KR100663561B1 - 차세대이동통신(ＩＭＴ-2000)에서이동인터넷프로토콜(Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ)을 이용한 패킷데이터 서비스 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

차세대이동통신(ＩＭＴ-2000)에서이동인터넷프로토콜(Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ)을 이용한 패킷데이터 서비스 처리 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000)에서 패킷 데이터 서비스를 위해 광역이동통신망(UMTS)의 무선패킷서비스(GPRS) 망 구조에서 이동인터넷프로토콜(Mobile Internet Protocol : MIP)을 적용해 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있도록 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 MIP를 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법에 관한 것으로, UMTS의 GPRS 망 구조에 GPRS서비스지원노드/외부 에이전트(SGSN/FA)와 GPRS게이트웨이지원노드/외부에이전트게이트웨이
(GGSN/GFA)를 두어 Mobile IP 내부 등록 기능을 제공함으로써, 홈 망의 신호 메시지 수를 줄이고, 또한 같은 방문 망에서 FA간 이동시 신호지연을 짧게 함으로써 핸드오버의 성능을 향상시키는 잇점을 수반한다.

Description

차세대이동통신(ＩＭＴ-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 장치 및 그 방법{Processing device of packet data service using mobile IP in IMT-2000 and method thereof}
도 1은 본 발명에 의한 IMT-2000 에서 이동 IP를 이용한 패킷 데이터 서비스를 처리하는 장치의 개략적인 블록도.
도 2a는 본 발명에 의한 이동 IP 등록 과정을 나타내는 순서도.
도 2b는 본 발명에 의한 에이전트 광고(Agent Advertisement) 메시지 구성을 나타내는 포맷도.
도 2c는 본 발명에 의한 MIP등록요청 메시지 구성을 나타내는 포맷도.
도 2d은 본 발명에 의한 MIP등록응답 메시지 구성을 나타내는 포맷도.
도 2e는 본 발명에 의한 이동 IP 내부 등록 과정을 나타내는 순서도.
도 2f는 본 발명에 의한 MIP내부등록요청 메시지 구성을 나타내는 포맷도.
도 2g는 본 발명에 의한 MIP내부등록응답 메시지 구성을 나타내는 순서도.
도 3a는 본 발명에 의한 루팅 최적화가 없는 데이터그램 전달 과정을 나타내는 순서도.
도 3b는 본 발명에 의한 루팅 최적화가 있는 데이터그램 전달 과정을 나타내는 순서도.
도 3c는 본 발명에 의한 바인딩갱신 메시지 구성을 나타내는 포맷도.
도 4a는 본 발명에 의한 FA 이동시 데이터그램 전달 과정을 나타내는 순서도.
도 4b는 본 발명에 의한 GFA 이동시 데이터그램 전달 과정을 나타내는 순서도.
도 4c는 본 발명에 의한 바인딩경고 메시지 구성을 나타내는 포맷도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 IMT-2000 이동단말 12 기지국
13 : 기지국제어기 14 : IMT-2000 이동교환기
15, 15-1 : SGSN/FA(Service GPRS Support Node/Foreign Agent)
16, 16-1 : GGSN/GFA(Gateway GPRS Support Node/Gateway Foreign Agent)
17 : 가입자 위치저장장치(HLR : Home Location Register)
18 : UTMS무선접속망/베이스서브시스템(UMTS Terrestrial Radio Access Network/Base Subsystem : UTRAN/BSS)
19 : 통신하려는 상대방 이동단말(Correspond Node : CN)
본 발명은 IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000)에서 패킷 데이터 서비스를 위해 광역이동통신망(Universal Mobile Telecommunications System : 이하 UMTS라 칭한다)의 무선패킷서비스(General Packet Radio Service : 이하 GPRS라 칭한다) 망 구조에서 이동인터넷프로토콜(Mobile Internet Protocol : 이하 MIP라 칭한다)을 적용해 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있도록 하는 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기존의 UMTS의 GPRS 망 구조에서 제시하고 있는 패킷 데이터 처리방법에서는 이동단말이 다른 망에 방문하면, 외부 에이전트(Foreign Agent : 이하 FA라 칭한다)가 할당한 임시(Care-of)주소를 받은 이동단말은 홈 에이전트(Home Agent : 이하 HA라 칭한다)에게 등록해야 된다. 이동단말의 홈 망과 방문 망간의 거리가 멀다면 MIP 등록 시 신호지연이 길어져 핸드오버기능을 원활하게 제공하지 못함으로써 패킷 데이터 서비스를 제공하기에 역부족인 점이 있다.
따라서, UMTS의 GPRS 망 구조 특성에 홈 망의 신호 메시지 수를 줄이고 원활한 핸드오버 기능을 제공할 수 있는 패킷 데이터 서비스를 요구하게 되었다.
