KR20070001266A - 이동성이 가능한 시스템 구조의 소프트웨어 아키텍쳐 및응용 프로그래밍 인터페이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 WLAN에 있어서 MESA의 OS 독립 및 플랫폼 독립을 가능하게 하는 소프트웨어 아키텍쳐 및 지원 API에 관한 것이다. 본 발명은 WLAN 노드에서 다른 플랫폼으로 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템을 제공한다. 상기 노드는 제어 플레인 알고리즘을 구현하고 매체 접속 제어(MAC) 드라이버와 상호작용(interact)하도록 구성된 제어 플레인과, 데이터 플레인 알고리즘을 구현하고 MAC 드라이버와 상호작용하도록 구성된 데이터 플레인과, 운영, 관리 및 유지보수(OAM) 에이전트와 상호작용하도록 구성된 OAM 핸들러 태스크를 포함한다. APIs는 OS의 차이, OAM 에이전트 구현의 특수성 및 AP 플랫폼 차이에 관계없이, 외부 모듈과 상호작용할 수 있도록 제공된다.

Description

이동성이 가능한 시스템 구조의 소프트웨어 아키텍쳐 및 응용 프로그래밍 인터페이스 {MOBILITY ENABLED SYSTEM ARCHITECTURE SOFTWARE ARCHITECTURE AND APPLICATION PROGRAMING INTERFACE}
도 1은 본 발명에 따른 MESA 소프트웨어 아키텍쳐의 상위 레벨 함수의 블록도이다.
도 2는 MESA 소프트웨어 태스크 레벨 아키텍쳐의 블록도이다.
도 3은 MESA 소프트웨어 아키텍쳐의 제어 플레인 대 데이터 플레인 뷰의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상용의 AP 상에서 MESA 소프트웨어 아키텍쳐를 통합한 일례의 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 가동 절차의 신호 전송도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 MESA 소프트웨어와 외부 환경 사이의 응용 프로그래밍 인터페이스를 도시한 블록도이다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 무 선 근거리 네트워크(WLAN; Wireless Local Area Network)에 있어서 이동성이 가능한 시스템 구조(MESA; Mobility Enabled System Architecture)의 운영 체제(OS; Operating System) 독립 및 플래폼(platform) 독립을 가능하게 하는 소프트웨어 아키텍쳐 및 지원 응용 프로그래밍 인터페이스(API; Application Programming Interface)에 관한 것이다.
예로서, WLAN은 일반적으로 각 셀(cell)이 기본 서비스 세트(BSS; Basic Service Set)로 언급될 수 있는 셀들로 세분화된 시스템 아키텍쳐에 기초한다. 각각의 셀은 일반적으로 접속 포인트(AP; access point)에 의해 제어된다. AP와 스테이션(STAs; stations) 사이의 통신은, 예를 들어, 802.11 표준에 의해 규정된다. WLAN은 단일 AP로 단일 셀에 의해 형성될 수 있으나, 대부분의 WLANs은 다수개의 셀을 포함하여 APs가 분배 시스템(DS; Distribution System)으로 불리는 백본을 통해 접속되며, 대표적인 분배 시스템으로 이더넷(ethernet)이 있다. 다수개의 셀들, 그의 각 APs 및 DSs을 포함하는 전체 상호접속된(interconnected) WLAN은 일반적으로 하나의 802.11 네트워크로 간주되고, 확장된 서비스 세트(ESS; Extended Service Set)로 언급될 수 있다.
본 발명은 WLAN에 있어서 MESA의 OS 독립 및 플랫폼 독립을 가능하게 하는 소프트웨어 아키텍쳐 및 지원 API에 관한 것으로, WLAN 노드에서 다른 플랫폼으로 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 WLAN에 있어서 MESA의 OS 독립 및 플랫폼 독립을 가능하게 하는 소프트웨어 아키텍쳐 및 지원 API에 관한 것이다. 본 발명은 WLAN 노드에서 다른 플랫폼으로 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템을 제공한다. 상기 노드는 제어 플레인 알고리즘(control plane algorithm)을 구현하고 매체 접속 제어(MAC; Medium Access Control) 드라이버와 상호작용(interact)하도록 구성된 제어 플레인과, 데이터 플레인 알고리즘(data plane algorithm)을 구현하고 MAC 드라이버와 상호작용하도록 구성된 데이터 플레인과, 운영, 관리 및 유지보수(OAM; Operation, Administration and Maintenance) 에이전트(agent)와 상호작용하도록 구성된 OAM 핸들러 태스크를 포함한다. APIs는 OS의 차이, OAM 에이전트 구현의 특수성 및 AP 플랫폼 차이에 관계없이, 외부 모듈과 상호작용할 수 있도록 제공된다. 제어 플레인은 채널 품질 제어 태스크를 포함하고, 데이터 플레인은 데이터-인 태스크 및 데이터-아웃 태스크를 포함한다. 채널 품질 제어 태스크는 MAC 드라이버로부터 측정치를 수집하고, 다른 태스크들과 조화하여 기능한다. 데이터-인 태스크 및 데이터-아웃 태스크는 MAC 드라이버로부터 및 MAC 드라이버로 데이터를 전송한다.
