KR100548392B1 - Ａｌｌ-ｉｐ망에서의 핸드오프 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법에 관한 것으로서, 특히 이동(Mobile) IP 와 SIP(Session Initiation Protocol)를 혼용하여 계층적으로 핸드오프를 수행함으로써 효과적인 VoIP(Voice over IP) 통신을 보장할 수 있는 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 ALL-IP망을 복수의 하위망으로 나누어 복수의 홈 에이전트가 각각의 하위망을 개별적으로 관리하는 단계와, 복수의 하위망 중 어느 하위망 안에서 제 1이동단말기가 다른 포린 에이전트로 이동하는 경우 그 제 1이동단말기의 위치정보에 따라 포린 에이전트를 갱신하는 이동 IP를 적용하는 단계와, 복수의 하위망 중 제 1하위망에서 제 2하위망으로 제 1이동단말기가 이동하는 경우 그 제 1이동단말기를 홈 등록하고 SIP 프록시의 홈 에이전트 정보를 수정하는 SIP를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＡＬＬ-ＩＰ망에서의 핸드오프 방법{HANDOFF METHOD IN A ALL-IP NETWORK}

도 1은 종래의 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법을 설명하기 위한 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법을 설명하기 위한 예시도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **

1 : 송신노드 2 : 홈 에이전트(HA)

3 : 포린 에이전트(FA) 4 : 이동노드(MN)

10 : 제 1하위망 20 : 제 2하위망

30 : SIP 프록시

본 발명은 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법에 관한 것으로서, 특히 이동(Mobile) IP 와 SIP(Session Initiation Protocol)를 혼용하여 계층적으로 핸드오프를 수행함으로써 효과적인 VoIP(Voice over IP) 통신을 보장할 수 있는 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법에 관한 것이다.

기본적으로 IP망이 best-effort 서비스를 전제로 발전되어 왔기 때문에, 이 동통신망에서 VoIP와 같은 실시간 통신을 안정적으로 제공하기 위해서는 여러 가지 문제점들이 해결되어야 한다.

ALL-IP망에서 VoIP 서비스를 제공하는 방식은 핵심망에 따라 3가지로 분류된다.

1) 기존의 PDN망을 이용하여 IP망과 접속하고 IP망에 존재하는 VoIP 요소들을 활용하여 음성 서비스를 제공하는 방식이다. 이 방식은 IP망에서의 VoIP 서비스와 거의 유사한 방식으로서, 이동단말기에는 PPP 접속기능 및 MIP(또는 GPRS) 프로토콜 처리기능이 있어야 하며, SIP 또는 H.323과 같은 VoIP 통신 프로토콜이 내장되어 있어야 한다.

2) 레거시 터미널 지원(legacy terminal support) 기능을 활용한 방식이다. 이 방식은 ALL-IP망에서의 초기 음성 서비스 방식으로서, 2세대 및 3세대 단말기에 VoIP 서비스를 제공한다. 미디어 게이트웨이(media gateway)가 음성 트래픽 경로를 제공하며, IP 기반의 MSC 또는 서버가 호 또는 이동성 등의 제어기능 및 신호처리기능을 제공한다.

3) IP 멀티미디어 도메인을 이용한 방식이다. 이 방식은 ALL-IP망 내의 통화 및 ALL-IP망과 회선서비스망 가입자간의 통화를 지원한다. 엄격한 의미에서 ALL-IP망의 최종적인 음성 서비스 방식으로서, 음성 서비스뿐만 아니라 영상을 포함한 멀티미디어 서비스를 제공한다. VoIP 서비스 기능 외에 QoS 제어, 고속의 이동성 보장에 관한 기능이 추가되어 있다.

SIP(Session Initiation Protocol)는 텍스트 기반으로 H.323에 비해 파싱(parsing)과 컴파일이 쉽고 확장성이 뛰어나다. IP 기반 네트워크에서 단말기간의 멀티미디어 세션이나 콜을 생성/변경/종료할 때 사용되는 서버-클라이언트 시그널링(signaling) 프로토콜이다.

SIP 메시지에는 클라이언트에서 서버로 보내는 요청(request)과 서버에서 클라이언트로 보내는 응답(response)이 있다. SIP 메시지는 스타트 라인(start line), 헤더 필드(header fields), 메시지 바디(message body)로 구성되어 있는데, 다양한 헤더 필드는 콜 서비스, 주소, 프로토콜 특성에 관한 정보를 포함한다.