본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 종래 요구사항을 감안하여, IMT-2000 가입자의 이동성과 패킷 데이터 서비스를 제공하기 위해 UMTS의 GPRS 망 구조에 GPRS서비스지원노드/FA(Service GPRS Support Node/Foreign Agent : 이하 SGSN/FA라 칭한다)와 GPRS게이트웨이지원노드/외부에이전트게이트웨이(Gateway GPRS Support Node/Gateway Foreign Agent : 이하 GGSN/GFA라 칭한다)를 두어 MIP 내부 등록 기능을 적용함으로써 홈 망의 신호 메시지 수를 줄이고 같은 방문 망에서 FA간 이동시 신호지연을 짧게 하여 핸드오버의 성능을 향상시켜, IMT-2000 가입자에게 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 차세대이동통신(IMT-2000) 장치에 있어서, 기지국을 통해 입력된 이동단말기의 데이터가 서킷 데이터인지 패킷 데이터인지 구분하여, 각각 데이터를 처리할 장치로 송신하는 기지국 제어기와;
상기 기지국 제어기로부터 서킷 데이터가 입력되면 이의 신호를 처리하는 차세대이동통신교환기와;
상기 기지국 제어기로부터 패킷 데이터가 입력되면, 패킷 데이터 처리를 위한 이동단말의 루팅 정보 관리, 인증 및 접근 제어 기능을 수행하고, 방문 망에서 상기 이동단말에게 임시주소를 할당하는 기능 및 다른 서브넷에서 통신하려는 이동단말에게 기 소속된 자신의 서브넷으로 접근할 수 있도록 하는 무선패킷서비스지원노드/외부에이전트(SGSN/FA)와;
외부 패킷 교환 망과 논리적 인터페이스를 담당하고, 상기 SGSN으로 터널링을 위한 루팅 정보 및 이동단말과 상기 FA가 할당한 임시 주소 리스트를 관리하는 무선패킷서비스게이트웨이지원노드/외부에이전트게이트웨이(GGSN/GFA)와;
상기 이동 단말 가입자의 모든 가입 정보를 저장, 착신 루팅을 위한 위치정보(서킷/패킷)를 관리하고, 이동단말의 이동성을 지원하기 위한 이동단말의 주소와 GFA 주소 쌍인 이동성 결합을 유지하는 가입자위치저장기(HLR/HA)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 차세대이동통신(IMT-2000) 장치에 서의 서비스 처리 방법에 있어서, 이동단말이 새로운 UTMS무선접속망/베이스서브시스템(UTRAN/BSS)에 도착하면 상기 UTRAN/BSS로부터 무선정보를 수신받고, 보안 기능을 포함한 국제이동가입자식별(IMSI)접속 기능을 수행한 후, 이동단말에서 패킷데이터프로토콜생성요청 메시지를 전송하고 이에 대한 응답 신호를 수신하는 제 1 과정과;
상기 응답신호를 수신한 상태에서 상기 이동단말이 현재 방문한 망에 처음 접속하였을 경우 가입자위치저장수단에 상기 이동단말의 MIP를 등록하는 제 2 과정과;
상기 MIP 등록 과정에서 이동단말이 같은 방문 망에서 외부 에이전트(FA)로 이동하였을 경우 무선패킷서비스게이트웨이지원노드/외부에이전트게이트웨이 (GGSN/GFA)에 MIP 내부 등록을 하는 제 3 과정과;
상기 각 등록 과정이 완료되면 통신하려는 상대방 이동단말(Correspond Node : 이하 CN이라 칭한다)측에서 상기 이동단말로 데이터그램을 전송하되, 상기 이동단말의 위치변경 또는 루팅 최적화 조건에 따라 데이터그램을 전송하는 제 4 과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 IMT-2000 시스템 구성도를 도시한 블록도로, 기지국제어기(13)를 중심으로 서킷데이타인 경우 IMT-2000 이동교환기(14)를 통해 처 리하고, 패킷 데이타인 경우 SGSN/FA(15)와 GGSN/GFA(16)를 통해 처리하는 구성도이다.
IMT-2000 이동단말(11)은 음성에서 멀티미디어 데이터 단말까지 다양한 형태를 가지고 있다. SGSN/FA(15)는 패킷 데이터처리를 위한 단말을 위한 루팅정보 관리, 인증 및 액세스 제어 기능을 수행하고 다른 서브넷에서 통신하려는 이동단말(11)에게 원래 소속된 자신의 서브넷으로 들어올 수 있도록 지원하는 역할도 수행한다.
GGSN/GFA(16)는 외부 패킷 교환망과 논리적 인터페이스를 담당하고 SGSN(15)으로 터널링을 위한 루팅 정보와 이동단말(11)과 FA(15) 주소 리스트를 관리하는 기능을 수행한다. HLR/HA(17)는 이동 가입자의 관리를 담당하는 데이터베이스로 모든 가입 정보를 저장, 착신 루팅을 위한 위치정보(서킷/패킷)를 관리하고 이동단말(11)의 이동성을 지원하기 위한 이동단말(11) 주소와 임시(Care-of) 주소쌍인 이동성 결합을 유지하고 다른 망간의 로밍을 하면서 통신할 수 있도록 패킷 데이터를 캡슐화해주는 역할을 수행한다.
도 2a는 본 발명에 의한 IMT-2000 패킷 데이터 서비스 처리를 위한 MIP 등록 과정을 나타내는 순서도로, 이동단말(11)이 새로운 UTMS무선접속망/베이스서브시스템(UMTS Terrestrial Radio Access Network/Base Subsystem : 이하 UTRAN/BSS라 칭한다)(18)에 도착하면 무선정보, UTRAN/BSS(18) 파라미터, 프로토콜 정보, 셀 ID 등을 포함한 무선정보를 수신(Broadcast) 받고(21) UMTS/GSM(Global System For Mobile Communications) 보안 기능을 포함한 국제이동가입자식별IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 접속(attach) 기능을 수행한다.
이어 이동단말(11)은 접속점명(Access Point Name : 이하 APN이라 칭한다), "패킷데이터프로토콜요청어드레스(Request PDP(Packet Data Protocol) Address) 파라미터 등을 포함한 액티브PDP요청(Activate PDP Context Request) 메시지를 SGSN/FA(15)로 보내고(22), 상기 메시지를 수신한 SGSN/FA(15)는 상기 이동단말(11)이 송신한 APN을 가지고 해당되는 GGSN/GFA(16)에게 PDP생성요청(Create PDP Context Request) 메시지를 전송한다(23). 상기 GGSN/GFA(16)는 상기 요청에 따른 처리를 수행한 후 'PDP Context' 가 성공적으로 생성되었다는 응답메시지(Create PDP Context Response)를 SGSN/FA(15)에게 응답한다(24).
