KR101408587B1 - Wireless communication system using multiple wakeup frames - Google Patents

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Abstract

복수의 웨이크업 프레임을 이용한 무선 통신 시스템이 개시된다. 상기 무선 통신 시스템은 통신 주기 별로 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하는 통신관리자 및 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 중 하나의 웨이크업 프레임을 수신하고, 수신한 상기 웨이크업 프레임에 따라 상기 통신관리자와 통신을 수행하는 단말을 포함한다. 이와 같은 무선 통신 시스템은 통신관리자가 한 통신 주기에 복수 개의 웨이크업 프레임을 반복 전송하고, 단말들은 상기 웨이크업 프레임 중 하나를 수신하여 상기 통신관리자와 통신을 수행하도록 구성됨으로써 단말의 전력 소모를 최소화할 수 있다.A wireless communication system using a plurality of wakeup frames is disclosed. The wireless communication system includes a communication manager for transmitting a plurality of wakeup frames in each communication cycle and a wakeup frame for one of the plurality of wakeup frames and communicating with the communication manager according to the wakeup frame received . In such a wireless communication system, a communication manager repeatedly transmits a plurality of wakeup frames in one communication cycle, and terminals are configured to receive one of the wakeup frames and perform communication with the communication manager, thereby minimizing power consumption of the terminal can do.

Description

복수의 웨이크업 프레임을 이용한 무선 통신 시스템{Wireless communication system using multiple wakeup frames}Technical Field [0001] The present invention relates to a wireless communication system using multiple wakeup frames,

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 스타 토폴로지를 가진 무선 통신 시스템에서의 소비전력 감소 기술과 관련된다.
The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly to a power consumption reduction technique in a wireless communication system having a star topology.

최근 들어, 가정 또는 소규모 사무실과 같은 한정된 공간에서 비교적 적은 수의 디지털 기기들 간에 무선 네트워크를 형성하여 데이터를 주고받을 수 있는 무선 사설망 (WPAN; Wireless Personal Area Network) 기술이 개발되고 있다. WPAN은 비교적 가까운 거리에서 디지털 기기들 간에 저전력 및 저비용으로 정보를 교환하는 데 유용하게 사용될 수 있어 점차 그 사용 범위가 넓어지고 있다.In recent years, a wireless personal area network (WPAN) technology has been developed in which a relatively small number of digital devices can establish a wireless network and exchange data in a limited space such as a home or a small office. WPAN can be used to exchange information between digital devices at low power and low cost at a relatively short distance, and the range of use is gradually increasing.

일반적으로 WPAN은 스타 토폴로지(star topology)를 가지며, 중앙의 통신관리자 및 상기 통신관리자와 무선 네트워크를 통하여 연결된 단말로 구성된다. 이때 각 단말들은 통신관리자와 계속 통신을 수행하는 것이 아니라 필요한 경우에만 잠깐씩 통신을 하게 되며 대부분의 시간을 통신 대기에 사용한다. 따라서 단말들의 전원을 절약하기 위하여, 종래에는 단말들이 수면 모드(정해진 시간에 다시 깨어나기 위해 필요한 최소의 모듈 외에는 단말의 전원을 모두 꺼두는 상태)를 유지하다가, 정해진 주기 마다 깨어나서 통신관리자로부터 비콘 프레임(beacon frame)을 수신하고, 수신된 비콘 프레임에 따라 통신관리자와 통신하거나 또는 다시 수면 모드로 재진입하는 방안이 제안되었다.Generally, a WPAN has a star topology and is composed of a central communication manager and a terminal connected to the communication manager through a wireless network. At this time, each terminal does not continue communication with the communication manager, but performs communication for a short time only when necessary, and uses most of the time for communication standby. Accordingly, in order to save the power of the terminals, conventionally, the terminals are kept in a sleep mode (a state in which all the power of the terminal is turned off except for the minimum module necessary for waking up at a predetermined time) it has been proposed to receive a beacon frame, communicate with the communication manager according to the received beacon frame, or re-enter the sleep mode again.

상기와 같은 방안은 단말이 계속 정상 모드를 유지하는 것에 비해 단말의 전력 소모를 어느 정도 줄일 수 있다. 그러나 단말들은 비용 등의 문제로 비교적 부정확한 타이머 또는 카운터를 사용하므로, 시간이 지날수록 단말이 수면 모드에서 깨어나는 주기와 통신관리자의 비콘 프레임 전송 주기 사이의 차이가 커지게 된다. 따라서, 이 경우, 단말이 수면 모드에서 깨어나 비콘 프레임의 수신을 기다리는 시간이 길어지게 되어 전력 소비가 증가하는 문제점이 발생하게 된다.
The above-described scheme can reduce the power consumption of the terminal to some extent as compared with the case where the terminal maintains the normal mode continuously. However, since the terminals use relatively inaccurate timers or counters due to cost problems, the difference between the period when the terminal awakes from the sleep mode and the beacon frame transmission period of the communication manager increases with time. Accordingly, in this case, the time required for the terminal to wake up from the sleep mode and wait for reception of the beacon frame becomes longer, and the power consumption increases.

본 발명의 목적은 스타 토폴로지를 가지는 무선 통신 시스템에서 단말들의 전력 소모를 최소화하기 위한 것이다.
An object of the present invention is to minimize power consumption of terminals in a wireless communication system having a star topology.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은, 통신 주기 별로 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하는 통신관리자; 및 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 중 하나의 웨이크업 프레임을 수신하고, 수신한 상기 웨이크업 프레임에 따라 상기 통신관리자와 통신을 수행하는 단말;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system including: a communication manager for transmitting a plurality of wakeup frames in a communication cycle; And a terminal for receiving one of the plurality of wakeup frames and performing communication with the communication manager according to the received wakeup frame.