SIP 요청은 INVITE, ACK, BYE, CANCEL REGISTER, OPTION의 6가지 메소드로 구성된다.

INVITE는 클라이언트와 서버간에 콜을 개시하는 가장 기본적인 메소드로서 발신자와 수신자의 주소, 콜의 주제, 콜의 우선권, 콜 라우팅 요청, 바람직한 응답특성을 포함한다.

요청의 바디(body)는 유니캐스트와 멀티캐스트 멀티미디어 세션을 기술하는 텍스트 신택스(textual syntax)인 SDP(Session Description Protocol)에 의해 기술된다.

ACK는 메시지 교환을 확인하고, BYE는 컨퍼런스에 참가한 사람들간의 연결을 종료하고, CANCEL은 전송되지 않은 요청을 종료한다. REGISTER는 SIP 서버로 위치정보를 전달하고 SIP 서버가 인커밍 어드레스(incoming address)를 아웃고잉 어드레스(outgoing address)로 어떻게 매핑하는지를 알려준다. OPTION은 착신자의 능력(capability)에 대한 정보를 가지고 있다.

수신자가 요청 메시지를 받으면 SIP 응답 메시지로 응답한다.

응답 상태 코드는 HTTP/1.1 응답코드와 유사하지만 그대로 적용되는 것은 아니며 HTTP/1.1 응답코드가 확장된 상태이다. 응답 상태 코드는 1xx, 2xx, 3xx, 4xx, 5xx, 6xx 형태로 표현되는데, 1xx(Informational)는 요청을 받고 그 요청에 대한 처리를 계속하고 있다는 것을 나타내고, 2xx(Success)는 액션(action)이 성공적으로 받아들여져 이해되었다는 것을 나타낸다. 3xx(Redirection)는 요청을 완료하기 위해서 다른 액션이 필요하다는 것을 나타내고, 4xx(Client Error)는 요청이 불량 신택스(bad syntax)를 포함하거나 이 서버에서 수행될 수 없다는 것을 나타낸다. 5xx(Server Error)는 서버가 명백히 유효한 요청을 처리하지 못했다는 것을 나타내고, 6xx(Global Error)는 요청이 어떤 서버에서도 수행되지 못했다는 것을 나타낸다.

SIP 네트워크는 UA(User Agent), 네트워크 서버(Network Server), 레지스터(Register)로 구성된다.

UA는 INVITE 요청을 보내서 콜을 개시하는 UAC(User Agent Client)와 SIP 요청을 받았을 때 사용자를 접촉(contact)하는 UAS(User Agent Server)로 구성된다. UAS는 콜을 허용(accept), 리디렉트(redirect) 또는 거절(refuse)한다.

네트워크 서버는 프록시(proxy) 서버와 리디렉트(redirect) 서버로 구분된다. 프록시 서버는 다른 클라이언트를 대신해서 요청을 하기 위해 클라이언트와 서버처럼 행동하는 중계 프로그램이다. 프록시 서버는 요청을 해석하고 필요하면 요청 메시지를 포워딩하기 전에 재쓰기(rewrite)를 한다. 리디렉트 서버는 콜을 새로 운 위치로 재전송하는데, 프록시 서버와 달리 SIP 요청을 개시하지 않고 콜을 허용하지도 않는다. 레지스터는 레지스터 요청을 받아들이는 서버로서 보통 프록시 서버와 리디렉트 서버와 함께 위치하며 위치 서비스를 제공한다.

ALL-IP망에서 이동노드(Mobile Node : MN)의 연속적인 이동성을 지원하기 위해 일반적으로 이동 IP를 이용한다. 이동 IP는 이동노드가 이동할 때 접속을 유지한 상태로 데이터를 송수신할 수 있는 방법이다.

도 1을 참조하여 이동 IP의 통신방식을 설명하면 다음과 같다.

ALL-IP망에 있어서, 송신노드(1)로부터 이동노드(4)로 데이터가 전송되기 위해서는 전송될 데이터가 홈 에이전트(Home Agent : HA)(2)와 포린 에이전트(Foreign Agent : FA)(3)를 거쳐야 한다.

홈 에이전트(2)는 IP망에서 이동단말기를 관리하는 서버이고, 포린 에이전트(3)는 이동단말기가 다른 셀로 이동하는 경우 자신의 영역으로 들어온 이동단말기를 관리하고 현재의 위치를 홈 에이전트(2)에 알려주는 서버이다. 여기서, 이동단말기는 송신노드(1) 및 이동노드(4)를 통칭한다.