이하, 용어 “STA”는 무선 송/수신 유닛, 사용자 기기(user equipment), 이동국(mobile station), 일반 또는 이동전화 가입자 유닛, 무선 호출 수신기(pager) 또는 무선 환경에서 작동할 수 있는 임의의 다른 유형의 장치를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 모든 용어는 상기 각 용어들이 다른 용어들을 포함하여 맞바꾸어 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하기 언급될 때, 용어 "AP"는 기지국, 노드-B, 사이트 제어기 또는 무선 환경에서의 임의의 다른 유형의 인터페이싱 장치를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 모든 용어는 상기 각 용어들이 다른 용어들을 포함하여 맞바꾸어 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
MESA는 라우터(routers), APs 및 STAs와 같은 WLAN 노드의 알고리즘에 관련된 무선 자원 관리(RRM; Radio Resources Management), 서비스 품질(QoS; Quality Of Service) 및 이동성 관리를 개발하는 데 중점을 두고 있다. 본 발명을 설명하기 위해 사용된 도면에는 주로 AP를 기본으로 한다. 그러나, WLAN 라우터 또는 WLAN 스테이션(예를 들어, 이동 단말)과 같은, 다른 WLAN 노드에 동일한 아키텍쳐를 구현할 수 있음을 인지하여야 한다. AP에 대부분의 WLAN 정보를 집중한 fat AP 아키텍쳐 옵션이 오늘날의 WLAN 시장에서 우세한 AP 솔루션인 것으로 보여지므로, MESA 소프트웨어 아키텍쳐를 도시하기 위해 AP를 사용하였다.
AP는 무선 주파수 통신, 사용자 인증, 통신 암호화, 보안 로밍, WLAN 관리와, 일부 경우에는 네트워크 라우팅을 처리한다. 알고리즘 정보는 스테이션 관리 엔티티(SME; Station Management Entity)에 존재한다. 알고리즘은 서비스 접속 포인트(SAP; Service Access Point) 인터페이스를 통해, 매체 접속 제어(MAC) 계층 관리 엔티티(MLME; MAC Layer Management Entity)와 물리 계층 관리 엔티티(PLME; Physical Layer Management Entity)를 연결한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 MESA 소프트웨어 아키텍쳐는 최소한의 가격 및 개발 시간으로, 모듈화되고 다른 고객 플랫폼으로 용이하게 이식 가능한 소프트웨어 구현을 허용한다. MESA 소프트웨어 아키텍쳐에 API 계층을 포함하여 MESA 알고리즘을 미래 고객의 플랫폼 및 OS의 독자성으로부터 분리한다. 이는 다양한 고객의 플랫폼으로 미들웨어(middleware)로써 MESA 소프트웨어의 통합을 매우 단순화한다.
예로서 주어진 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터, 그에 따른 도면과 함께, 본 발명을 보다 상세하게 이해할 수 있을 것이다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 MESA 소프트웨어 아키텍쳐를 포함하는 시스템(100)의 상위 레벨 함수의 블록도이다. 시스템(100)은 스테이션 관리 엔티티(SME, 110), 매체 접속 제어(MAC) 드라이버/OS 인터페이스(120), 운영, 관리 및 유지보수(OAM) 에이전트(130), TCP, IP, http 등과 같은 다른 상위 계층 엔티티(140), 802.11 칩셋(chipset, 150) 및 802.3 칩셋(160)을 포함한다. SME(110)는 WLAN RRM 함수 블록(112)을 포함하고, 또한 OEM 벤더(vendor)로부터 다른 SME 함수 블록(114)을 포함할 수 있다. RRM 함수 블록(112)은 RRM 제어 로직(116)을 구현하고, QoS 제어, 속도 제어, 스케쥴링 및 전력 제어 등을 포함하는 RRM 알고리즘(118)을 실행한다.
RRM API(112)는 MAC 드라이버(120)에서 구현된다. RRM API(122)는 RRM 알고리즘뿐만 아니라, 상기 RRM 출력으로 MAC 또는 물리 계층을 업데이트하는 APIs에 의해 요청되는 측정치 및 통계치의 수집을 위한 APIs를 주로 포함한다. 이 APIs는 특정 드라이버가 선택되면 MAC 드라이버 APIs에 매핑(사상)된다. RRM API(112)는 OEM 벤더에 의해 제공되는 SME 함수(114)와 연결하기 위해 MAC 드라이버(120)에서 구현된다. RRM 이식(porting) 및 OS 추상화(abstraction) API(124)가 또한 MAC 드라이버(120)에서 구현된다. 바람직하게는, RRM 이식 및 OS 추상화 API(124)는 메모리 할당 APIs, 버퍼 관리 APIs 및 타이머 서비스 APIs를 포함한다. 이 APIs는 IEEE에 의해 채택되고 ISO 및 ANSI에 의해 승인된 개방 운영 인터페이스 표준인 이식 가능한 운영 체제 인터페이스(POSIX; Potable Operating System Interface)로, 플랫폼 독립 및 용이한 이식성을 허용하도록 호환되는 표준이다. OAM의 RRM API(132)는 전용(proproetary) 및 표준(standard) 관리 정보 블록(MIB; Management Information Block) 접속(134, 136) 둘 다를 위해 OAM 에이전트(130)에서 구현된다.