이때 상기 웨이크업 프레임은 해당 통신 주기에 상기 통신관리자가 통신을 수행하기를 희망하는 단말의 정보를 포함할 수 있다.At this time, the wakeup frame may include information of a terminal that the communication manager desires to perform communication in the communication cycle.

그리고 상기 단말은, 상기 단말에 기 설정된 수면 대기 시간 동안 수면 모드를 유지하다가, 상기 수면 대기 시간이 경과하면 상기 수면 모드에서 웨이크업 모드로 전환하여 상기 웨이크업 프레임의 수신 여부를 판단하고, 상기 웨이크업 프레임이 수신되는 경우 정상 모드로 전환하여 상기 통신관리자와 통신을 수행할 수 있다.The terminal maintains the sleep mode for a predetermined sleep waiting time, and when the sleep waiting time elapses, the terminal transitions from the sleep mode to the wake up mode to determine whether or not the wake up frame is received, When the up frame is received, the mobile station can switch to the normal mode and perform communication with the communication manager.

또한 상기 수면 대기 시간은, 상기 통신 주기에 따라 정해질 수 있다.The sleep latency may be determined according to the communication cycle.

한편 상기 단말은, 상기 웨이크업 모드로 전환 후 기 설정된 웨이크업 대기 시간 동안 상기 웨이크업 프레임이 수신되지 않는 경우, 다시 수면 모드로 전환할 수 있다.Meanwhile, if the wakeup frame is not received during a predetermined wake-up waiting time after switching to the wake-up mode, the terminal can switch to the sleep mode again.

이때 상기 웨이크업 대기 시간은, 상기 각 웨이크업 프레임의 전송 간격에 따라 정해질 수 있다.
At this time, the wake-up wait time can be determined according to the transmission interval of each wake-up frame.

한편 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 주기 별로 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하는 통신관리자와 통신을 수행하는 무선 통신 단말은, 상기 통신관리자와의 무선 통신을 매개하는 무선 통신 모듈; 상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 통신관리자와 통신을 수행하는 중앙처리부; 및 기 설정된 수면 대기 시간 동안 상기 무선 통신 모듈 및 상기 중앙처리부를 턴-오프하여 수면 모드를 유지하다가, 상기 수면 대기 시간이 경과하면 상기 무선 통신 모듈을 턴-온하여 웨이크업 모드로 전환하고, 상기 무선 통신 모듈로부터 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 중 하나의 웨이크업 프레임이 수신되면 상기 중앙처리부를 턴-온하여 정상 모드로 전환하는 모드 제어부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a communication system including a communication manager for transmitting a plurality of wakeup frames in a communication cycle, and a wireless communication terminal for communicating with the communication manager, module; A central processing unit for communicating with the communication manager through the wireless communication module; And a sleep mode is maintained by turning off the wireless communication module and the central processing unit during a preset sleep waiting time, and when the sleep waiting time elapses, the wireless communication module is turned on to switch to a wake up mode, And a mode control unit for turning on the central processing unit and switching to the normal mode when one of the plurality of wakeup frames is received from the wireless communication module.

이때 상기 수면 대기 시간은, 상기 통신 주기에 따라 정해질 수 있다.At this time, the sleep latency may be determined according to the communication cycle.

그리고 상기 단말은, 상기 웨이크업 모드로 전환 후 기 설정된 웨이크업 대기 시간 동안 웨이크업 프레임이 수신되지 않는 경우, 다시 수면 모드로 전환할 수 있다.If the wakeup frame is not received during the predetermined wakeup waiting time after switching to the wakeup mode, the terminal can switch to the sleep mode again.

이때 상기 웨이크업 대기 시간은, 상기 각 웨이크업 프레임의 전송 간격에 따라 정해질 수 있다.At this time, the wake-up wait time can be determined according to the transmission interval of each wake-up frame.

한편 상기 복수 개의 웨이크업 프레임에 포함되는 각각의 웨이크업 프레임은 상기 웨이크업 프레임 전송 순서에 따른 일련번호 정보를 포함할 수 있다.Each of the wakeup frames included in the plurality of wakeup frames may include serial number information according to the wakeup frame transmission order.

그리고 상기 모드 제어부는, 수신된 상기 웨이크업 프레임의 일련번호를 이용하여 다음 통신 주기에 송신되는 복수 개의 웨이크업 프레임 중 가운데에 위치한 웨이크업 프레임을 수신하도록 상기 상기 수면 대기 시간을 보정할 수 있다.The mode control unit may use the serial number of the received wakeup frame to correct the sleep waiting time to receive a wakeup frame located in the middle of a plurality of wakeup frames transmitted in the next communication cycle.

또한 상기 모드 제어부는, 수신된 상기 웨이크업 프레임의 일련번호 및 이전 통신 주기에 수신한 웨이크업 프레임의 일련번호를 비교하여 각 통신 주기 별로 동일한 일련번호의 웨이크업 프레임을 수신하도록 상기 수면 대기 시간을 보정할 수 있다.
The mode control unit compares the serial number of the received wake-up frame with the serial number of the received wake-up frame in the previous communication cycle and transmits the sleep wait time to receive the wake-up frame of the same serial number for each communication cycle Can be corrected.