이동단말기가 처음 IP망에 접속하면 홈 에이전트(2)에서 고정 IP 주소를 할당받는다. 이 고정 IP 주소는 IP망에서 이동단말기를 유일하게 식별하는 식별자로서 사용된다. 이동단말기가 다른 셀로 이동하면 그 셀에 있는 포린 에이전트(3)로부터 임시 IP를 받는다. 이 임시 IP 주소는 이동단말기가 현재 위치하고 있는 장소를 나타낸다. 홈 에이전트(2)와 포린 에이전트(3)는 고정 IP 주소 및 임시 IP 주소를 주고 받음으로써 이동단말기의 현재 위치를 추적 및 관리한다. 따라서, 이동단 말기는 현재의 위치에 관계없이 항상 통신을 할 수 있다.

이와 같이, IP망에서 이동단말기가 통신을 할 때, 예를 들어 송신노드(1)에서 이동노드(4)로 데이터를 전송하는 경우, 먼저 송신노드(1)는 이동노드(4)에 전송할 데이터(5)를 홈 에이전트(2)에 보낸다. 홈 에이전트(2)는 수신한 데이터(5)에 헤더(6)를 부가하여 데이터(5)를 캡슐화한다. 캡슐화된 데이터(7)는 터널링(tunneling)을 통해 포린 에이전트(3)에 보내지고, 포린 에이전트(3)는 캡슐화된 데이터(7)를 디캡슐화하여 원래의 데이터(5)를 이동노드(4)에 전송하게 된다.

그러나, 홈 에이전트(2)에서 포린 에이전트(3)로 터널링을 하기 위해서는 패킷을 추가적으로 캡슐화시켜야 하며, 이동노드(4)와 송신 노드(1)가 가까운 위치에 있더라도 항상 홈 에이전트(2)를 경유해서 이동노드(4)에 데이터를 전송해야 한다.

즉, 이동 IP만으로 ALL-IP망의 핸드오프를 지원하는 경우, 홈 에이전트(2)와 포린 에이전트(3)에서 데이터를 포워딩할 때 캡슐화에 의한 오버헤드(encapsulation overhead)와 홈 에이전트(2)를 경유하는 삼각형 라우팅(triangle routing) 구조로 인한 지연현상 및 비효율이 발생한다.

물론, 삼각형 라우팅 구조의 비효율성을 극복하기 위해 "라우팅 최적화(Routing Optimization)"와 같은 방법이 제안되고 있으나, 오버헤드 및 지연현상에 대한 근본적인 해결책을 제시하지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 계층적으로 상위망에서는 SIP를 이용하고 하위망에서는 이동 IP를 이용하여 이동단말기의 효율적인 이동성을 보장하는 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명은 ALL-IP망을 복수의 하위망으로 나누어 복수의 홈 에이전트가 각각의 하위망을 개별적으로 관리하는 단계와, 복수의 하위망 중 어느 하위망 안에서 제 1이동단말기가 다른 포린 에이전트로 이동하는 경우 그 제 1이동단말기의 위치정보에 따라 포린 에이전트를 갱신하는 이동 IP를 적용하는 단계와, 복수의 하위망 중 제 1하위망에서 제 2하위망으로 제 1이동단말기가 이동하는 경우 그 제 1이동단말기를 홈 등록하고 SIP 프록시의 홈 에이전트 정보를 수정하는 SIP를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1하위망에서 제 2하위망으로 제 1이동단말기가 이동하는 경우 SIP를 적용하는 단계는, 제 1이동단말기가 제 2하위망을 관리하는 제 2홈 에이전트에 자신의 이동을 알려 그 제 2홈 에이전트에 제 1이동단말기를 홈 등록하는 단계와, 제 2홈 에이전트가 SIP 프록시에 제 1이동단말기의 홈 위치정보를 알려 SIP 프록시의 홈 에이전트 정보를 수정하는 단계와, 제 2이동단말기가 SIP 프록시에 제 1이동단말기의 홈 위치를 요청하면 SIP 프록시가 제 2이동단말기에 제 1이동단말기에 대한 홈 에이전트 정보를 알려 주는 단계와, 제 2이동단말기가 SIP 프록시로부터 받은 홈 에이전트 정보에 기초하여 제 2홈 에이전트로 데이터를 전송하는 단계와, 제 2이동단말기로부터 데이터를 수신한 제 2홈 에이전트가 제 1이동단말기에 데이터를 포워딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법을 설명하기 위한 기본 개념도이다.

