KR100689500B1

KR100689500B1 - 이동 네트워크에서 피기배킹을 이용한 경로 최적화 시스템및 방법

Info

Publication number: KR100689500B1
Application number: KR1020050032794A
Authority: KR
Inventors: 이성진; 강현정; 나종근; 조성호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2007-03-02
Also published as: KR20060047279A; US20050232286A1

Abstract

본 발명은 이동 네트워크에서 경로 제어 헤더(Path Control Header) 피기배킹(piggybacking)을 이용하여 최단 거리의 경로를 설정할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 다수의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서, 소정의 이동 라우터가 자신의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드로부터 패킷이 전송되면, 미연에 설정된 기본 터널을 통해 상기 이동 라우터의 해당 홈 에이전트로 상기 패킷을 전송하는 과정과, 상기 패킷을 수신한 홈 에이전트는 상기 패킷에 상기 이동 라우터의 등록 정보를 추가하여 상기 패킷이 목적지로 하는 상대 노드의 해당 상대 라우터로 전송하는 과정과, 상기 상대 라우터는 상기 수신 패킷을 통해 상기 이동 라우터의 등록 정보를 획득하고, 상기 정보에 상응하여 상기 이동 라우터와의 패킷 전송을 위한 최적화된 터널을 형성하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

MIPv6, NEMO, 경로 최적화, 프로토콜, 이동 라우터, HA, MR, CR

Description

이동 네트워크에서 피기배킹을 이용한 경로 최적화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ROUTE OPTIMIZATION USING PIGGYBACKING IN MOBILE NETWORK}

도 1은 일반적인 모바일(Mobile) IPv6의 기본적인 네트워크 구성을 도시한 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 기본 NEMO 프로토콜을 이용한 구성을 도시한 네트워크 구성도,

도 3은 종래 기술에 따른 기본 NEMO 프로토콜을 이용하여 구성한 중첩된 구조의 네트워크 구성도,

도 4는 종래 기술에 따른 기본 NEMO 프로토콜을 이용하여 망을 구성한 경우 불필요한 노드를 거쳐 설정되는 비효율적인 경로 설정을 나타낸 도면,

도 5는 종래 기술에 따른 이동 노드로부터 상대 노드까지 형성되는 터널의 구조를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위해 사용한 라우팅 인프라 내에서의 이동망 구조를 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 HA에서 PCH를 피기배킹하는 과정을 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 PCH의 구조 및 정보를 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 중첩된 이동망 구조에서의 PCH 피기배킹 과정을 도시 한 도면,

도 10은 본 발명에 따른 경로 최적화 터널 확립을 위한 시그널링 절차를 도시한 도면,

도 11은 본 발명에 따른 추가 시그널링 메시지의 형식을 도시한 도면,

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CR 기반 경로 최적화 구조도를 도시한 도면,

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 MR-to-MR간의 경로 최적화 구조도를 도시한 도면,

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 중첩 터널 최적화 구조도를 도시한 도면.

본 발명은 차세대 인터넷 프로토콜인 인터넷 프로토콜 버전 6(Internet Protocol Version 6, 이하 "IPv6"이라 칭하기로 한다)에서 호스트 이동성을 지원하기 위해 제안된 모바일 IPv6에 관한 것으로서, 특히 모바일 라우터(Mobile Router)가 동시에 한 네트워크에 존재하여 중첩될 때의 복잡한 전송 경로를 최적화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 인터넷 프로토콜 망(Internet Protocol Network; 이하, 'IP망'이라 칭하기로 한다)이 확대됨과 동시에 셀룰러 망(cellular network)의 유 선 구간도 상기 IP 기반의 인터넷망으로 진화하고 있다. 또한 유선 환경만을 고려하여 개발되어진 컴퓨터들도 고속 무선 환경에서 끊김 없이 지속성을 유지하며 서비스를 제공할 수 있도록 요구되고 있다.

상기와 같이 기존 인터넷 환경에서는 유선 환경만을 고려하고 있다. 즉, 단말기들에 대해서 IP 주소를 한번만 할당하고, 상기 할당된 IP 주소를 통해 연결을 유지하도록 하고 있으며, 상기 단말기들이 이동하는 경우에 대해서는 전혀 고려하지 않고 있다. 하지만, 경우에 따라서 데이터를 전송해야할 해당 IP 주소를 사용하는 단말기가 다른 곳으로 이동하는 경우가 발생할 수 있으며, 또한 상기한 IP망이 이동망 환경의 유선 구간에서도 사용되는 경우 및 상기 단말기들의 기능이 음성통화 기능뿐만 아니라 데이터 통신 기능까지 추가되고 있는 실정에 있다.

따라서, 종래 기술에서와 같이, 고정된 IP 주소를 할당받은 단말기가 이동하면서도 정상적으로 데이터를 전송하기 위해서는 다음과 같은 절차의 필요성이 대두되었다. 즉, 해당 IP 주소가 상기 단말기에 할당된 후에도, 홈 네트워크(Home Network)에서 상기 단말기의 위치 변경에 따른 IP 노드의 위치를 계속 추적하고, 또한 상기 추적되는 단말기의 이동 위치정보를 저장해야 할 필요가 생겼다. 여기서, 상기 홈 네트워크라 함은, 상기 단말기가 최초로 IP 주소를 할당받아 등록되는 네트워크를 의미한다. 상기 홈 네트워크에 대한 설명은 후술되므로, 여기서는 생략하기로 한다.

