KR100448320B1 - 무선망에서의 프로액티브 캐싱 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선망에서 핸드오프를 지원하기 위한 단말의 컨텍스트 정보를 프로액티브 캐싱 기법을 이용하여 단말의 인접 접속점들로 전파하는 방법 및 장치를 제안한다. 이를 위해 본 발명에서는 단말로부터의 접속 또는 재 접속 요청에 대해, 단말의 컨텍스트 정보를 하나 이상의 인접 접속점들로 전파하도록 한다. 여기서 인접 접속점들은 단말이 현재의 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 접속점이다. 따라서 인접 접속점들은 단말의 핸드오프 상황이 발생하기 전에 필요한 정보들을 입수할 수 있어, 단말에 대한 빠른 핸드오프를 지원할 수 있다.

Description

무선망에서의 프로액티브 캐싱 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROACTIVE CACHING IN A WILELESS NETWORK THEREOF COMPUTER-READABLE MEDIUM}

본 발명은 무선망에서의 프로액티브 캐싱 기법에 관한 것으로, 특히 프로액티브 캐싱 기법을 사용하여 핸드오프를 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 구내 정보통신망(LAN; Local Area Network)은 300미터(m) 이하의 통신회선으로 연결된 개인 단말기, 메인 프레임, 워크스테이션들의 집합으로써, 개인 단말기들 사이의 전류나 전파신호가 정확히 전달될 수 있는 거리, 즉 한 기관의 빌딩 내에 설치된 장비들을 직원들이 가장 효과적으로 공동 사용할 수 있도록 연결된 고속의 통신망이다. 이러한 LAN에 적용되는 통신회선으로 초기에는 전기적 신호를 직접 전달하는 유선망이 주로 사용되었다. 그 후 무선 프로토콜들의 발달로 인해 전파를 사용하여 신호를 전달하는 무선망을 사용하는 형태로 점차 대체되고 있는 실정이다. 이러한 무선망을 사용하는 LAN을 통상적으로 무선 LAN(W-LAN; Wileless Local Area Network)이라 하며, 이는 미국 전기전자 학회(IEEE)에서 제안한 IEEE 802.11에 기초하고 있다. 상기 IEEE 802.11에 기초한 무선 LAN은 지난 몇 년간 막대한 성장을 해왔으며, 편리한 네트워크 연결이라는 장점에 힘입어 향후에도 빠른 발전이 예상되고 있다.

상기 IEEE 802.11에서는 MAC 계층에 대해 두 개의 동작 모드, 즉, 에드 혹(ad hoc) 모드 및 인프라스트럭처(infrastructure) 모드를 고려하고 있다. 상기 ad hoc 모드에서는 둘 이상의 이동 단말기들이 서로를 인지하고 기존의 하부 구성없이 단대단(peer-to-peer) 통신을 확립하고 있다. 반면, 상기 인프라스트럭처(infrastructure) 모드에서는 연결된 이동 단말기들 간의 모든 데이터 중개를 위해 접근점(AP; Access Point)이라고 불리는 고정 요소(entity)가 존재한다. 상기 AP및 연결된 이동 단말기들은 허가 받지 않은(unlicensed) 무선 주파수(RF) 스펙트럼 상에서 통신하는 기본 서비스 세트(BSS)를 형성한다.

도 1에서는 상기 인프라스트럭처 모드를 지원하기 위한 통상적인 무선 LAN의 구조를 보이고 있는 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 복수의 AP들(120a, 120b)은 하나의 분배 시스템(DS; Distribution System)(110)을 통해 연결된다. 상기 DS(110)는 무선 망(Wired Network)으로 구성되어, 상기 복수의 AP들(120a,120b)간을 통신 경로를 형성한다. 상기 복수의 AP들(12a,120b)은 일정한 서비스 영역을 형성하고, 상기 서비스 영역에 속하는 이동 단말기들(130a,130b,130c,130d)과 상기 DS(110)간의 교량 역할을 수행한다. 하나의 AP와 그 AP에 관련된 이동 단말기들은 기본 서비스 셋(BSS; Basic Service Set)을 형성한다. 즉 각 AP별로 고유의 BSS가 형성되고, 각 BSS별로 서비스가 이루어진다. 상기 AP들(120a,120b)에 의한 상기 BSS들은 확장 서비스 셋(ESS; Extended Service Set)으로 확장될 수 있다. 상기 이동 단말기들(130a,130b,130c,130d)은 자신이 속한 AP(120a,120b)를 통해 무선 LAN에 접근하기 위해서는 인증 철차를 거쳐야 한다. 즉 상기 이동 단말기들(130a,130b,130c,130d)은 상기 인증 절차를 통해 망에 접근하는 것이 허락되어야만 한다. 상기 인증 절차에 의해서는 상기 이동단말기들(130a,130b,130c,130d)이 상기 망에 접근하기 위해 요구되는 상태정보가 제공된다. 상기 상태정보는 상기 DS(110)로의 데이터 전송에 사용되는 암호화 정보(암호화 코드)가 포함된다.

상기 도 1의 구조를 가지는 무선 LAN에서 이동 단말기는 이동성을 가짐에 따라 기존의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다. 이 경우 상기 이동 단말기에 대해서는 기존의 BSS에서 제공되던 서비스가 지속될 수 있도록 하기 위해 핸드오프가 요망된다. 이하 핸드오프에 앞서 이동 단말기가 물리계층 상호 통신 능력을 가지는 AP를 "prior-AP"라 하고, 핸드오프 후에 이동 단말기가 물리계층 상호 통신 능력을 가지는 새로운 AP를 "post-AP"라 한다.