ALL-IP망에서 VoIP와 같은 실시간 통신에 연속성을 지원하기 위해 핸드오프 방법이 필요하다. 본 발명에서는 상위망에서의 핸드오프를 하드 핸드오프로 정의하고, 하위망에서의 핸드오프를 소프트 핸드오프로 정의하여, 매크로 이동성(macro mobility)에 해당하는 하드 핸드오프는 SIP를 적용하며 마이크로 이동성(micro mobility)에 해당하는 소프트 핸드오프는 이동 IP를 부분적으로 적용한다.

본 발명에서는 종래 하나의 홈 에이전트가 관리하던 ALL-IP망을 복수의 망(하위망)으로 나누어 복수의 홈 에이전트가 각각의 망을 개별적으로 관리하도록 한다. 도 2에서는, 설명의 편의를 위해 두 개의 홈 에이전트(HA1, HA2)가 두 개의 망(10, 20)을 관리하고 있는 것으로 도시되어 있으나 그 이상의 홈 에이전트가 ALL-IP망을 나누어 관리할 수 있음에 유의한다.

각각의 홈 에이전트(HA1, HA2)에 의해 관리되고 있는 하위망(10,20) 안에는 복수의 포린 에이전트(FA)가 포함되어 있다.

SIP 프록시(30)는 ALL-IP망의 루트상에 존재하면서 이동단말기의 위치정보 즉 하위망간의 위치이동을 관리한다.

이동단말기의 데이터는 SIP 콜-IP값으로 구분되기 때문에 이동성 지원이 가능하지만 SIP 프록시에 이동단말기의 위치정보를 리프레시(refresh)하고 다시 접속하는 시간이 있어서 연속적인 이동성을 지원하지는 않는다. 이러한 방법으로 ALL-IP망 루트에서 하위망간의 대량 이동을 관리한다.

이와 같이 네트워크 차원의 이동성 지원만으로는 연속적인 매체 스트림(media stream)의 송수신이나 데이터 서비스가 불가능하기 때문에, 연속적인 이동성 지원을 위해 소프트 핸드오프 방법으로 이동 IP를 이용하게 된다.

이동단말기가 ALL-IP망의 하위망 안에서 다른 포린 에이전트로 이동할 경우에는 종래의 이동 IP 통신절차를 적용하고, 하위망 사이에서 이동할 경우(상위망에서의 이동인 경우)에는 SIP를 적용한다.

제 1이동단말기(B)가 복수의 하위망 중 어느 하위망 안에서 예를 들어 제 1하위망(10) 안에서 어느 하나의 포린 에이전트(FA)로부터 다른 포린 에이전트(FA)로 이동할 때, 우선 제 1이동단말기(B)는 그 제 1하위망(10)을 관리하는 제 1홈 에이전트(HA1)에 자신의 이동을 알리고, 제 1홈 에이전트(HA1)는 제 1이동단말기(B)의 위치정보를 새로운 포린 에이전트로 갱신한다(S1).

제 2이동단말기(A)가 전송하는 데이터는 이동 IP의 규칙에 따라 항상 그 제 1이동단말기(B)가 위치한 제 1하위망(10)을 관리하는 제 1홈 에이전트(HA1)를 경유하기 때문에, 제 2이동단말기(A)는 제 1이동단말기(B)의 이동에 상관없이 그대로 제 1홈 에이전트(HA1)에 데이터를 전송한다(S2).

제 1홈 에이전트(HA1)는 제 2이동단말기(A)로부터 수신한 데이터를, 제 1이동단말기(B)의 이동 위치정보에 따라 갱신한 새로운 포린 에이전트로 바로 포워딩하여 터널링을 수행한다(S3).

다음, 제 2이동단말기(B)가 제 1하위망(10)에서 제 2하위망(20)으로 이동할 때의 통신절차에 대하여 살펴본다.

즉, 제 1이동단말기(B)가 제 1홈 에이전트(HA1)가 관리하는 제 1하위망(10)에서 제 2홈 에이전트(HA2)가 관리하는 제 2하위망(20)으로 이동할 때, 제 1이동단말기(B)는 제 2홈 에이전트(HA2)에 자신의 이동을 알리고, 제 2홈 에이전트(HA2)는 제 1이동단말기(B)를 홈 등록한다(S4).