상기와 같은 요구사항을 만족하기 위하여 모바일 IP가 개발되었으며, 상기 모바일 IP는 기본적으로 IP 단말기의 이동성을 지원하며, 상기 단말기의 위치정보 를 추적하고 저장하는 기능을 제공한다.

한편, 컴퓨터의 인터넷(Internet) 통신을 제공하는 표준 프로토콜인 전송제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(Transport Control Protocol/Internet Protocol; 이하 'TCP/IP'라 칭하기로 한다)은 다른 네트워크 프로토콜과 마찬가지로 계층으로 이루어져 있는데, 이를 프로토콜 스택(stack), 프로토콜 슈트(suite) 또는 프로토콜 구조라고 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 프로토콜 스택으로 명명하기로 한다.

상기 TCP/IP 프로토콜 스택은 상기와 같이, TCP와 IP라는 2개의 프로토콜을 기반으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 IP 프로토콜은 OSI(Open Systems Interconnection) 계층 3(Layer 3)에 해당하는 프로토콜로 현재 인터넷 프로토콜 버전 4(Internet Protocol Version 4, 이하, 'IPv4'라 칭하기로 한다)가 주로 사용되고 있으며, 물리적인 서브 네트워킹들의 연결과 목적지 IP 주소를 찾아가는 경로를 선택하는 기능이 있다.

즉, 상기 IP 프로토콜은 인터넷에 연결된 다수의 단말기들(terminals)이나 IP 프로토콜을 구현하는 장치인 노드(node)들의 송신 주소와 수신 주소를 부여하고 해석한다. 현재 인터네트워크(internetwork) 층에서는 32-비트 IP 주소를 사용하여 네트워크 상의 호스트들 간에 상호 통신을 수행한다. 이 때 상기 IP 주소는 네트워크 IP와 노드 IP(호스트 IP)를 사용하여 특정 노드를 구별한다.

한편, 상술한 바와 같은 상기 IPv4 프로토콜은 90년대 이후 인터넷 사용의 폭발적인 증가로 인하여 할당 가능한 자원의 부족, 이동성(mobility) 결여 및 보안 성 결여 등의 단점으로 개선의 필요성이 요구되었다. 이러한 단점을 해결하기 위한 새로운 표준 프로토콜로서, 'IPv6'이 개발되었다.

차세대 IP(IPng; Internet Protocol next generation)라고도 불리는 상기 IPv6 프로토콜은 IP 주소의 길이를 기존의 32-비트에서 128-비트로 확장하였다. 이를 통해 상기 IPv6 프로토콜에서는 상기 IPv4에서 문제로 제기되던 인터넷 주소 자원의 고갈 문제를 해결할 수 있으며, 또한 멀티미디어 데이터를 실시간으로 처리할 수 있는 기능을 제공한다. 또한, IPv4 프로토콜에서는 보안기능을 위해 'IPsec Protocol(Internet Protocol Security Protocol)'이라는 패치(patch) 형태의 프로토콜을 별도로 설치해야 하였으나, 상기 IPv6 프로토콜에서는 상기 IPsec 기능을 프로토콜 내에 탑재함으로써, 보안 기능을 강화할 수 있도록 하는 등의 장점이 있다.

그런데, 상기 IPv6 프로토콜은 IPv4 프로토콜과 서로 다른 헤더(header) 구조를 가지고 있다. 따라서, 두 프로토콜 즉, 상기 IPv6 프로토콜과 상기 IPv4 프로토콜 사이에는 호환성이 없다. 이로 인하여 IPv4 망이 점차 IPv6 망이나 IPv4와 IPv6을 동시에 지원하는 망으로 대체될 전망이다. 또한, 최근에는 IPv6 프로토콜이 다양한 시험 망과 일부 상용 망을 통해 그 사용이 점차 확대되고 있다.

아래의 <표 1>은 상기 상술한 IPv6을 응용하기 위한 표준 프로토콜의 구성을 나타낸 것이다.

상기 <표 1>을 참조하면, IPv6 응용 TCP/IP 표준 프로토콜은 응용 계층(Application Layer), TCP/UDP(Transport Control Protocol/User Datagram Protocol)로 구현되는 전송 계층(Transport Layer), IPv6 또는 ICMPv6(Internet Control Message Protocol for IPv6)로 구현되는 인터네트워크 계층(Internetwork Layer) 및 물리 계층(Physical Layer)으로 구성된다.

또한 IPv6 프로토콜은 기존 IPv4 프로토콜에서와 마찬가지로 헤더와 페이로드(payload) 2개 부분으로 구성된다. 상기 페이로드는 2개의 호스트 사이에서 전송될 데이터를 전달하는 부분을 나타낸다. 또한, 상기 IPv6 헤더는 40-바이트(byte)의 고정 크기를 가지며, IPv4에서 심각한 병목으로 밝혀진 헤더 체크섬(check sum) 필드를 가지지 않는다.

또한 상기 IPv6 프로토콜은 상술한 바와 같이, IPv4 프로토콜에서는 지원하지 않는 이동성 지원, 보안성 지원, 멀티미디어 응용의 품질 보장 등을 위한 헤더 구조를 가진다. 예컨대, IPv6 프로토콜의 헤더는 버전 필드(4 bits), 트래픽 클래스 필드(8 bits), QoS(Quality of Service)와 관련된 흐름 라벨 필드(20 bits), 내용물의 길이를 나타내는 무부호 정수 페이로드 길이 필드(16 bits), IPv6 헤더에서 다음에 이어지는 헤더의 유형을 정의하는 NH(Next Header) 필드(8 bits), 패킷을 포워드하는 각각의 노드에서 1씩 감소하는 무부호 정수 홉 필드(8 bits), 패킷 전송자의 주소를 나타내는 발신지 주소 필드(128 bits) 및 패킷 수신자의 주소를 나타내는 목적지 주소 필드(128 bits)를 기본 헤더 필드로 포함한다.

