KR100638629B1

KR100638629B1 - 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프및 트래픽 관리방법

Info

Publication number: KR100638629B1
Application number: KR1020050049275A
Authority: KR
Inventors: 양대헌; 최재우
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-10-27

Abstract

본 발명은 클라이언트가 핸드오프하기 위한 인증 과정에서 불필요한 중복 메시지를 줄이고, 우선순위를 이용한 캐시 알고리즘을 사용하여 트래픽 부하를 줄일 수 있도록 한 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법을 제공한다.

이러한 본 발명은 클라이언트가 접속점에 접속하는 단계; 접속점은 클라이언트의 다음 핸드오프를 위해 이웃 접속점에게 현재 접속한 클라이언트에 관한 정보를 전달하는 객체인 Cache-Notify 메시지에 인증정보와 이웃 접속점의 리스트, 우선순위를 포함하여 전송하는 단계; 상기 Cache-Notify 메시지를 전송받은 이웃 접속점은 자신의 인증테이블에 접속점의 ID를 기록하는 단계; 핸드오프 한 접속점은 다음 핸드오프를 위해 이웃 접속점에게 상기 Cache-Notify 메시지를 전송하며, 핸드오프 전의 접속점은 자신의 이웃 접속점에 클라이언트가 이동했음을 알리는 Move-Response 메시지를 전송하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

무선랜, 핸드오프, 인증지연, 캐시(Ceche), 트래픽 관리, WLRU 알고리즘

Description

무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법{AUTHENTICATED HANDOFF WITH LOW LATENCY AND TRAFFIC MANAGEMENT METHOD IN WLAN}

도 1은 기존의 무선 랜 구조를 나타낸 구성도.

도 2a는 본 발명에 따른 핸드오프 전 Cache-Notify 메시지 전송을 나타낸 도.

도 2b는 본 발명에 따른 핸드오프 후 Cache-Notify 메시지 전송을 나타낸 도.

도 3은 본 발명에 따른 각 AP가 가지고 있는 인증테이블에서 필요로 하는 필드를 나타낸 표.

도 4a는 본 발명에 따른 핸드오프 전의 인증테이블을 나타낸 표.

도 4b는 본 발명에 따른 핸드오프 후의 인증테이블을 나타낸 표.

도 5는 본 발명에 따른 각 AP가 유지하고 있는 사건 데이터베이스 측정기를 나타낸 도.

도 6은 본 발명에 따른 일정 시간동안 이웃 AP로 이동하는 클라이언트의 핸드오프 비율을 나타낸 도.

도 7은 본 발명에 따른 우선순위가 포함된 Cache-Notify 메시지를 받았을 때 클라이언트의 정보를 캐시에 저장하는 방법을 나타낸 도.

도 8a는 본 발명에 따른 new AP가 클라이언트의 정보를 가지고 있지 않을 때, 핸드오프하기 위한 메시지의 흐름을 나타낸 도.

도 8b는 본 발명에 따른 new AP가 클라이언트의 정보를 가지고 있을 때, 핸드오프하기 위한 메시지의 흐름을 나타낸 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 13: 접속점 12: 클라이언트

본 발명은 무선랜 환경에서 핸드오프 및 트래픽 관리방법에 관한 것으로, 특히 재결합 지연을 줄이는 과정에서 불필요하게 중복되는 메시지를 줄여 전체 네트워크 트래픽의 부하를 줄일 수 있는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법에 관한 것이다.

하드웨어 기술이 발달함에 따라 이동통신 단말기의 보급 및 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 기존 IP(Information provider)를 기반으로 하는 데이터 통신에 무선 이동 통신의 개념을 접목시키려는 시도가 활발하게 진행되고 있다.

이러한 흐름의 대표적인 기반 기술이 모바일 IP(Mobile IP)이다. 랜(LAN : Local Area Network)은 300미터 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 랜에 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 랜을 통상적으로 무선랜(WLEN : Wireless Local Area Network)이라 하며, 이는 미국 전기전자 학회(IEEE)에서 제안한 IEEE 802.11에 기초하고 있다.

