의 경우에서와 같이 (모든 경우 중 아주 많은 경우에) 상기 호스트 프로세서가 깨어날 때까지 지연시키는 것이다.
다음은 기본적인 구현의 두 가지 예이다.
예 1: 칩셋 타임 아웃
시각 0 ms: WLAN 칩셋 (12)은 네트워크 또는 다른 기기 (도시되지 않음)로부터 브로드캐스트 패킷을 수신할 수 있지만, 호스트 프로세서 (14)가 깊은-슬립에 있다는 것을 또한 탐지하여 아직은 상기 패킷이 지나가지 않도록 결정한다.
시각 300 ms: WLAN 칩셋은 다른 브로드캐스트 패킷을 수신하지만, 호스트 프로세서 (14)는 여전히 깊은-슬립에 있으므로 WLAN 칩셋은 이 패킷을 역시 버퍼링하도록 결정한다.
시각 800 ms: WLAN 칩셋 내부 타이머 (22)는 자극이 되어 인터럽트 핀을 상승시켜서 호스트 프로세서 (14)를 깨우도록 결정해서 패킷이 호스트 프로세서 (14)로 배송되도록 한다.
예 2: 호스트 프로세서가 깨어난다
시각 0 ms: WLAN 칩셋 (12)은 네트워크 또는 다른 기기 (도시되지 않음)로부터 브로드캐스트 패킷을 수신하지만, 호스트 프로세서 (14)가 깊은-슬립에 있다는 것을 또한 탐지하여 아직은 상기 패킷이 지나가지 않도록 결정한다.
시각 200 ms: 호스트 프로세서 (14)가 도 3에 도시된 것과 같은 어떤 내부 타이머에 의해 깨워진다.
시각 200.001 ms: WLAN 칩셋 (12)은 호스트 프로세서 (14)가 깨워진 것을 (예를 들면, 참조번호 13의 라인을 따른 신호 교환을 경유하여) 탐지하고 수신 (RX) 인터럽트를 상승시키고 그래서 상기 패킷을 호스트 프로세서 (14)로 배송한다.
참조번호 24의 모듈의 기능성 구현
비록 본 발명의 범위를 어떤 특정한 실시예로 제한하려는 의도는 아니지만, 예로서 그리고 여기에서 설명된 것과 일치하여, 모듈들 (24)의 기능성은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 그것들을 결합한 것을 사용하여 구성되고 구현될 수 있을 것이다. 전형적인 소프트웨어 구현에서, 참조번호 12 및 22의 모듈은 마이크로프로세서, RAM (random access memory), ROM (read only memory), 입력/출력 기기들 및 그것들을 연결시키는 제어, 데이터 및 주소 버스를 구비하는 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서 기반의 아키텍처일 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자 는 여기에서 설명된 기능성을 과도하게 시험하지 않고 실행하기 위해 그런 마이크로프로세서 기반의 구현을 계획할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위를 현재 알려진 또는 미래인 나중에 개발되는 기술을 사용한 어떤 특정한 구현으로 제한하려는 의도는 아니다. 더 나아가, 본 발명의 범위는, 도시된 것과 같은, 단독의 모듈인 참조번호 24의 모듈이나 또 다른 모듈을 구현하기 위해 다른 회로와 결합된 모듈 (24)을 포함하려고 한다.
또한 다른 칩셋 모듈들 (26)은 기반이 되는 발명의 일부를 원래 형성하지 않는 다른 모듈들, 회로들, 기기들을 포함할 수 있을 것이다. 그 기반이 되는 발명의 일부를 형성하지 않는 그 다른 모듈들, 회로들 및 기기의 기능성은 본 발명이 속한 기술 분야에서 잘 알려진 것이어서 여기에서는 상세하게 설명되지 않는다.
도 6 - 도 7: WLAN 시스템의 간략화된 예들
도 6은 간략화된 WLAN 기기 시스템을 도시한다. 동작 시에, 호스트 프로세서가 슬립 모드에 있을 때에, 슬립 클락 (SleepClk)만이 온 (on) 상태여서 외부 주변 기기들이 시스템을 깨우기 원할 때에 호스트 프로세서가 스스로 깨어날 수 있도록 한다. 예를 들면, WLAN HW가 시스템을 깨우기 원할 때에, WLAN은 인터럽트 라인 (IntWlan)을 먼저 상승시키고, 이는, 일단 RF 발진기가 안정되면, 상기 호스트 프로세서로 하여금 시스템 클락 요청 (SysClkReq)이 메인 프로세서를 동작하게 하는 것을 가능하도록 한다. 일단 호스트 프로세서가 완전하게 준비되면, 그 호스트 프로세서는 상기 인터럽트를 처리하고 상기 WLAN HW로부터 데이터를 끌어낸다. 처리 후에, 상기 시스템은 상기 클락 요청 신호를 디스에이블 (disable) 시키고 깊은-슬립으로 되돌아서 진입한다.
