TWI255111B - Wireless LAN medium access controller supporting the mode switching, and its switching method - Google Patents
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Description
1255111 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關_括& ^ 其轉換方*，特別是關；！存取控制器及 路的介質存取控制器及其轉模式轉換之無線區域網 【先前技術】 年來，王球無線通訊產業快速發展，無線通訊已 細回科技產業發展佔有重要的地位，而其中無線區域 、，wireless local area network)更是一項極為重要 的技術，寬頻無線區域網路的標準已逐漸成熟，這些標準 主要包括了IEEE 802.1 1 a 與 HiperLAN type 2 (Hiper Performance Radio Local Area Network Type 2 ； HiperLAN/2 ) 〇 IEEE 802· 11a 屬於 IEEE 802.11 group 中的一個標 準，在IEEE 802·11中較早期的標準為802·11，其在2.4 GHz頻帶運作，可以提供到2 Mb/s的頻寬，接著802.1 1b被 提出來，可以支援達11 Mb/s，然這樣的頻寬不敷使用， 因此很快的便發展了更高頻寬的標準802. 1 la，802. 1 1a所 運作的頻帶在5 GHz，且可以支援達54 Mb/s的頻寬。 而HiperLAN/2是為了改善HiperLAN/Ι頻寬不敷使用而 被提出，HiperLAN/2與IEEE 802.1 1a同樣可以提供高達54 Mb/s的頻寬。 這兩種通訊系統在實體層（Physical layer)是使用 正交頻率多重分割(Orthogonal Frequency Division
第5頁 1255111 五、發明說明（2)
Multiplexing ;OFDM)的調變技術，都是在5G的頻段下運 作，兩者主要的差異是在於介質存取控制層（Medium Access Control Layer ； MAC ) 0 因為HiperLAN/2與IEEE 802· 11a在實體層擁有許多丘 同的特性，使得廠商在開發產品時能有較大的相容性，也 能降低成本與減少研發到上市的時間，因此如果能夠達到 同時支援兩種網路標準的介面卡，在無線區域網路的應用 上將是一大進步。 本國專利 IEEE 802· lla 協定」中提出 HiperLAN/2 兩 種通訊系統共 曰本，也有人 換，這兩種協 換的方式是利 間上相當的緩 有鑑於此 模式轉換之無 法，以改善上 公告號548935之「用在無線區域網路調協 與歐洲電信標準協會HiperLAN/2標準之通訊 一統一通訊協定，確保IEEE 8〇2.11&與 種通訊系統可以共存，然其著重在如何使兩 存上，並無法即時切換兩種通訊系統，且在 =對PHS與IEEE 802.1 1b兩種協定來作轉 疋也具有不同的介質存取控制層，不過立轉 用下載介質存取控制層來作轉換，在轉換時 慢。 、 姑本發明係針對上述之困擾，提出一種支援 線區域網路的介質存取控制器及其轉換方 述之缺失。 、 【發明内容】 ;的’係在提供-種支援模式轉換之益 本發明之主要 線區域網路的介質 存取控制器及其韓換方沬 . ”、、 得換方法，透過軟體來
第6頁 1255111 五、發明說明（3) 製作一介質存 HiperLAN/2 兩 不同的通訊系 便利性。 本發明之 線區域網路之 到對應的無線 之電力消耗與 時間。 為達到上 取控制層，其可 種存取協定的模 統，可提供使用 另一目的，係在 轉換方法，利用 網路協定，以提 較低的製作成本 以自動進行IEEE 802· 11a或 式轉換，以動態切換這兩種 者在兩種不同網路間漫遊的 提供一種支援模式轉換之無 偵測訊號的強弱，自動切換 供更穩定的連線服務、較低 與難度’並加速模式轉換的 體層内 之作業 定運作 並有一 對外介 本 質存取 取控制 判斷一 介質存 則實體 層發出 器，使 含有一 系統層 ’而作 硬體層 面並作 發明並 控制器 器，並 通訊系 取控制 層便將 述之目的 路的介質 介質存取 ’利用介 業系統層 設置在軟 為執行軟 