통상적으로 핸드오프 절차는 AP 및 이동 단말기에 의해 교환된 메시지의 메커니즘 또는 순서를 나타낸다. 이러한 핸드오프를 고려중인 이동 단말기의 물리계층 상호 통신 능력(connectivity) 및 상태정보는 prior-AP에서 post-AP로 전달되어야 한다. 따라서 핸드오프는 적어도 세 개의 참여 엔티티, 즉, 이동 단말기, prior-AP 및 post-AP에 의해 수행된 물리계층의 기능이다. 통상적으로 네트워크 접근을 가능하게 하는 상태정보는 클라이언트 신임장 및 몇몇 계정(accounting) 정보로 구성된다. 종래 상기 상태정보의 전달은 접근점 간 프로토콜(IAPP; Inter Access Point Protocol)에 의해 이루어질 수 있다. 접근 제어 장치가 없는 IEEE 802.11 네트워크에 있어서는, 전체 결합 및 핸드오프/재 결합간에 작은 차이가 있다. 다른 식으로 보면, 추가적인 접근점들 간 통신 지연이 있기 때문에 핸드오프 지연이 결합 지연보다 엄밀히 더 클 것이다.

상기 핸드오프 절차에 따른 논리 단계는 발견 단계(Discovery Phase)와 재 인증 단계(Re-authentication Phase)로 나누어진다.

1. 발견 단계(Discovery Phase): 이동성으로 인해, 이동 단말기의 현재 AP(prior-AP)로부터 수신된 신호의 세기 및 신호 대 잡음 비율은 상호 통신 능력을저하시켜 핸드오프를 시작하게 한다. 이때, 이동 단말기는 현재 AP(prior-AP)와 통화를 할 수 없게 될 것이다. 따라서 상기 이동 단말기는 범위 내에서 결합할 잠재적 APs를 찾을 필요가 있다. 이는 MAC 계층의 탐색 기능(scan 기능)에 의해 이루어진다. 상기 탐색이 이루어지는 동안, 이동 단말기는 할당된 채널을 통해 10ms의 속도로 AP들에 의해 주기적으로 보내지는 비컨(beacon) 메시지를 듣는다. 따라서 이동 단말기는 수신 신호 세기에 의해 우선순위가 매겨진 AP들의 목록(우선순위 리스트)을 만들 수 있게 된다. 이에 대해 표준에 규정된 두 가지 탐색 방법들로는 능동 모드와 수동 모드가 있다. 이름이 암시하듯이, 수동 모드에서는, 비컨 메시지를 듣는 것만으로 잠재된 AP들을 찾는다. 하지만, 능동모드는 비컨 메시지를 듣는 것과는 별도로 이동 단말기가 추가적인 프로브 방송 패킷(Probe Broadcast Packet)을 각 채널에 실어 보내고, AP들로부터의 응답을 수신한다. 따라서 이동 단말기는 잠재된 AP들을 능동적으로 탐색 또는 찾는다.

2. 재 인증 단계(re-authentication Phase): 이동 단말기는 전술한 발견 단계에서의 우선순위 리스트에 따라 잠재된 AP로의 재 인증을 시도한다. 상기 재 인증 단계는 통상적으로 post AP에 대한 인증 및 재결합(re-association)을 수반한다. 재 인증 단계에서는 prior-AP로부터 신임장 및 다른 상태 정보의 전달을 필요로 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 이는 IAPP 프로토콜과 같은 프로토콜을 통해 이루어질 수 있다. 상기 재 인증 단계는 인증 단계와 재 할당 단계(RE-ASSOCIATION PHASE)로 이루어질 수 있다.

도 2는 종래 무선 LAN에서의 핸드오프 절차를 보이고 있는 도면으로써, 능동모드에 의한 발견 단계를 가정하고 있다. 상기 도 2에서의 핸드오프 절차는 발견 단계(PROBE PHASE, 210단계)와 재 할당 단계(RE-ASSOCIATION PHASE, 220단계)로 구분된다.

상기 도 2를 참조하면, 핸드오프의 필요성을 감지한 이동 단말기는 212단계에서 불특정 다수의 AP들로 프로브 요청 메시지(Probe Request Message)를 전송한다. 상기 프로브는 각 AP별로 핸드오프의 성공 가능성에 대한 의사를 타진하기 위한 정보로 정의할 수 있다. 상기 프로브 요청 메시지를 수신한 AP들은 214단계에서 프로브 응답 메시지(Probe Response Message)를 상기 이동 단말기로 전송한다. 여기서 상기 프로브 요청 메시지를 수신할 수 있다는 것은 상기 이동 단말기에 인접하여 있음을 뜻하는 것으로써, 잠재 AP로 가정할 수 있다. 상기 이동 단말기는 전술한 과정을 채널별로 반복하여 수행하게 된다.

한편 상기 이동 단말기는 상기 발견 단계에 의해 만들어지는 우선순위 리스트에 등록된 잠재된 AP들의 우선순위에 의해 재 할당 단계(220)를 수행한다. 상기 이동 단말기는 222단계에서 재결합 요청 메시지(Re-association Request Message)를 새로운 AP로 전송한다. 이에 응답하여 상기 새로운 AP는 그 외의 AP(즉 이동 단말기의 prior AP)들과의 IAPP 절차(230단계)를 수행하고, 이를 통해 상기 이동 단말기에 대해 부여된 신임장 및 다른 상태 정보를 전달받는다. 그 후 상기 새로운 AP는 224단계에서 상기 재결합 요청 메시지에 응답한 재결합 응답 메시지(Re-association Response Message)를 상기 이동 단말기로 전달한다.

전술한 바와 같이 종래의 핸드오프 절차는 이동 단말기가 프로브 요청 메시지를 전달하는 것을 시작으로 하여 재결합 응답 메시지를 수신함으로써 종료된다. 이로 인해 핸드오프 절차에서는 후술될 세 가지의 지연들이 발생한다. 그 첫 번째가 발견 단계에서 발생하는 프로브 지연(PROBE DELAY)이며, 그 두 번째 및 세 번째가 재 인증 단계에서 발생하는 인증 지연(AUTHENTICATION DELAY) 및 재결합 지연(RE-ASSOCIATION DELAY)이다.