SGSN/FA(15)은 이동단말(11)에게 요청한 'PDP Context'가 승인되었다는 응답 메시지(Activate PDP Context Accept)를 보내고(25) 정기적으로 "에이전트 광고(Agent Advertisement)" 메시지를 안내방송 한다(26).
이어 이동단말(11)이 등록 방문 망에 처음 이동하였을 때 SGSN/FA(15)에게 "MIP등록요청" 메시지(27)를 보내고, SGSN/FA(15)는 GGSN/GFA(16)에게 포워드 시킨 다음, GGSN/GFA(16)는 홈 망에 있는 HA(17)에게 "MIP등록요청"(27) 메시지를 보냄으로써 이동단말(11)의 IP 주소와 GFA(16)의 주소를 HA에게 등록한다.
HA는 GGSN/GFA(16)에게 MIP 등록이 성공적으로 수행되었다는 "MIP등록응답" 메시지(28)를 보내고 GGSN/GFA(16)는 SGSN/FA(15)에게 "MIP등록응답" 메시지(28)를 포워드시킨다. 상기 "MIP등록응답" 메시지(28)를 받은 SGSN/FA(15)는 이동단말(11)에게 이를 포워드시킴으로써 MIP 등록 절차를 수행한다.
참고로 상기 각 요청 메시지에 따른 메시지 형식을 살펴보면, MIP등록요청(27) 과 MIP등록응답(28) 메시지는 'IETF(Internet Engineering Task Force) RFC(Request For Comments)2002문서'의 규격을 따르는 바, 도 2b는 이동단말이 현재 접속(attachment)된 위치를 판단하는 '에이전트 광고 메시지(26)' 형식을 나타내고, 도 2c는 MIP등록요청 메시지(27) 형식을 나타내며, 도 2d은 MIP등록응답 메시지(28) 형식을 나타낸다.
먼저 도 2b의 에이전트 광고(26) 메시지의 구성을 보면, 유형(Type), 길이(Length), 순번(Sequence Number), 존속시간(Lifetime), 플래그(Flags), 임시주소(Care-of address)로 이루어진다.
상기 유형(Type) 필드는 인터넷제어메시지프로토콜(Internet Control Message Protocol : ICMP) 라우터 광고 메시지(Router Advertisement)에 대해서 사용된 여러 가지 확장(extension)을 구분하기 위하여 이동단말에게 허용한 필드로, FA 또는 HA가 ICMP 라우터 광고 메시지에서 사용하고 있다는 것을 의미하며, 이동에이전트광고확장(Mobility agent advertisement extension)의 유형은 3가지 이다.
또한 상기 길이(Length) 필드는 얼마나 많은 임시(Care-of)주소를 통지하는지에 달려있다(6bit+4*N, N은 advertise된 임시(Care-of)주소의 개수).
또한 상기 순번(Sequence Number) 필드는 에이전트가 초기화 이후 "에이전트 광고 메시지"(26) 전송수이고, 존속시간(Lifetime) 필드는 등록요청을 받아들일 시 간(초 단위)을 의미한다. 플래그(Flag) 필드는 광고 메시지의 특별한 특징에 관해 이동단말(11)에게 알리는데 사용된다.
또한 상기 각 'RBHFMGVL' 플래그들은 다음과 같은 의미를 같는다.
R : 등록 요청(Registration required)
B : 외부 에이전트 통화중(Busy) 즉, 이는 추가적인 이동단말(11)로부터 등록을 받아들이지 않겠다는 의미다.
H : 에이전트는 HA (HA 서비스를 해주겠다.)
F : 에이전트는 FA (FA 서비스를 해주겠다.)
M : 최소 캡슐화(Minimal encapsulation) 구현(RFC 2004) : 터널된 데이터그램을 minimal encapsulation 으로 구현.
G : GRE encapsulation 구현 (RFC 1701) : 터널된 데이터그램을 GRE encapsulation으로 구현.
V : Van Jacobson 헤더압축방법(Van Jacobson header compression) 구현(RFC 1144)
L : 내부등록 허용(Local Tunnel Management)
이때 상기 F 와 H 비트는 서로 배타적이 아니고 F 비트가 설정되지 않는다면 B 비트는 설정되지 않는다. 또한 FA는 새로운 이동단말(11)에 대해서 서비스를 제공하지 못할 만큼 바쁠지라도 에이전트 광고 메시지(26)를 이동단말(11)에게 보낸다.
또한 임시주소(Care-of address) 필드는 통지된 FA 임시(Care-of)주소는 이 FA에 의해 제공되고 만약, 'F' 비트가 설정되었을 경우, 최소 한 개 이상의 임시(Care-of)주소가 있어야 한다.
도 2c의 MIP등록요청 메시지(27) 형식을 보면, 유형(Type), 플래그(Flags), 존속시간(Lifetime), 홈주소(Home Address), 홈에이전트(Home Agent), 임시주소(Care-of Address), 식별자(Identification)과 확장(Extensions)로 이루어진다.
상기 유형 필드는 등록요청이고 값은 1이며, 각 플래그 필드는 다음과 같다.
S : S 비트가 1로 설정되어 있으면 HA에게 이동단말(11)의 이전 이동성결합(mobility bindings)를 유지해달라고 요청한다(Simultaneous bindings).