제 2홈 에이전트(HA2)는 SIP 프록시(30)에 제 1이동단말기(B)의 위치정보를 알려 그 SIP 프록시(30)에 저장된 홈 에이전트의 정보를 수정한다(S5). 즉, SIP 프록시(30)에 저장되어 있는 홈 에이전트 정보는 제 1이동단말기(B)가 제 1홈 에이전트(HA1)에 등록되어 있다는 정보로부터 제 1이동단말기(B)가 제 1하위망(10)에서 제 2하위망(20)으로 이동하여 제 2홈 에이전트(HA2)에 등록되어 있다는 정보로 수정된다.

제 1이동단말기(B)가 제 1홈 에이전트(HA1)가 관리하는 제 1하위망(10)에 있지 않기 때문에, 제 2이동단말기(A)가 제 1이동단말기(B)에 데이터를 전송하기 위하여, SIP 프록시(30)에 제 1이동단말기(B)의 위치를 요청하면, SIP 프록시(30)는 제 2이동단말기(A)에 제 1이동단말기(B)의 홈 등록에 따른 수정된 홈 에이전트 정보를 알려 준다.

제 2이동단말기(A)는 SIP 프록시(30)로부터 받은 홈 에이전트 정보에 기초하여 제 2홈 에이전트(HA2)로 데이터를 전송한다(S6). 즉, 상기 홈 에이전트 정보로부터 제 1이동단말기(B)가 제 2홈 에이전트(HA2)의 관리를 받는 제 2하위망(20)으로 이동하였음을 알게 되어, 제 2이동단말기(A)가 제 2홈 에이전트(HA2)로 데이터를 전송하게 된다. 제 2이동단말기(A)로부터 데이터를 수신한 제 2홈 에이전트(HA2)는 제 1이동단말기(B)가 위치하는 포린 에이전트로 데이터를 포워딩한다(S7).

상기와 같이 본 발명은 ALL-IP망에서 이동단말기의 이동 중 핸드오프가 발생할 경우 SIP 및 이동 IP를 계층적으로 구분해 상위 SIP망에서 하드 핸드오프를 담당하고, 하위 이동 IP망에서 소프트 핸드오프를 담당함으로써 캡슐화에 의한 오버헤드 및 삼각형 라우팅 구조에 의한 지연을 줄이고, 단말의 효율적인 이동성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. ALL-IP망을 복수의 하위망으로 나누어 복수의 홈 에이전트가 각각의 하위망을 개별적으로 관리하는 단계와,

   상기 복수의 하위망 중 어느 하위망 안에서 제 1이동단말기가 다른 포린 에이전트로 이동하는 경우, 그 하위망을 관리하는 홈 에이전트에 상기 제 1이동단말기의 위치정보에 따라 포린 에이전트를 갱신하는 이동 IP를 적용하는 단계와,

   상기 복수의 하위망 중 제 1하위망에서 제 2하위망으로 제 1이동단말기가 이동하는 경우, 그 제 2하위망을 관리하는 제 2홈 에이전트에 제 1이동단말기를 홈 등록하고 SIP 프록시의 홈 에이전트 정보를 수정하는 SIP를 적용하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1하위망에서 제 2하위망으로 제 1이동단말기가 이동하는 경우 SIP를 적용하는 단계는,

   상기 제 1이동단말기가 제 2하위망을 관리하는 제 2홈 에이전트에 자신의 이동을 알려 그 제 2홈 에이전트에 제 1이동단말기를 등록하는 단계와,

   상기 제 2홈 에이전트가 SIP 프록시에 제 1이동단말기의 홈 위치정보를 알려 SIP 프록시의 홈 에이전트 정보를 수정하는 단계와,

   제 2이동단말기가 SIP 프록시에 제 1이동단말기의 홈 위치를 요청하면 SIP 프록시가 제 2이동단말기에 상기 제 1이동단말기에 대한 홈 에이전트 정보를 알려 주는 단계와,

   상기 제 2이동단말기가 SIP 프록시로부터 받은 홈 에이전트 정보에 기초하여 제 2홈 에이전트로 데이터를 전송하는 단계와,

   제 2이동단말기로부터 데이터를 수신한 제 2홈 에이전트가 제 1이동단말기에 데이터를 포워딩하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 ALL-IP망에서의 핸드오프 방법.

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