KR100944634B1 - Apparatus for hot swapping in software defined radio and mehtod for operating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소프트웨어 기반 무선통신의 핫 스와핑 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 네트워크 접속 변경이 있을 때 대기 시간과 패킷 손실을 없앨 수 있는 특징이 있다. 본 발명은 네트워크에서 변경 접속을 수행하는 핫 스와핑 미들웨어가, SCA 규격 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)에서 제1네트워크에서 제2네트워크로 접속 변경이 일어날 때, 기존에 통신하던 제1모뎀 이외에 새로운 제2모뎀을 구동하여 상기 제2모뎀의 IP 어드레스를 획득하는 제1단계와, 상기 제1모뎀 및 제2모뎀을 통하여 상기 제1네트워크 및 제2네트워크로부터 각각 패킷을 동시에 송수신하여 멀티 무선 통신을 수행하는 제2단계와, 상기 제1모뎀의 구동을 중지하고 상기 제2모뎀만을 통해 패킷을 송수신함으로써 핸드오프를 완료하는 제3단계를 포함한다.The present invention relates to a hot swapping device for software-based wireless communication and a method of operating the same, which can eliminate latency and packet loss when there is a network connection change. According to the present invention, when a hot swapping middleware performing a change connection in a network changes connection from a first network to a second network in an SCA-compliant software-based wireless communication (SDR), a new second in addition to the existing first modem is used. A first step of driving a modem to obtain an IP address of the second modem, and simultaneously transmitting and receiving packets from the first network and the second network through the first modem and the second modem to perform multi-wireless communication And a third step of stopping the driving of the first modem and completing a handoff by transmitting and receiving a packet only through the second modem.
SCA, SDR, 네트워크, 핸드오프, IP, 미들웨어, 대기 시간, 패킷 손실 SCA, SDR, Network, Handoff, IP, Middleware, Latency, Packet Loss
Description
본 발명은 소프트웨어 기반 무선통신의 핫 스와핑 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hot swapping device for software-based wireless communication and a method of operating the same.
SCA(Software Communication Architecture)는 서로 다른 통신 시스템간 상호 연동성을 크게 개선하고, 개발 및 배치 비용을 줄이고자 제안한 표준화된 통신 소프트웨어 구조이다. 상기 SCA는 크게 애플리케이션(Application)과 운영환경(Operating Environment)의 계층구조로 구성되며, 이중 운영환경은 실시간 운영체계(Real-Time Operating System: RTOS)와 코어 프레임워크(Core Framework: CF) 및 코바(Common Object Request Broker Architecture: CORBA) 인터페이스로 이루어진다. SCA는 분산 객체 모델의 산업표준인 코바(CORBA: Common Object Request Broker Architecture)를 미들웨어(Middleware)로 채택하여 서로 다른 기종의 하드웨어와 소프트웨어의 통합 환경을 제공하는데, 이는 특정 시스템에 한정되는 규격이 아닌 독립적인 시스템 디자인 프레임워크(framework)이다.SCA (Software Communication Architecture) is a standardized communication software structure proposed to greatly improve interoperability between different communication systems and to reduce development and deployment costs. The SCA is composed of a hierarchical structure of an application and an operating environment, and the dual operating environment includes a real-time operating system (RTOS), a core framework (CF), and a KOVA. It consists of the Common Object Request Broker Architecture (CORBA) interface. SCA adopts CORBA (Common Object Request Broker Architecture), an industry standard for distributed object models, as a middleware to provide an integrated environment of different types of hardware and software. It is an independent system design framework.
따라서 SCA 기반 애플리케이션 시스템(SCA based application system)은 SCA 구조를 기반으로 이루어진 통신 시스템을 의미하며, SCA 기반 애플리케이션 시스템의 대표적인 예로서, 하드웨어의 수정 없이 모듈화된 소프트웨어의 변환을 통해 다수의 무선 통신규격을 복합적으로 수용할 수 있는 소프트웨어 기반 무선통신(Sofeware Defined Radio: SDR) 시스템이 있는데, 이러한 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)은 소프트웨어 프레임워크의 표준으로 SCA를 채택하고 있다. Therefore, the SCA based application system refers to a communication system based on the SCA structure. As a representative example of the SCA based application system, a plurality of wireless communication standards can be obtained through the conversion of modular software without modification of hardware. There are multiple acceptable Software Defined Radio (SDR) systems, which adopt SCA as a standard for the software framework.
상기와 같이 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)은 서로 다른 무선 네트워킹 기술 분야에서 상호간의 연동을 위해 최근에 급속한 관심을 받고 있다. 이러한 SCA 규격의 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)은 서로 다른 네트워크 상의 무선 프로토콜에서 스위칭과 자가 구성을 제공한다.As described above, software-based wireless communication (SDR) has recently received rapid attention for interworking in different wireless networking technology fields. This SCA-compliant software-based radio (SDR) provides switching and self-configuration in radio protocols on different networks.
그런데, TCP/IP와 같은 표준 상위 레이어 프로토콜 스택을 구동하는 종래의 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)은, 애플리케이션 수행의 영향을 미치지 않고는 무선 프로토콜 스위칭(변경)이 이루어지지 않는다. However, in the conventional software-based radio communication (SDR) that drives a standard upper layer protocol stack such as TCP / IP, radio protocol switching (change) is not performed without affecting application performance.