상기 IEEE 802.11에 기초한 무선 랜은 지난 몇 년간 막대한 성장을 해왔으며, 편리한 네트워크 연결이라는 장점에 힘입어 향후에도 빠른 발전이 예상되고 있다.

이러한 환경에서 이동 IP를 사용하는 호스트는 시간과 위치에 관계없이 이동하면서 인터넷에 접속하여 데이터 서비스를 받을 수 있다.

그러나 IP를 기반으로 하는 무선 이동 통신이 널리 보급되기 위해서는 많은 기술적인 문제들이 해결되어야 한다. 그 중 하나가 이동 호스트의 핸드오프 수행으로 인한 전송 프로토콜의 성능저하이다.

무선 랜 환경에서 이동 IP를 사용하는 호스트는 현재의 셀을 벗어나서 새로운 셀로 이동할 때, OSI(Open System Interconnection) 계층 중 두 계층에서 핸드 오프를 수행해야 한다. MAC(Media Access Control) 계층에서 이루어지는 핸드오프는 새로운 셀에서 신뢰성 있는 무선 링크를 확보하기 위한 것이다.

무선 랜 환경에서는 이동 단말기들 간의 모든 데이터 중개를 위해 접근점(Access Point: 이하, AP라 칭함)이라고 불리는 고정 요소(entity)가 존재한다. 상기 AP 및 연결된 이동 단말기들은 허가 받지 않은(unlicensed) 무선 주파수(RF) 스펙트럼 상에서 통신하는 기본 서비스 세트(BSS : Basic Service Set)를 형성한다.

도 1은 기존의 무선 LAN 구조를 나타낸 도이다.

상기 도면을 참조하면, 복수의 AP들은 하나의 분배 시스템(DS : Distribution System)을 통해 연결된다. 상기 분배 시스템은 무선망으로 구성되어, 상기 복수의 AP들 간을 통신 경로를 형성한다. 상기 복수의 AP들은 일정한 서비스 영역을 형성하고, 상기 서비스 영역에 속하는 클라이언트들과 상기 분배시스템 간의 교량 역할을 수행한다. 하나의 AP와 그 AP에 관련된 클라이언트들은 기본 서비스 셋(BSS)을 형성한다. 즉 각 AP별로 고유의 기본 서비스 셋이 형성되고, 각 기본 서비스 셋 별로 서비스가 이루어진다.

상기 AP들에 의한 기본 서비스 셋들은 확장 서비스 셋(ESS: Extended Service Set)으로 확장될 수 있다. 상기 클라이언트들은 자신이 속한 AP를 통해 무선 랜에 접근하기 위해서는 인증 절차를 거쳐야 하며, 상기 인증 절차를 거치기 위해 상기 클라이언트들은 자신이 속한 AP에 인증정보를 전송한다.

또한, 상기 도면의 구조를 가지는 무선 LAN에서 클라이언트는 이동성을 가짐에 따라 기존의 기본 서비스 셋(BSS)에서 다른 기본 서비스 셋(BSS)으로 이동할 수 있으며, 상기 클라이언트에 대해서는 기존의 기본 서비스 셋(BSS)에서 제공되던 서비스가 지속될 수 있도록 하기 위해 핸드오프가 요망된다.

이하, 핸드오프에 앞서 클라이언트가 물리계층 상호 통신 능력을 가지는 AP를 old AP라 하고, 핸드오프 후에 클라이언트가 물리계층 상호 통신 능력을 가지는 AP를 new AP라 한다.

통상적으로 핸드오프 절차는 AP 및 이동 단말기에 의해 교환된 메시지의 메커니즘 또는 순서를 나타낸다. 이러한 핸드오프를 고려중인 클라이언트의 물리계층 상호 통신 능력(connectivity) 및 인증정보는 old AP에서 new AP로 전달되어야 한다.

일반적으로 네트워크 접근을 가능하게 하는 인증정보는 클라이언트 신임장 및 몇몇 계정 정보로 구성된다. 종래 상기 인증정보의 전달은 접근점 간 프로토콜(IAPP : Inter Access Point Protocol)에 의해 이루어진다.

상기 핸드오프 절차에 따른 개략적인 과정은 다음과 같다.

