KR100662885B1 - ＦＭＩＰｖ6에서 ＴＣＰ 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는핸드오프 방법 - Google Patents

ＦＭＩＰｖ6에서 ＴＣＰ 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는핸드오프 방법 Download PDF

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Abstract

FMIPv6에서 TCP 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는 핸드오프 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 FMIPv6에서 TCP 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는 핸드오프 방법은 이전 액세스 라우터가 통신대상노드로부터 이동 노드의 이전 임시주소로 전달되는 소정 TCP 패킷을 인터셉트하는 단계 및 소정 TCP 패킷을 양방향 터널을 통하여 신규 액세스 라우터로 포워딩할 때 마다, 이전 액세스 라우터가 소정 TCP 패킷에 대한 응답인 TCP ACK를 생성하여 통신대상노드로 전달하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 이동 노드가 핸드오프하는 동안 이전 액세스 라우터가 이동 노드를 대신하여 TCP ACK를 생성하여 통신대상노드에 전송함으로써 이동 노드의 핸드오프 수행중에도 정지상태와 같은 수준의 패킷 전송률을 보장할 수 있는 장점이 있다.
FMIPv6, TCP, 핸드오프, 윈도우 슬라이드, ACK

Description

ＦＭＩＰｖ6에서 ＴＣＰ 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는 핸드오프 방법{The handoff method which secure the seamless transmission of the TCP packet in the FMIPv6}
도 1은 본 발명을 수행하기 위한 FMIPv6의 기본 구조를 도시한 도면, 그리고
도 2는 본 발명에 따른 FMIPv6에서 TCP 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는 핸드오프 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *
10: 통신대상노드(CN) 20: 이전 액세스 라우터(PAR)
30: 신규 액세스 라우터(NAR) 40: 이동 노드(MN)
본 발명은 FMIPv6에서 이동 노드의 핸드오프 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 FMIPv6에서 TCP 패킷의 끊김없는 전송을 보장할 수 있는 핸드오프 방법에 관한 것이다.
최근 인터넷의 급속한 보급, 무선 통신기술의 발달, 그리고 휴대형 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assisant) 등의 이동 단말의 성능 향상으로 무선 인터넷 사 용자가 증가하고 있다. 무선 인터넷 환경하에서 이동 단말은 수시로 그 위치를 이동하여 자신의 네트워크 접속위치를 바꾼다. 이러한 이동 단말을 이동노드(Mobile Node)라 한다.
이동노드의 무선 인터넷 통신이 가능하려면, 이동노드가 자신의 홈 네트워크 (Home Network)를 벗어나 외부 네트워크(Foreign Network)로 이동하는 경우에도 홈 네트워크에서와 동일한 고품질의 인터넷 서비스가 보장되어야 한다. 이동노드가 네트워크의 접속위치를 바꾸는 경우에도 안정적인 무선 인터넷 서비스를 제공하기 위해 다양한 기술이 제시되어 왔다. 특히, IETF(Internet Engineering Task Force)의 모바일 IP 워킹그룹(Mobile IP Working Group)에서는 네트워크 접속위치에 관계없이 모든 이동 단말기가 IP 주소라는 특정 식별자를 계속적으로 사용하는 방법을 제시하여, 모바일 IP를 위한 프로토콜을 규정하고 단점을 보완하는 작업을 계속하고 있다. 또한, 기존의 IPv4 주소체계에 의해서는 증가하는 주소요구량을 수용하기가 부족하게 되는 등의 문제점을 해결하기 위해, IPv6를 이용하여 무선 인터넷 서비스를 제공하려는 모바일 IPv6 기술 도입이 진행중이다. 현재 모바일 IPv6은 최초로 제안된 이후, IETF Internet-Draft 버전 24까지 개정된 상태이며 조만간 RFC(Request For Comments)가 될 예정이다.