보통, 각 무선 프로토콜 스위칭(변경)은 동일 네트워크에 속하는 기지국과 무선 접속 포인트가 없다면 SDR 디바이스의 IP 어드레스에서 변경을 가진다. IP 어드레스에서 스위칭(변경)은 TCP와 같은 전통적인 접속 지향 프로토콜의 불연속성을 초래한다. 이러한 불연속성의 문제는 핸드오프(handoff)의 많은 대기 시간과 기반 설계의 비용이 드는 모바일 IP와 USHA (Universal Seamless Handoff Architecture)에 의해 해결될 수도 있을 것이다.Usually, each radio protocol switching (change) has a change in the IP address of the SDR device if there is no base station and radio access point belonging to the same network. Switching (modification) in IP addresses results in discontinuities in traditional connection-oriented protocols such as TCP. This problem of discontinuity may be solved by mobile IP and Universal Seamless Handoff Architecture (USHA), which require a lot of handoff latency and the cost of the underlying design.
그러나, 이들의 채택은 핸드오프 대기시간으로 인한 데이터 손실을 유발하는 문제가 있다. 또한, 기반 설계 구축을 위한 비용이 많이 들고, 현장에서 이를 구현하기에는 어렵다. 다른 한편으로는, 애플리케이션에 의해 실행될 때 많은 핸드오프 대기시간은 궁극적으로 QoS(Quality of Service)면에서 악화를 가져오는 데이터 손실을 유발하는 문제가 있다. However, their adoption has the problem of causing data loss due to handoff latency. In addition, the cost of building a baseline design is expensive and difficult to implement in the field. On the other hand, a lot of handoff latency when executed by an application has the problem of causing data loss which ultimately leads to a deterioration in terms of quality of service (QoS).
본 발명은 서로 다른 타입의 네트워크로의 핸드오프가 있을 때 대기 시간과 패킷 손실을 없앨 수 있는 핫 스와핑을 제안한다.The present invention proposes hot swapping to eliminate latency and packet loss when there is a handoff to different types of networks.
본 발명은, 두 개 이상의 개별 안테나로 구현되어 다수의 무선 네트워크로부 터 서로 다른 파형을 각각 송수신하는 안테나 모듈과, 상기 개별 안테나에 각각 매칭되어 변복조를 수행하는 다수의 모뎀을 구비한 모뎀 모듈과, 상기 모뎀 모듈 내의 각 모뎀의 구동을 제어하는 모뎀 제어 모듈과, SCA 규격 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)에서 서로 다른 네트워크로 접속 변경이 일어날 때, 접속 끊김이 없도록 상기 모뎀 제어 모듈을 통해 기존의 제1모뎀 외에 새로운 제2모뎀을 구동하도록 하여 상기 서로 다른 네트워크를 통해 동시에 패킷을 송수신하며, 일정 시간 경과 후 상기 제1모뎀의 구동을 중지하고 상기 제2모뎀만을 통해 패킷을 송수신함으로써 핸드오프를 수행하는 핫 스와핑 미들웨어를 포함한다.The present invention provides an antenna module comprising two or more individual antennas and an antenna module for transmitting and receiving different waveforms from a plurality of wireless networks, respectively, and a modem module having a plurality of modems respectively matched to the individual antennas to perform modulation and demodulation; The modem control module controls the operation of each modem in the modem module, and when the connection change occurs in the SCA standard software-based wireless communication (SDR) to a different network, the modem control module is used to prevent disconnection. A new second modem is driven in addition to one modem to simultaneously transmit and receive packets through the different networks, and after a predetermined time, the first modem is stopped and a packet is transmitted and received through only the second modem. It includes hot swapping middleware.
또한, 본 발명은 네트워크에서 변경 접속을 수행하는 핫 스와핑 미들웨어가, SCA 규격 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)에서 제1네트워크에서 제2네트워크로 접속 변경이 일어날 때, 기존에 통신하던 제1모뎀 이외에 새로운 제2모뎀을 구동하여 상기 제2모뎀의 IP 어드레스를 획득하는 제1단계와, 상기 제1모뎀 및 제2모뎀을 통하여 상기 제1네트워크 및 제2네트워크로부터 각각 패킷을 동시에 송수신하여 멀티 무선 통신을 수행하는 제2단계와, 상기 제1모뎀의 구동을 중지하고 상기 제2모뎀만을 통해 패킷을 송수신함으로써 핸드오프를 완료하는 제3단계를 포함한다.In addition, the present invention is a hot swapping middleware that performs a change connection in the network, when the connection change occurs from the first network to the second network in the SCA standard software-based wireless communication (SDR), new communication in addition to the existing first modem A first step of driving a second modem to obtain an IP address of the second modem, and simultaneously transmitting and receiving packets from the first network and the second network through the first modem and the second modem to perform multi-wireless communication; And a third step of completing the handoff by stopping the driving of the first modem and transmitting and receiving a packet only through the second modem.
상기 제1단계는, 모뎀 제어를 수행하는 모뎀 제어 모듈이 상기 핫 스와핑 미들웨어의 지시에 따라 상기 제2모뎀 초기화를 통해 제2안테나와의 연결 구성을 이루는 단계와, 상기 모뎀 제어 모듈이 상기 제2모뎀의 IP 어드레스를 획득하는 단계와, 상기 모뎀 제어 모듈이 상기 획득한 IP 어드레스를 상기 핫 스와핑 미들웨어로 전송하는 단계를 포함한다.In the first step, the modem control module performing modem control forms a connection configuration with the second antenna through the initialization of the second modem according to the instruction of the hot swapping middleware, and the modem control module performs the second control. Obtaining an IP address of a modem, and transmitting, by the modem control module, the obtained IP address to the hot swapping middleware.