본 발명은 스타 토폴로지를 가지는 무선 통신 시스템에 있어, 통신관리자가 한 통신 주기에 복수 개의 웨이크업 프레임을 반복 전송하고, 단말들은 상기 웨이크업 프레임 중 하나를 수신하여 상기 통신관리자와 통신을 수행하도록 구성됨으로써 단말의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
In a wireless communication system having a star topology, a communication manager repeatedly transmits a plurality of wakeup frames in one communication cycle, and the terminals receive one of the wakeup frames and perform communication with the communication manager The power consumption of the terminal can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(100)을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(104)의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(104)의 각 모드 별 소비전력 차이를 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신관리자(102) 및 단말(104) 간의 웨이크업 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless communication system 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a terminal 104 in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a power consumption difference of each mode of the terminal 104 according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining a method of transmitting and receiving a wakeup frame between the communication manager 102 and the terminal 104 according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely a means for effectively explaining the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(100)을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless communication system 100 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(100)은 통신관리자(102) 및 하나 이상의 단말(104)을 포함하며, 통신관리자(102) 및 각각의 단말(104)은 무선 통신(106)을 이용하여 연결된다. 이때, 각각의 단말(104)들은 다른 단말(104)과 구별되기 위한 고유의 일련번호(ID)를 가진다. 이와 같이 하나의 통신관리자와 단말들이 연결되는 네트워크 구조를 스타 토폴로지(star topology)라 한다.As shown, a wireless communication system 100 in accordance with an embodiment of the present invention includes a communication manager 102 and one or more terminals 104, wherein the communication manager 102 and each terminal 104 are wireless Communication 106 is used. At this time, each of the terminals 104 has a unique serial number (ID) to be distinguished from the other terminals 104. The network structure in which one communication manager and terminals are connected is referred to as a star topology.

통신관리자(102)는 네트워크를 관리하고, 필요에 따라 하나 이상의 단말(104)과 통신을 수행한다. 이를 위하여, 통신관리자(102)는 각 통신 주기 별로 통신을 수행하기를 희망하는 단말(104)의 일련번호를 포함하는 웨이크업 프레임(wakeup frame)을 브로드캐스팅한다. 상기 웨이크업 프레임은 일반적인 비콘 프레임(beacon frame)과 유사하게 헤더(header)와 페이로드(payload)를 포함하며, 상기 페이로드에 통신을 수행하기를 희망하는 단말(104)의 일련번호가 기재될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예는 구체적인 웨이크업 프레임의 구조에 한정되는 것은 아니며, 통신관리자(102)와 단말(104) 사이에 미리 약속된 어떠한 형태의 패킷이라도 웨이크업 프레임으로 사용 가능하다.The communication manager 102 manages the network and communicates with one or more terminals 104 as needed. To this end, the communication manager 102 broadcasts a wakeup frame including the serial number of the terminal 104 that desires to perform communication for each communication period. The wakeup frame includes a header and a payload, similar to a general beacon frame, in which the serial number of the terminal 104 wishing to perform communication with the payload is described . However, the embodiment of the present invention is not limited to the specific structure of the wakeup frame, and any type of packet predetermined between the communication manager 102 and the terminal 104 can be used as a wakeup frame.

본 발명의 실시예에서, 상기 웨이크업 프레임은 각 통신 주기 별로 한 번만 브로드캐스팅되는 것이 아니라, 복수 개의 웨이크업 프레임이 일정 간격으로 반복되어 브로드캐스팅된다. 즉, 통신관리자(102)는 통신 주기 별로 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하도록 구성된다. 만약 해당 통신 주기에 통신을 수행하기를 희망하는 단말(104)이 없는 경우, 통신관리자(102)는 빈(empty) 웨이크업 프레임을 송신하거나, 또는 해당 통신 주기에는 아예 웨이크업 프레임을 송신하지 않을 수 있다.In an embodiment of the present invention, the wakeup frame is not broadcast only once for each communication period, but a plurality of wakeup frames are repeatedly broadcast at predetermined intervals. That is, the communication manager 102 is configured to transmit a plurality of wakeup frames per communication cycle. If there is no terminal 104 desiring to perform communication in the communication cycle, the communication manager 102 transmits an empty wakeup frame or does not transmit a wakeup frame at all in the communication cycle .

단말(104)은 통신관리자(102)와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 예를 들어, 단말(104)은 해당 지역의 온도, 조도 등을 센싱하는 센서일 수 있으며, 통신관리자(102)는 단말(104)을 제어하여 센싱값들을 수집하기 위한 단말일 수 있다. 단말(104)은 일반적으로 한정된 용량의 배터리 등으로 구동되므로, 평상시에는 전원을 절약하기 위하여 대부분의 모듈들이 턴-오프되는 수면 모드를 유지하며, 주기적으로 통신 모듈을 턴-온 시켜(웨이크업 모드) 통신관리자(102)로부터 웨이크업 프레임이 수신되는지의 여부를 판단한다. 만약 통신관리자(102)로부터 상기 웨이크업 프레임이 수신되면, 단말(104)은 수신된 웨이크업 프레임에 자신의 일련번호가 포함되어 있는지를 판단하고, 수신된 상기 웨이크업 프레임에 자신의 일련번호가 포함되어 있는 경우 정상 모드로 전환하여 통신관리자(102)와 통신을 수행한다. 이때, 상기 통신은 예를 들어 CSMA-CA 방식을 이용하여 수행될 수 있다. The terminal 104 is a device for performing communication with the communication manager 102. For example, the terminal 104 may be a sensor for sensing the temperature, illuminance, and the like of the corresponding area, and the communication manager 102 may be a terminal for controlling the terminal 104 to collect sensing values. Since the terminal 104 is generally driven by a limited capacity battery or the like, the sleep mode in which most of the modules are turned off in order to conserve power is maintained, and the communication module is periodically turned on (in the wakeup mode ) It is determined whether or not a wakeup frame is received from the communication manager 102. If the wakeup frame is received from the communication manager 102, the terminal 104 determines whether or not its serial number is included in the received wakeup frame. If the received wakeup frame has its serial number The communication mode is switched to the normal mode and communication with the communication manager 102 is performed. At this time, the communication may be performed using, for example, the CSMA-CA scheme.