상기 클라이언트(12)의 이동성으로 인해, 클라이언트의 현재 AP(old AP)(11)로부터 서비스 받고 있는 AP의 시그널 세기가 특정 값보다 낮아지면 새로운 AP를 탐색하고, 가장 큰 시그널을 갖는 AP를 선택하는데 이러한 과정을 스캐닝이라 한다. 이와 같은 스캐닝 기법으로 새로운 AP가 결정되면, 이동 호스트는 재 인증(re-association) 과정을 통하여 자신의 존재를 새로운 AP(new AP)(13)에게 알린다.

상기 재 인증 단계는 new AP에 대한 인증 및 재결합을 수반하며, 이러한 과정을 통해 핸드오프가 이루어진다.

이러한 핸드오프는 추가적인 접근 점들 간 통신 지연이 있기 때문에 높은 핸드오프 지연이 초래되며, 상기 핸드오프 지연을 줄이기 위한 방법으로 능동적 캐시 방법이 고안되었다.

상기 능동적 캐시 방법은 클라이언트가 핸드오프가 일어나기 전에 다른 AP에 인증정보가 포함된 Cache-Notify 메시지를 전송하여 핸드오프가 일어난 후에는 간단히 몇 가지 절차만 가지고 이전의 서비스를 빠르게 제공받을 수 있도록 한 것이다.

상기 Cache-Notify 메시지는 현재 접속한 클라이언트의 정보를 이웃하는 AP의 캐시에 미리 저장할 수 있도록 전달해주기 위한 객체로 빠른 핸드오프를 지원하며, 사전인증(pre-authentication)을 지원할 수 있는 토대가 된다.

그러나 상기 능동적 캐시 방법은 클라이언트가 어디로 이동할지 모르는 상황이기 때문에 클라이언트의 정보를 인접한 모든 AP들에게 인증정보를 전송하여 Cache-Notify 메시지의 불필요한 중복을 발생시킨다.

또한, 캐시의 효율성을 높이기 위해 핸드오프가 발생하기 전 AP가 Cache-Notify 메시지를 보냈던 모든 이웃 AP에 무효(Invalidation) 메시지를 보내는데, 역시 메시지의 불필요한 중복을 야기한다.

즉, 핸드오프가 발생하기 전 AP의 이웃 AP와 핸드오프 발생한 후 새로운 AP의 이웃 AP가 동일한 AP인 경우, 동일한 메시지가 두 번 전송되어 결과적으로 전체 네트워크의 트래픽 부하가 생기는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 무선랜 환경에서 핸드오프 지연을 줄이는 과정에서 불필요하게 중복되는 클라이언트의 인증 정보 메시지를 줄여 전체 네트워크 트래픽의 부하를 줄이고, 우선순위를 이용한 캐시 알고리즘을 사용하여 인증지연의 횟수를 줄이고, 전체 네트워크의 트래픽 부하를 줄일 수 있도록 한 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법을 제공함에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법은, 클라이언트가 AP에 접속하는 단계; 현재 AP는 클라이언트의 다음 핸드오프를 위해 미리 이웃 AP에게 클라이언트의 정보를 미리 저장할 수 있도록 전달해주기 위한 객체인 Cache-Notify 메시지에 인증정보와 이웃 접속점의 리스트, 우선순위를 포함하여 전송하는 단계; 상기 Cache-Notify 메시지를 전송받은 이웃 AP가 자신의 인증테이블에 이웃 AP의 ID를 기록하는 단계; 핸드오프한 후 AP는 다음 핸드오프를 위해 클라이언트의 인증이 되지 않은 이웃 AP에게 상기 Cache-Notify 메시지를 전송하고, 핸드오프 전의 AP는 현재 클라이언트가 접속한 AP의 이웃 AP를 제외한 자신의 이웃 AP에게 클라이언트가 이동했음을 알리는 Move-Response 메시지를 전송하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

클라이언트가 어느 AP에 접속하면, 상기 AP는 클라이언트의 다음 핸드오프를 위해 미리 자신의 이웃 AP들에게 상기 접속한 클라이언트의 인증정보, 이웃 AP의 ID가 저장된 리스트(Neighbor List : 이하, NL이라 칭함), 우선순위가 포함된 Cache-Notify 메시지를 전송한다.