상기 제2단계는, 상기 제2모뎀과 상기 제2네트워크 간에 신호 교환 시작을 알리는 핸드세이킹을 수행하는 단계와, 상기 핫 스와핑 미들웨어가 상위 레이어인 IP 레이어로부터 IP 패킷(원본 IP 패킷)을 전송받아, 상기 원본 IP 패킷 내에서 소스 어드레스 필드의 제1모뎀의 IP 어드레스를 상기 제2모뎀의 IP 어드레스로 대체하며 데스티네이션 어드레스 필드의 제1네트워크의 IP 어드레스를 상기 제2네트워크의 IP 어드레스로 대체한 복제 IP 패킷을 생성하는 단계와, 상기 원본 IP 패킷과 복제 IP 패킷을 모뎀 제어 수행하는 모뎀 제어 모듈에 전송하는 단계와, 상기 모뎀 제어 모듈이 상기 원본 IP 패킷을 상기 제1모뎀에 전달하며, 상기 복제 IP 패킷을 제2모뎀에 전달함으로써 멀티 무선 통신이 이루어지는 단계를 포함한다.The second step may include performing a handshaking indicating a start of signal exchange between the second modem and the second network, and transmitting an IP packet (original IP packet) from an IP layer in which the hot swapping middleware is an upper layer. And replaces the IP address of the first modem in the source IP field with the IP address of the second modem in the original IP packet and the IP address of the first network in the destination address field with the IP address of the second network. Generating a duplicate IP packet, transmitting the original IP packet and the duplicate IP packet to a modem control module performing modem control, wherein the modem control module delivers the original IP packet to the first modem, Transmitting the duplicated IP packet to a second modem to perform multi-radio communication.
상기 핸드세이킹을 수행하는 단계는, 상기 핫 스와핑 미들웨어가 SCA규격에 따라 상기 제2네트워크에 멀티 무선 통신 요청을 알리는 멀티통신 요청 IP 패킷을 전송하는 단계와, 상기 멀티통신 요청 IP 패킷을 수신한 상기 제2네트워크가 상기 핫 스와핑 미들웨어로 ACK를 전송하여 핸드세이킹이 완료되는 단계를 포함한다.The performing of the handshaking may include: transmitting, by the hot swapping middleware, a multi-communication request IP packet indicating a multi-radio communication request to the second network according to an SCA standard, and receiving the multi-communication request IP packet. And the second network transmits an ACK to the hot swapping middleware to complete handshaking.
상기 멀티통신 요청 IP 패킷은, <hot swap, parallel, ip1, ip2>의 정보를 포함하는 패킷으로서, 상기 'hot swap'는 현재 핫 스와핑을 위한 모드에 있음을 알리는 메시지이고, 'parallel'은 동시에 멀티 통신이 이루어질 것임을 알리는 메시지이고, ip1은 제1모뎀의 IP 어드레스를 나타내고 ip2는 제2모뎀의 IP 어드레스임을 특징으로 한다.The multi-communication request IP packet is a packet including information of <hot swap, parallel, ip1, and ip2>, wherein the 'hot swap' is a message indicating that it is currently in a mode for hot swapping, and 'parallel' is simultaneously The message indicates that the multi-communication will be performed, and ip1 indicates an IP address of the first modem and ip2 indicates an IP address of the second modem.
상기 제3단계는, 상기 제1모뎀과 상기 제1네트워크의 접속을 종료하기로 결정한 경우, 상기 핫 스와핑 미들웨어가 접속 종료를 요청하는 접속종료 IP 패킷을 상기 제1네트워크에 전송하는 단계와, 상기 접속종료 IP 패킷을 수신한 상기 제2네트워크가 상기 핫 스와핑 미들웨어로 ACK를 전송하여 접속 종료를 완료하는 단계를 포함한다.In the third step, if it is determined that the connection between the first modem and the first network is to be terminated, the hot swapping middleware transmits a connection termination IP packet requesting termination of the connection to the first network; The second network receiving the connection termination IP packet transmits an ACK to the hot swapping middleware to complete the termination of the connection.
상기 접속종료 IP 패킷은, < hot swap, swap, ip1, ip2>의 정보를 포함하는 패킷으로서, 상기 'hot swap'는 현재 핫 스와핑 모드에 있음을 알리는 메시지이고, 'swap'은 핫 스와핑이 이루어짐으로 인해 접속 종료를 나타내고, ip1은 제1모뎀의 IP 어드레스이고, ip2는 제2모뎀의 IP 어드레스임을 특징으로 한다.The connection termination IP packet is a packet including information of <hot swap, swap, ip1, ip2>, wherein the 'hot swap' is a message indicating that it is currently in a hot swapping mode, and the 'swap' is a hot swapping. This indicates that the connection is terminated, wherein ip1 is an IP address of the first modem and ip2 is an IP address of the second modem.