대안으로, 도 7은 도 6에서 도시된 시스템과 유사한 변형된 시스템을 도시하며, 그 차이는, SysClkReq가 범용 I/O 핀을 경유하여 WLAN HW로 연결되어 호스트 프로세서의 주 클락의 상태를 탐지할 수 있고 동작을 조정하기 위해 그 정보를 이용할 수 있도록 하는 것이다.
도 8: WLAN HW의 기본적인 알고리즘
도 8은 WLAN HW의 기본적인 알고리즘의 도면을 보여준다. 상기 알고리즘은 WLAN MAC 프로세서 내에서 국지적으로 동작하고 시스템이 특정 시간 구간에서 깨어나지 않는다고 해도 상기 알고리즘은 수신에서 시작하며, WLAN HW는 상기 호스트 프로세서를 깨우기 위해 어떤 방식으로라도 인터럽트 라인을 상승시킬 것이다. 또한 데이터의 갑작스러운 버스트들은 보통의 경우보다 더 빨리 시스템을 깨울 수 있도록 하여 수신 버퍼가 다 사용되지 않는다는 것을 보장하게 하며, 또한 상기 국 (station)으로 향하는 패킷들의 버스트는 일부 호스트 레벨 동작이 어떤 방식이든 필요하다는 훌륭한 힌트이다.
도 9: 호스트 웨이크 업 패턴
본 발명은 WLAN을 이용하여 WLAN 서브시스템이 슬립 상태의 호스트 프로세서 또는 시스템을 어떻게 깨우는가를 최적화하기 위한 기술을 제공함으로써 이동 기기 에서의 중요한 전력 절약을 허용한다. 상기 기술은 상기 호스트 프로세서가 깊은-슬립으로부터 깨어나도록 강제함으로써 호스트 프로세서 내에서 브로드캐스트/멀티캐스트 및 키프-얼라이브 (keep-alive) 트래픽 원인들을 처리하는 패널티를 줄이는 것을 특히 목표로 한다. 상기의 최적화는 상기 호스트 프로세서가 어떤 다른 이벤트에 대해 그렇게 하도록 하는 것을 필요로 할 때까지 웨이크-업을 지연시켜서 실행되며 그래서 서로 다른 두 이벤트들을 단일의 웨이크-업으로 동기화하는 것을 허용하며 그리고 그 방식은 상기 호스트 프로세서가 확률적이며 키프-얼라이브 수신 이벤트들이라는 패널티를 가지지 않도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 알고리즘이 시스템 웨이크-업 관점에서 어떻게 동작하는가에 대한 개관을 제공한다. 도시된 것과 같이, 시간선 (timeline)의 최상단의 웨이크-업 패턴은 WLAN 서브시스템이 네트워크로부터 매 600 ms마다 패킷들을 수신하고 GSM 서브시스템은 매 2초 내의 모든 페이징 (paging) 요청에 대해 상기 시스템을 깨우는 상황에서 어떤 개선도 없는 동작을 설명한다. 1초의 지연 구간을 가지는 것에 의해 다중의 수신들을 하나의 웨이크-업으로 결합하고 그리고 GSM 페이징 주기에 의한 강제된 웨이크-업을 도입하여, 상기 호스트 프로세서는 웨이크-업의 양을 10 에서 5로 줄일 수 있다.
WLAN 칩셋
또한 본 발명은 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크에서 노드, 포인트, 단말 또는 기기를 위한 WLAN 칩셋 (12)의 형상을 취할 수 있을 것이며, 그 칩셋은 하나 또는 그 이상의 관련된 기능들을 실행하도록 설계된 많은 집적 회로를 포함할 수 있을 것이다. 예를 들면, 하나의 칩셋은 모뎀의 기본적인 기능들을 제공할 수 있을 것이며, 다른 칩셋은 컴퓨터를 위해서 CPU 기능들을 제공한다. 더 새로운 칩셋들은 둘 또는 그 이상의 오래된 칩셋들에 의해 제공되던 기능들을 포함하는 것이 일반적이다. 어떤 경우에, 둘 또는 그 이상의 물리적인 칩들을 필요로 하는 오래된 칩셋들은 하나의 칩 상에 있는 하나의 칩셋으로 교체될 수 있다. 또한 "칩셋"의 용어는 그런 노드, 포인트, 단말 또는 기기의 마더보드의 코어 기능을 포함하는 것으로 의도된 것이다.