B : 이동단말이 안내방송(Broadcast) 데이터그램을 HA에게 달라고 요청하는데 사용한다(Broadcast datagrams).
D : 이동단말(11)이 임시주소(Care-of)로 보내는 데이터그램을 decapsulation 하는데 사용된다. 즉, 이동단말이 HA로부터 직접 할당받은 임시주소를 사용한다는 의미(Decapsulation by mobile node).
M : Minimal encapsulation 구현.
G : GRE encapsulation 구현.
V : Jacobson header compression 구현.
또한 존속시간(Lifetime) 필드는 등록 만료되기 전까지의 시간(초단위)을 가리키며 0은 deregistration. 0xffff=infinity를 의미한다.
또한 홈 주소(Home Address) 필드는 이동단말(11)의 IP 주소이며, 홈 에이전 트(Home Agent) 필드는 HA 이동단말(11)의 IP 주소이고 임시주소(Care-of Address) 필드는 터널의 끝을 가리키는 IP 주소이다.
또한 식별자(Identification) 필드는 이동단말(11)에 의해 만들어진 64bit 번호로 등록 요청과 등록 응답이 일치되는지 여부 즉, 응답메시지 보장(replay protection)에 사용한다. 확장(Extentions) 필드는 하나 또는 이상의 확장이 들이 있다는 것을 의미하고 모든 등록요청(Registration Request)에는 반드시 이동홈인증확장(Mobile-Home Authentication Extension)이 포함되어야 한다.
도 2d의 MIP등록응답 메시지(28) 형식은 유형(Type), 부호(Code), 존속시간(Lifetime), 홈 주소(Home address), 홈 에이전트(Home Agent), 식별자(Identification)과 확장(Extensions)으로 이루어진다.
상기 유형(Type) 필드는 요청응답이고 값은 3이다.
부호(Code) 필드는 등록 요청의 결과를 가리키고 각각의 값은 다음과 같다.
먼저 등록 요청이 성공하였을 경우는 '0(registration accepted)'
또한, FA에 의해 등록이 거부될 때는
' 66 : 자원부족(insufficient resources)
69 : 존속시간 초과 요청 (lifetime request > advertised limited (requested lifetime too long))
70 : 잘못된 요청 메시지 (poorly formed request)
71 : 잘못된 응답 메시지 (poorly formed reply)
88 : 홈 에이전트 도달하지 않음 (home agent unreachable) '
또한, HA에 의해 등록이 거부될 때는
' 130 : 자원부족 (insufficient resource)
131 : 이동단말 인증 실패 (mobile node failed authentication)
133 : 등록 식별 부적절 (registration identification mismatch)
134 : 잘못된 요청 메시지 (poorly formed request)
136 : 알려지지 않은 홈 에이전트 주소 (unknown home agent address) ' 이다.
존속시간(Lifetime)필드는 만약 등록이 받아들여졌다면 등록이 만료되기 전까지의 남은 시간(초)을 의미하며, 0이면 이동단말(11)이 등록이 되지 않았음(deregistered)을 나타낸다. 만약, 등록이 거절되었다면 이 영역은 무시된다.
홈 주소(Home Address) 필드는 이동단말(11)의 IP 주소이며, 홈 에이전트(Home Agent) 필드는 이동단말(11) HA의 IP 주소이고 식별자(Identification) 필드는 응답메시지 보장에 사용한다.
도 2e는 본 발명에 의한 IMT-2000 패킷 데이터 서비스 처리를 위한 MIP 내부 등록 과정을 나타내는 순서도로, 이동단말(11)이 새로운 UTRAN/BSS(18)에 도착하면 무선정보, UTRAN/BSS 파라미터, 프로토콜 정보, 셀 ID 등 포함한 무선정보를 받고(Broadcast)(21) UTMS/GSM 보안 기능을 포함한 IMSI 접속(attach) 기능을 수행한다.
이어 이동단말(11)은 "APN", 패킷데이터프로토콜요청어드레스(Request PDP Address) 파라미터 등을 포함한 "Activate PDP Context Request" 메시지를 SGSN/FA(15)로 보내고(22), 이동단말(11)이 보내준 "APN"을 가지고 해당되는 GGSN/GFA(16)에게 "Create PDP Context Request" 메시지를 보낸다(23).
상기 GGSN/GFA(16)는 요청에 대한 응답으로 PDP Context 가 성공적으로 생성되었다는 "Create PDP Context Response" 메시지를 SGSN/FA(15)에게 응답하고(24), SGSN/FA(15)은 이동단말(11)에게 요청한 PDP Context가 승인되었다는 "Activate PDP Context Accept" 응답 메시지를 보내고(25) 정기적으로 "에이전트 광고 메시지"를 보낸다(26).
이어 이동단말(11)이 같은 방문 망에서 FA간 이동하였을 때 SGSN/FA(15)로 "MIP내부등록요청" 메시지(29)를 보내고 SGSN/FA(15)는 GGSN/GFA(16)에게 이를 포워드 시킴으로써 이동단말(11)의 IP 주소와 FA의 주소를 GFA에게 등록한다. GGSN/GFA(16)는 MIP 내부 등록이 성공적으로 수행되었다는 "MIP내부등록응답" 메시지(30)를 SGSN/FA(15)에게 보내고 SGSN/FA(15)는 이동단말(11)에게 "MIP내부등록응답"(30) 메시지를 포워드시킴으로써 MIP 내부 등록 절차를 수행한다.
상기 MIP내부등록요청 메시지 구성은 도 2f에 도시된 바와 같이 유형(Type), 길이(Length), GFA IP 주소와 확장(Extensions)으로 이루어진다.