결국, 본 발명의 소프트웨어를 이용한 핫 스와핑(hot swapping)은 소프트웨어, 컴포넌트를 업그레이드하거나 재구성하는 자동 매커니즘을 제공하는데, 전체의 소프트웨어의 작동은 인터럽트가 아닌 방식으로 이루어진다. 따라서 '0'이나 '0' 근처의 정지시간을 가져 핸드오프 시에 대기시간을 없앨 수 있다. 또한, 상기 본 발명의 핫 스와핑 매커니즘은 별도의 기반 설계 없이도 패킷 손실이 발생하지 않는다. As a result, hot swapping using the software of the present invention provides an automatic mechanism for upgrading or reconfiguring software, components, and the operation of the entire software is performed in a non-interrupted manner. Therefore, having a stop time near '0' or '0' eliminates waiting time during handoff. In addition, the hot swapping mechanism of the present invention does not cause packet loss without a separate base design.
본 발명은 SCA 규격의 무선 통신에 적당하다. 왜냐하면, SCA는 모듈화되어 제공되고 무선 통신 정의에 필요한 독립적인 플랫폼을 제공하기 때문이다. 이뿐만 아니라, 본 발명은 다른 재구성의 무선통신 정의에 응용될 수 있다. 따라서 본 발명은 핫 스와핑 미들웨어가 실행될 수 있는 모든 경우에 구현될 수 있다. The present invention is suitable for wireless communication of the SCA standard. This is because SCA is provided modularly and provides an independent platform for defining wireless communication. In addition, the present invention can be applied to the wireless communication definition of other reconfiguration. Thus, the present invention can be implemented in all cases where hot swapping middleware can be executed.
이하, 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명 될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, a detailed description of embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the reference numerals to the components of the drawings it should be noted that the same reference numerals as possible even if displayed on different drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 무선 네트워크가 중첩되어 있을 때 핫 스와핑이 이루어지는 모습을 도시한 그림이다.1 is a diagram illustrating how hot swapping is performed when different wireless networks overlap each other according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 프로토콜 스택 스위칭에 있어 핫 스와핑 매커니즘(hot swapping mechanism)을 기반으로 하는 미들웨어를 제공한다. 상기에서 핫 스와핑이란 모바일 단말기가 서로 다른 무선 네트워크 상에서 각 네트워크간의 인터페이스를 종료시키지 않고 네트워크 간의 접속 인터페이스를 스위칭(변경)하는 것을 말한다. The present invention provides middleware based on a hot swapping mechanism in protocol stack switching. In the above, hot swapping means that the mobile terminal switches (changes) a connection interface between networks on a different wireless network without terminating the interface between the networks.
네트워크의 접속 변경 시에 이루어지는 프로토콜 스택 스위칭(protocol stack switching)을 네트워크 핫 스와핑(network hot swapping)이라 부른다. Protocol stack switching that occurs when a network is changed in connection is called network hot swapping.
도 1에 도시한 바와 같이 다수의 무선 네트워크 셀이 같은 장소에서 중첩(overlap)되어 있고, 유저의 모바일 단말기가 SCA 규격의 무선통신을 이용하는 네트워크 상에서 통신하고 있다고 가정한다. 또한, SCA 규격의 무선통신과 함께 모바일 단말기는 인터넷상에서 파일전송을 하고 있다고 가정한다.As shown in FIG. 1, it is assumed that a plurality of radio network cells overlap in the same place, and a user's mobile terminal communicates on a network using SCA standard wireless communication. In addition, it is assumed that a mobile terminal performs file transmission on the Internet together with SCA standard wireless communication.
이때, 모바일 단말기를 가진 유저의 이동이 있을 때, 즉, 하나의 네트워크에서 다른 네트워크로 이동할 때 다수의 네트워크 상에서 핸드오프(로밍)이 이루어질 것이다.At this time, when there is a movement of a user having a mobile terminal, that is, when moving from one network to another network, handoff (roaming) will be performed on a plurality of networks.
이러한 핸드오프는 다양한 경우의 수로 이루어질 수 있는데, 같은 네트워크 타입의 셀에서, 예컨대, WLAN1(10)에서 WLAN2(11)로 핸드오프(이를 소위 '수평 핸 드오프'라 함)가 이루어질 수 있다. 상기 수평 핸드오프의 경우에는 프로토콜 그 자체로서 핸드오프를 쉽게 이룰 수 있다.This handoff can be made in a number of cases, in which cells of the same network type, for example, handoff from WLAN1 10 to WLAN2 11 (so-called 'horizontal handoff') can be made. In the case of the horizontal handoff, handoff can be easily achieved by the protocol itself.
그러나, 유저가 다른 타입의 네트워크로, 예컨대, WLAN2(11)에서 GPRS(12)로, 또는 GPRS(12)에서 WLAN2(11)로 이동할 때, 프로토콜 자체만으로는 핸드오프를 이루어질 수 없다. 왜냐하면, 다른 네트워크로 이동이 이루어질 때, IP는 변하게 되며, TCP 세션은 IP 변경으로 인해 인터럽트 발생하게 되고, 소스는 SDR의 새로운 IP 할당에 대한 정보를 필요로 하며, 이로 인해 네트워크 접속 변경으로 인한 패킷 손실이 발생된다.However, when the user moves to another type of network, for example from
이를 극복하기 위하여 본 발명은 상기와 같이 다른 네트워크 타입으로의 이동이 있을 때 핸드오프가 원활히 이루어지도록 하는 핫 스와핑 매커니즘을 제공함으로서, '0' 대기시간과 '0' 패킷 손실을 이루도록 한다.In order to overcome this problem, the present invention provides a hot swapping mechanism for smooth handoff when there is a move to another network type as described above, thereby achieving '0' latency and '0' packet loss.