提出上述 之轉換方 利用一實 統中之模 器不作動 訊號之模 ，本發 存取控 控制層 質存取 作為介 體層下 體層之 支援模 法，其 體層偵 式是否 並維持 式標諸 明係提出一種支援模式轉換 制 包 中斷訊就給一位於介 中央處理器執行一中斷 及一位於 控制層提 質存取控 ，以提供 硬體環境 式轉換之 步驟包括 測所處環 符合訊號 相同的模 值寫入一 質存取控 處理函數 括一軟體層 介質存取控 供介質存取 制層之執行 介質存取控 〇 無線區域網 首先提供一 境中之訊號 ’若符合的 式，如果不 暫存器，接 制器内之中 ’且中央處 ’在軟 制層下 控制協 環境， 制層之 路的介 介質存 ’接著 話，則 付合， 著實體 央處理 理器會
第7頁 1255111
讀取該暫存器之模式標誌值，以比 與通訊系統内存在之模式標 標誌值 離開中斷處理函數，如果不相 5相R如果相同’便 誌值便被轉換為暫存器内之 =通訊系統内之模式標 處理函數唤醒一位於中 理值，㈣再利用中斷 使線程進行模式轉換=現睡眠狀態之線程， 號。 以將通訊糸統之模式轉換為符合訊 的圖式詳加說明，當更 、特點及其所達成的功 底下藉由具體實施例配合所附 容易瞭解本發明的目的、技術内容 效0 【實施方式】 為了因應現今無線區域網路 如何製作出一個可以自動搜尋訊號= ; = = = 提出一種支援模式轉掻二Ιίίΐ疋必要的，本發明因此 上· ：i 轉 無線區域網路的介質存取控制哭 使;法，：利用介質存取控制器來進行模式轉換： 使传备％境之訊號改變，仍可使用無線區域網路。、 人曾先提出一種支援模式轉換之無線區域網路的 2 幻圖所示為介質存取控制器之架構示 t下之作業系統層（os) 204，介質存取控制器i利用介 質存取控制層202提供介質存取控制協定運作，而作業系
第8頁 1255111 五、發明說明（5) ------ = 204則用來提供介質存取控制層2〇2之執行環境，在作 業系統層2G4下方更設置有—硬體層m，用來提供介質存 取控制層202之對外介面並作為執行軟體層的硬體環境， 當利用介質存取控制器20來轉換不同模式時，便將支援兩 個協定的介質存取控制器皆燒錄至一記憶體，如快閃記憶 體内，以進行模式轉換。 一其中，硬體層206更設置有多個不同的模組，第2圖所 示為硬體層之電路方塊圖，硬體層2〇6包括一與主機溝通 之溝通模組’如PCMCIA模組208、一循環冗餘核對 (Cyclic Redundancy Check ;CRC)模組210 及一利用32- bi ts的AMBA匯流排分別連接至pcMC IA模組208及CRC模組 210 之直接 5己憶體存取（Direct Memory Access ; DMA)模 組212 ’皆是利用Verilog硬體描述語言設計而成，並編譯 成硬體映象檔，硬體層20並包括一記憶體，如靜態隨機存 取記憶體（SRAM )214及一中央處理器216，PCMCIA模組 208提供介質存取控制層202之對外介面，CRC模組21 0連接 至一實體層2 1 8，其偵測一所處環境中之訊號，如丨EEE 802.1 1 a或HiperLAN/2以產生訊號之模式標誌值，並寫入 一暫存器（圖中未示）以傳送至CRC模組210，並利用DM A 模組21 2加速CRC模組210及PCMCIA模組208對靜態隨機存取 記憶體21 4内模式標誌值的存取，中央處理器21 6讀取暫存 器内之訊號的模式標諸值’以進行模式轉換。 在上述軟體層與硬體層206的部分，軟體層的介質存 取控制層202及作業系統層204是屬於軟體的部分，此時並
第9頁 1255111 五、發明說明（6) 請同時參閱第3圖所示’兩者在編譯及連結之後會成為一 個軟體映象檔（Software lmage ) 224，而在硬體層2〇 6的 部分，PCMCIA模組208、循環冗餘核對（CRC )模組21〇及 直接記憶體存取（DMA )模組2 1 2是利用ver i 1 0g硬體描述 語言設計而成，並將硬體設計編譯成硬體映象檔 (Hardware Image ) 226，再將軟體映象檔224與硬體映象 檔226兩者連結起來，包含軟體層與硬體層206的映象檀是 以軟體在前、硬體在後的方式連接起來，接著，利用寫入 記憶體的方式，將整個映象檔寫入至一記憶體裡，當軟體 映象檔224開始執行時’會拷貝軟體映象檔224到記憶體内 的某個位置，接著進行硬體設定，也就是把pcMCIA模組 208、循環冗餘核對（CRC )模組21 〇及直接記憶體存取 (D Μ A )椒組2 1 2燒錄到一個F P G A閘裡，再來進入作業系統 層2 04的設定，包含設定中斷處理函數等，並在作業系統 初始化完畢之後’開始執行介質存取控制協定的程式，此 即為在進行模式轉換前必須進行之階層整合與系統的初始 設定。 