상기 유형 필드는 MIP내부등록요청이고, 길이 필드는 GFA 주소에 따라 크기가 결정된다.
GFA IP 필드는 GFA(Gateway Foreign Agent)의 IP 주소를 가리키며, 확장 필드는 하나 또는 이상의 확장들이 있다는 것을 의미한다.
또한, 상기 MIP내부등록응답 메시지 구성은 도 2g에 도시된 바와 같이 유형(Type), 길이(Length), 응답메시지 보장 형태(Replay Protection Style)와 내부 식별자(Initial Identification)로 이루어진다.
상기 유형 필드는 MIP내부등록응답이고, 길이 필드는 GFA 주소에 따라 크기가 결정된다.
Replay Protection Style 필드는 이동단말(11)이 요구하는 응답 보호 형태를 가리키는 숫자이고, 내부 식별자 필드는 응답 절차를 위해 초기 동기화에 사용하는 타임스탬프(timestamp) 또는 난스(nonce)이다.
도 3a는 본 발명에 의한 IMT-2000 패킷 데이터 서비스 처리를 위해 루팅 최적화없이 데이터 그램을 전달하는 과정을 나타내는 순서도로, 통신하려는 상대방 이동단말(CN)(19)이 데이터그램을 이동단말(11)에게 전달하는 절차는 우선 HA(17)에게 현재의 이동단말(11)의 위치를 파악하기 위해 데이터그램(31)을 보내고 HA(17)는 GFA의 임시(Care-of) 주소와 이동단말(11)의 IP 주소로 구성된 이동성결합(Mobility Binding)을 검색하여 현재 위치하고 있는 GGSN/GFA(16)에게 터널된 데이터그램(32)을 보낸다.
상기 터널된 데이터그램을 받은 GGSN/GFA(16)는 FA 임시(Care-of) 주소와 이동단말(11)의 IP 주소로 구성된 이동성결합(Mobility Binding)을 검색하여 이동단말(11)이 위치하고 있는 SGSN/FA(15)에게 보낸다(32). SGSN/FA(15)는 터널된 데이터그램을 디터널링을 한후 페이징(33)을 통해 현재의 이동단말(11)의 위치를 파악하고 데이터그램을 전송하는 절차를 수행한다. 상기 데이터그램을 받은 이동단말(11)은 그에 대한 응답으로 페이징 응답(35)을 SGSN/FA(15)로 보내고, 이 후 데이터전송을 위한 소정의 대기 시간을 가진다. 이처럼 루팅 최적화없는 데이터그램 전달 절차는 항상 CN(19)이 HA(17)를 통해 데이터그램을 전달 기능을 수행한다.
도 3b는 본 발명에 의한 IMT-2000 패킷 데이터 서비스 처리를 위해 루팅 최적화를 통해 데이터 그램을 전달하는 방법을 설명하는 흐름도로 CN(19)과 이동단말(11)이 같은 망에 존재함에도 불구하고 이동단말(11)의 홈 망에 있는 HA를 반드시 경유해 패킷 데이터 서비스를 제공하는 단점을 제거하기 위한 방법이다.
CN(19)이 데이터그램을 이동단말(11)에게 전달하는 절차는 우선 HA(17)에게 현재의 이동단말(11)의 위치를 파악하기 위해 데이터그램(31)을 보내고, HA(17)는 GFA의 임시(Care-of) 주소와 이동단말(11)의 IP 주소로 구성된 이동성결합(Mobility Binding)을 검색하여 현재 위치하고 있는 GGSN/GFA(16)에게 터널된 데이터그램(32)을 보낸다.
상기 터널된 데이터그램을 받은 GGSN/GFA(16)는 FA 임시(Care-of) 주소와 이동단말(11)의 IP 주소로 구성된 이동성결합(Mobility Binding)을 검색하여 이동단말(11)이 위치하고 있는 SGSN/FA(15)에게 보낸다(32). SGSN/FA(15)는 터널된 데이터그램을 디터널링을 한후 페이징(33)을 통해 현재의 이동단말(11)의 위치를 파악하는 동시에 HA는 CN(19)에게 이동단말(11)의 위치를 파악하고 있는 이동성결합이 변경되었다는 사실을 "바인딩 갱신"(34) 메시지를 보내 이동성결합을 갱신하라고 요청한다. SGSN/FA(15)은 터널된 데이터그램을 디터널링하여 이동단말(11)에게 데 이터그램을 보내고 CN(19)은 항상 이동단말(11)의 위치를 파악할 수 있는 이동성결합 정보를 유지함으로써 데이터그램을 이동단말(11)의 홈 망에 있는 HA를 경유없이 데이터그램을 전송하는 절차를 수행한다.
이때 상기 바인딩갱신 메시지(34) 구성을 보면 도 3c에 도시된 바와 같이 유형(Type), 플래그(Flag), 존속시간(Lifetime), 홈주소(Home Address), 임시주소(Care-of Address), 식별자(Identification) 확장(Extensions)로 이루어진다.
상기 유형(Type) 필드는 바인딩갱신을 의미하며 값은 18이고, 플래그(Flag) 필드는 다음과 같다.
A : 'A'(acknowledge) 비트는 바인딩 확인(Binding Acknowledge)을 요청하기 위해 "바인딩갱신" 메시지를 보내는 노드에 의해 설정.
I : 'I'(identification present) 비트는 identification 필드에 존재하면 "바인딩갱신" 메시지를 보내는 노드에 의해 설정.
M : 'M'(minimal encapsulation)비트가 설정되어 있으면 최소 캡슐화 방법으로 구현.
G : 'G'(Generic Record Encapsulation, GRE)비트가 설정되어 있으면 GRE 캡슐화 방법으로 구현.