도 2는 본 발명에 따른 MESA 소프트웨어 아키텍쳐를 통합한 시스템(200)의 블록도이다. 시스템(200)은 상위 계층 엔티티(210), MAC 드라이버(220), 802.11 칩셋(230), OAM 에이전트(240) 및 MESA 소프트웨어 아키텍쳐(250)를 포함한다. MESA 소프트웨어 아키텍쳐(250)는 채널 품질 제어(ChannelQualCtrl) 태스크(252), 데이터_인(Data_In) 태스크(254), 데이터_아웃(Data_Out) 태스크(256), 및 OAM_핸들러(OAM_Handler) 태스크(258)를 포함한 다수의 태스크(tasks)를 포함한다.
채널 품질 제어 태스크(252)는 수신 패킷 에러율(Rx PER)과 같은, MAC 드라이버(220)로부터 측정치를 수집한다. 상이 측정치는 상이 주기성을 가질 수 있다. 채널 품질 제어 태스크(252)는 측정치 수집을 위해 다른 태스크들과 조화하여 기능하고, 필요에 따라 관련 필터링을 수행한다. 또한 채널 품질 제어 태스크(252)는 MAC 드라이버(220)로부터 관련 요청 메시지를 처리하고, 사일런트 측정 기간(SMP; Silent Measurement Period) 동안에 인접한 APs에 대한 인증(ACK) 메시지를 수집한다. SMP는 AP가 어떠한 데이터도 전송하지 않으나, MESA 알고리즘에 의해 사용된 측정치를 수집하기 위해 단지 그 환경을 따르는 동안의 기간이다. 채널 품질 제어 태스크(252)는 주파수 선택 알고리즘, 에너지 검출 임계 알고리즘(energy threshold algorithm) 및 전력 제어 알고리즘과 같은 알고리즘들을 구현한다. 라우드 패킷(Loud packets) 생성 로직은 데이터_아웃 태스크(256)에서 구현된다.
채널 품질 제어 태스크(252)에서 구현되는 알고리즘은 주기적 타이머 또는 미리 정의된 측정 임계 트리거에 기초하여 호출될 수 있다. 채널 품질 제어 태스크(252)는 OAM_핸들러 태스크(258)와 개시 단계의 제어를 공유하고, RRM 특징의 가능/불가능과 같은 OAM 요청을 처리한다. QoS 알고리즘은 채널 품질 제어 태스크(252)와 데이터_아웃 태스크(256) 사이에 분배된다.
데이터_아웃 태스크(256)는 MAC 드라이버(220)에 데이터를 전송하고, 불량 프레임 개수, 양호 프레임(good frames) 개수, 그의 AP 채널 이용, 손실 ACKs의 개수 등과 같은, 전송된 데이터에 관련된 통계치를 수집한다. 데이터_아웃 태스크(256)는 속도 제어 및 스케쥴러 알고리즘과, 일부 QoS 알고리즘을 구현한다. 전력 제어 알고리즘의 지원 하에, 데이터_아웃 태스크(256)는 데이터_아웃 태스크(256)에 의해 수집된 RSSI 측정치를 사용하는 접속된 STAs에 의해 인식된 수신 신호 세기 지시자(RSSI; received signal strength indicator)를 산출하고, 전력 제어 슬로우 인터페이스 산출 과정에 의해 사용된 히스토그램을 업데이트한다. 또한 데이터_아웃 태스크(256)는 채널 품질 제어 태스크(252)에 의해 유지되는 관련 된 경로 손실 빈(path loss bin)에 Tx 패킷의 지속 기간을 더함으로써, 그 자체 AP 로드 히스토그램의 가장 최근의 경우를 업데이트한다.
데이터_인 태스크(254)는 MAC 드라이버(220)로부터 들어오는 데이터에 관한 MESA 알고리즘에 의해 요청된 정보를 수신하고, RRM 소프트웨어로 이 정보를 통과시킨다. RRM 소프트웨어는 AP와 접속된 각 STA의 대기열(queue)을 유지한다.