도 2a 및 도 2b: UMTS 패킷 네트워크 아키텍처
도 2a 및 도 2b는 본 발명이 구현될 수 있는 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 패킷 네트워크 아키텍처의 도면을 도시한다. 도 2a에서, UMTS 패킷 네트워크 아키텍처는 사용자 장비 (UE), UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) 그리고 코어 네트워크 (CN)의 주요한 아키텍처 엘리먼트들을 포함한다. 상기 UE는 무선 (Uu) 인터페이스를 경유하여 UTRAN으로 정합(interface)되며, UTRAN은 (유선의) Iu 인터페이스를 경유하여 코어 네트워크 (CN)로 정합된다. 도 2b는 상기 아키텍처, 특히 UTRAN의 더 상세한 점들을 도시하며, 이는 다중의 무선 네트워크 서브시스템들 (Radio Network Subsystems, RNSs)을 포함하며, 그 각각은 적어도 하나의 무선 네트워크 제어기 (Radio Network Controller, RNC)를 포함한다. 동작 시에, 각 RNC는 GSM 기지국에 대한 UMTS의 대 응물(counterpart)인 다중의 노드 B들에 연결될 수 있을 것이다. 각 노드 B는 도 2a에 도시된 무선 인터페이스 (Uu)를 경유하여 다중의 UE들과 무선 접촉할 수 있을 것이다. 하나 또는 그 이상의 노드 B들이 서로 다른 RNC들에 연결된다고 해도, 주어진 하나의 UE는 다중의 노드 B들과 무선 접촉할 수 있을 것이다. 예를 들면, 노드 B2와 노드 B3는 이웃하는 노드 B들일 때에, 도 2b의 UE1은 RNS1의 노드 B2 그리고 RNS2의 노드 B3과 무선 접촉할 수 있을 것이다. 상이한 RNS들의 RNC들은, 하나의 RNC의 노드 B에 속한 하나의 셀로부터 다른 RNC의 노드 B에 속한 하나의 셀로 가로지르는 동안에, 이동 (mobile) UE들이 양 RNC들과 접촉한 상태로 있을 수 있게 하는 Iur 인터페이스에 의해 연결될 수 있을 것이다. 도 1의 IEEE 802.11 WLAN 시스템과 도 2a 및 도 2b의 (UMTS) 패킷 네트워크 아키텍처의 수렴된 결과 (convergence)는, 이동 전화기 또는 이동 단말과 같은, UE들의 형상을 가지는 STA들로 귀결된다. 도 1에서 도시된 WLAN (IEEE 802.11)과 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같은 그런 다른 기술들 (예를 들면, 3GPP, 3GPP2 또는 802.16)과의 상호 작용은 3GPP 및 3GPP2에 대한 프로토콜 규격에서 현재 정의되고 있다.
관찰 (Observation)
본 발명은 WLAN 가능 기기 (10)의 전체적인 시스템이 호스트 프로세서의 웨이크-업을 그 전체적인 시스템의 나머지와 동기시켜서 전력을 절약할 수 있도록 한다. 예로서, 전력 절약의 영향은 다음과 같이 계량될 수 있을 것이다:
기본적인 이동 애플리케이션 프로세서 플랫폼에서, 참조번호 14와 같은 호스 트 프로세서는 아이들 상태가 아닐 때에 대략 40 - 80 mA의 전류를 소모한다. 그 프로세서가 깊은-슬립 상태로 가면, 전류 소모는 최소이다 (말하자면 예를 들어 대략 0.2 mA).
그 호스트 프로세서가 어떤 일을 하기 위해 깨어나면 (wake up), 약 50-200 ms 내에 슬립 상태로 돌아간다. 그래서 매 초마다 하나의 이벤트는 2 내지 16 mA 사이인 기본 전류 (base current)의 원인이 될 것이다. WLAN 네트워크가 (PC들이 아주 많은) 기업의 환경 (또는 UPnP를 구비한 가정적인 환경)에서 매 초마다 두 번씩 브르도캐스트/멀티캐스트 데이터를 송신하고 이런 다양한 애플리케이션들의 상단에서 키프-얼라이브 (keep-alive) 메시지들을 수신하고 있으면, 호스트 프로세서는 대략 매 300-400 ms마다 깨워져서 약 6-48 mA의 기본 전류 소비를 초래한다고 짐작할 수 있을 것이다.