1. 프로브 지연: 도 2의 210단계에서 능동 탐색을 위해 전송되는 메시지들은 프로브 메시지들이다. 따라서 이 과정에 대한 지연을 프로브 지연이라 칭한다. 이동 단말기는 프로브 요청 메시지를 송신하고, 각 채널 상의 AP별로 응답을 기다린다. 상기 프로브 요청 메시지를 송신한 후 상기 이동 단말기가 하나의 특정 채널 상에서 대기하는 시간이 프로브-대기 지연이다. 이는 다음에 전송되는 프로브 요청 메시지와의 시간차로 판단한다. 따라서 상기 절차에 따르면, 채널 상의 트래픽과 프로브 응답 메시지의 타이밍이 프로브-대기 시간에 영향을 미침을 알 수 있다.

2. 인증 지연: 이는 도 2에서 보이고 있지는 않으나 인증 프레임의 교환이 이루어지는 동안 일어나는 지연이다. 인증은 AP에 의해 사용되는 인증 방법에 따라 둘 또는 네 개의 연속 프레임들로 구성된다. 몇몇 무선 NICs는 인증 전에 재결합을 시도하지만 이는 핸드오프 과정에서 추가적인 지연을 초래한다.

3. 재결합 지연: 이는 도 2의 220단계에서 재결합 프레임의 교환이 이루어지는 동안 일어나는 지연이다. 성공적인 인증 과정이 이루어지면, 이동 단말기는 재결합 요청 프레임을 AP에 보내고 재결합 응답 프레임을 수신하여 핸드오프를 끝낸다. 한편 새로운 AP와 그 외의 AP들간에 추가적으로 요구되는 IAPP 단계를 포함하게 될 경우 재결합 지연을 더 증가시킬 것이다.

상술한 바에 따르면, 프로브 지연 동안의 메시지는 발견 단계를 형성하는 반면, 인증 및 재결합 지연은 재 인증 단계를 형성한다. 상기에서 논의한 지연은 별도로, 분배 시스템(백본 이더넷)을 형성하는 이더넷 스위치에 대한 MAC 어드레스를 업-데이트하는데 소요된 시간으로 야기된 브리징(bridging) 지연이 있을 수도 있다.

전술한 바와 같이 종래 무선 LAN에서 이동 단말기가 AP간 핸드오프를 수행함에 있어, 많은 지연들이 발생함을 알 수 있다. 이는 서비스 품질에 지대한 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 고속의 로밍이 아예 불가능해지는 문제를 가진다.

따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 핸드오프 절차에서 발생하는 지연을 최소화하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 핸드오프 절차가 수행되기 전에 대상 AP들로 해당 이동 단말기의 상태정보를 전달하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이전 AP와 새로운 AP간의 터널링 절차와 상기 터널링을 통해 해당 이동 단말기의 상태정보를 전달하는 절차를 생략하는 핸드오프 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 핸드오프에 따른 이동 단말기의 상태정보를 잠재된 AP들로 전달하기 위한 인접 그래프(Neighborhood Graph)를 생성하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인접 그래프에 의해 이동 단말기의 상태정보를 인접 AP들로 전파하는 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1견지에 있어, 본 발명은 무선 네트워크의 접속점에서 단말의 컨텍스트 정보를 전파하는 방법에 있어서, 상기 단말로부터 접속 또는 재 접속 요청을 수신하는 과정과, 상기 접속 또는 재 접속 요청에 대해, 상기 단말의 컨텍스트 정보를 하나 이상의 인접 접속점들로 전파하는 과정을 포함하며, 여기서 상기 인접 접속점들은 상기 단말이 상기 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 접속점임을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 있어, 본 발명은 무선 네트워크의 접속점에 있어서, 단말이 상기 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보를 저장하고 있는 인접 그래프와, 상기 단말에 대한 컨텍스트 정보를 저장하는 저장부를 포함하며, 여기서 상기 단말의 접속 또는 재 접속 요청에 대해, 상기 접속점이 상기 인접 그래프를 참조하여 상기 하나 이상의 인접 접속점들로 상기 컨텍스트 정보를 전파함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제3견지에 있어, 본 발명은 무선 네트워크에 있어서, 단말의 컨텍스트 정보를 저장하는 저장부를 가지는 접속점과, 상기 단말이 상기 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보를 저장하는 인접 그래프를 포함하며, 여기서 상기 접속점은 상기 인접 그래프로의 접근이 가능하고, 상기 단말의 결합 또는 재 결합 요청에 대해 상기인접 그래프를 참조하여 상기 하나 이상의 인접 접속점들로 상기 컨텍스트 정보를 전파함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제4견지에 있어서, 본 발명은 무선 네트워크의 서버에 있어서, 상기 무선 네트워크 내에 존재하는 임의의 접속점들 별로 결합된 단말이 핸드오프하기에 적합한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보들을 가지는 인접 그래프를 저장하는 저장부를 포함하며, 여기서 상기 인접 그래프는 상기 임의의 접속점들로부터의 접근이 가능하며, 상기 임의의 접속점들 각각이 상기 인접 그래프의 접근을 통해 획득할 수 있는 상기 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보를 근거로 하는 인접 접속점들로 상기 단말의 컨텍스트 정보를 전파하도록 함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제5견지에 있어서, 본 발명은 일정한 서비스 영역을 가지고 통신 서비스를 지원하는 복수의 접속점들과, 상기 접속점들 중 하나의 접속점에 접속하여 상기 통신 서비스를 제공받는 단말을 포함하는 무선 네트워크에서, 상기 단말이 접속된 상기 접속점이 상기 단말의 컨텍스트 정보를 전파하는 방법에 있어서, 상기 접속점으로부터의 핸드오프가 가능한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보에 의해 인접 그래프를 생성하는 과정과, 상기 인접 접속점들 중 하나로써, 상기 단말이 상기 접속점으로 이동하기 전에 상기 통신 서비스를 제공하던 인접 접속점으로부터 상기 단말의 컨텍스트 정보를 수신하는 과정과, 상기 컨텍스트 정보를 이용한 상기 단말과의 접속 또는 재 접속에 대응하여, 상기 인접 그래프에 의해 관리되는 상기 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보에의해 확인된 인접 접속점들로 상기 컨텍스트 정보를 전파하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

도 1은 통상적인 무선 구내 정보통신망의 구성을 보이고 있는 도면.

