KR20110070053A - 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법 - Google Patents

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.

무선 팬, 고속 데이터 처리, 매체 접근 제어, 복수 물리계층

Description

무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법{Method for management of multiple physical layers in a 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 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법에 관한 것으로, 특히, 단일매체 접근 제어 장치에서 다수의 물리계층을 운용하기 위한 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법에 관한 것이다.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법을 제공하는 데 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

이를 통해, 본 발명에서는 채널 상태에 따라 사용되는 PHY를 자유롭게 변경함으로써 동적으로 QoS를 보장할 수 있는 효과를 갖는다.

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.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 복수의 물리계층 운용을 위한 매체 접근 제어 장치의 구성도이다.

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.

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.

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.

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.

송신큐부(103)는, 어플리케이션별로 송신되어야할 패킷을 저장한다.

다중 PHY 송신 제어부(106)는, 송신큐에 저장되어 있는 패킷을 다중 PHY 접속부(110)에 있는 PHY 별 송수신큐(미도시)로 전달한다.

다중 PHY 접속부(110)는, MAC과 각각의 PHY 간의 데이터전송 신호 및 제어 신호 들을 제어하면서 PHY 별 송수신버퍼로부터 실제 PHY로 패킷을 전송하거나 수신한다.

다중 PHY 수신 제어부(109)는, 수신된 패킷의 오류 검사 및 재전송 여부 등을 판단한 뒤 해당되는 수신큐로 패킷을 전달한다.

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.

비콘 송수신 제어부(107)는, 별도로 비콘의 송수신을 전담하여 지정된 PHY를 통해 정해진 시간에 비콘을 송신하거나 수신한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신 제어부의 상세 구성도이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

여기서, guard time은 재전송 처리나 PHY 규격 상의 최소 turn-around time을 고려하여 결정된다.

다음, A0P4 및 A0P5 역시 같은 방식으로 각각 PHY 1 및 PHY 2에서 전송(511, 512)된다.

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.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 수 신 제어부의 상세 구성도이다.

도 6을 참조하면, PHY(113)를 통해서 수신된 패킷은 일단 다중 PHY 접속부(110)내에 있는 해당 송수신버퍼(205) 에 저장된다.

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.

이때, ACK프레임 발생부(704)에서는 송신측에서 재전송 여부를 판단할 수 있도록 ACK 프레임을 생성한다.

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.

한편, 비콘을 수신하였을 경우에는 비콘 송수신 제어부(107)에서 수신된 비콘을 별도의 비콘 수신큐(702)에 저장한다.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중 PHY 제어레지스터부의 구성도이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

이하, 본 발명의 일실시 예에 따른 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법의 순서를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법의 순서를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 우선, MAC 하드웨어부(102)에서는, MAC 소프트웨어(101)를 통해 현재 서비스 되어야 하는 어플리케이션의 종류 및 통신 속도를 판단한다(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).

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.

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.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신제어부의 동작 흐름도이다.

도 8을 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

이를 통해, 본 발명에서는 채널 상태에 따라 사용되는 PHY를 자유롭게 변경함으로써 동적으로 QoS를 보장할 수 있는 효과를 갖는다.

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.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 복수의 물리계층 운용을 위한 매체 접근 제어 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신 제어부의 상세 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신 예.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 패킷 송신의 다른 예.

도 5는 도 4에 예시된 상황에서의 패킷 송신 타이밍도의 예.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중 PHY 제어레지스터부의 구성도.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 송신제어부의 동작 흐름도.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 다중PHY 수신 제어부의 상세 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

101 : MAC 소프트웨어 102 : 얼굴 사진 DB

103 : 송신큐부 104 : 다중PHY 제어 레지스터부

105 : 수신큐부 106 : 다중PHY 송신제어부

107 : 비콘송수신 제어부 108 : 채널상태 관리부

109 : 다중PHY 수신제어부 110 : 다중 PHY 접속부

113 : PHY 114 : 동적클럭 관리부

Claims (1)

1. 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법으로서,

   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 하는 무선 개인 영역 네트워크 기반의 매체 접근 제어 장치에서 복수의 물리계층 운용 방법.

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