이를 위하여 핸드오프가 이루어지는 모바일 단말기에는 서로 다른 타입의 네트워크에서 전송되어 오는 두 개의 파형을 수신하는 안테나 두 개로 되는 듀얼 안테나 또는 다수의 안테나를 가지는 멀티 안테나를 포함하는 안테나 모듈을 구비한다. 단일 안테나로는 두 개의 파형을 동시에 수신할 수 없기 때문이다. 본 발명은 서로 다른 타입의 네트워크 간에 핸드오프 이루어질 때, 상기 안테나 모듈와 상기 핫 스와핑 매커니즘을 통하여 '0' 대기시간과 '0' 패킷 손실을 이룰 수 있다.To this end, a mobile terminal having a handoff is provided with an antenna module including a dual antenna having two antennas or two antennas receiving two waveforms transmitted from different types of networks. This is because a single antenna cannot simultaneously receive two waveforms. When the handoff is performed between different types of networks, the present invention can achieve '0' latency and '0' packet loss through the antenna module and the hot swapping mechanism.
상기 핫 스와핑 매커니즘을 수행하는 핫 스와핑 미들웨어(Hot Swapping Middleware)는 핸드오프를 수행하는 모바일 단말기 내에 구비되는데, 이러한 핫 스와핑 미들웨어의 동작에 대하여 도 2와 함께 설명한다.Hot swapping middleware that performs the hot swapping mechanism is provided in a mobile terminal that performs a handoff. The operation of the hot swapping middleware will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스와핑을 구현하는 핫 스와핑 장치의 구성 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a hot swapping apparatus for implementing hot swapping according to an exemplary embodiment of the present invention.
핫 스와핑 장치(20)는 제1계층인 피지컬 레이어(Physical Layer), 제2계층인 LLC 레이어(Logical Link Control Layer), 제3계층인 네트워크 레이어(Network Layer) 상에서 이루어지도록 구성한다. 따라서 본 발명의 핫 스와핑 장치는 피지컬 계층 관련된 하드웨어 구현 모듈과 데이터 링크/네크워크 관련된 소프트웨어 구현 모듈을 모두 포함한다. 단지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 네트워크 레이어 중에서 단지 IP와 관련된 부분에 대해서만 설명한다. The
모뎀 제어 모듈(22)은 MAC 레이어(LLC) 위치에 해당하여 핫 스와핑 미들웨어로부터 신호 변경 명령을 수신하게 되면, 모뎀을 새롭게 선택하여 네트워크 변경이 이루어지도록 한다. When the
안테나 모듈(24)은 내부적으로 2개 이상의 파형을 개별적으로 수신할 수 있는 제1안테나 및 제2안테나로 된 듀얼 안테나 또는 멀티 안테나로 이루어져 있어, 네트워크상에서 핫 스와핑이 이루어지는 동안 '0' 패킷 손실을 이루기 위해 필수적으로 필요한 존재다. 일반적으로 소프트웨어 기반 이동통신(SDR)에서의 패킷 손실은 하나의 안테나 구조상에서 네트워크 스위칭 동안 긴 지연(delay) 때문에 발생한다. 따라서 본 발명은 네트워크 접속 변경인 핫 스와핑이 이루어질 때 상기 안테나 모듈을 통해 지연 없이 풀-듀플렉스 작동을 연속적으로 할 수 있어, 네트워크상에서 핫 스와핑이 이루어질 때 패킷 손실이 발생하지 않도록 할 수 있다.The
모뎀 모듈(23)은 상기 안테나 모듈에서의 각각의 다른 파형의 송수신 신호를 각각 처리하도록 해당 안테나 모듈의 내부 안테나 수만큼 각각 모뎀이 구비되어 있다. 상기 모뎀은 각각의 안테나에서의 송수신 파형을 처리하는 변조기와 복조기로 이루어진다.The
핫 스와핑 미들웨어(21)는 서로 다른 타입의 네트워크 간에 핸드오프(변경)를 언제 수행할지를 결정하는 기능을 수행하며, 이러할 때 모뎀 제어 모듈을 제어하여 네트워크 변경을 지시한다.The
즉, 핫 스와핑 장치(20)가 내장된 모바일 단말기가 멀티 무선 프로토콜을 통하여 모든 네트워크(예컨대, WLAN, GPRS, CDMA) 상의 데이터를 일제히 수신할 경우, 모바일 단말기는 데이터를 수신/전송하는 동안 다른 무선 프로토콜에 대한 채널 정보를 측정할 수 있으며, 이때 핫 스와핑 미들웨어(21)는 네트워크를 변경할 것을 결정한다.That is, when the mobile terminal with the
이를 위하여 핫 스와핑 미들웨어(21)는 모뎀 제어 모듈에게 원래 통신하던 모뎀(23a;제1모뎀) 외에 새로운 모뎀(23b;제2모뎀)도 함께 동작시키도록 하는 명령한다. 새로운 제2모뎀(23b)의 구동에 의해, 동시에 두 개의 네트워크와의 접속 인터페이스를 병렬로서 한동안 유지하게 되는데, 제1모뎀(23a)에 연결되는 제1안테나(24a)와 제2모뎀(23b)에 연결되는 제2안테나(24b)를 통해 두 병렬 접속 인터페이스는 소프트(soft) 스위칭(switching/handoff)이 이루어지는 동안 지속적으로 유지된다. 그 후, 핫 스와핑 미들웨어(21)는 기존의 제1모뎀(23a)을 정지시킬 것을 모뎀 제어 모듈(22)에게 명령하여, 기존의 제1모뎀(23a) 구동을 종료시키고 새로운 제2모뎀(23b)만을 통해 패킷을 송수신함으로써 핸드오프에 있어서 '0' 대기시간과 '0' 패킷 손실을 갖는 핫 스와핑을 이룰 수 있다.For this purpose, the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 소프트웨어 기반 무선 통신(SDR)에서의 핫 스와핑이 이루어지는 과정을 도시한 플로차트이다.3 is a flowchart illustrating a process of performing hot swapping in software-based wireless communication (SDR) according to an embodiment of the present invention.