수신한 모든 패킷들에 대해 1초마다 1번만 깨어날 수 있게 하는 것은 전력 소모를 약 2-16 mA로 줄일 수 있을 것이며, 다른 어떤 것이 그 시스템을 매 수초마다 깨운다고 가정하면, WLAN 전력 소모의 패널티는 상기 호스트 프로세서가 어떤 다른 동작을 위해 깨어날 때에 WLAN 패킷들이 처리될 수 있는 것보다 심지어 더 낮을 수 있다. 평균 전류 (다른 백그라운드 동작을 가정한 것임)는 상기 언급된 네트워크 트래픽을 감안하면 아마도 대략 6 mA 일 것이다. 약 14 mA를 절약하는 것은 보통의 전화기에서 대략 150 시간의 추가 대기 시간의 결과를 낳는다.
이런 특성은 현재의 프로세서 아키텍처에서 양호한 전력 절약의 능력을 제공한다.
본 발명의 범위
따라서, 본 발명은 이하에서 제시되는 구성에서 예시화될 구성의 특성들, 엘리먼트들의 결합 그리고 부분들의 배열을 포함한다.
그러므로 상기에서 제시된 목적들 그리고 이전의 설명으로부터 명백하게 된 것들은 효과적으로 달성되며, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기의 구성에서 어떤 변경들이 만들어질 수 있을 것이므로, 상기의 설명에 포함된 그리고 첨부된 도면에서 도시된 모든 주제들은 예시적인 것으로 해석될 것이며 제한하려는 의미로 해석되는 것은 아니도록 의도된 것이다.

Claims (36)

  1. 무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network, WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는 무선 통신 기술의 일부를 형성하는 노드, 포인트, 단말 또는 기기의 칩셋에서 호스트 프로세서가 슬립 상태인가의 여부에 관한 정보를 수신하고; 그리고
    상기 칩셋에서 상기 호스트 프로세서로 하나 이상의 데이터 패킷을 포워딩하는 것을, 상기 노드, 포인트, 단말 및 기기에서 전력 절약 (power saving)에 대해 수신한 정보를 기반으로 하여 지연시키는; 것을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있을 때를 나타내는, 클럭 요청 핀과 같은, 핀을 구비하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 칩셋은 상기 호스트 프로세서의 슬립 상태 신호에 연결된 핀을 구비하여 언제 상기 칩셋이 상기 호스트 프로세서를 깨울 수 있는지 아닌지를 상기 칩셋이 알도록 하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 WLAN 칩셋은 패킷들을 상기 호스트 프로세서로 배송하기 위한 지연 요구사항 (latency requirement)을 충족시키기 위해 내부 문턱 (threshold) 타이머를 구비하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 칩셋이 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있다는 것을 유선 커넥터를 경유하여 탐지하면, 상기 칩셋은 다음의 조건들:
    a) 수신 (RX) 지연 타이머가 시간 만료된다,
    b) 상기 칩셋이 메모리 영역 외에서 또는 버퍼링 문턱을 넘어서 동작하기 시작한다,
    c) 상기 호스트 프로세서가 상기 RX 지연 타이머가 시간 만료되기 전에 깨어난다, 또는
    d) 지연되고 있는 패킷이 시스템의 관점에서 높은 우선 순위인, 별도의 지연 시간을 겪었을, 패킷이도록 구성된다
    중의 하나가 충족되기 전까지는 어떤 패킷도 상기 호스트 프로세서로 배송하지 않는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 칩셋은 상기 호스트 프로세서를 슬립 상태에서 깨우기 위해 인터럽트 핀으로 신호를 제공하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 칩셋은 상기 칩셋 내부 타이머가 시간 만료된 후에 또는 상기 호스트 프로세서가 깨어난 후에 상기 신호를 제공하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 호스트 프로세서 내부 타이머가 시간 만료된 후에 깨어나는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 노드, 포인트, 단말 또는 기기는 상기 무선 통신 기술의 국 (station, STA), 또는 다른 적합한 네트워크 노드나 단말인, 방법.