OAM_핸들러 태스크(258)는 OAM 에이전트(240)와 상호작용하여, 구성 파라미터를 얻어 다른 MESA 태스크로 분배하고, 여러 가지 성능과 다른 MESA 태스크에 의해 수집된 고장 관리 통계치를 처리하고, OAM 에이전트(240)를 거쳐 OAM 관리자(미도시)에 목적을 보고하기 위해 요청되는 대로 이 통계치들을 필터링한다. 또한 OAM_핸들러 태스크(258)는 OAM 에이전트(240)에 (채널 품질 제어 태스크(252)로부터 수신된 대로) MESA 소프트웨어 준비 상태를 보고한다.
본 발명에 따른 MESA 소프트웨어 아키텍쳐는 록/언록(lock/unlock) 요건과, 시스템 성능에 미치는 관련된 부정적인 영향을 최소화하기 위해 분배된 데이터베이스 접근 방법을 이용한다. 데이터베이스는 두 개의 종류, 즉 데이터베이스(262, 264)와 같은 국부 데이터베이스 및 공유 데이터 베이스(270)로 분류된다.
태스크에 대해 적어도 하나의 국부 데이터베이스가 있다. 국부 데이터베이스는 다음의 부-데이터베이스, 즉 각 태스크에 특정된 구성 파라미터, 측정 데이터, 및 알고리즘 특정 내부 데이터를 포함한다. 구성 파라미터는 MIB로부터 오고, OAM 에이전트(240)로부터 그들을 얻는 OAM_핸들러 태스크(258)에 의해 분배된다. 알고리즘 특정 내부 데이터는 그 알고리즘에 특정된 데이터베이스 내에 유지되어야 한 다. 이는 측정 데이터베이스에서 수행된 필터링으로부터 출력을 포함한다. OAM_핸들러 태스크(258)의 국부 데이터베이스는 OAM 관리자에 보고하기 위해 수집되는 성능 및 통계 데이터를 포함할 수 있다.
공유 데이터베이스(270)는 하나 이상의 태스크에 의해 공유되어야 하는 데이터를 포함한다. 공유 데이터베이스(270)는 또한 다수의 태스크 사이에 공유되어야 하는 구성 파라미터, 하나 이상의 태스크에 의해 사용되어야 하는 측정 데이터 및 다른 태스크들에 의해 나타내야 하는 알고리즘 출력을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 플레인(310) 및 제어 플레인(320)을 포함하는 MESA 소프트웨어 아키텍쳐(302)를 포함하는 시스템(300)의 도면이다. 본 발명에 따르면, 제어 플레인(320)은 데이터 플레인(310)으로부터 분리되어, 데이터 처리(즉, 데이터 유출량 대 데이터 유입량)의 우선 순위에 있어서 유연성을 제공한다. 본 발명의 모듈화 아키텍쳐는 앞으로의 용이한 확장성을 제공하고, 서로 독립적으로 특징의 활성화를 가능하게 된다. 802.11 칩셋 드라이버(304), OAM 에이전트(306) 및 OS(미도시)와 같은, 외부 모듈에 대한 정의가 명확한 인터페이스에 의해 이식성을 달성할 수 있다. 모든 태스크들을 동시에 실행할 수 있어 데이터가 동시에 전송되면서 백그라운드에서 측정을 처리하도록 할 수 있다. 데이터 플레인 알고리즘은 최적 데이터 속도를 결정하고, 전송 대기열을 스케쥴링하며, 승인 제어 및 폭주 제어 (예를 들어, QoS) 알고리즘을 구현한다. 제어 플레인 알고리즘은 주파수 관리, 전력 제어 및 일부 QoS 관련 알고리즘을 구현한다.
예로서, 아래에는 개시 단계(startup phase) 동안에 수행되는 태스크에 대해 설명한다. 개시 단계에서, 채널 품질 제어 태스크(352)는 초기화 상태(Init state)와 검색_SMP 상태에서 동작한다. 초기화 상태에서, 채널 품질 제어 태스크(352)는 초기 OAM 구성 파라미터를 얻고, 소프트웨어 초기화 과정을 수행한다. 검색_SMP 상태에서, SMP 활동이 수행된다. 검색_SMP 상태의 끝에서, 채널 품질 제어 태스크(352)는 데이터_아웃 태스크(356)로 신호를 보내고, 동일한 상태로 유지한다. 채널 품질 제어 태스크(352)가 데이터_아웃 태스크(356)로부터 라우드 패킷(loud packet) 생성 과정의 끝을 지시하는 지시를 수신하면, 채널 품질 제어 태스크(352)는 초기의 Tx 전력 계산을 수행한다. 그 다음, 채널 품질 제어 태스크(352)는 다른 태스크에 (예를 들어, 데이터_아웃(356), 데이터_인(354) 및 OAM_핸들러(358) 태스크) 개시 단계의 끝을 지시하고, 모든 타이머를 정상 운영 단계(normal operation phase)로 설정하고, 관련된 측정을 설정하고, 정상Op_Main 상태로 이동시킨다.