모바일 IPv6는 핸드오프시 새로운 CoA 주소를 생성하고, 이에 대한 등록이 완료되기 전까지 이동 검출(Movement Detection), IP 주소 구성(IP address configuration), 위치 갱신(location update)과 같은 필연적인 지연요소를 가지게 된다. 이러한 지연들이 결합된 총 지연은 실시간 응용이나 손실에 민감한 응용에서 수용되지 못할 정도의 큰 지연이 될 수도 있다.이러한 지연을 줄이기 위한 기술로서 새로운 링크 검출시 즉각적인 데이터 송신을 가능하게 하며, 새로운 링크에 부착되는 즉시 이동 단말로 패킷이 전달될 수 있도록 하는 것을 목표로 하는 FMIPv6(Fast Mobile IPv6)가 제안되었다.
그러나, 이와 같은 FMIPv6 환경에서 핸드오프 지연 기간 동안, 이동 노드는 물리적으로 어떤 무선 액세스 포인트하고도 연결되어 있지 않으므로, 이동 노드와 통신을 수행하는 통신대상노드(CN:Correspondent Node)로부터 전송되는 TCP 패킷을 수신할 수 없고, 이에 대한 ACK를 전송할 수도 없다. 즉, FMIPv6 환경에서 이동 노드의 이동 중에 TCP 기반의 통신 수행시 TCP 프로토콜의 특성으로 인해 통신 중단 현상이 발생하게 되는데, 이를 두 가지 경우로 나누어 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, TCP 타임아웃(retransmission timeout:RTO)이 발생하기 전에 핸드 오프가 종료하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 핸드오프 기간동안 통신대상노드 (CN)는 이동 노드로부터 TCP ACK를 수신하지 못하므로, 통신대상노드(CN)의 TCP 윈도우가 슬라이딩되지 않고 있다가, 이동 노드가 핸드오프를 완료한 후 신규 액세스 라우터(NAR)을 통하여 TCP ACK을 전송하면, 다시 통신대상노드(CN)의 윈도우가 슬라이딩된다. 즉, 통신대상노드(CN)의 윈도우가 슬라이딩을 정지한 시간 동안만 패킷 전송율이 감소하고, 핸드오프 완료 후에는 이전의 윈도우 사이즈 그대로 전송이 재개된다.
다음으로, 핸드오프 시간이 길어져, 핸드오프 수행동안 TCP 타임아웃이 발생 한 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 핸드오프가 완료되기 전에 TCP 타임아웃이 발생되기 전까지 통신대상노드(CN)는 TCP ACK를 수신하지 못하므로, 통신대상노드의 윈도우가 슬라이딩되지 않을 뿐만 아니라, TCP 슬로우 스타트(Slow Start) 현상으로 인해 통신대상노드의 윈도우 사이즈가 1로 줄어든다. 이와 같이 윈도우 사이즈가 감소하면, 이동노드가 핸드오프를 완료한 후, 신규 액세스 라우터를 통해 통신대상노드(CN)로 TCP ACK를 송신하더라도 윈도우 사이즈가 종전의 사이즈로 회복되는데 많은 시간이 걸리게 된다. 한편, 통신대상노드(CN)는 윈도우 사이즈에 대응하는 만큼만 패킷을 송신할 수 있으므로, 통신대상노드(CN)의 윈도우 사이즈가 종전 사이즈로 회복되기까지는 전송할 수 있는 패킷의 수에 한계가 있어, 패킷 전송율이 떨어지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 FMIPv6에서 이동노드의 핸드오프 중 TCP 프로토콜의 특성으로 인한 통신 중단 현상을 방지하여 끊김없는 TCP 통신을 보장하고, TCP 패킷의 전송율을 향상시키기 위한 FMIPv6에서의 핸드오프 방법을 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FMIPv6에서 TCP 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는 핸드오프 방법은 FMIPv6에서의 핸드오프 방법에 있어서, 이전 액세스 라우터가 통신대상노드로부터 이동 노드의 이전 임시주소로 전달되는 소정 TCP 패킷을 인터셉트하는 단계; 및 소정 TCP 패킷을 양방향 터널을 통하여 신규 액 세스 라우터로 포워딩할 때 마다, 이전 액세스 라우터가 상기 소정 TCP 패킷에 대한 응답인 TCP ACK를 생성하여 통신대상노드로 전달하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 통신대상노드와 이전 액세스 라우터 간에는 TCP 연결이 이루어지는 것이 바람직하다.