상기 Cache-Notify 메시지는 IEEE 802.11f의 규격으로, 현재 접속한 클라이언트에 관한 컨텍스트(context)를 이웃하는 AP의 캐시에 미리 저장할 수 있도록 전달해주기 위한 객체로써 빠른 핸드오프를 지원할 수 있으며, 사전인증(Pre-Authentication)을 지원할 수 있는 토대가 된다.

상기 Cache-Notify 메시지를 받은 이웃 AP는 미리 상기 클라이언트를 인증하여 핸드오프가 일어난 후에 빠르게 서비스를 받을 수 있도록 하며, 핸드오프한 후, 다음 핸드오프를 위해 다시 이웃 AP에 Cache-Notify 메시지를 전송한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오프 절차를 개념적으로 보이는 도면으로, 클라이언트의 핸드오프 전과 후의 Cache-Notify 메시지의 전송을 나타낸 도이다.

클라이언트(31)와 점선으로 연결되어 있는 AP(32)는 현재 클라이언트(31)가 접속해 있는 AP이며, AP 사이의 실선은 이웃 AP를 나타내며, 화살표는 Cache-Notify 메시지가 송신되는 것을 나타낸다.

도 2a는 핸드오프 되기 전이며, ID가 #2인 클라이언트(31)가 AP의 ID가 A인 AP_A(32)에 접속하면, 상기 AP_A(32)는 이웃 AP인 AP_B(33), AP_C(34), AP_D(35)에 클라이언트의 인증정보, NL, 우선순위가 포함된 Cache-Notify 메시지를 전송한다.

각 AP들은 자신의 인증테이블(Authentication_AP_Table : 이하, AAT라 칭함)을 가지고 있어, 상기 NL이 포함되어 있는 Cache-Notify 메시지를 전송받은 이웃 AP는 Cache-Notify 메시지를 보낸 AP의 ID와 자신의 NL을 확인하여 인증된 이웃 AP의 ID를 자신의 AAT에 기록한다. 일치하지 않는 ID는 현재 클라이언트가 접속한 AP와 두 홉 떨어져 있기 때문에 불필요하다.

도 2b는 핸드오프 후이며, ID가 #2인 클라이언트가 AP_C(34)로 이동하였을 때의 실시예를 나타낸 도이다.

현재 클라이언트가 접속해 있는 AP_C(34)는 다음 핸드오프를 위해 이웃 AP인 AP_B(33), AP_D(35), AP_E(36), AP_F(37)에게 상기 Cache-Notify 메시지를 전송하는데, 이때 메시지를 보낼 필요가 없는 AP들이 있다. 핸드오프 전에 AP_A(31)가 상기 Cache-Notify 메시지를 전송했던 이웃 AP인 AP_B(33), AP_D(35)에서는 메시지 중복이 일어나기 때문이다.

AP_C(34)는 자신의 AAT를 확인하여 인증된 이웃 AP에 자신의 이웃 AP가 있으면, 상기 이웃 AP가 이미 인증되었다고 판단하여 메시지를 전송하지 않으므로, AP_E(36)와 AP_F(37)에만 상기 Cache-Notify 메시지를 전송하여 메시지의 중복이 일어나지 않도록 한다.

도 3은 각 AP마다 가지고 있는 AAT에서 필요로 하는 필드와 그에 대한 설명을 나타낸 표이며, 클라이언트의 인증정보를 가지고 있는 AP별로 다음과 같은 내용 이 기록된다.

이웃 AP의 ID에는 상기 AP의 이웃 AP의 ID가 기록되며, 핸드오프 되기 전 AP의 ID도 기록된다.

클라이언트 ID는 상기 AP가 유지하고 있는 인증된 클라이언트의 ID이다.

인증된 이웃 AP는 클라이언트의 인증정보를 가지고 있는 상기 AP의 이웃 AP들의 ID이며, 클라이언트의 인증여부를 O/X로 표기한다.

Old AP는 Cache-Notify 메시지를 전송한 AP의 ID이며, 메시지를 받을 때마다 갱신된다.