또한, IPv6을 완벽하게 구현하기 위해서 포함되는 확장 헤더 필드로는, 홉-바이-홉 옵션(Hop-by-hop option) 필드, 목적지 옵션 헤더, 라우팅 헤더, 프레그먼트(fragment) 헤더, 인증 헤더 및 ESP(Encapsulating Security Payload) 헤더 등을 포함한다.

한편, 상기와 같은 IPv6 프로토콜은 주로 개인용 컴퓨터(Personal Computer)를 사용하는 환경에 적합하도록 소프트웨어로 구현되어 있으며, 통상적으로, 윈도우(Windows), 리눅스(Linux) 및 리얼타임(Real-time) OS 등과 같은 운영체제에 의해 처리되고 있다.

이하, 도 1을 참조하여 상술한 바와 같은 모바일 IPv6의 기본 노드들을 포함하는 일반적인 망 구성을 설명한다.

도 1은 통상적인 모바일 IPv6의 기본적인 네트워크 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 모바일 IPv6을 구성하는 구성 요소들은 이동 노드(Mobile Node; 이하 'MN'라 칭하기로 한다)(110)(170)와, 홈 에이전트(Home Agent; 이하 'HA'라 칭하기로 한다)(120) 및 라우터(Router)(150) 등으로 구성된다. 또한, 상기 모바일 IPv6을 구성하는 네트워크 환경은 홈 네트워크(Home Network)(100), 인터넷 네트워크(Internet Network)(130) 및 방문 네트워크(Foreign Network)(140) 등으로 구성된다.

상기 MN(110)(170)은 모바일 IP를 부여받아 패킷 데이터 통신을 수행하는 단말기로서, 무선 환경에서 이동 가능한 단말기를 의미한다. 상기 홈 네트워크(100)는 상기 MN(110)(170)이 최초로 등록하는 네트워크를 나타낸다. 상기 HA(120)는 상기 MN(110)(170)이 등록된 상기 홈 네트워크(100)와 다른 네트워크 예컨대, 도 1에서는 방문 네트워크(140)를 중계해 주는 상기 홈 네트워크(100)의 라우터로서, 상기 MN(110)(170)의 등록 정보들을 관리한다.

상기 홈 네트워크(100)에서 최초 등록한 MN1(110)은 이동성을 가지므로, 상기 홈 네트워크(100)로부터 이동하여 상기 홈 네트워크가 아닌 다른 네트워크로 이동하였을 경우, 상기 MN1(110)이 이동한 상기 다른 네트워크는 상기 MN1(110)에 대한 방문 네트워크(140)가 된다. 즉, 상기 도 1에서 이동 단말기 MN1(110)이 홈 네트워크(100)에서 MN2(170)의 위치로 이동하였으므로, 상기 MN2(170)가 현재 이동된 네트워크가 방문 네트워크(140)가 된다. 만약, 소정의 다른 MN3(미도시)이 상기 방문 네트워크(140)에서 최초 등록하여 홈 IP를 부여받고, 상기 홈 네트워크(100)의 위치로 이동하였다면, 상기 MN3에 대해서는 상기 방문 네트워크(140)가 홈 네트워크의 역할을 하며, 상기 홈 네트워크(100)는 방문 네트워크의 역할을 한다.

이 때, 상기 MN1(110)가 상기 MN2(170)의 위치로 이동 즉, 상기 홈 네트워크(100)에 위치하다가 상기 방문 네트워크(140)로 방문하는 경우, 상기 MN2(170)는 상기 홈 네트워크(100)에서 최초 부여받은 IP 주소를 상기 방문 네트워크(140)에서는 그대로 사용할 수 없게 된다. 따라서 상기 방문 네트워크(140)는 상기 MN2(170)에게 상기 방문 네트워크(140)에서 사용 가능한 새로운 임시 IP 주소인 의탁 주소(Care of Address; 이하, 'CoA'라 칭하기로 한다)를 할당한다.

한편, 현재 논의되고 있는 모바일 IPv6 환경에서의 IP는 상술한 바와 같이 총 128 비트를 할당하게 된다. 이때, 상기 128 비트 중 상위 비트들은 네트워크를 식별할 수 있는 프리픽스(prefix) 값으로 지정되며, 하위 비트들은 각 단말기별로 구별되는 계층 3(Layer 3)의 주소 값이 지정된다.

따라서 상기와 같이 MN2(170)가 상기 홈 네트워크(100)로부터 방문 네트워크(140)로 이동할 경우, 상기 방문 네트워크(140)의 라우터(150)는 상기 MN2(170)의 IP 주소 중에서 계층 3의 정보를 확인하고, 상기 MN2(170)가 다른 네트워크로부터 이동하여 자신의 네트워크로 방문한 이동 단말기임을 판단한다. 이 때, 상기 라우터(150)는 상기 단말기의 IP에서 프리픽스 값을 확인하고, 소정의 규칙에 의해 새로운 계층 3 주소를 생성한다.