도 2는 종래 무선 구내 정보통신망에서의 핸드오프 절차를 보이고 있는 도면.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 인접 그래프를 생성하기 위한 일 예를 보이고 있는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예를 개념적으로 설명하고 있는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 구내 정보통신망에서의 핸드오프 절차를 보이고 있는 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 접속점에서의 동작을 설명하기 위한 제어 흐름도.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 발명에서는 프로액티브 캐싱 기법을 채택하여 재결합 지연을 줄이기 위한 방안에 대해 살펴보도록 한다. 상기 프로액티브 캐싱 기법을 채택하기 위해서는 핸드오프 절차와 별개로 해당 이동단말기의 상태정보, 즉 컨텍스트(security context)를 이전 AP(prior-AP)로부터 잠재된 AP로 전파하는 절차가 수반되어야 한다. 상기 잠재된 AP는 해당 이동 단말기가 상기 이전 AP(prior-AP)로부터 이동할 가능성이 있는 AP들의 집합이라 할 수 있다. 전술한 바와 같이 이동 단말기의 컨텍스트를 잠재된 AP들로 전파하기 위해서는 각 AP별로 잠재된 AP들이 관리되고 있어야 할 것이다. 이를 위해 각 AP들은 인접 그래프(Neighborhood Graph)를 생성하여 보유하고 있어야 한다. 상기 인접 그래프는 핸드오프 절차가 진행될 수 있는 잠재된 AP들과 상기 이전 AP(prior-AP)간의 연결을 정의하고 있다. 다른 견해로써, 도 3b에서 보이고 있는 바와 같이 각 AP들에 대한 하나 이상의 잠재된 AP별 정보를 포함하는 데이터 구조가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 그러한 구조가 상기 각 AP들에 의해 접근이 가능한 저장 매체에 제공될 수 있다. 따라서 후술될 본 발명의 상세한 설명에서는 인접 그래프를 생성하는 방법과 상기 인접 그래프를 이용하여 프로액티브 캐싱 기법에 의한 핸드오프 절차에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.

1. 인접 그래프 생성

본 발명을 적용하기 위해 요망되는 인접 그래프는 무선 LAN을 구성하는 AP들의 배치에 의해 형성될 수 있다. 상기 무선 LAN을 구성하는 AP들 각각에 대응한 잠재된 AP들은 서로 다름에 따라 상기 인접 그래프의 생성은 각 AP별로 이루어져야 한다. 상기 인접 그래프를 생성하는 방법들은 하기에서 게시한다. 그 첫 번째 방법은 관리자에 의해 수동으로 생성하는 방법이다. 이 방법은 관리자가 AP의 배치에 의해 AP별로 인접 그래프들을 구성하여 등록한 후 상기 AP의 배치가 변경될 시 상기 인접 그래프를 갱신하도록 한다. 그 두 번째 방법은 최초의 인접 그래프는 관리자에 의해 등록되도록 하고, 상기 AP의 배치가 변경될 시에는 상기 인접 그래프가 자동으로 갱신되도록 하는 방법이다. 그 세 번째 방법은 AP별로 인접 그래프가 자동으로 생성되도록 하는 방법이다. 상기 세 번째 방법은 인접 그래프의 생성 또는 갱신 시 기존의 핸드오프 절차에 의해 핸드오프가 이루어진다. 즉 각 AP별로의 연결 관계를 확인하기 위한 절차가 수행된다는 것이다. 예컨대 AP_A에 위치하던 이동 단말기가 이전에 핸드오프가 발생한 적이 없던 AP_B로의 핸드오프를 최초로 시도하는 경우 상기 AP_B는 상기 AP_A로부터 상기 이동 단말기에 대응한 컨텍스트를 전달받기 위한 IAPP 절차를 수행하게 된다. 이 후 상기 AP_A와 상기 AP_B는 상호간에핸드오프를 위한 연결이 존재함을 확인하게 되며, 이로 인해 인접 그래프를 생성 또는 갱신할 수 있게 될 것이다. 상기 인접 그래프가 갱신된 후에는 상기 AP_A에서 상기 AP_B로 이동하고자 하는 이동 단말기 또는 상기 AP_B에서 상기 AP_A로 이동하고자 하는 이동 단말기에 대해 IAPP 절차 없이 핸드오프가 이루어질 수 있다.

상기 세 가지 방법들 중 어떠한 방법에 의해서든 인접 그래프를 생성하기 위해서는 AP들과, 각 AP들 간을 연결하는 물리적인 통로 및 각 AP들 간의 거리를 감안하여야 한다. 즉 인접 그래프에 의한 연결을 형성하기 위해서는 무선 LAN을 구성하는 AP들 상호간에 다른 어떠한 AP를 거치지 않고 연결되는 물리적인 연결이 존재해야 한다. 또한 그 물리적인 연결을 가지는 두 AP들 간의 거리가 미리 결정된 임계 거리를 넘어서는 안 된다. 이는 너무 먼 거리에 위치하는 AP들 간에는 핸드오프를 지원하기 보다는 새로이 이동한 AP에 대해 통신을 수행하기 위한 초기 절차가 이루어져야 하기 때문이다.