  10. 노드, 포인트, 단말 또는 기기로서,
    호스트 프로세서가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관한 정보를 수신하도록 구성된 제1 칩셋 모듈로서, 상기 노드, 포인트, 단말 또는 기기는, 무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network, WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는, 무선 통신 기술의 일부를 형성하는, 제1 칩셋 모듈; 및
    상기 호스트 프로세서로 하나 이상의 데이터 패킷을 포워딩하는 것을, 수신한 상기 정보를 기반으로 하여 지연시키도록 구성된 제2 칩셋 모듈;을 포함하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있을 때를 나타내는, 클럭 요청 핀과 같은, 핀을 구비하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 칩셋 모듈은 상기 호스트 프로세서의 슬립 상태 신호에 연결된 핀을 구비하여 언제 상기 제1 칩셋 모듈이 상기 호스트 프로세서를 깨울 수 있는지 아닌지를 상기 제1 칩셋 모듈이 알도록 하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 칩셋 모듈은 패킷들을 상기 호스트 프로세서로 배송하기 위한 지연 요구사항 (latency requirement)을 충족시키기 위해 내부 문턱 타이머를 구비하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 칩셋 모듈이 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있다는 것을 유선 커넥터를 경유하여 탐지하면, 상기 제2 칩셋 모듈은 다음의 조건들:
    a) 수신 (RX) 지연 타이머가 시간 만료된다,
    b) 상기 제2 칩셋 모듈이 메모리 영역 외에서 또는 버퍼링 문턱을 넘어서 동작하기 시작한다,
    c) 상기 호스트 프로세서가 상기 RX 지연 타이머가 시간 만료되기 전에 깨어난다, 또는
    d) 지연되고 있는 패킷이 시스템의 관점에서 높은 우선 순위인, 별도의 지연 시간을 겪었을, 패킷이도록 구성된다
    중의 하나가 충족되기 전까지는 어떤 패킷도 상기 호스트 프로세서로 배송하지 않는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 칩셋 모듈은 상기 호스트 프로세서를 슬립 상태에서 깨우기 위해 인터럽트 핀으로 신호를 제공하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 칩셋 모듈은 상기 칩셋 내부 타이머가 시간 만료된 후에 또는 상기 호스트 프로세서가 깨어난 후에 상기 신호를 제공하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 호스트 프로세서 내부 타이머가 시간 만료된 후에 깨어나는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 노드, 포인트, 단말 또는 기기는 상기 무선 통신 기술의 국 (station, STA), 또는 다른 적합한 네트워크 노드나 단말인, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  19. 무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network, WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는, 무선 통신 기술의 일부를 형성하는 노드, 포인트, 단말 또는 기기에 대해 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관한 정보를 수신하도록 구성된 제1 칩셋 모듈; 및
    상기 호스트 프로세서로 하나 이상의 데이터 패킷을 포워딩하는 것을, 수신한 정보를 기반으로 지연시키도록 구성된 제2 칩셋 모듈;을 포함하는, 칩셋.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 칩셋 모듈은 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있을 때를 나타내는 상기 호스트 프로세서의, 클럭 요청 핀과 같은, 대응 핀에 연결되어, 언제 상기 제1 칩셋 모듈이 상기 호스트 프로세서를 깨울 수 있는지 아닌지를 상기 제1 칩셋 모듈이 알도록 하는, 칩셋.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 WLAN 칩셋은 패킷들을 상기 호스트 프로세서로 패킷들을 배송하기 위한 지연 요구사항 (latency requirement)을 충족시키기 위해 내부 문턱 타이머를 구비하는, 칩셋.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1 칩셋 모듈이 상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있다는 것을 유선 커넥터를 경유하여 탐지하면, 상기 제2 칩셋 모듈은 다음의 조건들:
    a) 수신 (RX) 지연 타이머가 시간 만료된다,
    b) 상기 제2 칩셋 모듈이 메모리 영역 외에서 또는 버퍼링 문턱을 넘어서 동작하기 시작한다,
    c) 상기 호스트 프로세서가 상기 RX 지연 타이머가 시간 만료되기 전에 깨어난다, 또는
    d) 지연되고 있는 패킷이 시스템의 관점에서 높은 우선 순위인, 별도의 지연 시간을 겪었을, 패킷이도록 구성된다
    중의 하나가 충족되기 전까지는 어떤 패킷도 상기 호스트 프로세서로 배송하지 않는, 칩셋.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제2 칩셋 모듈은 상기 호스트 프로세서를 슬립 상태에서 깨우기 위해 인터럽트 핀으로 신호를 제공하는, 칩셋.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 WLAN 칩셋은 상기 제2 칩셋 모듈 내부 타이머가 시간 만료된 후에 또는 상기 호스트 프로세서가 깨어난 후에 상기 신호를 제공하는, 칩셋.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 호스트 프로세서 내부 타이머가 시간 만료된 후에 깨어나는, 칩셋.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 네트워크 노드, 포인트, 단말 또는 기기는 상기 무선 통신 기술의 국 (station, STA), 또는 다른 적합한 네트워크 노드나 단말인, 칩셋.