개시 단계에서, 데이터_아웃 태스크(356)는 초기화 상태와 검색_LPG 상태로 운영한다. 초기화 상태에서, 데이터_아웃 태스크(356)는 초기 OAM 구성 파라미터를 얻고, 소프트웨어 초기화 과정을 수행한다. 검색_SMP 상태에서, 데이터_아웃 태스크(356)는 개시 단계 라우드 패킷 생성 과정을 실행한다. 과정의 끝에서, 데이터_아웃 태스크(356)는 라우드 패킷 생성 과정의 끝을 지시하기 위해 채널 품질 제어 태스크(352)에 신호를 보내고, 동일한 상태로 유지한다.
개시 단계에서, 데이터_인 태스크(354)는 OAM 초기의 OAM 구성 파라미터를 얻고, 소프트웨어 초기화 과정을 수행한다. 데이터_인 태스크(354)는 채널 품질 제어 태스크(352)로부터 개시 단계의 끝을 지시하는 메시지의 수신시, 초기화 상태로 부터 정상Op-Main 상태로 이행한다.
개시 단계에서, OAM_핸들러 태스크(358)는 초기화 상태로 운영한다. 이 상태에서, OAM_핸들러 태스크(358)는 OAM 초기의 OAM 구성 파라미터를 얻고, 소프트웨어 초기화 과정을 수행한다. 또한 OAM_핸들러 태스크(358)는 다른 MESA 태스크에 OAM 파라미터를 분배한다.
개시 단계 후에, MESA 소프트웨어는 정상 운영 단계로 들어간다. 정상 운영 단계에서 채널 품질 제어 태스크(352)의 가능한 상태는 정상Op_Main 상태, 정상Op_SMP 상태, 및 채널업데이트 상태이다.
정상 Op_Main 상태에서, 채널 품질 제어 태스크(352)는 접속된 STAs로부터 수신된 데이터에 관한 측정치 및 다양한 통계치를 수집하고, 측정치를 필터링하고, 주기적으로 AP의 전류 채널 이용 상태를 산출하고, MESA 알고리즘을 실행한다. 정상Op_SMP 상태에서, 채널 품질 제어 태스크(352)는 채널 이용 상태, AP에 의해 현재 사용되고 있는 채널을 포함한 ACS에서 모든 채널의 캐리어 록(carrier lock)의 존재시 RSSI, 캐리어 록의 부재시 RSSI(간섭 측정), STAs에 의해 이웃한 APs에 송신되는 ACKs의 개수와 같은, 이웃한 APs에 관한 측정치를 수집한다. 측정치의 필터링은 상태에 관계없이 항상 백그라운드에서 작동하고 있다. 데이터_아웃 태스크(356) 또는 데이터_인 태스크(354)는 채널 품질 제어 태스크(352)의 정상Op_SMP 상태를 인식할 필요가 없다. 데이터_아웃 태스크(356)에 의해 접속된 STAs에 전송된 데이터의 ACK/NACK 수신을 보호하기 위해 사용되는 타이머는 정상 운영 단계 SMP 기간보다 더 큰 값으로 설정되어야 한다. 채널 업데이트 동안에, 채널 품질 제 어 태스크(352)는 채널업데이트 상태로 이행한다.
정상 운영 단계에서 데이터_아웃 태스크(356)의 상태는 정상Op_Main 상태 및 WaitForAck 상태이다. 정상Op_Main 상태에서, 데이터_아웃 태스크(356)는 MAC 드라이버에 데이터를 전송하고, 슬로우 간섭 평가 통계치(예를 들어, STAs에 의해 인식된 RSSI의 예보)와, 데이터_아웃 태스크(356) 활동의 정의에 속한 다른 통계치들을 업데이트한다. AP에 의해 인식된 RSSI의 측정치는 채널 품질 제어 태스크(352)에 의해 수집되고, 측정 데이터베이스에 저장된다. 또한 채널 품질 제어 태스크(352)로부터의 통지시, Tx 전력 레벨 변화 지시가 데이터_아웃 태스크(356)에 의해 MAC 드라이버에 전송된다.
WaitForAck 상태에서, 데이터-아웃 태스크(356)는 ACK/NACK를 대기한다. ACK 및 NACK가 MAC에 의해 탐지되고, NACK 타이머가 MAC 내에 존재한다고 가정하면, 별도의 타이머로 라우드 패킷 전송 기간(T)을 보호하는 타이머를 명백하게 탐지할 필요는 없다. 그러나, 이 경우에, ACK/NACK의 수신시 타이머(T)가 리셋되어야 하는지 아닌지를 탐지하기 위해, 내부 변수가 제공되는 것이 바람직하다.
정상 운영 단계에서, 데이터_인 태스크(354)는 정상Op_Main 상태에서 운영한다. 이 상태에서, 데이터_인 태스크(354)는 데이터_인 태스크(354)와 데이터_아웃 태스크(356)사이의 정상 데이터 전송 활동을 수행한다.