다음으로, 상기 라우터(160)는 상기 새로운 주소 생성 과정에서 중복된 주소가 발생하는지에 대해 검사한다. 즉, 상기 MN2(170)는 새로운 네트워크를 방문할 경우, 홈 네트워크(100)에서 부여받은 IP 주소와는 별도로 임시 IP 주소인 CoA를 상술한 방법에 의해 할당받고, 상기 MN2(170)가 방문한 네트워크(140)에 있는 한 상기 할당받은 CoA를 통해 데이터를 송수신 한다.

한편, 상기 MN2(170)가 상기 새로운 네트워크, 즉 방문 네트워크(140)로 이동하였더라도 상기 MN2(170)로 전송되는 모든 데이터들은 상기 MN2(170)가 최초 등록한 네트워크, 즉 상기 홈 네트워크(100)로 전송된다. 따라서 상기 MN2(170)가 자신에게 송신된 데이터를 수신하기 위해서는 상기 HA(120)로 자신의 위치 정보를 알려주어야만 한다.

따라서 상기 MN2(170)가 방문 네트워크(140)에 방문하여 새로운 CoA를 할당받게 되면, 상기 방문 네트워크(140)의 라우터(150)는 상기 MN2(170)의 임시 IP 주소, 즉 상기 MN2(170)의 CoA 정보와 상기 MN2(170)가 원래 홈 네트워크(100)에서 사용하던 IP 주소를 함께 묶은 후, 바인딩 업데이트(Binding Update) 메시지(180)에 실어서 인터넷 네트워크(130)를 통해 상기 HA(120)로 전송한다.

상기 바인딩 업데이트 메시지를 수신한 상기 HA(120)는 상기 바인딩 업데이트 메시지를 확인하고, 상기 MN2(170)의 홈 네트워크(100)에서의 IP 주소와 상기 방문 네트워크(140)에서 할당받은 CoA를 매칭(matching)하여 소정의 테이블(table)로 저장한다. 이후, 상기 HA(120)는 상기 MN2(170)의 홈 IP 주소, 즉 홈 네트워크(100)의 네트워크 주소를 목적지 주소로 하여 전송되어 오는 패킷들은 모두 가로채서 상기 방문 네트워크(140)로 전송한다.

보다 구체적으로 상기 HA(120)는 수신된 패킷이 상기 MN2(170)에게 전송되는 패킷임을 파악하고, 상기 저장된 테이블을 참고하여 상기 MN2(170)의 CoA를 확인한다. 그런 다음, 상기 패킷을 캡슐화(capsulation)하여 헤더를 붙이고, 이후 상기 수신 패킷에 대한 목적지 주소를 상기 MN2(170)의 CoA 주소로 설정하여 상기 MN2(170)까지 전송(185)한다.

상기와 같은 절차에 의해 상기 HA(120)에서 수신한 상기 MN2(170)의 패킷 데이터들은 모두 방문 네트워크(140)로 전송되므로, 상기 홈 네트워크(120)와 방문 네트워크(140)는 상기 MN2(170)에 대해 터널링(Tunnelling)되었다고 한다.

한편, 상기와 같은 환경은 이동망 환경이 복잡하게 변하면서 추가적인 기능을 요구하게 되었다. 즉, 종래에는 하나의 단말기만을 고려하면 되었다. 하지만, 기술이 점점 다양한 무선인터넷 환경으로 진화함에 따라 하나의 네트워크 내에 또 다른 작은 네트워크가 존재하고, 그 안에 또 다른 작은 네트워크가 존재하는 복잡한 구조를 갖게 되었다.

예를 들면, 개인 영역 네트워크(Personal Area Network) 환경처럼 작은 크기의 네트워크 단위로 이동을 하거나, 지능형 차량 시스템(Intelligent Transportation System)에서와 같이, 차량 내에서 작은 네트워크를 구성하여 승객들에게 인터넷 접속 서비스를 제공하기 위해 장착된 무선 인터넷 장치가 이동하는 등의 크고 작은 단위의 네트워크 자체가 이동하는 경우가 생겨났다.

상기와 같은 경우에 있어서 종래의 모바일 IP 기술로는 서비스를 제공함에 있어 한계가 있으며, 패킷 전송시 단절이 발생한다. 따라서, 이를 해결하기 위해 인터넷 표준 제정기관인 인터넷 엔지니어링 타스크 포스(Internet Engineering Task Force; 이하, 'IETF'라 칭하기로 한다)에서는, 종래 모바일 IP 워킹 그룹(Working Group)에서 표준화하던 것을 새롭게 네트워크 이동성(NEtwork MObility; 이하, 'NEMO'라 칭하기로 한다) 워킹 그룹을 만들어 독립적인 기술로 논의하고 있다. 상기 NEMO 지원을 위한 프로토콜을 기본 NEMO 프로토콜이라 한다. 상기 기본 NEMO 프로토콜은 각각의 이동 라우터(Mobile Router, 이하 'MR'이라 칭하기로 한다)와 HA간 양방향 터널링(bi-directional tunneling)에 기반하여, 이동 네트워크(Mobile Network)내에 있는 모든 이동 네트워크 노드(Mobile Network Node)들에게 투명한(transparent) 네트워크 이동성을 지원한다. 이하, 상기 NEMO 서비스의 개념을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 일반적인 기본 NEMO 프로토콜을 이용한 네트워크 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 각각의 MR들 예컨대 MR1(210)(240) 또는 MR2(225)(245)은 네트워크의 이동성 관리를 책임지며, 상기 MR 자신들이 최초에 위치하는 홈 네트워크(200)(215)에서 방문 네트워크(230)로 이동하는 경우, 자신의 위치 정보 및 이동 네트워크에서 사용된 이동 네트워크 프리픽스(Mobile Network Prefix)를 상기 홈 네트워크(200)(215)에 각각 위치하는 자신의 해당 HA(205)(220) 예컨대, MR1_HA(205) 또는 MR2_HA(220)에 등록한다. 또한, 상기 각 MR들은 상기와 같이 자신의 위치 등록 시, 모바일 IPv6에서 확장된 개념의 프리픽스 범위의 바인딩 업데이트(Prefix Scope Binding Update)를 수행한다.