이하 본 발명의 실시 예를 적용하기 위해 요망되는 인접 그래프를 생성하는 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 도 3a는 본 발명의 실시 예를 적용할 무선 LAN을 구성하는 AP들의 배치 예를 보이고 있는 도면이며, 상기 도 3b는 상기 도 3a의 AP 배열에 의해 생성될 수 있는 인접 그래프의 예를 보이고 있는 도면이다.

상기 도 3a에서, AP_C는 하나의 입구를 가지는 밀폐된 공간에 설치된 AP이다. 따라서 상기 AP_C에 위치하는 이동 단말기의 경우에는 이동할 수 있는 경로가 AP_B로 한정되어 있다. 이는 상기 AP_C에 위치하는 이동 단말기는 상기 AP_B로만핸드오프가 이루어질 수 있음을 의미한다. 상기 AP_B에 위치하는 이동 단말기는 각 복도별(물리적인 연결)로 설치되어 AP_A, AP_D, AP_E뿐만 아니라 상기 AP_C로도 이동할 수 있다. 즉, 상기 AP_B에 위치하는 이동 단말기는 상기 도 3a에서 보이고 있는 모든 AP들로의 핸드오프가 가능하다. 상기 AP_A에 위치하는 이동 단말기는 다른 어떠한 AP를 거치지 않고 직접 이동할 수 있는 AP들이 상기 AP_B와 AP_E로 한정된다. 따라서 상기 AP_A에 위치하는 이동 단말기는 상기 AP_B와 상기 AP_E로의 핸드오프가 가능하다. 상기 AP_E에 위치하는 이동 단말기는 상기 도 3a에서 보이고 있는 모든 AP들 중 상기 AP_C를 제외한 모든 AP들로 직접 연결되고 있다. 이는 상기 AP_E에 위치하는 이동 단말기는 상기 AP_C를 제외한 어떠한 AP들로도 핸드오프가 이루어질 수 있음을 의미한다. 상기 AP_D에 위치하는 이동 단말기는 다른 어떠한 AP를 거치지 않고 직접 이동할 수 있는 AP들이 상기 AP_B와 상기 AP_E로 한정된다. 따라서 상기 AP_D에 위치하는 이동 단말기는 상기 AP_B와 상기 AP_E로의 핸드오프가 가능하다. 상기 AP_D와 상기 AP_A간의 핸드오프가 허락되지 않는 것은 상기 AP_D와 상기 AP_A간의 거리로 인해 이동 단말기는 AP_D이전에 AP_B와의 재접속이 이루어지기 때문이다.

상기 도 3b에서는 전술한 AP들 간의 연결 관계에 의해 생성한 인접 그래프를 보이고 있다. 상기 도 3b에서 보이고 있는 인접 그래프는 무선 LAN을 구성하는 전체 AP들에 대한 연결을 보이고 있다. 하지만 본 발명의 실시 예를 적용하기 위해서는 각 AP별로 자신과 연결을 가지는 잠재적 AP들만을 알고 있으면 된다. 예컨대 AP_A는 자신의 잠재 AP들이 AP_B와 AP_E임을 알고 있으면 되며, AP_B는 상기 AP_A,AP_C, AP_D 및 AP_E가 자신의 잠재된 AP들임을 알고 있으면 된다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 도시되고 있지 않지만 각 AP별로의 인접 그래프는 관리자에 의해 생성되도록 하거나 기존의 핸드오프 절차를 수행함으로써 자동으로 생성되도록 할 수 있다.

각 AP들이 상기 인접 그래프를 자동으로 생성하는 동작에 대해 살펴보면, 임의의 AP는 이동 단말기로부터 재 할당 요청 메시지를 수신하면, 상기 이동 단말기에 대응하여 임시 저장되고 있는 컨텍스트가 존재하는 지를 확인한다. 이때 상기 AP는 상기 이동 단말기에 대한 post-AP가 된다. 상기 컨텍스트가 존재한다는 것은 자신이 이미 상기 이동 단말기가 이동해온 AP(prior-AP)와의 인접 그래프가 형성되어 있다고 볼 수 있다. 하지만 상기 컨텍스트가 존재하지 않는 다는 것은 상기 prior-AP와의 인접 그래프가 형성되어 있지 않다고 볼 수 있다. 따라서 이 경우 상기 post-AP는 기존의 IAPP 절차를 통해 상기 prior-AP로부터 상기 이동 단말기에 대한 컨텍스트를 전달받고, 상기 인접 그래프를 갱신하여 상기 prior-AP와의 연결 형성한다. 전술한 바에 의해 연결이 형성된 후에는 상기 AP_A로부터 이동해오는 이동 단말기에 대해서는 본 발명에서 제안하고 있는 핸드오프 절차에 따른 핸드오프를 수행할 수 있다.

2. 프로액티브 캐싱 기법

본 발명에 따른 프로액티브 캐싱 기법은, 인접 그래프에 의해 각 AP들은 자신과 연결을 가지는 잠재된 AP를 인지하고, 자신에 속해 있는 이동 단말기에 대한컨텍스트를 상기 잠재된 AP로 전달한다. 따라서 임의의 AP에 속하여 있던 이동 단말기가 상기 AP와의 연결을 가지는 어떠한 AP로 이동한다고 하더라도 핸드오프 절차에서 이루어지는 재결합 단계에 소요되는 시간을 최소화시킬 수 있다. 즉 상기 프로액티브 캐싱 기법은 이동 위치 원리에 기초하고 있다. 이러한 환경에서 이동 단말기의 결합 패턴을 알고 있다면, 이는 상기 이동 단말기가 주어진 시간 내에서 관계하는 AP들의 순서가 될 것이다.