정상 운영 단계에서, OAM_핸들러 태스크(358)는 정상Op_Main 상태에서 운영한다. 이 상태에서, OAM_핸들러 태스크(358)는 다른 MESA 소프트웨어 태스크에 검사 및 파라미터 업데이트 요청을 시행하고, OAM 에이전트로부터 작업 및 장애 관리 요청을 처리하고, 필요에 따라 필터링을 수행한다.
도 4는 본 발명에 따른 일반적인 AP 상에 MESA 소프트웨어 아키텍쳐를 통합한 일례이다. InterDigital Communications Corporation의 “Performware”상표인 MESA 소프트웨어 제품이 Atheros AP 플랫폼에 결합된다. 이 경우에, APIs는 3개의 종류, 즉 OS APIs(OS 계층)(402), OAM APIs(404) 및 MAC/하드웨어 제어(HWC; hardware control)/하드웨어 추상 계층(HAL; hardware abstraction layer) APIs(406, 408)로 나뉘어진다.
OS APIs(402)는 OS 서비스에 접속하기 위해 MESA 소프트웨어에 의해 사용되는 일반적인 함수를 제공한다. 이 함수는 MESA 소프트웨어 알고리즘이 기초되는 지원 OSs 사이의 차이를 인식하지 못하도록 세부적인 각 운영 체제를 구현한다.
각 타겟 플래폼은 다른 구현 및 네트워크 관리 프로토콜 인터페이스를 갖는 다른 OAM 에이전트를 포함할 수 있다. OAM APIs(404)는 각 OAM 에이전트 구현의 특수성을 처리함으로서, 이 차이로부터 MESA 소프트웨어를 분리한다.
MAC/HWC/HAL APIs(406, 408)은 MESA 소프트웨어에, AP 플랫폼 차이에 관계없이, MAC에 동일한 접속을 제공하고, AP 운영 파라미터(예를 들어, 주파수, 전력 레벨 등), 접속된 스테이션 뿐만 아니라 MESA 알고리즘에 요청되는 측정치를 제어하려는 목적으로 물리 계층 자원을 제공한다.
도 5를 참조하면, MESA 소프트웨어 개시 과정 중에 수행되는 활동이 순차적으로 설명된다. AP의 전력을 켠 후에, OEM 벤더 소프트웨어는 MESA 소프트웨어의 주요 개시 함수를 호출한다. 개시 함수에서, MESA 소프트웨어에 속하는 다음의 OS 서비스, 즉 메모리 및 버퍼 관리 서비스, 통신 채널(MESA 태스크와 환경 사이 및 서로 다른 태크스들 사이), 타이머 서비스 및 동기화(synchronization) 서비스는 초기화된다. 서로 다른 태스크들 사이의 통신을 돕기 위하여 채널들의 식별자(identifier)들은 전체 구조에 저장된다. 상기 언급된 서비스를 초기화한 후에, 개시 함수는 다른 응용 태스크들을 야기한다.
초기 상태에서, 모든 태스크들은 소프트웨어 초기화를 수행한다(단계 502). OAM 에이전트는 OAM_핸들러 태스크에 OAM 초기화 요청을 송신한다(단계 504). OAM_핸들러 태스크는 채널 품질 제어 태스크로 요청을 송신한다(단계 506). 모든 알고리즘 데이터는, 데이터-인 태스크로 전송되는 속도 제어 및 스케쥴러(RCS; rate control and scheduler)와 에너지 검출 임계치(EDT; energy detect threshold)의 파트 1을 제외하고, 데이터_아웃 태스크에 송신된다(단계 508, 510). 채널 품질 제어 태스크, 데이터_아웃 태스크 및 데이터_인 태스크는 OAM 데이터베이스에 배치한다(단계 512). 데이터_아웃 태스크 및 데이터_인 태스크는 OAM_핸들러 태스크에 OAM 초기화 승인을 송신한다(단계 514, 516). 채널 품질 제어 태스크는 검색_SMP 상태로 들어가고(단계 518), SMP 활동을 수행한다(단계 520). 단계 522에서 채널 품질 제어 태스크는 초기 기준 범위를 계산하고, 초기 주파수 선택을 실행한다(단계 524). 그 다음, 단계 526에서 채널 품질 제어 태스크는 데이터_아웃 태스크에 라우드 패킷 생성(LPG; loud packet generation) 요청을 송신한다. 단계 528에서 LPG 요청이 검색되고, 단계 530에서 데이터_아웃 태스크는 라우드 패킷을 생성하고, 채널 품질 제어 태스크에 그를 승인한다(단계 532). 확인의 수신시, 채널 품질 제어 태스크는 초기 Tx 전력을 계산하고 정상 운영을 초기화한다(단계 534, 536). 채널 품질 제어 태스크는 데이터_아웃 태스크 및 데이터_인 태스크에 정상 운영의 개시를 위한 지시를 송신하고(각각, 단계 542, 548), OAM_핸들러 태스크에 OAM 초기화 확인을 송신하여(단계 538), OAM 에이전트에 확인을 송신한다(단계 540). 그 다음, 데이터_인 태스크, 데이터_아웃 태스크, 채널 품질 제어 태스크 및 OAM_핸들러 태스크는 정상 운영으로 들어간다(각각, 단계 552, 546, 550 및 544).