이와 같이 구성된 AAT는 Cache-Notify 메시지의 NL과 클라이언트가 어느 AP에 접속해있는지 이웃 AP에게 알려주는 Layer 2 Update 메시지에 의해 항상 업데이트 된다.

도 4는 본 발명에 따른 핸드오프 전후에 AAT의 변화를 나타낸 표이며, 상기 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.

도 4a는 클라이언트(31)가 AP_A(32)에 접속되어 있을 때이며, 핸드오프 하기 전 AP_C(34)의 AAT를 나타낸 표이다.

상기 AP_C(34)의 이웃 AP는 AP_A(32), AP_B(33), AP_D(35), AP_E(36), AP_F(37)이며, 클라이언트(31)의 ID는 #2이다.

인증된 이웃 AP는 AP_C(34)의 이웃 AP 중 어느 AP가 인증되었는가를 O(인증된 AP)/X로 나타낸다. 이웃 AP가 AP_A(32)일 때, AP_B(33)와 AP_D(35)가 인증되어 있으며, 이웃 AP가 AP_B(33)일 때, AP_A(32)가 인증되어 있으며, 이웃 AP가 AP_D(35)일 때, AP_A(32)가 인증되어 있으며, 이웃 AP가 AP_E(36)와 AP_F(37)일 때, 인증된 이웃 AP가 없음을 나타낸다.

AP_A(32), AP_B(33), AP_D(35)의 Old AP는 Cache-Notify 메시지를 전송한 AP_A(32)이며, AP_E(36)와 AP_F(37)의 Old AP는 없다.

도 4b는 클라이언트(31)가 핸드오프 한 후 AP_C(34)의 AAT를 나타낸 표이다.

상기 클라이언트(31)가 AP_C(34)로 핸드오프 하면, AP_C(34)는 다음 핸드오프를 위해 이웃 AP에 Cache-Notify 메시지를 보내게 되지만, 메시지의 중복이 생기게 되므로, 이를 막기 위해 AAT를 확인하여 그 중 인증이 되지 않은 AP인 AP_E(36), AP_F(37)에만 Cache-Notify 메시지를 보내며, 색이 칠해진 부분은 핸드오프로 인하여 변화된 부분이다.

인증된 이웃 AP는 AP_C(34)의 이웃 AP 중 인증이 어느 AP가 인증되었는가를 O(인증된 AP)/X로 나타낸다. 이웃 AP가 AP_A(32)일 때, AP_B(33)와 AP_D(35)가 인증되어 있으며, 이웃 AP가 AP_B(33)일 때, AP_A(32)가 인증되어 있으며, 이웃 AP가 AP_D(35)일 때, AP_A(32)는 인증되어 있었고, AP_F(37)가 인증되며, 이웃 AP가 AP_E(36)일 때, 이웃 AP는 AP_C(34)이므로 인증이 되어 있으며, 이웃 AP가 AP_F(37)일 때, AP_D(35)가 인증되었다.

Old AP는 AP_A(32), AP_B(33), AP_D(35), AP_E(36), AP_F(37) 모두 AP_C(34)로 업데이트 된다.

상기 도 4a와 4b를 비교하면, 현재 AP는 자신의 AAT를 이용하여 인증이 된 AP와 인증이 되지 않은 AP를 알 수 있으며, 인증이 되지 않은 이웃 AP로만 Cache-Notify 메시지를 보내어 메시지의 중복을 막을 수 있음을 알 수 있다.

본 발명은 클라이언트가 접속해 있는 AP가 이웃 AP에게 Cache-Notify 메시지를 전송할 때, 제한된 캐시를 효율적으로 관리하기 위한 방법으로 우선순위를 이용한 WLRU(Weight Least Recently Used) 알고리즘을 제안한다.

상기 WLRU 알고리즘은 가장 오랫동안 액세스되지 않았던 페이지는 조만간에도 액세스되지 않을 확률이 가장 크다는 시간적 집약성에 기반을 둔 LRU(Least Recently Used) 알고리즘을 변형한 형태로, 상기 LRU 알고리즘에 우선순위를 고려하여 캐시에 기록하는 방법이다.