SCA 규격 소프트웨어 기반 무선통신(SDR)을 수행하는 모바일 호스트가 어느 하나의 네트워크와 통신, 예컨대, 제1모뎀과 제1네트워크와 통신(S31)을 하다가 유저의 이동에 의하여 다른 타입의 제2네트워크(예컨대, WLAN1에서 GPRS)로 변경하여 접속할 필요가 있을 경우, 네트워크의 끊김없이 변경이 일어나도록 하는 핫 스와핑 매커니즘이 이루어진다.A mobile host performing SCA-compliant software-based wireless communication (SDR) communicates with any one network, for example, the first modem and the first network (S31), and then moves to another type of second network by a user's movement. For example, if there is a need to change from WLAN1 to GPRS to connect, a hot swapping mechanism is established to allow a seamless change of the network.
핫 스와핑 미들웨어는 네트워크를 변경하도록 핫 스와핑 지시(S32)를 모뎀 제어 모듈에 내린다. 그러면, 모뎀 제어 모듈은 새로운 모뎀 구성을 초기화한다. 새로운 모뎀인 제2모뎀으로서, 상기 제2모뎀을 초기화하여 구성하여 이러한 제2모뎀이 제2안테나에 연결되도록 구성한 후, 제2모뎀의 IP 어드레스를 획득(S33)한다.The hot swapping middleware issues a hot swapping instruction S32 to the modem control module to change the network. The modem control module then initializes the new modem configuration. As a second modem, which is a new modem, the second modem is initialized and configured to connect the second modem to the second antenna, and then an IP address of the second modem is obtained (S33).
새로운 제2모뎀 초기 구동하는 흐름도인 도 4를 참조하여 S33 단계를 상술하면, 핫 스와핑 미들웨어(21)로부터 핫 스와핑 지시(S41)를 받은 모뎀 제어 모듈(22)은 제2안테나가 분리(S43)되도록 안테나 분리 초기화 지시(S42)하고, 모뎀 제어 모듈(22)은 제2모뎀을 구성 초기화(S44)하여 이러한 제2모뎀이 제2안테나에 연결되도록 구성 초기화(S45)한다.Referring to FIG. 4, which is a flowchart of initial driving of a new second modem, the
그 후, 제2모뎀의 IP 어드레스를 획득(S46)하여 이러한 IP 어드레스가 모뎀 제어 모듈을 통과하여 상위 레이어인 핫 스와핑 미들웨어에 전송(S47,S48)되도록 한다.Thereafter, an IP address of the second modem is obtained (S46) so that the IP address passes through the modem control module to be transmitted to the upper layer hot swapping middleware (S47, S48).
한편, 상기와 같이 새로운 모뎀인 제2모뎀이 구성되어 해당 IP 어드레스를 획득(S33)한 후에는, 핫 스와핑 미들웨어는 제1모뎀과 제2모뎀을 통하여 동시에 멀티 무선 통신(S35)을 수행한다.On the other hand, after the second modem as a new modem is configured as described above to obtain the corresponding IP address (S33), the hot swapping middleware simultaneously performs the multi-radio communication (S35) through the first modem and the second modem.
기존의 제1모뎀과 제1네트워크(예컨대, WLAN1)간의 통신을 유지하며, 동시에, 새롭게 초기화 구성한 제2모뎀과 제2네트워크(예컨대, GPRS)간에 통신을 유지하기 위해서는, 우선, 새롭게 구성한 제2모뎀과 제2네트워크 간의 초기 세션(session)이 이루어져야 한다.In order to maintain communication between the existing first modem and the first network (e.g., WLAN1) and simultaneously maintain communication between the newly initialized second modem and the second network (e.g., GPRS), the newly constructed second An initial session must be established between the modem and the second network.
상기 멀티 무선 통신(S34)이 이루어지는 과정을 도 5에 도시하였는데, 상기 초기 세션은 모바일 단말기 내의 핫 스와핑 미들웨어와 제2네트워크간의 미들웨어 간에 신호 교환 시작을 알리는 핸드세이킹(handshaking)이 먼저 수행(S51)되어야 한다. 핸드세이킹이 완료된 후, 원본 IP 패킷을 복제하여 복제 IP 패킷을 생성(S52)한 후, 이들 원본 IP 패킷과 복제 IP 패킷을 각각의 모뎀을 통해 각 네트워크로 전송(S53)함으로써 멀티 무선 통신이 이루어질 수 있다.The process of the multi-radio communication (S34) is shown in Figure 5, wherein the initial session is first performed by handshaking (handshaking) to inform the start of the signal exchange between the middleware between the hot swapping middleware in the mobile terminal and the second network (S51) Should be After the handshaking is completed, the original IP packet is duplicated to generate a duplicate IP packet (S52), and then the original IP packet and the duplicate IP packet are transmitted to each network through each modem (S53), thereby multi-radio communication is performed. Can be done.