이전 액세스 라우터와 이동 노드 간에는 TCP 연결이 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 통신대상노드는, 이전 액세스 라우터로부터 TCP ACK를 수신하면, 계속하여 다음 TCP 패킷을 이전 액세스 라우터로 전송하는 것이 바람직하다.
여기서, 이전 액세스 라우터는 통신대상노드로부터 수신한 TCP 패킷을 저장한 후, 이동 노드에 전송하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명을 수행하기 위한 FMIPv6의 기본 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, PAR(Previous Access Router, 20)은 이전 액세스 라우터, NAR(New Access Router, 30)은 신규 액세스 라우터, MN(Mobile Node, 40)는 이동 노드, CN(Correspondent Node, 10)은 이동 노드(40)와 통신을 수행하는 통신대상노드를 각각 나타낸다.
이동 노드(40)가 이전 액세스 라우터(20)에서 신규 액세스 라우터(30)로 이동하는 경우, 이동 노드(40) 또는 이전 액세스 라우터(20)는 2계층 핸드오프가 완료되기 이전에 신규 액세스 라우터(30)의 2계층 정보를 미리 얻을 수 있다고 가정된다. 이동 노드(40)가 신규 액세스 라우터(30)의 2계층 정보를 미리 얻으면, 이동 노드(40)는 신규 액세스 라우터(30)에 대한 IP 계층 정보를 이전 액세스 라우터 (20)에 요청한다.
이전 액세스 라우터(20)는 미리 보유하고 있는 신규 액세스 라우터(30) 정보를 이용하여 신규 액세스 라우터(30)에 사용될 새로운 임시주소((New Care of Address:NCoA)를 미리 구성하여 이동 노드(40)에 알려줌으로써 이동 노드(40)가 새로운 네트워크에 링크되는 즉시 바인딩 갱신을 수행할 수 있도록 해준다. 또한, 이전 액세스 라우터(20)은 새로운 임시주소(NCoA)에 대한 바인딩 갱신이 이루어지기 전까지 통신대상노드(CN, 10)로부터 전송되는 패킷 손실을 막기 위하여 신규 액세스 라우터(30)와의 사이에 양방향 터널을 설정하고, 신규 액세스 라우터(30)로 패킷을 터널링한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이전 액세스 라우터(20)는 TCP ACK 생성모듈을 포함한다. 즉, 설정된 양방향 터널을 통하여 신규 액세스 라우터(30)에게 패킷을 터널링하는 순간, 이전 액세스 라우터(20)는 TCP ACK를 생성하여 통신대상노드(10)에 전송한다. 통신대상노드(10)가 TCP ACK를 수신하면, 통신대상노드(10)의 윈도우가 슬라이드하게 된다. 이와 같이, 통신대상노드(10)의 윈도우가 슬라이드되면, 통신대상노드(10)는 중단없이 다음 TCP 패킷을 전송할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 FMIPv6에서 TCP 패킷의 끊김없는 전송을 보장하는 핸드오프 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 이동 노드(40)가 신규 액세스 라우터(30)로의 이동을 감지하면, 이동 노드(40)는 신규 액세스 라우터(30)에 대한 정보를 요청하는 RtSolPR 메시지를 이전 액세스 라우터(20) 로 전송한다(S210). 이 때, RtSolPR 메시지에는 신규 액세스 라우터(30)에 대한 링크 계층 ID가 포함된다. 무선랜의 경우, 이 링크 계층 ID는 신규 액세스 라우터(30)의 (B)SSID가 될 수 있다.
RtSolPR 메시지를 수신한 이전 액세스 라우터(20)는 미리 보유하고 있는 신규 액세스 라우터(30)에 대한 정보를 이용하여 새로운 임시주소(NCoA)를 구성하며, 이를 PrRtAdv 메시지를 통해 이동 노드(40)로 전송한다(S220). 이 때, 이전 액세스 라우터(20)와 신규 액세스 라우터(30)는 서로 통신할 수 있으며, 서로에 대한 정보를 공유할 수 있다고 가정된다. 만일, 이동 노드(40)가 아닌 이전 액세스 라우터(30)가 이동 노드(40)의 이동을 감지한다면, 이전 액세스 라우터(20)는 RtSolPR 메시지없이 신규 액세스 라우터(30)에 대한 정보를 담은 PrRtAdv 메시지를 이동 노드(40)에 전달한다.