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 API 메커니즘을 설명한다. 본 발명에 따르면, 적합한 수신 태스크에 메시지를 전송하기 위해, OEM 벤더 소프트웨어로/로부터의 단일 인터페이스(예를 들어, send_to_mesa 및 send_from_mesa 함수)와, send_to_mesa 또는 send_from_mesa 함수에 의해 내부적으로 호출되는 디스패치_버퍼(Dispatch_Buffer) 함수를 제공한다. 단일 인터페이스를 제공하였으나, 인터페이스 구현은 필요한 대로 변화할 수 있음을 주의한다.
도 6은 외부 환경으로부터 MESA 소프트웨어로 통신을 위한 API 메카니즘을 도시한다. MESA 함수 블록(602)은 수신 태스크(6081, 608N, 608N+1)에 메시지를 전송하는 send_from_MESA 함수(604)를 호출한다. send_from_MESA 함수(604)는 메시지 헤더(605a) 및 메시지 파라미터(605b)를 포함하는 메시지(605)를 생성하고, 디스패치_버퍼 함수(606)를 호출한다. 상기 호출은 함수 호출 또는 라우터의 시스템 메시지 대기열로의 메시지일 수 있다. 디스패치_버퍼 함수(606)는 메시지 헤더(605a)에 기초한 수신 태스크 메시지 대기열에 메시지(605)를 배치한다. 태스크는 새로운 메 시지를 위해 그들의 대기열을 연속적으로 모니터하고, 그 다음 하나가 검출될 때 그 내부 API 프로세싱 함수를 호출한다.
도 7은 MESA 소프트웨어로부터 외부 환경으로 통신을 위한 API 메카니즘을 도시한다. MAC 또는 OAM 함수 블록(702)은 수신 태스크(7081, 708N, 및 708N+1)에 메시지를 전송하는 send_to_MESA 함수(704)를 호출한다. send_to_MESA 함수(704)는 메시지 헤더(705a) 및 메시지 파라미터(705b)를 포함하는 메시지(705)를 생성하고, 디스패치_버퍼 함수(706)를 호출한다. 디스패치_버퍼 함수(706)는 메시지 헤더(705a)에 기초한 수신 태스크 메시지 대기열에 메시지(705)를 배치한다.
이 설계는 MESA 소프트웨어와 벤더 소프트웨어의 명확한 분리를 제공하고, 수신 태스크마다 하나씩, POSIX 메시지 대기열을 사용한다. 수신 태스크 대기열은 바람직하게는 OS 커널(kernel)에 의해 제어되는 공유 메모리 도메인에 속한다. 이 설계는 2개의 시스템 호출을 요청하여, 하나는 수식 대기열 내에 메시지를 배치하고, 다른 하나는 수신 대기열로부터 메시지를 회수한다. 이 시스템 호출(특히 수신자 측에서)은 수신 태스크가 재스케쥴되도록 할 수 있다. 디스패치되는 버퍼는 크지 않을 수 있다(예를 들어, 몇 바이트(bytes)의). 데이터 플레인에서, 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 실제 사용자 데이터가 참조되고 복사되지 않는다.
벤더에 의해 요청된다면, 일부 MESA 특징은 벤더 소프트웨어 환경 내부로 직접 구현될 수 있다. 이 경우에, 디스패치_버퍼 함수(706)는 특정 API를 처리하는 수신 함수를 직접 호출할 수 있다. 그러나, 이는 추가적인 전단 맞춤 노력과 함께 벤더의 소프트웨어 아키텍쳐에 대한 상세한 인식을 요구한다. 이 접근의 이점은 특히 데이터 경로에서 구현된 알고리즘의 작업을 향상시킬 수 있다는 것이다. 데이터 플레인 알고리즘은 이로부터 이익을 얻을 수 있다.
도면에서 요소는 독립된 요소로 도시되었으나, 이 요소들은 특정 용도 집적 회로(ASIC; application specific integrated circuit)와 같은 하나의 집적 회로(IC; integrated circuit), 다수개의 ICs, 개별 부품, 또는 개별 부품과 IC(s)의 조합 상에서 구현될 수 있다. 본 발명의 특징 및 성분은 특정 조합으로 바람직한 실시예를 들어 설명되었으나, 각 특징 또는 성분은 바람직한 실시예의 다른 특징 및 성분 없이 단독으로 사용될 수 있으며, 본 발명의 다른 특징 및 성분과 함께 혹은 없이, 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 어떠한 유형의 무선 통신 시스템에 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 MESA 소프트웨어 아키텍쳐는 최소한의 가격 및 개발 시간으로, 모듈화되고 다른 고객 플랫폼으로 용이하게 이식 가능한 소프트웨어 구현을 허용한다. MESA 소프트웨어 아키텍쳐에 API 계층을 포함하여 MESA 알고리즘을 미래 고객의 플랫폼 및 OS의 독자성으로부터 분리한다. 이는 다양한 고객의 플랫폼으로 미들웨어(middleware)로써 MESA 소프트웨어의 통합을 매우 단순화할 수 있다.