통신관리자(102)가 개별 단말(104)들의 통신시간을 정해 주거나 미리 정해진 시간과 순서대로 개별 단말(104)들이 통신하는 TDMA 방식과 달리, CSMA-CA 통신 방식은 개별 단말(104)들이 각자 자유 경쟁을 통해 통신관리자(102)와 통신을 수행하는 방법이다. 개별 단말(104)들은 서로 랜덤한 시간 지연 후 현재 통신 채널상에 누군가 데이터를 송신하고 있는지를 감지하고, 일정 레벨이상의 신호가 감지되지 않으면 데이터를 송신하며, 신호가 감지되면 다시 랜덤한 시간 지연 후 신호 감지 후 데이터 전송의 과정을 반복 수행한다.Unlike the TDMA method in which the communication manager 102 determines the communication time of the individual terminals 104 or the individual terminals 104 communicate with the predetermined time in order, the CSMA-CA communication method allows individual terminals 104 to communicate with each other And performs communication with the communication manager 102 through competition. Each terminal 104 senses whether or not anyone is transmitting data on the current communication channel after a random time delay, transmits data when a signal of a certain level or higher is not detected, and when a signal is detected, After detecting the signal, the process of data transmission is repeated.

한편, 전술한 바와 같이 통신관리자(102) 및 단말(104)은 무선 통신(106)을 이용하여 통신을 수행한다. 본 발명의 실시예에서, 무선 통신(106)은 예를 들어, 지그비(zigbee) 또는 블루투스(Bluetooth) 등의 근거리 무선 통신 또는 무선랜(Wireless LAN) 등을 포함할 수 있다. 물론, 본 발명은 특정한 무선 통신 방법에 한정되는 것은 아니며, 통신관리자(102) 및 단말(104) 간에 데이터 송수신이 가능한 어떠한 통신 수단 또한 사용 가능하다.
On the other hand, as described above, the communication manager 102 and the terminal 104 perform communication using the wireless communication 106. [ In an embodiment of the present invention, the wireless communication 106 may include, for example, short-range wireless communications such as ZigBee or Bluetooth, or a wireless LAN. Of course, the present invention is not limited to a specific wireless communication method, and any communication means capable of transmitting and receiving data between the communication manager 102 and the terminal 104 can be used.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(104)의 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram of a terminal 104 in accordance with an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(104)은 무선 통신 모듈(200), 중앙처리부(202) 및 모드 제어부(204)를 포함한다.As shown, the terminal 104 according to an embodiment of the present invention includes a wireless communication module 200, a central processing unit 202, and a mode control unit 204.

무선 통신 모듈(200)은 통신관리자(102)와의 무선 통신을 매개하는 모듈로서, 이를 위한 무선 통신 수단을 구비하도록 구성된다.The wireless communication module 200 is a module that mediates wireless communication with the communication manager 102, and is configured to include wireless communication means for this purpose.

중앙처리부(202)는 MCU 및 메모리를 포함하며, 무선 통신 모듈(200)을 통하여 통신관리자(102)와 통신을 수행한다.The central processing unit 202 includes an MCU and a memory, and communicates with the communication manager 102 through the wireless communication module 200.

모드 제어부(204)는 무선 통신 모듈(200) 및 중앙처리부(202)를 선택적으로 턴-온 또는 턴-오프함으로써 단말(104)의 상태를 제어하는 모듈로서, 내부에 저전력 타이머를 포함하거나 또는 미도시된 저전력 타이머와 연결되도록 구성될 수 있다.The mode control unit 204 is a module for controlling the state of the terminal 104 by selectively turning on or off the wireless communication module 200 and the central processing unit 202. The mode control unit 204 includes a low- And may be configured to be coupled to the low power timer shown.

이와 같이 구성된 모드 제어부(204)는 통신관리자(102)와 통신을 수행하지 않는 구간, 즉 대기 구간에서는 무선 통신 모듈(200) 및 중앙처리부(202)를 턴-오프하여 수면 모드를 유지한다. 모드 제어부(204)는 상기 수면 모드에서 상기 저전력 타이머를 이용하여 기 설정된 수면 대기 시간 동안 대기하다가, 상기 수면 대기 시간이 경과하면 상기 무선 통신 모듈(200)을 턴-온 하여 웨이크업 모드로 변환한다. 이때 상기 수면 대기 시간은 통신관리자(102)의 통신 주기에 따라 결정된다.The mode control unit 204 configured as described above maintains the sleep mode by turning off the wireless communication module 200 and the central processing unit 202 during a period in which communication with the communication manager 102 is not performed, The mode control unit 204 waits for a pre-set sleep waiting time using the low power timer in the sleep mode, and when the sleep waiting time elapses, the mode control unit 204 turns the wireless communication module 200 on and turns it into a wake up mode . At this time, the sleep latency is determined according to the communication cycle of the communication manager 102.