상기 존속시간(Lifetime) 필드는 바인딩 캐쉬 목록(Binding Cache Entry)이 만료되기 전까지의 남은 시간(초)을 의미하며, 0이면 이동단말(11)을 위해 바인딩 캐쉬 목록에 없다는 것을 의미한다.
상기 홈주소(Home Address) 필드는 바인딩 갱신과 관련된 이동단말(11)의 IP 주소이며, 임시주소(Care-of Address) 필드는 이동단말(11)의 현재 임시(Care-of)주소이고 식별자(Identification) 필드는 replay protection에 사용한다.
도 4a는 본 발명에 의한 IMT-2000 패킷 데이터 서비스 처리를 위해 데이터 그램을 전달 시 이동단말(11)이 같은 방문 망에서 다른 FA 로 이동하였을 때 루팅 최적화하는 방법을 설명하는 흐름도이다. CN(19)이 터널된 데이터그램을 GGSN/GFA(16)에게 보내고(32) 이것을 SGSN/FA(15)에게 포워드시킨다(32). 이때 이동단말(11)이 같은 방문 망에서 다른 SGSN/FA(15)로 이동하였다는 것을 감지한 이전 SGSN/FA(15)는 이동한 SGSN/FA(15-1)에게 터널된 데이터그램을 포워드시킨다(37). 이전 SGSN/FA(15)는 GGSN/GFA(16)에게 이동성결합이 변경되었다는 메시지인 "바인딩 갱신"(34) 메시지를 보내고 이동단말(11)에게 디터널링된 데이터그램을 보낸다. 이 메시지를 받은 GGSN/GFA(16)는 FA 임시(Care-of) 주소와 이동단말(11)의 주소로 구성된 이동성결합을 갱신한다. CN(19)은 터널된 데이터그램을 GGSN/GFA(16)에게 보내고 이동성결합을 검색한후 이동한 SGSN/FA(15)에게 터널된 데이터그램을 포워드하고 해당 SGSN/FA(15)는 이동단말(11)에게 디터널링된 데이터그램을 전송한다.
도 4b는 본 발명에 의한 IMT-2000 패킷 데이터 서비스 처리를 위해 데이터 그램을 전달시 이동단말(11)이 다른 GFA로 이동하였을 때 루팅 최적화하는 방법을 설명하는 흐름도이다. CN(19)이 터널된 데이터그램을 GGSN/GFA(16)에게 보내고(32) 이때 이동단말(11)이 다른 GGSN/GFA(16)로 이동하였다는 것을 감지한 이전 GGSN/GFA(16)은 이동한 GGSN/GFA(16-1)에게 터널된 데이터그램을 포워드시킨다(38). 이전 GGSN/GFA(16)는 HLR/HA(17)에게 이동성결합이 변경되었다는 "바인딩 경고"(39) 메시지를 보내고 이동한 GGSN/GFA(16-1)는 해당 SGSN/FA(15)를 검색하여 터널된 데이터그램을 포워드시킨다. 터널된 데이터그램을 받은 SGSN/FA(15)는 이동단말(11)에게 디터널링된 데이터그램을 보낸다. 한편, 이전 GGSN/GFA(16)에게 "바인딩 경고"(39) 메시지를 받은 HLR/HA(17)는 GFA 임시(Care-of) 주소와 이동단말(11)의 주소로 구성된 이동성결합을 갱신하라는 "바인딩 갱신"(39) 메시지를 CN(19)에게 보낸다. CN(19)은 이동성결합을 갱신하고 터널된 데이터그램을 이동한 GGSN/GFA(16)에게 보낸다. GGSN/GFA(16)는 해당 SGSN/FA(15)에게 터널된 데이터그램을 포워드하고 SGSN/FA(15)는 이동단말(11)에게 디터널링된 데이터그램을 전송한다.
여기서 상기 바인딩경고 메시지 구성을 보면 도 4c에 도시된 바와 같이 유형(Type), 홈주소(Home Address), 대상노드주소(Target Node Address)로 이루어진다.
상기 유형(Type) 필드는 바인딩경고를 의미하며 값은 16이고, 홈 주소(Home Address) 필드는 "바인딩경고" 메시지와 관련된 이동단말(11)의 홈 망의 주소이다.
상기 대상노드주소(Target Node Address)필드는 "바인딩갱신" 메시지를 검색하기 필요한 하나 이상의 노드 주소이고 이는 HA(17)에 의해 보내진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 IMT-2000에서 패킷 데이터 서 비스를 위해 UMTS의 GPRS 망 구조에 Mobile IP(Internet Protocol)를 적용해 패킷 데이터 서비스를 처리방법으로 FA와 HA 사이에 이동단말의 주소와 FA의 임시(Care-of) 주소인 이동성결합을 관리하는 GFA를 둠으로써 이동단말이 같은 방문 망에서 이동시에 HA에 등록하는 대신에 GFA에 등록하도록 하여, 홈 망의 신호 메시지 수를 줄이고 또한 신호지연을 짧게함으로써 핸드오버의 성능을 향상시키는 잇점을 수반한다.