우선, 상기 핸드세이킹 수행(S51) 모습을 살펴보면, 모바일 단말기 내의 핫 스와핑 미들웨어가 상대편의 제2네트워크의 미들웨어에게 멀티통신 요청 IP 패킷을 전송한다. 상기 멀티통신 요청 IP 패킷은 <hot swap, parallel, ip1, ip2>의 정보를 가진 포맷 형태를 가진다. 상기 멀티통신 요청 IP 패킷은 핫 스와핑을 위해 두 개의 네트워크와 병렬로서 동시에 통신을 수행하고자 함을 알리는 패킷으로서, 상기 'hot swap'는 현재 핫 스와핑을 위한 모드에 있음을 알리는 메시지이고, 'parallel'은 동시에 멀티 통신이 이루어질 것임을 알리는 메시지이고, ip1은 제1모뎀의 IP 어드레스를 나타내고 ip2는 제2모뎀의 IP 어드레스를 나타낸다.First, referring to the state of performing the handshaking (S51), the hot swapping middleware in the mobile terminal transmits a multi-communication request IP packet to the middleware of the second network of the other party. The multi-communication request IP packet has a format having information of <hot swap, parallel, ip1, ip2>. The multi-communication request IP packet is a packet for notifying that simultaneous communication is performed in parallel with two networks for hot swapping. The 'hot swap' is a message for notifying that a mode is currently in hot swapping, and 'parallel' Is a message indicating that the multi-communication will be performed at the same time, ip1 represents the IP address of the first modem and ip2 represents the IP address of the second modem.
상기 멀티통신 요청 IP 패킷을 수신한 제2네트워크의 미들웨어가 ACK(acknowledgement)를 전송하여 핸드세이킹이 완료됨으로써 멀티 통신이 이루어진다. 상기에서 제2네트워크의 미들웨어란, 모바일 호스트의 핫 스와핑 미들웨어와 같은 레이어 상에 존재하는 제2네트워크의 서버 내 미들웨어로서, 상기 모바일 호스트의 핫 스와핑 미들웨어와 제2네트워크의 미들웨어는 같은 레이어 위치에서 핫 스와핑을 위한 신호를 교환한다. The middleware of the second network receiving the multi-communication request IP packet transmits an acknowledgment (ACK) to complete handshaking, thereby performing multi-communication. The middleware of the second network is the middleware in the server of the second network existing on the same layer as the hot swapping middleware of the mobile host, and the hot swapping middleware of the mobile host and the middleware of the second network are hot at the same layer location. Exchange signals for swapping.
핸드세이킹 수행(S51)이 완료되어 제2모뎀과 제2네트워크 간에 통신 채널이 형성되면, 핫 스와핑 미들웨어는 제1모뎀 및 제2모뎀을 통해 당분간 두 개의 멀티 통신이 병렬로 이루어져 각 네트워크로 전송이 동시에 가능하다. 이러한 전송을 위해 소스 어드레스 대체와 데스티네이션 어드레스 대체하여 복제하여 복제 IP 패킷을 생성(S52)한 후 전송(S53)한다. 이에 대하여 설명한다.When the handshaking operation (S51) is completed and the communication channel is formed between the second modem and the second network, the hot swapping middleware transmits two multi-communications in parallel through the first modem and the second modem for a while and transmits them to each network. This is possible at the same time. For this transmission, a source IP replacement and a destination address replacement are duplicated to generate a duplicate IP packet (S52), and then transmitted (S53). This will be described.
- 소스 어드레스(source address) 대체Source address replacement
애플리케이션이 전송할 데이터를 IP 레이어로 보내면, IP 레이어는 IP 패킷을 생성하여 이것을 핫 스와핑 미들웨어에 전송한다. 상기 핫 스와핑 미들웨어는 수신한 IP 패킷(원본 IP 패킷)을 복제하여 하나 더 생성하는데, 상기 복제는 소스 어드레스 필드(source address field)에 있는 제1모뎀의 IP 어드레스를 새로운 제2 모뎀의 IP 어드레스로서 대체하여 복제 IP 패킷을 생성한다.When the application sends data to be sent to the IP layer, the IP layer generates an IP packet and sends it to the hot swapping middleware. The hot swapping middleware duplicates the received IP packet (the original IP packet) and generates one more, wherein the replication uses the IP address of the first modem in the source address field as the IP address of the new second modem. Substitute a duplicate IP packet.
- 데스티네이션 어드레스(destination address) 대체Replacement of the destination address
상기 복제 IP 패킷 생성 시에, 데스티네이션 어드레스 필드의 IP 어드레스도 대체되는데, 상기 복제는 마찬가지로 데스티네이션 어드레스 필드(destination address field)에 있는 제1네트워크의 IP 어드레스를 제2네트워크 IP 어드레스로서 대체하여 복제 IP 패킷을 생성한다.Upon generation of the duplicate IP packet, the IP address of the destination address field is also replaced, which duplicates the IP address of the first network in the destination address field as a second network IP address. Create an IP packet.