만약 상기 웨이크업 모드에서 무선 통신 모듈(200)이 통신관리자(102)로부터 송신된 웨이크업 프레임을 수신하면, 모드 제어부(204)는 상기 웨이크업 프레임에 자신의 일련번호가 포함되어 있는지를 판단하고, 포함되어 있는 경우 중앙처리부(202)를 턴 온하여 단말(104)을 정상 모드로 전환한다. 한편, 만약 상기 웨이크업 모드에서 무선 통신 모듈(200)이 통신관리자(102)로부터 송신된 웨이크업 프레임을 수신하지 못한 경우, 모드 제어부(204)는 다시 무선 통신 모듈(200)을 턴-오프하여 수면 모드로 전환한다.
If the wireless communication module 200 receives the wakeup frame transmitted from the communication manager 102 in the wakeup mode, the mode control unit 204 determines whether the wakeup frame includes its own serial number , The central processing unit 202 is turned on to switch the terminal 104 to the normal mode. On the other hand, if the wireless communication module 200 fails to receive the wakeup frame transmitted from the communication manager 102 in the wakeup mode, the mode control unit 204 turns off the wireless communication module 200 again Switch to sleep mode.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(104)의 각 모드 별 소비전력 차이를 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating a power consumption difference of each mode of the terminal 104 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 단말(104)이 수면 모드에 있을 경우에는 저전력 타이머를 포함하는 모드 제어부(204)만이 턴-온되고 다른 모든 구성요소들은 턴-오프되므로 거의 전력을 소모하지 않는다. 또한 단말(104)이 웨이크업 모드로 변환된 경우에도 중앙처리부(202)는 턴-오프 상태를 유지하고 무선 통신 모듈(200) 만이 턴-온되므로, 단말(104)의 전체 모듈이 모두 턴-온되는 정상모드와 비교하여 볼 때, 전력 소모의 차이가 크게 나타난다.
As shown in the figure, when the terminal 104 is in the sleep mode, only the mode control unit 204 including the low-power timer is turned on, and all the other components are turned off, thereby consuming almost no power. Also, even when the terminal 104 is switched to the wake-up mode, the central processing unit 202 maintains the turn-off state and only the wireless communication module 200 is turned on. Therefore, all the modules of the terminal 104 are turned- Compared to the normal mode in which the power is turned on.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신관리자(102) 및 단말(104) 간의 웨이크업 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are diagrams for explaining a method of transmitting and receiving a wakeup frame between the communication manager 102 and the terminal 104 according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 4를 참조하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 하나의 통신 주기(T) 내에는 웨이크업 프레임 발생구간이 존재한다. 상기 웨이크업 프레임 발생구간은 통신관리자(104)가 웨이크업 프레임(wakeup frame)을 브로드캐스팅하는 구간이다. First, a description will be made with reference to FIG. As shown in the figure, there is a wakeup frame occurrence period within one communication period (T). The wakeup frame occurrence period is a period during which the communication manager 104 broadcasts a wakeup frame.

상기 웨이크업 프레임은 해당 통신 주기에서 통신을 수행하기를 원하는 단말을 호출하기 위한 신호로서, 상기 웨이크업 프레임에는 해당 통신 주기에 상기 통신관리자가 통신을 수행하기를 희망하는 단말의 정보가 포함된다.The wakeup frame is a signal for calling a terminal that desires to perform communication in the communication cycle. The wakeup frame includes information of a terminal wishing to perform communication with the communication manager in the corresponding communication cycle.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 상기 웨이크업 프레임은 상기 웨이크업 프레임 발생구간에서 한 번만 브로드캐스팅되는 것이 아니라, 복수 개의 웨이크업 프레임이 일정 간격으로 반복되어 브로드캐스팅된다. 즉, 통신관리자(102)는 통신 주기 별로 해당 통신 주기의 웨이크업 프레임 발생 구간에 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하도록 구성된다. 본 발명의 실시에에서는 상기 웨이크업 프레임 전송 구간 내의 개별 웨이크업 프레임의 송신 간격을 tw로 정의한다.As described above, in the embodiment of the present invention, the wakeup frame is not broadcast only once in the wakeup frame occurrence period, but a plurality of wakeup frames are repeatedly broadcast at predetermined intervals. That is, the communication manager 102 is configured to transmit a plurality of wakeup frames during a wakeup frame occurrence period of the communication cycle for each communication cycle. In the embodiment of the present invention, the transmission interval of individual wakeup frames in the wakeup frame transmission interval is defined as tw.