이하 본 발명의 실시 예에서 재결합 지연을 줄이기 위해 채택한 프로액티브 캐싱 방법에 대해 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로액키브 캐싱 기법에 의한 핸드오프 절차를 개념적으로 보이고 있는 도면으로써, 이동 단말기(STA; Station)가 AP_A에서 AP_B로 이동하는 경우를 가정하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 1단계에서 이동 단말기는 AP_A에 대해 결합(associates)/재결합(re-associates) 요청을 하게 된다. 상기 AP_A는 상기 이동 단말기로부터 결합 요청이 수신되는지 아니면 재결합 요청이 수신되는지에 따라 서로 다른 동작을 수행하게 된다.

먼저 상기 결합 요청이 수신되면, 상기 AP_A는 통상적인 초기 인증 절차에 의해 상기 이동 단말기에 대한 인증 절차를 수행한다. 상기 인증 절차가 완료되면, 상기 AP_A는 상기 결합 요청에 대한 응답 메시지를 상기 이동 단말기고 전송한다.

다음으로 상기 재결합 요청이 수신되면, 상기 AP_A는 상기 이동 단말기에 대응한 컨텍스트의 임시 저장 여부에 의해 서로 다른 동작을 수행한다. 이미 상기 이동 단말기에 대응한 컨텍스트가 임시 저장되어 있으면, 상기 AP_A는 상기 재결합 요청에 대한 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송한다. 하지만 상기 이동 단말기에 대응한 컨텍스트가 임시 저장되어 있지 않으면, 상기 AP_A는 통상적인 IAPP 절차에 의해 상기 이동 단말기가 이전에 속하여 있던 AP로부터 컨텍스트를 제공받는다. 그 후 상기 재결합 요청에 대한 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송한다. 상기 이동 단말기는 상기 AP_A로부터의 응답 메시지를 수신함으로써, 상기 AP_A와의 통신을 수행하게 된다.

한편 상기 AP_A는 2단계에서 상기 이동 단말기에 대한 컨텍스트(Context)를 핸드오프가 예측되는 대상 AP(잠재된 AP), 즉 AP_B로 전달한다. 상기 도 4에서는 잠재된 AP로써 하나의 AP만을 게시하고 있으나 상기 잠재된 AP로 복수의 AP들이 존재하는 경우에는 모든 AP들로 컨텍스트를 전파하게 된다. 상기 AP_B는 상기 AP_A로부터 전달되는 컨텍스트를 캐쉬에 저장한다. 상기 이동 단말기는 소정 경로를 통해 상기 AP_B로 이동한 후 3단계에서 상기 AP_B로 재결합을 요청할 것이다. 상기 재결합 요청에 대응하여 상기 AP_B는 앞서 상기 AP_A로부터 전달받은 컨텍스트에 의해 상기 이동 단말기와의 통신을 재개할 수 있게 된다. 즉 상기 AP_B와 상기 이동 단말기 간에는 상기 컨텍스트에 의해 재결합이 이루어지게 되는 것이다. 따라서 기존에 재결합, 특히 IAPP 절차로 인해 발생하던 소요 시간을 단축시킴으로써, 통신 재개 속도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 전술한 바와 같이 이동 단말기의 이동이 예측되는 적어도 하나의 AP에 대해 해당 이동 단말기에 대한 컨텍스트가 제공되도록 하는 "프로액티브 캐싱(Proactive Caching) 기술"을 적용한다. 즉, 상기 프로액티브 캐싱 기술을 적용하기 위해서는 핸드오프 절차와 별개로 해당 이동단말기의 컨텍스트(context)를 prior-AP로부터 post-AP로 전달하는 단계를 수반하게 된다. 또한 상기 프로액티브 캐싱 기술을 적용하기 위해서는 AP별로 잠재된 post-AP들에 관한 정보들을 추측할 수 있어야 한다. 이에 대해서는 앞서 이미 인접 그래프로써 설명이 이루어졌다.

이하 본 발명의 실시 예에 따라 프로액티브 캐싱 기술을 채택하여 재결합 지연을 줄이기 위한 방안에 대해 도 5를 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 무선 LAN에 프로액티브 캐싱 기술을 적용함으로써 제안되어 질 수 있는 핸드오프 절차를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 5를 통해 핸드오프를 위한 재결합 단계가 이루어지기 전에 해당 이동 단말기에 대한 컨텍스트가 prior-AP로부터 post-AP로 전달됨을 보이고 있다. 상기 도 5에서는 AP_A를 prior-AP라 가정하고, AP_B를 post-AP라 가정하고 있다. 또한 AP_A에서는 이미 해당 이동 단말기에 대한 컨텍스트가 임시 저장되어 있다고 가정한다.

상기 도 5를 참조하면, 이동 단말기(STA)는 501단계에서 AP_A로 재결합을 요청하는 메시지를 전송한다. 이때 상기 AP_A는 프로액티브 캐싱 기술의 적용으로 인해 이미 상기 이동 단말기에 대한 컨텍스트를 저장하고 있을 수 있다. 그렇지 않고 상기 AP_A가 상기 이동 단말기에 대한 컨텍스트를 가지고 있지 않다면, 상기 AP_A는 기존의 인증 절차에 의해 해당 이동 단말기의 컨텍스트를 무선망으로부터 제공받거나 이전에 위치하던 AP와의 IAPP 절차를 통해 전달받을 수 있다. 상기 AP_A는503단계에서 상기 이동 단말기에 대응하여 임시 저장되어 있던 컨텍스트에 의해 재결합 응답 메시지를 상기 이동 단말기로 전송한다. 그 후 상기 AP_A는 505단계에서 임시 저장되어 있던 컨텍스트를 잠재된 AP, 즉 AP_B로 전달한다. 이때 상기 잠재된 AP에 대한 정보는 앞서 살펴본 인접 그래프에 의해 획득할 수 있다. 상기 도 5에서는 잠재된 AP가 하나만이 존재하는 상황을 가정하고 있으나 복수의 잠재된 AP들이 있을 수 있다. 이 경우 상기 AP_A는 복수의 잠재된 AP들 각각에 대해 상기 이동 단말기에 대응한 컨덱스트를 전달한다. 상기 AP_B는 상기 AP_A로부터 전달받은 컨텍스트를 상기 이동 단말기에 대응하여 임시로 저장한다.