PrRtAdv 메시지를 받은 이동 노드(40)는 이전 임시주소와 신규 액세스 라우터(30)에 대한 바인딩을 요청하는 FBU(Fast Binding Update) 메시지를 이전 액세스 라우터(20)로 전송한다(S230). 이전 액세스 라우터(20)가 FBU를 수신하면, 신규 액세스 라우터(30)와 양방향 터널 설정을 위하여 신규 액세스 라우터(30)로 HI 메시지를 전송한다(S240). HI 메시지는 또한 새로 구성된 임시주소(NCoA)에 대한 검증을 신규 액세스 라우터(30)에 요청한다.
신규 액세스 라우터(40)은 HAck 메시지를 응답함으로써 양방향 터널을 구성하며, 새로운 임시주소(NCoA)에 대한 확인을 한다(S250). 이전 액세스 라우터(20)은 새로운 임시주소(NCoA)에 대한 확인을 FBACK을 통하여 이동 노드(40)로 전달하 며(S260), 통신대상노드(10)로부터 이동 노드(40)의 이전 임시주소로 전달되는 패킷을 인터셉트한 후, 양방향 터널을 통하여 신규 액세스 라우터(30)로 포워딩한다(S270). 이 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이전 액세스 라우터(20)는 통신대상노드(10)로부터 수신한 TCP 패킷을 신규 액세스 라우터(30)로 터널링하는 순간, TCP ACK를 생성하여 통신대상노드(10)로 전송한다. 통신대상노드(10)가 TCP ACK를 수신하면, 통신대상노드(10)의 윈도우가 슬라이드하게 된다. 이와 같이, 통신대상노드(10)의 윈도우가 슬라이드되면, 통신대상노드(10)는 중단없이 다음 TCP 패킷을 전송할 수 있게 된다.
신규 액세스 라우터(30)에서 이동 노드(40)에 대한 새로운 링크가 형성되면, 이동 노드(40)는 자신의 존재를 알리는 FNA(Fast Neighbor Advertisement)를 라우터 요청(Router Solicitation:RS) 메시지에 담아 전달한다(S280). 이후, 신규 액세스 라우터(30)은 이동 노드(40)로 데이터를 전달(S290)하며, 이동 노드(40)는 새로운 임시주소(NCoA)를 이용하여 모바일 IPv6에 규정된 바인딩 갱신과정을 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이동 노드(MN)가 핸드오프하는 동안 이전 액세스 라우터(PAR)가 이동 노드(MN)를 대신하여 TCP ACK를 생성하여 통신대상노드(CN)에 전송함으로써 이동 노드의 핸드오프 수행중에도 정지상태와 같은 수준의 패킷 전송률을 보장할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발 명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위에 있게 된다.

Claims (5)

  1. FMIPv6에서의 핸드오프 방법에 있어서,
    이전 액세스 라우터가 통신대상노드로부터 이동 노드의 이전 임시주소로 전달되는 소정 TCP 패킷을 인터셉트하는 단계; 및
    상기 소정 TCP 패킷을 양방향 터널을 통하여 신규 액세스 라우터로 포워딩할 때 마다, 상기 이전 액세스 라우터가 상기 소정 TCP 패킷에 대한 응답인 TCP ACK를 생성하여 상기 통신대상노드로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신대상노드와 상기 이전 액세스 라우터 간에는 TCP 연결이 이루어진 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이전 액세스 라우터와 상기 이동 노드 간에는 TCP 연결이 이루어진 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신대상노드는,
    상기 이전 액세스 라우터로부터 TCP ACK를 수신하면,
    계속하여 다음 TCP 패킷을 상기 이전 액세스 라우터로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이전 액세스 라우터는, 상기 통신대상노드로부터 수신한 TCP 패킷을 상기 신규 액세스 라우터로 전송하고,
    상기 신규 액세스 라우터는, 상기 수신한 TCP 패킷을 상기 이동노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
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