本發明並提出一種支援通訊系統模式轉換之無線區域 網路的介質存取控制器之轉換方法，並請繼續參閱第工圖 ^第2圖，以利用第i圖及第2圖來說明轉換方法，首先， 提供一介質存取控制器2〇，此介質存取控制器2〇之硬體層 206利用一實體層218來偵測所處環境中之訊號為IEEE 8〇2.11&或者是以1)61^0/2，當其中之一的訊號較強時， 便判斷在通訊系統中之模式是否符合較強之訊號，當通訊
第10頁 1255111 五、發明說明（7) 系統中之模式符合 制器20不作動，以：：：之較強訊號時’介質存取控 便將訊號之模式尸^佶=、式，如果不符合，實體層218 層2。6的暫存器，V;實寫二—2i:f介質存取控制器之硬體 央處理器216 8便會發出一中斷訊號給中 換，此時，中央處理處器 =6再藉由軟體層來進行模式轉 暫存器内之模式^士佶《執仃中斷處理函數，且讀取 -系統内存在諸： = 器通 數：若的通知，此時便離開中斷處理函 被韓拖杰ΐΐ ^㈣訊系統内之模式標總值 數喻Sg — /子器内之模式標誌值，並接著利用中斷處理函 程ηϋϊ中央處理器216内睡眠狀態的線程，以使線 严产=柄^轉換，以轉換通訊系統之模式，使其符合所處 衣兄π較強之訊號，而可在無線區域網路中繼續使用進行 網路漫遊。 其中」線程被喚醒後，進行模式轉換之步驟流程圖如 4圖所不，其步驟首先如步驟S2〇，當線程被喚醒後，接 ，進行步驟S22之判斷步驟，判斷通訊系統内之模式是否 符合IEEE 802.1 1 a，而若模式符合IEEE 8〇211a，便進行 步驟S24，離開HiperLAN/2之模式，並進入步驟S26，執行 IEEE 802.1 1a，並在模式轉換完成後，進行步驟S28，線 程再度進入睡眠狀態，而若在步驟S22之判斷步驟中，通 訊系統中之模式不符合IEEE 802· 11a，便進行步驟S30， 將模式離開IEEE 802.11a，緊接著進行步驟332，轉換模 第11頁 1255111 五、發明說明（8) ^為HiperLM/2，於模式轉換完成後，線程 入 S28之睡眠狀態。 、如描ί 了更加蘭明本發明之優點，因此利用實驗來實際量 轉換之轉換時間，第5圖為兩個硬體層，對接之實 Ζ架構圖’提供兩個介質存取控制器，利用一可以提供對 ，之基頻（baseband)模組220連接兩個介質存取控制器 士，體層20 6 ’其中一個介質存取控制器作為擷取點， 固作為仃動裝置，兩個硬體層2〇6内之pcMciA模組2〇8
制Ϊ別連接至一外部主機端222，利帛第4圖之實驗架構以 8 ί) / ^種模式轉換所需花費之時間，首先量測1 EEE .1 la@模式轉換到HiperLAN/2模式所花費之時間為9. 土 ^，^罝測1111^1^0/2模式轉換到1EEE 802.1 1 8模式所花 為20. “s ’因此利用本發明之介質存取控制器 式轉換’所花費之時間皆不會超過ms，比起透 k下载新協定進行轉換的時間減少許多。 盈綠月提出一種介質存取控制器，當通訊系統漫遊於 ^:域網路時’可谓測訊號強弱’並動態轉換介質存取 方便使用者繼續存取㈣，並透過軟體來製作 、子取控制層，使其可以自動進行IEEE 802 lla或 兩種存取協定的模式轉換，以動態切換這兩種 # L訊系統，而提供使用者在兩種不同網路間漫遊的 網路梳丄並利用偵測訊號的強弱，自動切換到對應的無線 較低的^提供更穩定的連線服務、較低之電力消耗與 - 、I作成本與^度，並加速模式轉換的時間。 第12頁 1255111 五、發明說明（9) 以上所述係藉由實施例說明本發明之特點，其目的在 使熟習，該技術者能瞭解本發明之内容並據以實施，而非限 疋本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精 神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述由社 專利範圍中。 甲"月 第13頁 1255111 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明之介質存取控制器之架構示意圖。 第2圖為本發明之硬體層之電路方塊圖。 第3圖為本發明之軟體映象層與硬體映象層位於記憶體内 之存放位置。 第4圖為本發明之進行模式轉換之步驟流程圖。 第5圖為本發明利用兩個硬體層對接之實驗架構圖。 【主要元件符號說明】 20介質存取控制器 202介質存取控制層 204作業系統層 206硬體層 208 PCMCIA 模組 2 1 0循環冗餘核對模組 2 1 2直接記憶體存取模組 2 1 4靜態隨機存取記憶體 2 1 6中央處理器 218實體層 220基頻模組 2 2 2外部主機端 224軟體映象檔 226硬體映象檔