상기와 같이 복제 IP 패킷이 생성(S52)된 후, 상기 핫 스와핑 미들웨어는 상기 원본 IP 패킷과 복제 IP 패킷을 모뎀 제어 모듈에 전송한다. 모뎀 제어 모듈은 MAC 어드레스에 맵핑된 IP에 따라 각 해당 모뎀에 각각의 패킷을 준다. 각 모뎀은 수신한 패킷을 가지고 각각 피지컬 프레임(physical frame)을 생성하고 이를 전송(S53)함으로써, 멀티 무선 통신이 이루어진다. 즉, 원본 IP 패킷은 제1모뎀에 전달되고, 복제 IP 패킷은 제2모뎀에 전달되어 전송이 이루어진다.After the duplicated IP packet is generated (S52) as described above, the hot swapping middleware transmits the original IP packet and the duplicated IP packet to the modem control module. The modem control module gives each packet to each corresponding modem according to the IP mapped to the MAC address. Each modem generates a physical frame with each received packet and transmits it (S53), thereby performing multi-radio communication. That is, the original IP packet is delivered to the first modem, and the duplicated IP packet is delivered to the second modem for transmission.
한편, 상기와 같이 병렬 접속 인터페이스를 통한 멀티 무선 통신(S34)이 한동안 이루어진 후 기존의 제1네트워크 접속을 종료할 때, 핫 스와핑 미들웨어는 제1모뎀을 중지시킬 것을 결정(S35)한다. 상기 제1모뎀 중지 결정(S35)이 이루어질 때까지 멀티 무선 통신(S34)은 계속 된다.Meanwhile, when the existing first network connection is terminated after the multi-wireless communication (S34) through the parallel connection interface is performed for a while as described above, the hot swapping middleware determines to stop the first modem (S35). The multi-radio communication S34 continues until the first modem stop determination S35 is made.
상기 제1모뎀 중지 결정이 나면, 기존의 제1모뎀의 구동 중지를 알리는 핸드세이킹(handshaking)이 이루어짐으로써 기존의 제1모뎀의 구동이 중지(S36)된다.When the first modem stop determination is made, handshaking (handshaking) is performed to inform the stop of the existing first modem is driven (S36).
상술하면, 핫 스와핑 미들웨어가 새로운 제2네트워크와의 접속을 유지하며 기존의 제1네트워크간의 통신을 종료하고자 하는 경우, 핫 스와핑 미들웨어는 접속 종료하고자 하는 제1네트워크의 미들웨어에게 접속종료 IP 패킷을 전송한다. In detail, when the hot swapping middleware maintains the connection with the new second network and wants to terminate communication between the existing first networks, the hot swapping middleware transmits the connection termination IP packet to the middleware of the first network to terminate the connection. do.
상기 접속종료 IP 패킷은 < hot swap, swap, ip1, ip2>의 정보를 가진 포맷 형태를 가진다. 상기 접속종료 IP 패킷은 핫 스와핑이 이루어져 기존의 접속 네트워크를 종료하고자 함을 알리는 패킷으로서, 상기 'hot swap'는 현재 핫 스와핑 모드에 있음을 알리는 메시지이고, 'swap'은 핫 스와핑이 이루어짐으로 인해 접속 종료를 나타내고, ip1은 제1모뎀의 IP 어드레스를 나타내고 ip2는 제2모뎀의 IP 어드레스를 나타낸다.The connection termination IP packet has a format form with information of <hot swap, swap, ip1, ip2>. The access termination IP packet is a packet indicating that the hot swapping is to terminate the existing access network, wherein the 'hot swap' is a message indicating that the current hot swapping mode, and the 'swap' is a hot swapping The connection is terminated, ip1 represents the IP address of the first modem and ip2 represents the IP address of the second modem.
상기 멀티통신 요청 IP 패킷을 수신한 제1네트워크의 미들웨어가 ACK(acknowledgement)를 전송하여 종료의 핸드세이킹이 완료되면, 핫 스와핑 미들웨어는 모뎀 제어 모듈에게 제1모뎀의 동작을 중지시킬 것을 명령한다.When the middleware of the first network receiving the multi-communication request IP packet transmits an acknowledgment (ACK) to complete handshaking, the hot swapping middleware instructs the modem control module to stop the operation of the first modem. .
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the embodiments described above, but will be apparent in the claims as well as equivalent scope.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 무선 네트워크가 중첩되어 있을 때 핫 스와핑이 이루어지는 모습을 도시한 그림이다.1 is a diagram illustrating how hot swapping is performed when different wireless networks overlap each other according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스와핑을 구현하는 핫 스와핑 장치의 구성 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a hot swapping apparatus for implementing hot swapping according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 소프트웨어 기반 무선 통신(SDR)에서의 핫 스와핑이 이루어지는 과정을 도시한 플로차트이다.3 is a flowchart illustrating a process of performing hot swapping in software-based wireless communication (SDR) according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 새로운 제2모뎀의 IP를 획득하는 과정을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of acquiring an IP of a new second modem according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 멀티 무선 통신이 이루어지는 과정을 도시한 플로차트이다.5 is a flowchart illustrating a process of performing multi-radio communication according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
20: 핫 스와핑 장치 21: 핫 스와핑 미들웨어20: hot swapping device 21: hot swapping middleware
22: 모뎀 제어 모듈 23: 모뎀 모듈22: modem control module 23: modem module
24: 안테나 모듈24: antenna module
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