한편, 통신관리자(102)와 연결되는 각각의 단말(104)은 수면 모드를 유지하다가 내부의 타이머에 의하여 상기 웨이크업 프레임 발생구간 중 임의의 시간에 웨이크업 모드로 전환되어 웨이크업 프레임이 수신되는지를 판단한다. 도면에서, 단말 1은 t1 시간에, 단말 2는 t2 시간에, 단말 3는 t3 시간에 각각 웨이크업 모드로 전환되며, 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 중 해당 시간에 수신되는 웨이크업 프레임을 수신한다. 단말(104)은 웨이크업 프레임을 수신한 뒤 수신한 웨이크업 프레임에 자신의 일련번호가 포함되어 있는지를 판단하여, 포함되어 있는 경우 정상 모드로 전환하고, 포함되어 있지 않는 경우 다시 수면 모드로 전환한다.Each terminal 104 connected to the communication manager 102 maintains a sleep mode and is switched to a wakeup mode at an arbitrary time during the wakeup frame generation period by an internal timer to receive a wakeup frame . In the drawing, a terminal in 1 t 1 time, the terminal 2 is t 2 hours, the terminal 3 is t is converted to the respective wake-up mode to the third time, the wake-up frame received at the time of the plurality of wake-up frame . After receiving the wake-up frame, the terminal 104 determines whether its serial number is included in the received wake-up frame. If it is included, the terminal 104 switches to the normal mode. If not, the terminal 104 switches to the sleep mode do.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 단말(104)이 복수 개의 웨이크업 프레임 중 하나만을 수신하더라도 통신관리자(102)와 통신이 가능하므로, 웨이크업 모드로 변환한 뒤 웨이크업 프레임을 수신하기 위한 대기시간을 대폭 줄일 수 있다. 이론적으로, 단말(104)은 웨이크업 모드로 변환한 뒤, 최대로 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 각각의 전송 간격(tw)만큼 기다리게 되면 웨이크업 프레임을 수신할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, even if the terminal 104 receives only one of the plurality of wakeup frames, communication with the communication manager 102 is possible, so that the waiting time for receiving the wakeup frame Can be greatly reduced. Theoretically, the terminal 104 may receive a wakeup frame after it has transitioned to the wakeup mode and waits for the transmission interval tw of each of the plurality of wakeup frames at the maximum.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 웨이크업 프레임의 전송 간격(tw)만큼 기다리더라도 웨이크업 프레임이 수신되지 않는 경우, 단말(104)은 해당 주기에 웨이크업 프레임이 브로드캐스팅되지 않은 것으로 판단하고 바로 웨이크업 모드에서 수면 모드로 전환한다. 즉, 웨이크업 프레임이 브로드캐스팅되지 않는 주기에서도 단말의 최대 웨이크업 대기 시간은 상기 웨이크업 프레임의 전송 간격이 될 수 있다. (필요한 경우 상기 전송 간격에 소정의 마진을 부가할 수도 있다.) 따라서 이 경우에도 웨이크업 모드에서 웨이크업 프레임을 기다리는 시간을 최소화할 수 있다.
Also, as shown in FIG. 5, if the wakeup frame is not received even after waiting for the transmission interval tw of the wakeup frame, the terminal 104 determines that the wakeup frame is not broadcasted in the corresponding period It immediately switches from wake-up mode to sleep mode. That is, even in a period in which the wakeup frame is not broadcasted, the maximum wakeup waiting time of the terminal can be the transmission interval of the wakeup frame. (If necessary, a predetermined margin may be added to the transmission interval). Therefore, in this case, the waiting time for the wakeup frame in the wakeup mode can be minimized.

한편, 통신관리자(102)가 웨이크업 프레임을 연속적으로 발생시킬 시간 구간, 즉 웨이크업 프레임 발생구간은 통신관리자(102)와 연결된 모든 단말(104)들이 웨이크업 프레임을 수신할 수 있도록 하기 위하여, 개별 단말(104)들의 시간 동기 오차를 충분히 고려하여 정한다. 즉, 각각의 단말(104)들은 동일한 모델이더라도 저전력 타이머 등의 오차 등에 의하여 웨이크업 프레임을 수신하기 위하여 웨이크업 모드로 전환되는 시간이 모드 다를 수 있다. 만약 통신관리자(102)와 연결된 단말(104)들의 수가 많거나 각 단말(104)들의 시간 동기 오차가 큰 경우 상기 통신 주기 내에서 상기 웨이크업 프레임 발생구간의 비중이 커지게 되며, 이 경우 완전 비동기 방식에 가까워진다. 반대로, 통신관리자(102)와 연결된 단말(104)들의 수가 작거나 각 단말(104)들의 시간 동기 오차가 작은 경우 상기 웨이크업 프레임 발생구간은 매우 짧아지게 되며, 이 경우 완전 동기 방식에 가까워진다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 통신관리자(102)와 연결된 단말(104)의 수 및 각 단말(104)들의 성능에 따라 상기 웨이크업 프레임 발생구간을 적절히 정할 수 있다.On the other hand, in order for the communication manager 102 to continuously generate the wakeup frame, that is, the wakeup frame generation period, all the terminals 104 connected to the communication manager 102 can receive the wakeup frame, And the time synchronization error of the individual terminals 104 is taken into consideration. That is, although each of the terminals 104 may be the same model, the time to switch to the wakeup mode may be different from the mode in order to receive the wakeup frame due to an error such as a low power timer or the like. If the number of terminals 104 connected to the communication manager 102 is large or the time synchronization error of each terminal 104 is large, the weight of the wakeup frame occurrence period becomes large within the communication period. In this case, Approach. On the contrary, if the number of terminals 104 connected to the communication manager 102 is small or the time synchronization error of each terminal 104 is small, the occurrence period of the wakeup frame becomes very short, and in this case, it becomes closer to the complete synchronization method. Therefore, in the embodiment of the present invention, it is possible to properly determine the wakeup frame occurrence period according to the number of terminals 104 connected to the communication manager 102 and the performance of each terminal 104. [

한편 상기 웨이크업 프레임 발생구간 내에서의 각 웨이크업 프레임들 간의 전송간격은 가능한 한 짧을수록 개별 단말(104)의 웨이크업 대기 시간을 줄어 전력 소모를 최소화할 수 있다. 만약 상기 전송간격이 0일 경우에는 완전 연속전송 방식이 된다.Meanwhile, as the transmission interval between the wakeup frames in the wakeup frame occurrence interval is as short as possible, the wakeup wait time of the individual terminal 104 can be reduced to minimize power consumption. If the transmission interval is 0, it is a completely continuous transmission scheme.