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Claims (1)
1255111
匕種二莫式轉換之無線區域網路的介質存取控制器， 八係狄置於一記憶體内，該介質存取控制器包括： 質：爲其係包括：介質存取控制層及-設置於該介 哲 工，0下之作業系統層，該介質存取控制層提供介 、子取控制協定運作，而該作業系統層提供該介質存取控 制層之執行環境；以及 一硬體層，其係設置於該軟體層下，提供該介質存取控 制層之對外介面與執行該軟體層之硬體環境。
2·如申請專利範圍第1項所述之支援模式轉換之無線區域 網路的介質存取控制器，其中，該硬體層包括一溝通模 組、一CRC模組及一分別連接至該溝通模組及該CRC模組之 DMA模組’該溝通模組提供該介質存取控制層之對外介 面’而該DMA模組加速該CRC模組及該溝通模組之存取動 作0 3·如申請專利範圍第2項所述之支援模式轉換之無線區域 網路的介質存取控制器，其中，該溝通模組係為PCMCIA模 組。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之支援模式轉換之無線區域 網路的介質存取控制器，更包括一實體層，該實體層連接 至該CRC模組，偵測一所處環境中之訊號以產生該訊號之 模式標誌值。 5 ·申請專利範圍第4項所述之支援模式轉換之無線區域網 路的介質存取控制器，其中，該訊號係為IEEE 802· 11a及 HiperLAN/2之其中之一者。
第15頁 1255111 六、申請專利範圍 6·如申請專利範圍第4項所述之支援模式轉換之無線區域 網路的介質存取控制器，其中，該實體層將該模式標誌值 寫入一暫存器，並發出中斷訊號給一位於該硬體層之中央 處理器。 7·如申請專利範圍第6項所述之支援模式轉換之無線區域 網路的介質存取控制器，該硬體層更包括一記憶體，該記 憶體連接該DMA模組及該中央處理器，以利用該DMA模組加 速該cfi模組與該溝通模組對該靜態隨機存取記憶體内該 模式標誌值的存取，而該中央處理器讀取該暫存器内之 訊號的模式標誌值，以進行模式轉換。 Λ 8· —種支杈模式轉換之無線區域網路的介質存取控制器 轉換方法，其步驟包括·· 環3境=:質存取控制器’其係利用-實趙層镇測所處 b.判斷τ通訊系統中之模式是否符合該訊號； 模式 ’則該介質存取控制器不作動，以維持該 (b2 )若否，則該實體層誃 一暫存器，並進行步驟c ; μ 5 '吴式軚誌值寫入 C.該實體層-中斷訊號給一向 中央處理器，以使該中央處理 :2控制器内之 該中央處理器會讀取該暫存秀 ，斷處理函數，且 存器之模式標誌值與該通气。系標認值’以比較該暫 相同； 訊糸統内存在之模式標諸值是否 第16頁 1255111 六、申請專利範圍 (Cl ) 式； (c2 ) 為該暫存器 d.利用該 眠狀態之線 系統之該模 9 ·如申請專 網路的介質 中，該中斷 程進行該模 偵測並判 之該訊號； 若是，該 式；以及 若否，該 合該訊號， 若是，則離開該中斷處理函數，並維持該模 若否， 内之模 中斷處 程，以 式，使 利範圍 存取控 處理函 式轉換 斷該通 模 則該通訊系統内之該模式標誌值被轉換 式標誌值，並進行步驟d ;以及 理函數喚醒一位於該中央處理器内為睡 使該線程進行模式轉換，以轉換該通訊 其符合該訊號。 第8項所述之支援模式轉換之無線區域 制器之轉換方法，其中，在d之步驟 數喚醒該睡眠狀態之該線程，以使該 之步驟包括： Λ、 訊系統中該模式是否符合該所處環境中 線程進入該睡眠狀態，並維持目前使用之該 線程進行模式轉換，以轉換該該模式，使发^ 且於該模式轉換後進入該睡眠狀態。 付
第17頁
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