  27. 프로그램 코드를 구비한 컴퓨터 프로그램 생성물로서, 상기 프로그램 코드는 기계로 읽을 수 있는 캐리어 (carrier) 상에 저장되며,
    상기 컴퓨터 프로그램이, 국 (station, STA), 액세스 포인트 (Access Point, AP)와 같은, 노드, 포인트, 단말 또는 기기나 다른 적합한 노드, 포인트, 단말 또는 기기의 어느 하나에서 동작할 때에,
    상기 프로그램 코드는,
    무선 로컬 영역 네트워크 (wireless local area network, WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는 무선 통신 기술의 일부를 형성하는 노드, 포인트, 단말 또는 기기의 칩셋에서 호스트 프로세서가 슬립 상태인가의 여부에 관한 정보를 수신하고, 그리고
    상기 칩셋에서 상기 호스트 프로세서로 하나 이상의 데이터 패킷을 포워딩하는 것을, 상기 수신한 정보를 기반으로 하여 지연시키는 것을 포함하는 방법의 단계들을 실행하는, 컴퓨터 프로그램 생성물.
  28. 제1항에 있어서, 상기 방법은
    무선 LAN 네트워크의 하나 이상의 네트워크 노드, 포인트, 단말 또는 엘리먼트 내의 프로세서, 제어기 또는 다른 적합한 모듈에서 동작하는 컴퓨터 프로그램을 통해서 상기 방법의 단계를 실행하는 것을 더 포함하는, 방법.
  29. 무선 로컬 영역 네트워크 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는 무선 통신 네트워크로부터 하나 이상의 데이터 패킷들을 수신하고;
    호스트 프로세서의 동작 상태에 관한 정보를 획득하며; 그리고
    상기 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있으면, 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는 무선 통신 기술에서 전력 절약을 향상시키기 위한 하나 이상의 문턱 기준이 만족될 때까지 상기 호스트 프로세서로 하나 이상의 데이터 패킷을 포워딩하는 것을 지연시키는; 것을 포함하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    다음의 문턱 기준 조건들:
    a) 수신 (RX) 지연 타이머가 시간 만료된다,
    b) 칩셋 모듈이 메모리 영역 외에서 또는 버퍼링 문턱을 넘어서 동작하기 시작한다, 또는
    c) 상기 호스트 프로세서가 상기 RX 지연 타이머가 시간 만료되기 전에 깨어난다
    중의 하나 이상이 충족될 때까지 패킷들은 상기 호스트 프로세서로 배송되지 않는, 방법.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 메인 프로세서를 가동시키기 위해 시스템 클락 요청 신호를 제공하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 상기 칩셋 모듈로 상기 시스템 클락 요청 신호를 제공하는, 방법.
  33. 제10항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 메인 프로세서를 가동시키기 위해 시스템 클락 요청 신호를 제공하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  34. 제10항에 있어서,
    상기 호스트 프로세서는 상기 칩셋 모듈로 상기 시스템 클락 요청 신호를 제공하는, 노드, 포인트, 단말 또는 기기.
  35. 제19항에 있어서,
    상기 칩셋 모듈은 상기 호스트 프로세서가 상기 메인 프로세서를 가동시키기 위해 시도하고 있다는 것을 나타내는 시스템 클락 요청 신호를 상기 호스트 프로세서로부터 수신하는, 칩셋.
  36. 무선 로컬 영역 네트워크 또는 다른 적합한 네트워크를 포함하는 무선 통신 기술의 일부를 형성하는 노드, 포인트, 단말 또는 기기의 칩셋에서 호스트 프로세서가 슬립 상태에 있는가의 여부에 관한 정보를 수신하는 수단; 및
    상기 칩셋에서 상기 호스트 프로세서로 하나 이상의 데이터 패킷을 포워딩하는 것을, 상기 노드, 포인트, 단말 또는 기기에서 전력 절약에 대해 수신한 정보를 기반으로 하여 지연시키는 수단;을 포함하는 장치.
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