이하에서는 설명의 편의상 소정의 MR이 최초 등록한 해당 HA를 'MR_HA'와 같이 표기하기로 한다. 따라서 상기와 같이 MR1(210)의 HA는 MR1_HA(205)가 되며, MR2(225)의 HA는 MR2_HA(220)가 된다. 또한, 소정의 MR이 새로운 네트워크인 방문 네트워크(230)를 방문하여 CoA를 할당받으면, 상기 할당받은 CoA 값을 'MR_CoA'와 같이 표기하기로 한다.

상술한 바와 같이 상기 MR1_HA(205) 및 MR2_HA(220) 각각은 상기 MR1(210) 및 MR2(225)에 대한 정보가 각각 저장되며, 상기 MR들(210)(225)이 이동할 때마다 상술한 바와 같이 바인딩 업데이트에 대한 테이블이 저장된다.

상기 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 이동 네트워크 프리픽스의 등록 이후, 방문 네트워크(230)로 이동한 상기 MR1(240)과 상기 MR1_HA(205)간의 양방향 터널(260)이 확립된다. 상기와 같이 MR1(240)과 상기 MR1_HA(205)간 양방향 터널(260)이 확립되면, 이후 상기 MR1(240)에 속하는 이동 노드들(MN1, MN2)은 상기 양방향 터널(260)을 통해 임의의 인터넷 노드인 상대 노드(Correspondent Node; 이하 'CN'이라 칭하기로 한다)(280)와 투명하게 이동성 지원을 받으며 패킷 데이터를 송수신할 수 있다. 상기와 마찬가지로, 상기 이동 네트워크 프리픽스의 등록 이후, 방문 네트워크(230)로 이동한 상기 MR2(245)와 상기 MR2_HA(220)간의 양방향 터널(270)이 확립되며, 상기 양방향 터널(270)을 통해 상기 MR2(245)에 속하는 이동 노드들(MN3, MN4)은 임의의 인터넷 노드인 CN(280)과 투명하게 이동성 지원을 받으며 패킷 데이터를 송수신할 수 있다.

이하에서는, 상기 도 2를 참조하여, 상기 MR1(210)이 자신이 최초 등록한 상기 홈 네트워크(200)에서 상기 방문 네트워크(230)로 이동(250)하고, 이후 상기 방문 네트워크(230)로 이동된 MR1(240)이 상기 방문 네트워크(230)에서 사용 가능한 새로운 CoA를 할당받은 경우를 가정하고, 이때, 상기 임의의 CN(280)으로부터 상기 MR1(240)에 속한 MN2로의 패킷 전송 과정을 일예로 하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 CN(280)은 상기 이동노드 MN2의 이동 라이터인 상기 MR1(210)의 홈 IP(Home IP) 주소를 기억하고 있으므로, 전송하고자 하는 패킷의 목적지 주소를 상기 MN2의 상기 홈 IP 주소로 하여 전송한다. 상기 전송된 패킷은 상기와 같이 목적지 주소로 상기 MN2의 홈 IP 주소를 사용하므로, 상기 전송된 패킷은 인터넷 망에서의 라우팅을 통해서 상기 MR1(210)의 홈 네트워크(200)에 전달된다.

상기 인터넷 라우팅을 통해 패킷을 수신한 상기 MR1의 HA, 즉 MR1_HA(205)는 상기 MN2의 이동 네트워크 프리픽스와 일치하는 패킷을 가로채서 바인딩 캐쉬(Binding Cache) 즉, 바인딩 업데이트에 따른 HoA 즉 MN의 홈 IP 주소와 CoA의 매핑 정보를 보관하는 테이블에 등록된 정보로부터 현재 이동 네트워크가 연결되어 있는 지점에 대한 CoA를 획득한다. 그런 다음, 상기 등록된 MR1의 CoA 즉, MR1_CoA와 상기 MR1(240)과 상기 MR1_HA(205)간 기설정된 상기 양방향 터널(260)을 통해서, 상기 가로챈 패킷을 터널링 한다. 여기서, 상기 터널링은, 통상적으로 IP 망에서 패킷의 원래 목적지와는 다른 중간 목적지로 패킷을 우회하기 위해서 사용된다. 즉, 상기 터널링이라 함은 상기 목적지의 주소가 이동 네트워크에 속한 패킷은 HA에 의해서 터널링되어 즉, MR로 우회할 수 있는 추가 IP 헤더가 덧붙여져서, 상기 MR로 라우팅되고, 이를 받은 상기 MR은 디터널링(de-tunneling)하여 즉, 추가 헤더를 제거하여 원래 형태의 패킷을 얻은 다음 상기 목적지로 다시 라우팅하는 것을 의미한다. IP 터널링은 공지된 기술이므로 이하에서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 터널링된 패킷은 송신자 주소가 MR1_HA이고, 목적지 주소가 MR1의 CoA 즉, MR1_CoA가 되도록 인캡슐레이션(encapsulation) 된다. 이어서, 상기 인캡슐레이션된 상기 패킷은 상기 터널링된 경로 즉, 상기 터널(260)에 따라 라우팅되어 인터넷 망 및 상기 방문 네트워크(230)의 라우터(235)를 거쳐 상기 MR1(240)로 전송된다. 다음으로, 상기 패킷을 수신한 상기 MR1(240)은 상기 터널(260)의 종단지점으로서 상기 수신하는 패킷을 디캡슐레이션(de-capsulation)한 후 상기 MR1(240) 자신의 망 내의 최종 목적지인 상기 MN2로 상기 패킷을 전달한다.