본 발명의 실시예에서와 같이 통신관리자(102)에서 복수 개의 웨이크업 프레임을 발생시키게 되면, 개별 단말(104)들의 수신대기 시간이 감소하므로 개별 단말(104)들의 전력소비는 감소하게 된다. 그러나, 반대로 통신관리자(102)의 전력소비는 하나의 웨이크업 프레임을 전송할 때 보다 증가하게 된다. 하지만 일반적으로 통신관리자(102)는 배터리로 구동되는 것이 아니라 유선으로 안정된 전원을 공급받게 되므로 통신관리자(102)에서 추가적으로 전력을 소모하더라도 전체 네트워크의 동작에는 문제가 되지 않는다. 즉, 본 발명은 유선으로 전원을 공급받는 통신관리자(102)의 전력소비를 증가시키는 대신, 배터리로 구동되는 단말(104)의 전력 소비를 최소화함으로써 단말(104)의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
When the communication manager 102 generates a plurality of wakeup frames as in the embodiment of the present invention, the power consumption of the individual terminals 104 decreases because the waiting time for receiving the individual terminals 104 decreases. However, conversely, the power consumption of the communication manager 102 increases when transmitting one wake-up frame. However, in general, the communication manager 102 receives not only the battery but also the wired and stable power, so that even if the communication manager 102 consumes additional power, there is no problem in the operation of the entire network. That is, the present invention minimizes the power consumption of the terminal 104 driven by the battery, instead of increasing the power consumption of the communication manager 102 powered by the wire, so that the life of the terminal 104 can be extended .

한편, 전술한 바와 같이, 동일한 구조의 단말(102)이더라도 웨이크업 프레임의 수신을 위하여 웨이크업 모드로 전환되는 주기에는 약간씩의 오차가 있으며, 상기 오차는 시간이 갈수록 점점 커지게 된다. 이에 따라 통신관리자(102)에서 모든 단말(104)로 웨이크업 프레임이 전달되도록 하기 위하여 웨이크업 프레임 발생구간이 점점 길어지게 되며, 이는 통신상의 다른 문제들을 발생시킨다. 예를 들어, 통신관리자(102)이 단 하나의 단말(104)과 통신하려 할 때에도 해당 단말이 언제 웨이크업 모드로 전환될지 알 수 없으므로 최악의 경우 통신 주기 내내 웨이크업 프레임을 전송하여야 할 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 해당 단말(104)과는 다음 통신 주기가 되어야 통신이 가능하므로 통신이 계속해서 지연되게 된다.As described above, even in the terminal 102 having the same structure, there is a slight error in the cycle of switching to the wake-up mode for reception of the wake-up frame, and the error gradually increases with time. Accordingly, in order for the communication manager 102 to transmit a wakeup frame to all the terminals 104, the wakeup frame generation period becomes longer, which causes other problems in communication. For example, when the communication manager 102 tries to communicate with only one terminal 104, it is impossible to know when the terminal will switch to the wakeup mode. Therefore, in the worst case, the wakeup frame must be transmitted within the communication cycle Lt; / RTI > In this case, since communication can be performed only with the next communication cycle with the terminal 104, communication is continuously delayed.

이와 같은 상황을 방지하기 위해서는 개별 단말(104)들이 웨이크업 모드로 전환되기 위한 주기, 즉 각 단말(104)의 수면 대기 시간을 보정할 필요가 있다.In order to prevent such a situation, it is necessary to correct the period for switching the individual terminals 104 to the wake-up mode, that is, the sleep waiting time of each terminal 104. [

이를 위하여, 통신관리자(102)는 각 주기 별로 전송하는 복수 개의 웨이크업 프레임 각각에 일련번호 정보를 포함할 수 있다. 즉, 해당 주기에 첫 번째로 송신되는 웨이크업 프레임은 1, 다음 웨이크업 프레임은 2, 마지막 웨이크업 프레임은 N(N은 양의 정수) 등으로 일련번호를 부여할 수 있다.For this purpose, the communication manager 102 may include serial number information in each of a plurality of wakeup frames transmitted for each period. That is, a serial number may be assigned to the first wakeup frame transmitted first in the cycle, the second wakeup frame is 2, and the last wakeup frame is N (N is a positive integer).

상기와 같이 일련번호가 부여된 웨이크업 프레임 중 하나를 전송받은 단말(104)은 상기 웨이크업 프레임의 일련번호로부터 자신이 전체 웨이크업 프레임 발생구간 중 어느 시점에서 웨이크업 모드로 전환되었는지를 알 수 있다. 또한 상기 일련번호를 이용하여 다음 통신 주기에는 N/2번째 웨이크업 프레임 전송 시점(즉, 중앙에 위치한 웨이크업 프레임의 전송 시점)에 웨이크업 모드로 전환되도록 상기 수면 대기 시간을 보정할 수 있다.Upon receiving one of the serial numbered wakeup frames as described above, the terminal 104 recognizes from the serial number of the wakeup frame the time at which the wakeup frame has transitioned to the wakeup mode have. Further, the sleep latency can be corrected to switch to the wakeup mode at the N / 2th wakeup frame transmission time (i.e., the transmission time of the wakeup frame located at the center) in the next communication cycle by using the serial number.