Claims (22)

  1. 무선 근거리 네트워크(WLAN) 노드에서 다른 플랫폼으로 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템으로서, 상기 노드는 상위 계층 엔티티, 매체 접속 제어(MAC) 드라이버, 운영, 관리 및 유지보수(OAM) 에이전트 및 물리 계층 엔티티를 포함하고, 상기 시스템은
    상기 MAC 드라이버와 상호작용하는 동안 제어 플레인 알고리즘을 구현하도록 구성된 제어 플레인;
    상기 MAC 드라이버와 상호작용하는 동안 데이터 플레인 알고리즘을 구현하도록 구성된 데이터 플레인;
    상기 OAM 에이전트와 상호작용하도록 구성된 OAM 핸들러 태스크; 및
    특수성에 관계없이 외부 모듈과의 상호작용 및 상기 외부 모듈의 구현이 가능한 응용 프로그래밍 인터페이스(API)
    를 포함하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 플레인은 채널 품질 제어 태스크를 포함하고, 상기 데이터 플레인은 데이터-인 태스크 및 데이터-아웃 태스크를 포함하고, 상기 채널 품질 제어 태스크는 상기 MAC 드라이버로부터 측정치를 수집하며 다른 태스크들과 조화하여 기 능하고, 상기 데이터-인 태스크 및 데이터-아웃 태스크는 상기 MAC 드라이버로부터 및 MAC 드라이버로 데이터를 전송하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 품질 제어 태스크는 상기 MAC 드라이버로부터 접속 요청 메시지를 처리하고, 사일런트(silent) 측정 기간동안 인접한 APs의 승인(ACK) 메시지를 수집하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 품질 제어 태스크는 주파수 선택 알고리즘, 에너지 검출 임계 알고리즘 및 전력 제어 알고리즘을 구현하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 품질 제어 태스크는 주기적으로 상기 알고리즘들을 구현하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 품질 제어 태스크는 미리 정의된 임계 트리거에 따라 상기 알고리 즘들을 구현하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    무선 자원 관리(RRM) API가 측정치 및 통계치를 수집하고 상기 RRM 출력으로 MAC 및 물리 계층 엔티티를 업데이트하기 위해 상기 MAC 드라이버에서 구현되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    OEM 벤더에 의해 제공되는 적어도 하나의 OEM 함수가 상기 노드에 포함되고, OEM 벤더의 API는 상기 MAC 드라이버에서 구현되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 OEM 함수 및 적합한 MESA 태스크 사이에 메시지를 전송하기 위해 MESA 함수의 블록이 제공되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    메시지 헤더에 따라 상기 적합한 MESA 태스크로 메시지를 전송하기 위해 디 스패치 함수가 상기 MESA 함수 블록에 의해 호출되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스패치 함수는 함수 호출 또는 라우터의 시스템 메시지 대기열로의 메시지 중 어느 하나에 의해 호출되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 MESA 태스크의 대기열은 운영 체제(OS) 커널에 의해 제어되는 공유 메모리 도메인에 속하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    적어도 하나의 MESA 태스크가 상기 OEM 함수에서 구현되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디스패치 함수는 상기 API를 처리하는 적합한 함수를 직접 호출하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    RRM 이식 및 운영 체제(OS) 추상화 API가 상기 MAC 드라이버에서 구현되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 RRM 이식 및 OS 추상화 API는 메모리 할당 APIs, 버퍼 관리 APIs 및 타이머 서비스 APIs를 포함하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    OAM의 RRM API는 전용 및 표준 관리 정보 베이스(MIB) 접속 모두를 위해 상기 OAM 에이전트에서 구현되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드는 접속 포인트(AP), WLAN 라우터 및 단말 스테이션 중 어느 하나인 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  19. 제 2 항에 있어서,
    각 태스크에 국부 데이터베이스가 제공되고, 공유 데이터베이스는 모든 태스크에 의해 접속된 데이터를 저장하기 위해 제공되는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 국부 데이터베이스는 각 태스크에 특정된 구성 파라미터, 측정 데이터 및 알고리즘 특정 내부 데이터를 포함하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 공유 데이터베이스는 다수개의 태스크 사이에서 공유될 필요가 있는 구성 파라미터, 측정 데이터 및 알고리즘 출력을 포함하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
  22. 제 2 항에 있어서,
    모든 태스크들은 동시에 실행하는 것인 이식 가능하고 모듈화된 소프트웨어 구현을 지원하는 시스템.
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