이와는 반대로, 상기 도 2에서 상기 MN1로부터 상기 임의의 CN(280)으로 전달되는 패킷 전송 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 MR1(240)은 망 내부 인터페이스(Ingress Interface)로부터 전달된 패킷을 MR1(240) 및 MR1_HA(205)간에 확립된 터널(260)로 터널링 및 인캡슐레이션하여 전달한다. 상기 인캡슐레이션된 패킷의 출발지(source) 주소는 상기 MR1(240)의 CoA 즉, MR1_CoA가 되고, 목적지(destination) 주소는 바인딩 업데이트 목록(Binding Update List)에 등록된 상기 MR1_HA(205)의 주소가 된다. 이 때, 상기 바인딩 업데이트 목록은 상기 MR1(240)이 수행하는 바인딩 업데이트를 관리하기 위해 사용된다. 상기 바인딩 업데이트 목록은, MR 입장에서 자신이 바인딩 업데이트 해야 할 HA나 CN의 주소를 바인딩 업데이트 리스트에 보관하게 되는데, 이를 바인딩 업데이트 목록이라 한다. 상기 바인딩 업데이트 목록은 모바일 IPv6에 정의된 구조체로서 이하 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 패킷(265)이 상기 MR1_HA(205)에 도착되면, 상기 MR1_HA(205)는 상기 수신되는 해당 패킷을 디캡슐레이션하여 최종 목적지인 상기 CN(280)으로 라우팅을 수행한다.

상기에서와 같이, 상기 일반적인 NEMO 지원 기술에서는, 먼저 모든 MR들이 각각 자신의 HA, 예컨대 MR_HA와 터널을 설정한다. 이후, 상기 MR이 자신의 서브넷에 연결된 MN으로부터 패킷이 전송될 경우, 우선적으로 상기 설정된 터널을 통해 해당 HA까지 전달하게 되며, 상기 HA로부터 원래의 MN이 패킷을 보내고자 하는 목적지 즉, CN으로 패킷이 전송되는 구조를 갖고 있다.

상기 이동 네트워크가 원래의 홈 네트워크에 존재할 경우에는 일반적으로 사용되는 IPv6 라우팅 방식에 의해서 전달된다. 상기 HA는 상술한 바와 같이 상기 바인딩 캐쉬를 유지 관리함으로써 이동 네트워크가 홈 네트워크에 존재하는지를 파악한다. 이 때 상기 등록된 바인딩 캐쉬의 엔트리는 지속시간(lifetime) 값이 "0(lifetime=0)"인 바인딩 업데이트를 MR로부터 받는 경우 그 유효성을 잃게 된다. 즉, 상기 MR이 홈 네트워크로 되돌아 왔음을 발견한 경우에는, 바로 상기 HA에게 상기 지속시간(lifetime) 값을 0으로 세팅하여 바인딩 업데이트를 전송함으로써, 상기 MR 자신이 원래의 홈 네트워크로 돌아와 위치하였음을 알리게 된다.

한편, 상기에서는 상기 도 2의 MR1(210)이 방문 네트워크(230)으로 이동하는 경우를 예로 하였으나, 상기 도 2의 MR2(225)의 경우도 마찬가지로 설명된다. 즉, 상기 MR2(225)는 상기 MR2(225)의 홈 네트워크(215)에서 새로운 네트워크인 방문 네트워크(230)로 이동할 수 있으며, 이 때, 상기 MR2(225)에 속한 이동 노드들(MN3, MN4)도 함께 이동한다.

상술한 바와 같이 상기 방문 네트워크(230)로 이동한 상기 MR2(245)는 상기 방문 네트워크(230)에서 새로운 CoA 값을 할당받고, 이후 상기 정보를 바인딩 업데이트 메시지에 의해 상기 MR2의 HA인 MR2_HA(220)로 전송한다. 이를 통해 상기 MR2(245)와 상기 MR2_HA(220)간에 터널(270)이 형성된다. 또한 상술한 바와 같이 상기한 CN(280)에서 상기 MR2(245)에 속한 MN3 또는 MN4로 전달되는 패킷(275)은, 상기 MR2_HA(220)에서 가로채어 상기 형성된 경로 즉, 상기 터널(270)를 통해 상기 MR2(245)로 전송된다.

다음으로 상기 패킷을 수신한 상기 MR2(245)는 상기 패킷이 자신이 관리하는 MN 예컨대, MN3 또는 MN4에 해당되는 패킷일 경우, 상기 패킷을 해당 MN으로 전송한다.