도 5는 본 발명에 따른 각 AP가 유지하고 있는 클라이언트의 사건 데이터베이스 측정기를 나타낸 도이다.

우선순위를 결정하기 위해 각 AP들은 사건 데이터베이스 측정기를 유지하며, 상기 사건 데이터베이스 측정기는 클라이언트가 접속한 시간과 핸드오프 한 시간을 로그인 시간 순서로 저장하고 있다.

상기 사건 데이터베이스 측정기는 현재 AP에 접속한 시간과 이웃 AP로 핸드오프 한 시간, 현재 접속된 AP의 이웃 AP들의 ID를 필드로 하여 구성된다.

각 AP는 상기 사건 데이터베이스 측정기를 확인하여 이웃 AP들 사이의 이동횟수와 이동하기 전 AP에서 머무른 시간으로 이동비율(weight)을 계산한다.

이동비율은 일반적으로 AP의 위치와 클라이언트의 이동성에 의해서 정해지 며, 1부터 12까지 나타낸다.

상기 이동비율에 의한 우선순위는 다음과 같은 표로 나타낼 수 있다.

우선순위	이동비율(weight)
1	1~3
2	4~6
3	7~9
4	10~12

상기 우선순위는 상기 Cache-Notify 메시지 이외에 클라이언트가 현재 어디에 접속해 있는지를 인접한 AP들에게 알려주기 위한 Layer 2 Update 메시지에도 포함되어 있다.

상기 Layer 2 Update 메시지는 현재 클라이언트가 어느 AP에 접속되어 있는지 이웃 AP에게 주기적으로 알려주는 메시지이며, AP는 우선순위가 포함된 Cache-Notify 메시지를 받지 못하더라도 상기 Update 메시지의 우선순위로부터 인접한 AP의 캐시 상태를 항상 최근으로 유지할 수 있다.

도 6는 본 발명에 따른 일정한 시간동안 이웃 AP로 이동하는 클라이언트의 핸드오프 비율을 나타낸 도이다.

상기 도면에서 각 점들은 AP를 나타내며, AP는 이웃 AP들에게 접근할 시 방향성을 유지한다. w는 일정 시간동안 이웃 AP로 이동하는 클라이언트의 이동비율을 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 우선순위가 포함된 Cache-Notify 메시지를 받았을 때, AP가 클라이언트의 인증정보를 캐시에 저장하는 방법을 나타낸 도이다.

캐시는 클라이언트의 인증정보를 우선순위 순서로 저장한다. 상기 우선순위가 높을수록 최근 정보에 클라이언트의 정보를 저장한다.

따라서 이동성이 적은 클라이언트의 서비스를 보장하면서 이동성이 많은 클라이언트에게 빠른 서비스를 더 많이 받을 수 있게 한다.

본 발명은 핸드오프가 일어난 후에 캐시의 효율성을 높이기 위한 방법으로 클라이언트가 다른 AP로 이동했음을 알리고, 전송받은 클라이언트의 인증정보를 캐시에서 지우도록 하는 Move-Invalidation 메시지 대신 IEEE 802.11f의 표준 메시지인 Move-Response 메시지를 이용한다.

클라이언트가 new AP로 핸드오프 하면, old AP는 Cache-Notify 메시지를 보냈던 old AP의 이웃 AP에게 클라이언트의 정보를 포함하지 않은 Move-Response 메시지를 전송하여 현재 클라이언트가 어느 AP에 접속해있는지를 알려준다.

상기 Move-Response 메시지를 받은 old AP의 이웃 AP들은 new AP로 이동한 클라이언트의 정보를 자신의 캐시에서 삭제하여 캐시의 효율성을 높인다.

여기서, 주의할 점은 클라이언트가 new AP로 이동한 후 new AP의 이웃 AP와 old AP의 이웃 AP가 동일한 AP일 수 있다는 것이다. old AP는 클라이언트가 이동했다는 것만을 인식하여 new AP가 Cache-Notify 메시지를 보낸 AP에게 Move-Response 메시지를 전송하게 되어 캐시에 있는 클라이언트의 정보를 지울 뿐 아니라 불필요한 메시지까지도 발생할 수 있다.