수면 대기 시간을 보정하는 다른 방법은, 수신된 웨이크업 프레임의 일련번호 및 이전에 수신된 웨이크업 프레임의 일련번호를 서로 비교하는 것이다. 만약 수신 주기에 따라 일련번호가 증가한다면, 이는 자신의 수면 대기 시간이 통신 주기보다 길다는 것을 의미하며, 일련번호가 감소하는 경우는 수면 대기 시간이 통신 주기보다 짧다는 것을 의미한다. 따라서 상기와 같이 각 통신 주기마다 수신되는 웨이크업 프레임의 일련번호를 비교함으로써 수면 대기 시간을 보정하는 것이 가능하다.
Another way to compensate for sleep latency is to compare the serial number of the received wake up frame and the serial number of the previously received wake up frame with each other. If the serial number increases according to the reception period, it means that the sleep standby time of the user is longer than the communication period, and when the serial number decreases, the sleep standby time is shorter than the communication period. Therefore, it is possible to correct the sleep waiting time by comparing the serial numbers of the wake-up frames received for each communication period as described above.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

100 : 무선 통신 시스템 102 : 통신관리자
104 : 단말 106 : 무선 통신
200 : 무선 통신 모듈 202 : 중앙처리부
204 : 모드 제어부100: wireless communication system 102: communication manager
104: Terminal 106: Wireless communication
200: wireless communication module 202: central processing unit
204:

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 통신 주기 별로 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하는 통신관리자와 통신을 수행하는 무선 통신 단말에 있어서,
상기 통신관리자와의 무선 통신을 매개하는 무선 통신 모듈;
상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 통신관리자와 통신을 수행하는 중앙처리부; 및
기 설정된 수면 대기 시간 동안 상기 무선 통신 모듈 및 상기 중앙처리부를 턴-오프하여 수면 모드를 유지하다가, 상기 수면 대기 시간이 경과하면 상기 무선 통신 모듈을 턴-온하여 웨이크업 모드로 전환하고, 상기 무선 통신 모듈로부터 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 중 하나의 웨이크업 프레임이 수신되면 상기 중앙처리부를 턴-온하여 정상 모드로 전환하는 모드 제어부;
를 포함하되,
상기 복수 개의 웨이크업 프레임에 포함되는 각각의 웨이크업 프레임은 상기 웨이크업 프레임 전송 순서에 따른 일련번호 정보를 포함하고,
상기 모드 제어부는, 수신된 상기 웨이크업 프레임의 일련번호를 이용하여 다음 통신 주기에 송신되는 복수 개의 웨이크업 프레임 중 가운데에 위치한 웨이크업 프레임을 수신하도록 상기 상기 수면 대기 시간을 보정하는, 무선 통신 단말.
A wireless communication terminal that communicates with a communication manager that transmits a plurality of wakeup frames for each communication cycle,
A wireless communication module that mediates wireless communication with the communication manager;
A central processing unit for communicating with the communication manager through the wireless communication module; And
The wireless communication module maintains the sleep mode by turning off the wireless communication module and the central processing unit during a preset sleep waiting time, and when the sleep waiting time elapses, the wireless communication module turns on and switches to the wake up mode, A mode controller for turning on the central processing unit and switching to a normal mode when one of the plurality of wakeup frames is received from the communication module;
, ≪ / RTI &
Each of the wakeup frames included in the plurality of wakeup frames includes serial number information according to the wakeup frame transmission order,
Wherein the mode control unit corrects the sleep waiting time to receive a wakeup frame located in the middle among a plurality of wakeup frames transmitted in the next communication cycle by using the serial number of the received wakeup frame, .
통신 주기 별로 복수 개의 웨이크업 프레임을 송신하는 통신관리자와 통신을 수행하는 무선 통신 단말에 있어서,
상기 통신관리자와의 무선 통신을 매개하는 무선 통신 모듈;
상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 통신관리자와 통신을 수행하는 중앙처리부; 및
기 설정된 수면 대기 시간 동안 상기 무선 통신 모듈 및 상기 중앙처리부를 턴-오프하여 수면 모드를 유지하다가, 상기 수면 대기 시간이 경과하면 상기 무선 통신 모듈을 턴-온하여 웨이크업 모드로 전환하고, 상기 무선 통신 모듈로부터 상기 복수 개의 웨이크업 프레임 중 하나의 웨이크업 프레임이 수신되면 상기 중앙처리부를 턴-온하여 정상 모드로 전환하는 모드 제어부;
를 포함하되,
상기 복수 개의 웨이크업 프레임에 포함되는 각각의 웨이크업 프레임은 상기 웨이크업 프레임 전송 순서에 따른 일련번호 정보를 포함하고,
상기 모드 제어부는, 수신된 상기 웨이크업 프레임의 일련번호 및 이전 통신 주기에 수신한 웨이크업 프레임의 일련번호를 비교하여 각 통신 주기 별로 동일한 일련번호의 웨이크업 프레임을 수신하도록 상기 수면 대기 시간을 보정하는, 무선 통신 단말.A wireless communication terminal that communicates with a communication manager that transmits a plurality of wakeup frames for each communication cycle,
A wireless communication module that mediates wireless communication with the communication manager;
A central processing unit for communicating with the communication manager through the wireless communication module; And
The wireless communication module maintains the sleep mode by turning off the wireless communication module and the central processing unit during a preset sleep waiting time, and when the sleep waiting time elapses, the wireless communication module turns on and switches to the wake up mode, A mode controller for turning on the central processing unit and switching to a normal mode when one of the plurality of wakeup frames is received from the communication module;
, ≪ / RTI &
Each of the wakeup frames included in the plurality of wakeup frames includes serial number information according to the wakeup frame transmission order,
The mode control unit compares the serial number of the received wake-up frame with the serial number of the received wake-up frame in a previous communication cycle and corrects the sleep wait time so as to receive a wakeup frame of the same serial number for each communication cycle The wireless communication terminal.
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