이상 상기 도 2를 참조하여, NEMO 시스템의 기본 개념으로서 소정의 MR이 소정의 접속 라우터(Access Router; 이하, 'AR'라 칭하기로 한다)를 통해 패킷 데이터를 송수신하는 과정을 설명하였다.

이하에서는 도 3을 참조하여 MR이 중첩된 구조, 즉 소정의 MR이 또다시 다른 MR에 귀속되어 데이터가 송수신되는 과정을 설명한다.

도 3은 종래 기술에 따른 기본 NEMO 프로토콜을 이용하여 구성한 중첩된 네트워크 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 도 3은 소정의 AR(325)와 접속하고 있는 MR1(330)에 또 다른 MR인 MR2(335)가 귀속되는 상황을 나타낸 것이다. 예컨대, 상술한 개인 영역 네트워크 및 지능형 차량 시스템과 같은 상황이 이러한 경우에 해당한다.

즉, 상기 MR2(335)가 개인 네트워크를 구성하고 있는 이동 라우터이며, 상기 MR1(300)이 소정의 차량에 부착된 이동 라우터라고 가정할 경우, 상기 MR1(330)은 차량이 이동함에 따라 자신의 홈 네트워크를 떠나 상기 소정의 다른 네트워크인 방문 네트워크에 위치하게 될 수 있다. 또한 상기 MR2(335)는 자신의 홈 네트워크로부터 이동하여 상기 차량에 탑승함으로써 상기 MR1(330)의 서비스 영역 내에 귀속될 수 있다.

여기서, 상기 MR1과 함께 이동하는 MN1 및 MN2는 차량내에 부착된 각종 이동 통신 기기로 볼 수 있으며, 상기 MR2와 함께 이동하는 MN3 및 MN4는 개인이 휴대하고 있는 각종 이동 통신 기기로 볼 수 있다.

상기와 같은 상황에서 개인이 휴대하고 있는 소정의 이동 단말기 MN3 또는 MN4가 소정의 CN(380)과 통신하고자 할 경우에는, 상기 MR2(335) 및 MR1(330)에 대해 각각 MR2_HA(305) 및 MR1_HA(300)와 터널이 형성되어야 한다.

상술한 바와 같이 기본적인 NEMO 지원 기술은 각각의 MR들이 자신과 자신의 HA사이에 터널을 형성하고 각 MR들은 자신의 하부 단으로부터 전송되어 외부로 나가는 패킷들에 대하여 상기 형성한 터널을 통해 HA를 거쳐 전송한다는 기본 메커니즘을 가지고 있다.

따라서 상기 MR1(330)은 MR1_HA(300)와 터널(350)을 생성하고, 상기 MR2(335)는 MR2_HA(305)와 터널(360)을 생성한다. 그러나 상기 MR2(335)는 상기 MR1(330)의 하위 네트워크, 즉 서브넷(subnet)에 위치하고 있으므로, 상기 MR1(330)이 상기 MR2(335)로부터 전송되는 패킷을 자신의 MR1_HA(300)를 거쳐서 전송되도록 처리하여야 한다. 즉, 상기 MR2(335)로부터 MR2_HA(305)까지 형성되는 터널(360)은 상기 MR1(330)과 MR1_HA(300)사이의 터널(350)을 반드시 거쳐서 연결되어 있다.

그러므로 상기 도 3에서는 상기 MR2(335)와 MR2_HA(305) 사이의 터널(360)이 불필요한 경로인 상기 MR1(330) 및 MR1_HA(300)간의 터널(350)을 거쳐서 경로가 구성되어있는 것을 볼 수 있다.

상기와 같이, 상기 다수의 MR이 중첩되면 중첩될수록 불필요한 경로가 많이 설정되게 된다. 이하, 상기 MR이 더 많이 중첩된 경우를 하기 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 종래 기술에 따른 기본 NEMO 프로토콜을 이용하여 망을 구성한 경우 불필요한 노드를 거쳐 설정되는 비효율적인 경로 설정을 나타낸 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 도 4는 3개의 MR이 3중으로 중첩된 경우를 나타낸 것이다. 상기와 같이 상기 MR이 3중으로 중첩된 경우에는, 상기한 도 3과 같이 2개가 중첩된 경우보다 상위에 한 개의 MR이 더 추가됨에 따라 터널도 하나를 더 통과하여야 하고 경로도 더 복잡해진다. 이하, 상기 도 4에서와 같이 MR2(430)가 MR1(425)의 서브넷에 중첩되어 연결되어 있고, 소정의 이동노드 MN(440) 또는 MN(445)가 MR3(435)을 거쳐 상기 MR2(430)의 하부망으로 접속되는 경우, NEMO 기본 지원 프로토콜에 따라, 상기 MN(440) 또는 MN(445)과 CN(420) 사이의 패킷 전달 과정을 살펴보면 다음과 같다.

상기 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 MR3(435)과 MN(440) 또는 MN(445)이 접속되기 이전에, 상기 MR1(425) 및 상기 MR1_HA(400)간에는 양방향 터널이 존재하고, 그 하부에 상기 MR2(430) 및 상기 MR2_HA(405)간의 중첩된 양방향 터널이 형성되어 있는 상태이다. 즉, 상기 MR2(430)는 상기 MR1(425)의 하부에 연결되어 있으므로, 상기 MR2(430)와 상기 MR2_HA(405)간에 연결되는 터널은 상기 MR1(425)과 상기 MR1_HA(400)간에 형성된 터널을 반드시 통과하여야만 하므로 실제로는 이중 터널의 구조를 갖는다. 이 때, 상기 MR2(430)의 하부에 MR3(435)가 연결된다면 다시 새로운 터널은 상기 MR3(435)과 상기 MR3_HA(410)간에 연결하게 되므로 삼중으로 중복된 터널의 구조를 갖는다.