이러한 현상은 다음과 같이 해결한다. 모든 AP는 자신의 AAT에 클라이언트 인증정보에 대한 이웃 AP들의 상태를 유지하고 있으며, IAPP(Inter Access Point Protocol)에서는 기본적으로 클라이언트가 old AP에서 new AP로 이동하면 new AP가 old AP로 Move-Notify 메시지를 전송하여 클라이언트가 어느 AP로 이동했다는 것을 알려주게 된다.

상기 Move-Notify 메시지를 받은 old AP는 클라이언트가 new AP로 이동했다는 것을 알게 된다. 이와 같이 old AP가 어떤 AP로 이동했다는 것을 알게 되면 자신의 AAT에서 클라이언트가 이동한 new AP의 이웃 AP를 제외한 AP들에게만 Move-Response 메시지를 전송하면 되므로 효율적으로 메시지를 관리하여 불필요한 메시지를 줄일 수 있다.

도 8은 핸드오프를 하기 위한 메시지의 흐름을 나타낸 도이며, 클라이언트가 핸드오프 했을 때, 새로 접속된 AP가 클라이언트의 인증정보를 저장하고 있을 때와 없을 때의 메시지 흐름이다.

도 8a는 new AP에 클라이언트의 인증정보가 없을 때 핸드오프 하기 위한 재결합 요청 메시지 흐름을 나타낸 도이다.

클라이언트(STA)가 핸드오프를 하기 위해 new AP로 재결합 요청을 하면, new AP는 old AP에게 클라이언트의 인증정보를 가지고 있지 않기 때문에 인증을 위한 인증 요청 메시지를 전송한다. 상기 메시지를 전송받은 old AP는 new AP에 상기 인증 요청 메시지의 응답 메시지를 전송하고, new AP는 클라이언트가 자신에게 이동했으니 클라이언트의 정보를 삭제하라는 이동 통지 메시지를 보내면, old AP는 new AP에게 상기 이동 통지 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하여 인증이 되면, 클라이언트에게 재결합 응답 메시지를 송신한다.

핸드오프를 한 후 new AP는 다음 핸드오프를 위해 이웃 AP에게 Cache-Notify 메시지를 보내고, old AP 또한 클라이언트가 핸드오프 했다는 것을 알려주기 위한 Move-Response 메시지를 new AP의 이웃 AP를 제외한 이웃 AP에게 전송한다.

상기 핸드오프 과정에서 new AP는 클라이언트의 인증정보를 가지고 있지 않기 때문에 클라이언트의 재결합 요청에 대해서 응답을 주기 위해서는 old AP로 클라이언트의 인증 확인 요청을 하고 그에 대한 응답을 기다려야하기 때문에 재결합 지연이 발생하게 된다.

도 8b는 new AP에 클라이언트의 인증정보가 있을 때 핸드오프 하기 위한 재결합 요청 메시지 흐름을 나타낸 도이다.

클라이언트가 핸드오프 하기 위해 new AP로 재결합 요청을 하면, 클라이언트의 인증정보를 가지고 있기 때문에 new AP는 상기 클라이언트의 재결합 요청 메시지의 응답 메시지를 보내기 위해 old AP에 인증확인을 위한 메시지를 보내지 않아도 되기 때문에 바로 재결합 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 보낸다.

핸드오프를 한 후에는 new AP는 다음 핸드오프를 위해 이웃 AP에게 Cache-Notify 메시지를 보내고, old AP 또한 클라이언트가 핸드오프 했다는 것을 알려주기 위한 Move-Response 메시지를 new AP의 이웃 AP를 제외한 이웃 AP에게 전송한다.

이와 같이, 상기 도 8b는 상기 도 8a과 비교하여 new AP가 클라이언트의 인증정보를 가지고 있기 때문에 클라이언트의 재결합 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 보내는 과정에서 재결합 지연이 줄었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 개재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법에 의하면, 각 AP는 인증테이블을 유지하여 인증이 되어있는 이웃 AP에게는 Cache-Notify 메시지를 다시 보내지 않음으로 메시지의 중복을 막을 수 있어 전체 네트워크의 트래픽 량이 개선된다.