상기 이동 단말기는 상기 AP_B로의 핸드오프가 요구되는 상황이 발생하게 되면, 507단계에서 상기 AP_B로 재결합 요청 메시지를 전송한다. 상기 AP_B는 상기 재결합 요청 메시지를 수신하면, 상기 이동 단말기에 대응하여 임시로 저장된 컨텍스트가 존재하는 지를 확인한다. 그 후 상기 AP_B는 509단계에서 상기 확인된 컨텍스트에 의해 상기 이동 단말기로 재결합 응답 메시지를 전송한다. 이로써 상기 이동 단말기와 상기 AP_B간에는 인증이 이루어진 상태가 되어 통신이 가능하게 된다. 그 후 상기 AP_B는 상기 이동 단말기의 컨텍스트를 포함함으로써, 다른 인증을 즉시 수행할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 프로액티브 캐싱 기법을 적용하는 경우 각 AP들은 스토리지(storage), 일예로 캐쉬의 부족으로 인해 인접 AP들로부터 전파되는 컨텍스트를 저장할 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황이 발생하게 되면 상기 AP는 가장 먼저 저장되었던 컨텍스트부터 순차적으로 삭제함으로써, 새로이 전파되는 컨텍스트가 저장될 수 있도록 한다.

3. 본 발명에 따른 동작 설명

이하 본 발명의 실시 예에 따른 핸드오프 절차를 수행함에 있어 AP의 동작을 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 6에서는 이동 단말기로부터의 접속 요청에 의한 절차 및 재접속 요청에 의한 절차에 대해 게시하고 있다. 그리고 상기 도 6을 수행하기에 앞서 인접한 AP로부터 수신되는 컨텍스트를 수신하여 저장하는 절차가 이루어질 수 있다. 상기 컨텍스트를 저장하는 절차는 인접 그래프에 의해 관리되고 있는 핸드오프가 가능한 인접한 AP로부터 특정 이동 단말기에 대한 컨턱스트를 수신하고, 이를 자신이 보유하고 있는 캐쉬에 저장하는 과정에 의해 수행된다.

상기 도 6을 참조하면, AP는 614단계에서 이동 단말기로부터의 접속 요구가 수신되는 지를 감시하며, 616단계에서는 재접속 요구가 수신되는 지를 감시한다. 임의의 이동 단말기로부터 접속 요구가 수신되면, 상기 AP는 618단계로 진행하여 무선망을 구성하는 인증 서버와의 통상적인 인증 절차를 수행하여 상기 이동 단말기에 대응한 컨텍스트를 구성하여 캐쉬에 저장한다. 하지만 상기 616단계에서 재접속 요구가 수신되면, 상기 AP는 해당 이동 단말기가 다른 AP로부터 이동하였다고 판단하게 된다. 그 후 상기 AP는 620단계로 진행하여 상기 이동 단말기에 대응하여 내부의 캐쉬에 저장된 컨텍스트가 존재하는 지를 확인한다. 만약 상기 이동 단말기에 대응한 컨텍스트가 존재하지 않으면, 상기 AP는 622단계로 진행한다. 상기 622단계에서 상기 AP는 통상적인 IAPP 절차를 수행함으로써, 상기 이동 단말기가 이전에 속하여 있던 AP로부터 상기 이동 단말기에 대한 컨텍스트를 획득하게 된다. 만약 상기 이동 단말기가 이전에 속하여 있던 AP를 상기 AP에서 이미 알고 있다면, 상기 IAPP 절차는 이미 알고 있는 AP에 대해서만 이루어질 수도 있다.

상기 AP는 상기 618단계, 620단계 및 622단계로부터 624단계로 진행하면, 상기 이동 단말기로 응답 메시지를 전송한다. 상기 응답 메시지는 접속 및 재접속 요청에 대응한 것이다. 상기 응답 메시지를 전송한 후 상기 AP는 626단계로 진행하여 해당 이동 단말기에 대한 컨텍스트를 자신이 관리하고 있는 인접 그래프를 참조하여 인접한 AP들로 전파한다. 이는 해당 이동 단말기가 인접 한 AP로 이동하더라도 신속한 핸드오프 절차가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

더불어, 본 발명은 CDMA, TDMA, FDMA, IMT, GSM 등이 활용된 시스템들과 같은 모든 이동통신시스템뿐만 아니라 IEEE 802.11의 기술과 장비에 적용될 수 있다. 앞에서 묘사되고 있는 APs는 전화 통신시스템들에서의 기지국들(base stations)과 유사하며, STAs는 이동 단말들 또는 종단들과 유사하다.

전술한 바와 같이 본 발명은 무선 구내 정보통신망에서의 핸드오프 절차를 간소화로 인해 재결합 지연을 줄일 수 있어, 이동한 AP와의 신속한 통신 재개가 이루어질 수 있도록 하는 효과를 가진다. 또한 안정된 서비스 품질 뿐만 아니라 고속의 로밍 서비스를 제공할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (21)