또한, 루팅 최적화를 통해 CN은 이동단말이 같은 망에 존재함에도 불구하고 이동단말의 홈 망에 있는 HA를 반드시 경유해 패킷 데이터 서비스를 제공하는 단점을 제거하여 목적지에 대한 트래픽을 줄이는 잇점도 수반한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 차세대이동통신(IMT-2000) 장치에 있어서,
    기지국을 통해 입력된 이동단말기의 데이터가 서킷 데이터인지 패킷 데이터인지 구분하여, 각각 데이터를 처리할 장치로 송신하는 기지국 제어기와;
    상기 기지국 제어기로부터 서킷 데이터가 입력되면 이의 신호를 처리하는 차세대이동통신교환기와;
    상기 기지국 제어기로부터 패킷 데이터가 입력되면, 패킷 데이터 처리를 위한 이동단말의 루팅 정보 관리, 인증 및 접근 제어 기능을 수행하고, 방문 망에서 상기 이동단말에게 임시주소를 할당하는 기능 및 다른 서브넷에서 통신하려는 이동단말에게 기 소속된 자신의 서브넷으로 접근할 수 있도록 하는 무선패킷서비스지원노드/외부에이전트(SGSN/FA)와;
    외부 패킷 교환 망과 논리적 인터페이스를 담당하고, 상기 SGSN으로 터널링을 위한 루팅 정보 및 이동단말과 상기 FA가 할당한 임시 주소 리스트를 관리하는 무선패킷서비스게이트웨이지원노드/외부에이전트게이트웨이(GGSN/GFA)와;
    상기 이동 단말 가입자의 모든 가입 정보를 저장, 착신 루팅을 위한 위치정보(서킷/패킷)를 관리하고, 이동단말의 이동성을 지원하기 위한 이동단말의 주소와 GFA 주소 쌍인 이동성 결합을 유지하는 가입자위치저장기(HLR/HA)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 장치.
  2. 차세대이동통신(IMT-2000) 장치에서의 서비스 처리 방법에 있어서,
    이동단말이 새로운 UTMS무선접속망/베이스서브시스템(UTRAN/BSS)에 도착하면 상기 UTRAN/BSS로부터 무선정보를 수신받고, 보안 기능을 포함한 국제이동가입자식별(IMSI)접속 기능을 수행한 후, 이동단말에서 패킷데이터프로토콜생성요청 메시지를 전송하고 이에 대한 응답 신호를 수신하는 제 1 과정과;
    상기 응답신호를 수신한 상태에서 상기 이동단말이 현재 방문한 망에 처음 접속하였을 경우 가입자위치저장수단에 상기 이동단말의 이동인터넷프로토콜(MIP)을 등록하는 제 2 과정과;
    상기 MIP 등록 과정에서 이동단말이 같은 방문 망에서 외부 에이전트(FA)로 이동하였을 경우 무선패킷서비스게이트웨이지원노드/외부에이전트게이트웨이(GGSN/GFA)에 MIP 내부 등록을 하는 제 3 과정과;
    상기 각 등록 과정이 완료되면 통신하려는 상대방 이동단말(CN)측에서 상기 이동단말로 데이터그램을 전송하되, 상기 이동단말의 위치변경 또는 루팅 최적화 조건에 따라 데이터그램을 전송하는 제 4 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 과정에서 UTRAN/BSS에서 이동단말로 전송하는 무선정보는 UTRAN/BSS 파라미터와, 프로토콜 정보와, 셀 ID를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 과정에서 MIP를 등록하는 과정은, 이동단말에서 상기 SGSN/FA와 GGSN/GFA릍 통해 홈 망에 있는 홈에이전트에게 "MIP등록요청" 메시지를 전송하는 제 1 단계와;
    상기 MIP등록요청 메시지에서 이동단말의 IP 주소와 GFA의 주소를 홈에이전트에 등록한 후, MIP등록응답 메시지를 상기 이동단말로 전송하는 제 2 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 과정에서 MIP 내부 등록 과정은, 상기 이동단말에서 상기 SGSN/FA를 통해 MIP내부등록요청 메시지를 GGSN/GFA측으로 전송하는 제 1 단계와;
    상기 MIP내부등록요청메시지에서 이동단말의 IP 주소와 FA가 할당한 임시 주소를 GFA에 등록하는 제 2 단계와;
    상기 등록이 완료되면 GGSN/GFA에서 MIP내부등록응답 메시지를 SGSN/FA를 통 해 이동단말로 전송하는 제 3 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 MIP내부등록요청메시지는 현재 메시지 유형이 MIP내부등록요청 메시지임을 나타내는 유형 필드와;
    GFA 주소에 따라 크기가 결정되는 길이 필드와;
    GFA의 IP 주소를 가리키는 GFA IP 필드와;
    하나 또는 하나 이상의 확장이 포함되어 있음을 나타내는 확장필드를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 MIP내부등록응답메시지는 현재 메시지 유형이 MIP내부등록응답 메시지임을 나타내는 유형 필드와;
    GFA 주소에 따라 크기가 결정되는 길이 필드와;
    상기 이동단말이 요구하는 응답 보호 형태를 가리키는 숫자를 나타내는 응답메시지 보장 형태 필드와;
    상기 응답 절차를 위해 초기 동기화에 사용하는 타임스탬프(timestamp) 또는 난스(nonce)를 포함하는 내부 식별자 필드를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 과정에서 데이터그램을 전송하는 과정에서 이동단말의 위치변경이 없거나, 최적 루팅 조건이 없는 경우 전송하는 과정은, 홈에이전트로 현재 이동단말의 위치를 파악하도록 데이터그램을 전송하고, 상기 홈에이전트에서는 상기 수신한 데이터 그램에서 GFA의 임시 주소와 이동단말의 IP 주소로 구성된 이동성결합을 검색하여 현재 위치하고 있는 GGSN/GFA 측으로 터널된 데이터그램을 전송하는 제 1 단계와;