또한 클라이언트의 이동비율을 고려한 우선순위를 이용하여 클라이언트의 정보를 캐시에 저장하는 WLRU 캐시 알고리즘을 사용하여 이동성이 적은 클라이언트의 서비스를 보장하면서 이동성이 많은 클라이언트는 빠른 서비스를 받을 수 있게 하였다.

따라서 클라이언트에게 빠른 서비스를 제공해주고, 사용자에 대한 트래픽을 줄여 전체 네트워크에 부하를 줄일 수 있어, 무선랜 환경에서 더 많은 사용자를 수용할 수 있게 된다.

Claims

클라이언트가 접속점에 접속하면 이웃 접속점에게 인증정보를 전송하여 재결합 지연을 줄이는 무선랜 환경의 핸드오프 및 트래픽 관리방법에 있어서,

상기 클라이언트가 접속한 접속점이 클라이언트의 정보를 이웃 접속점의 캐시에 미리 전달해주기 위한 Cache-Notify 메시지에 인증정보와 이웃 접속점의 리스트, 우선순위를 포함하여 전송하는 단계;

상기 Cache-Notify 메시지를 전송받은 이웃 접속점은 자신의 인증테이블을 확인하여 이웃 접속점의 ID를 기록하는 단계;

상기 클라이언트가 핸드오프하면 새로운 접속점은 다음 핸드오프를 위해 이웃 접속점에게 상기 Cache-Notify 메시지를 전송할 시, 인증 테이블을 확인하여 인증이 되지 않은 이웃 접속점에만 전송하여 중복 메시지를 줄이는 단계;

핸드오프 전의 접속점은 자신의 이웃 접속점 중 현재 접속점의 이웃 AP를 제외한 이웃 AP에게 상기 클라이언트가 어느 접속점에 접속해있는지 알리는 Move-Response 메시지를 전송하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법
제 1항에 있어서,

상기 각 접속점은 인증테이블을 유지하고 있으며, 상기 Cache-Notify 메시지를 받은 이웃 접속점은 자신의 인증테이블의 이웃 접속점 리스트를 확인하고 이웃 접속점의 ID만을 상기 인증테이블에 기록하여, 상기 Cache-Notify 메시지를 전송할 경우, 이미 인증이 되어 있는 이웃 AP에는 상기 Cache-Notify 메시지를 보내지 않아 메시지의 중복을 줄이는 것을 특징으로 하는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법.
제 1항에 있어서,

상기 Cache-Notify 메시지에 포함되는 우선순위는 방향성 있는 각 접속점 사이에서 클라이언트의 접속시간과 핸드오프 시간이 기록된 사건 데이터베이스 측정기를 이용하여 이웃 접속점들 사이의 클라이언트의 이동횟수와 이동하기 전 접속점에 머무른 시간으로 계산된 이동비율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법.
제 3항에 있어서,

상기 접속점의 캐시는 상기 우선순위를 이용한 WLRU 알고리즘을 사용하여 우선순위가 높은 클라이언트의 정보를 캐시의 가장 최근정보로 저장하여 캐시를 더욱 효율적으로 관리하고 인증지연 횟수를 줄이는 것을 특징으로 하는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법.
제 3항에 있어서,

상기 우선순위는 현재 클라이언트가 어느 접속점에 접속해있는지 주기적으로 이웃 접속점에게 알려주는 Layer 2 Update 메시지에도 포함되어 상기 전송받은 Cache-Notify 메시지에 우선순위가 포함되지 않았더라도 상기 Layer 2 Update 메시지의 우선순위를 이용하여 이웃 AP의 캐시 상태를 항상 최근으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법.
제 1항에 있어서,

상기 클라이언트가 이동하였음을 알려주는 메시지를 송신함에 있어서, Move-Response 메시지를 이용하며, 핸드오프 하기 전의 접속점은 자신의 이웃 접속점에게 상기 Move-Response 메시지를 송신할 때, 핸드오프 한 접속점의 이웃 접속점을 제외하고 메시지를 송신하여 메시지의 중복을 줄이는 것을 특징으로 하는 무선랜에서 낮은 지연 특성을 가지는 인증유지 핸드오프 및 트래픽 관리방법.