1. 무선 네트워크의 접속점에서 단말의 컨텍스트 정보를 전파하는 방법에 있어서,

   상기 단말로부터 접속 또는 재 접속 요청을 수신하는 과정과,

   상기 접속 또는 재 접속 요청에 대해, 상기 단말의 컨텍스트 정보를 하나 이상의 인접 접속점들로 전파하는 과정을 포함하며,

   여기서 상기 인접 접속점들은 상기 단말이 상기 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 접속점임을 특징으로 하는 상기 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 인접 접속점들 각각은 상기 단말이 다른 접속점을 거치지 않고, 상기 접속점으로부터 직접 핸드오프가 가능한 접속점임을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 인접 접속점들은, 상기 접속점이 상기 인접 접속점들에 관한 정보를 가지는 인접 그래프에 접근하여 획득한 상기 인접 접속점들에 관한 정보에 근거하여 결정함을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 인접 접속점들에 관한 정보는, 상기 접속점과 상기 인접 접속점들 간의 연결 관계에 관한 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 인접 그래프는, 상기 접속점과 상기 접속점에 의해 접근이 가능한 상기 무선 네트워크의 서버 중 하나에 존재함을 특징으로 하는 상기 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 접속점은 상기 단말의 컨텍스트 정보가 존재하지 않으면, 상기 단말이 이동하기 전에 위치하던 인접 접속점과의 채널을 형성하고, 상기 채널을 통해 상기 컨텍스트 정보를 수신함을 특징으로 하는 상기 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 컨텍스트 정보는, 접속점 간 프로토콜 절차를 통해 수신됨을 특징으로 하는 상기 방법.
8. 무선 네트워크의 접속점에 있어서,

   단말이 상기 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보를 저장하고 있는 인접 그래프와,

   상기 단말에 대한 컨텍스트 정보를 저장하는 저장부를 포함하며,

   여기서 상기 단말의 접속 또는 재 접속 요청에 대해, 상기 접속점이 상기 인접 그래프를 참조하여 상기 하나 이상의 인접 접속점들로 상기 컨텍스트 정보를 전파함을 특징으로 하는 상기 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보는, 상기 접속점과 상기 하나 이상의 인접 접속점들 간의 연결 관계에 관한 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
10. 제 8항에 있어서, 상기 하나 이상의 인접 접속점들 각각은, 상기 단말이 다른 접속점을 거치지 않고, 상기 접속점으로부터 직접 핸드오프가 가능한 접속점임을 특징으로 하는 상기 장치.
11. 제 8항에 있어서, 상기 단말의 컨텍스트 정보가 상기 저장부에 저장되어 있지 않을 시, 상기 접속점은 상기 단말이 이동하기 전에 위치하던 인접 접속점과의채널을 형성하고, 상기 채널을 통해 상기 컨텍스트 정보를 수신함을 특징으로 하는 상기 장치.
12. 제 8항에 있어서, 상기 접속점과 상기 하나 이상의 인접 접속점들은 전화통신시스템의 기지국임을 특징으로 하는 상기 장치.
13. 제 8항에 있어서, 상기 단말은 이동 단말임을 특징으로 하는 상기 장치.
14. 무선 네트워크에 있어서,

    단말의 컨텍스트 정보를 저장하는 저장부를 가지는 접속점과,

    상기 단말이 상기 접속점으로부터 핸드오프하기에 적합한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보를 저장하는 인접 그래프를 포함하며,

    여기서 상기 접속점은 상기 인접 그래프로의 접근이 가능하고, 상기 단말의 결합 또는 재 결합 요청에 대해 상기 인접 그래프를 참조하여 상기 하나 이상의 인접 접속점들로 상기 컨텍스트 정보를 전파함을 특징으로 하는 상기 장치.
15. 제 14항에 있어서, 상기 인접 그래프는 상기 접속점과 상기 무선 네트워크의 서버 중 하나에 존재함을 특징으로 하는 상기 장치.
16. 제 15항에 있어서, 상기 인접 그래프는 상기 무선 네트워크를 구성하는 하나 이상의 접속점들 별로 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
17. 제 14항에 있어서, 상기 저장부는, 상기 컨텍스트 정보를 임시 저장하기 위한 캐쉬임을 특징으로 하는 상기 장치.
18. 제 14항에 있어서, 상기 접속점은 상기 저장부의 용량이 부족하면, 새로 수신된 컨텍스트 정보를 저장하기 위해 기존의 컨텍스트 정보를 삭제함을 특징으로 하는 상기 장치.
19. 무선 네트워크의 서버에 있어서,

    상기 무선 네트워크 내에 존재하는 임의의 접속점들 별로 결합된 단말이 핸드오프하기에 적합한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보들을 가지는 인접 그래프를 저장하는 저장부를 포함하며,

    여기서 상기 인접 그래프는 상기 임의의 접속점들로부터의 접근이 가능하며, 상기 임의의 접속점들 각각이 상기 인접 그래프의 접근을 통해 획득할 수 있는 상기 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보를 근거로 하는 인접 접속점들로 상기 단말의 컨텍스트 정보를 전파하도록 함을 특징으로 하는 상기 장치.
20. 제 19항에 있어서, 상기 하나 이상의 인접 접속점들 각각은, 상기 단말이 다른 접속점을 거치지 않고, 직접 핸드오프가 가능한 접속점임을 특징으로 하는 상기 장치.
21. 일정한 서비스 영역을 가지고 통신 서비스를 지원하는 복수의 접속점들과, 상기 접속점들 중 하나의 접속점에 접속하여 상기 통신 서비스를 제공받는 단말을 포함하는 무선 네트워크에서, 상기 단말이 접속된 상기 접속점이 상기 단말의 컨텍스트 정보를 전파하는 방법에 있어서,

    상기 접속점으로부터의 핸드오프가 가능한 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보에 의해 인접 그래프를 생성하는 과정과,

    상기 인접 접속점들 중 하나로써, 상기 단말이 상기 접속점으로 이동하기 전에 상기 통신 서비스를 제공하던 인접 접속점으로부터 상기 단말의 컨텍스트 정보를 수신하는 과정과,

    상기 컨텍스트 정보를 이용한 상기 단말과의 접속 또는 재 접속에 대응하여, 상기 인접 그래프에 의해 관리되는 상기 하나 이상의 인접 접속점들에 관한 정보에 의해 확인된 인접 접속점들로 상기 컨텍스트 정보를 전파하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.