    상기 터널된 데이터그램을 받은 GGSN/GFA에서 상기 이동성결합을 검색하여 현재 이동단말이 위치하고 있는 SGSN/FA으로 상기 터널된 데이터그램을 전송하는 제 2 단계와;
    상기 SGSN/FA에서 터널된 데이터그램을 디터널링을 한후 페이징을 통해 현재 이동단말의 위치를 파악하고 디터널링된 데이터그램을 이동단말로 전송하는 제 3 단계와;
    상기 디터널링된 데이터그램을 받은 이동단말에서 상기 페이징에 대한 응답 메시지를 전송 후 데이터전송을 위해 소정 시간을 대기하는 제 4 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP) 을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 과정의 데이터그램을 전송하는 과정에서 상기 이동단말의 홈 망에 있는 가입자위치저장기를 경유하지 않는 루팅 최적화를 통해 데이터 그램을 전달하는 경우에는, 홈에이전트로 현재 이동단말의 위치를 파악하도록 데이터그램을 전송하고, 상기 홈에이전트에서는 상기 수신한 데이터 그램에서 GFA의 임시 주소와 이동단말의 IP 주소로 구성된 이동성결합을 검색하여 현재 위치하고 있는 GGSN/GFA 측으로 터널된 데이터그램을 전송하는 제 1 단계와;
    상기 터널된 데이터 그램을 받은 GGSN/GFA에서 상기 이동성결합을 검색하여 현재 이동단말이 위치하고 있는 SGSN/FA으로 상기 터널된 데이터그램을 전송하는 제 2 단계와;
    상기 터널된 데이터 그램을 전송 받은 SGSN/FA에서 상기 터널된 데이터그램을 디터널링을 한후 페이징을 통해 현재 이동단말의 위치를 파악하는 제 3 단계와;
    상기 제 3 단계와 동시에 홈에이전트에서 CN으로 바인딩 갱신 메시지를 전송하여, 이동단말의 위치를 파악하는 이동성결합의 변경에 따른 이동성결합 갱신 요청을 하는 제 4 단계와;
    상기 제 4 단계를 통해 위치가 변경된 이동단말의 위치를 파악한 SGSN/FA에서 상기 디터널링한 데이터그램을 이동단말로 전송하는 제 5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이 용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 과정의 데이터그램을 전송하는 과정에서 상기 이동단말이 같은 방문 망에서 다른 외부에이전트로 이동하였을 경우 최적 루팅을 통한 데이터 그램전달 과정은, CN에서 터널된 데이터그램을 GGSN/GFA으로 전송하면, 이를 제 1 SGSN/FA측으로 전달하는 제 1 단계와;
    상기 터널된 데이터그램을 수신한 SGSN/FA에서 상기 이동단말이 같은 방문 망에서 다른 제 2 SGSN/FA으로 이동한 것을 인지하여, 상기 터널된 데이터그램을 상기 제 2 SGSN/FA로 전달하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계와 동시에 상기 제 1 SGSN/FA에서 GGSN/GFA측으로 이동성결합이 변경되었음을 나타내는 바인딩 갱신 메시지를 전송하고, 이동단말로 디터널링된 데이터그램을 전송하는 제 3 단계와;
    상기 바인딩 갱신 메시지를 수신한 GGSN/GFA에서 가입자위치저장기 임시주소와 이동단말의 주소로 구성된 이동성결합을 갱신하면, CN에서 터널된 데이터그램을 GGSN/GFA으로 전달하고, 이동성결합을 검색한후 상기 이동한 제 2 SGSN/FA측으로 터널된 데이터그램을 전송하는 제 4 단계와;
    상기 제 2 SGSN/FA에서 수신한 디터널링된 데이터그램을 이동단말로 전송하는 제 5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 과정의 데이터그램을 전송하는 과정에서 상기 이동단말이 다른 게이트웨이외부에이전트로 이동하였을 경우 최적 루팅을 통한 데이터 그램전달 과정은, CN에서 터널된 데이터그램을 GGSN/GFA으로 전송하는 제 1 단계와;
    상기 터널된 데이터그램을 수신한 제 1 GGSN/GFA에서 상기 이동단말이 다른 제 2 GGSN/GFA으로 이동한 것을 인지하여, 상기 터널된 데이터그램을 상기 제 2 GGSN/GFA로 전달하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계와 동시에 제 1 GGSN/GFA에서 가입자위치저장치로 이동성결합 변경을 나타내는 바인딩 경고 메시지를 보내고, 상기 제 2 GGSN/GFA에서는 해당 SGSN/FA를 검색하여 터널된 데이터그램을 전송하는 제 3 단계와;
    상기 터널된 데이터그램을 받은 SGSN/FA에서 이동단말로 디터널링된 데이터그램을 전송하는 제 4 단계와;
    상기 제 3 단계를 통해 바인딩 경고 메시지를 수신한 가입자위치저장치에서 이동성결합 갱신을 나타내는 바인딩 갱신 메시지를 CN으로 전송하는 제 5 단계와;
    상기 바인딩 갱신 메시지를 수신한 CN에서 이동성결합을 갱신하고 터널된 데이터그램을 상기 제 2 GGSN/GFA으로 전송하는 제 6 단계와;
    상기 제 2 GGSN/GFA에서 해당 SGSN/FA으로 상기 수신한 터널된 데이터그램을 전송하고, SGSN/FA에서 이를 디터널링하여 이동단말로 전송하는 제 7 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CN은 변경된 이동단말의 위치를 파악할 수 있도록 이동단말의 위치 변경시마다 이동성결합 정보를 갱신하므로써, 이동단말의 홈 망에 있는 홈에이전트의 경유없이 데이터그램을 전송할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차세대이동통신(IMT-2000)에서 이동인터넷프로토콜(Mobile IP)을 이용한 패킷 데이터 서비스 처리 방법.
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