따라서 상기 MN(440) 또는 MN(445)이 상기 MR3(435)을 거쳐 MR2(430)의 링크에 접속하여 상기 CN(420)으로 패킷을 전송하는 경우, 상기 해당 패킷은 다음과 같이 세 번의 터널링을 거치게 된다.

1. MR3에서 MR3_HA까지 터널

2. MR2에서 MR2_HA 까지 터널

3. MR1에서 MR1_HA까지의 터널

상기와 같이 세 번의 터널링이 형성되면, 상기 MN(440) 또는 MN(445)으로부터 상기 CN(420)으로 전송되는 패킷은 상기 MR3(435)을 통해 MR2(430), MR1(425), MR1_HA(400), MR2_HA(405), MR3_HA(410) 및 MN_HA(415)를 거쳐 상기 CN(420)으로 전송된다. 이하에서는 설명의 편의상 소정의 MN이 자신의 이동 위치를 등록하는 해당 HA를 'MN_HA'와 같이 표기하기로 한다. 즉, 상기 MN_HA는 모바일 IP에서 모든 MN은 자신의 이동 위치를 등록해야 할 HA를 가지고 있는데, 이를 MN_HA라 한다.

상기와 같이, 상기 MR들이 중첩되면 중첩될수록 상기 터널링은 복잡해지게 되어 패킷의 이동 경로 역시 복잡해지게 되며, 상기 패킷에 추가되는 헤더의 크기도 증가된다.

즉, 상기 도 4와 같이 중첩된 구조를 가진 네트워크에서 MN으로부터 CN으로 패킷을 전송하고자 하는 경우에는, 불필요한 경로를 많이 거치게 된다. 예컨대, 상기와 같이 3중으로 중첩된 터널 구조에서 임의의 MN으로부터 CN으로 패킷이 전송되기 위하여, 상기 패킷은 인터넷상에 불필요한 경로, 즉 MR1 -> MR1_HA -> MR2_HA -> MR3_HA -> MN_HA를 모두 거쳐서 본래 목적지인 상기 CN까지 전송된다.

도 5는 도 4에 따른 중첩 터널 구조에서 MN으로부터 CN까지 형성되는 터널의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 임의의 MN(510)으로부터 임의의 CN(580) 사이에 형성되는 터널의 구조는 3중으로 중첩된 구조를 나타내게 된다. 즉, 상기 MN(510)으로부터 상기 CN(580)에 도달할 때까지 패킷은 세 개의 터널(525)(545)(565)을 거치게 되는데, 이때마다 패킷의 앞에는 헤더가 더 추가되게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 MN(510)과 상기 CN(580)간 통신을 위하여, MR3(520)과 MR3_HA(530)간의 터널(525)과, MR2(540)와 MR2_HA(550)간의 터널(545)과, MR1(560)과 MR1_HA(570)간의 터널(565)이 형성된다.

또한, 상기 MR1_HA(570)와 MR1(560) 간의 터널 구간(565)에서는 3개의 터널이 모두 중첩된 구간으로서, 한 개의 패킷 데이터를 전송하기 위하여 세 개의 불필요한 헤더가 붙게 된다. 여기서, 상기 추가된 헤더는 전송하고자 하는 데이터와 무관한 것으로 불필요하게 낭비되는 정보, 즉 오버헤드(overhead)가 된다.

상술한 바와 같이, 다수의 이동 라우터들의 중첩된 구조에서 중첩된 터널링이 형성될 경우, 전송하는 패킷들은 인터넷상에서 불필요한 경로를 많이 거친 후에 본래의 목적지까지 전송된다. 따라서, 상기 중첩되는 이동 라우들에 상응하여 긴 전송 지연시간을 갖는 문제점이 있었다.

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 즉, 불필요하게 많이 거치는 경로의 수를 줄이는 것을 목적으로 하는 경로 최적화 기술들이 제안되어 왔으나, 중첩된 오버헤드의 문제점은 여전히 나타나고 있으며, 그에 따른 보안에 관한 문제도 내재되어 있는 실정이다.

또한 상술한 NEMO 기본 지원에서의 또 다른 문제는 이동 네트워크가 중첩되어 구성되는 경우, 중첩된 터널링으로 인한 부작용이 발생한다는 것이다. 이러한 문제는 'dog-leg' 또는 'pinball'이라는 라우팅 문제로 알려져 있으며, 복잡하고 비효율적인 라우팅 경로를 설정하게 됨으로써 패킷 전달 지연을 유발하게 된다.

또한, 상기 중첩된 이동 네트워크의 구성에, 양방향 터널링에 기반을 둔 NEMO 기본 지원 프로토콜을 적용할 경우, 상술한 도 3 및 도 4와 같은 비효율적인 라우팅이 발생한다. 따라서, 상기와 같은 네트워크 구성에서는 중첩된 캡슐화와 터널링으로 인한 패킷 사이즈의 증가뿐만 아니라, 이로 인하여 실제 데이터 크기보다 전송에 필요한 헤더 필드의 크기가 지나치게 커지게 된다는 문제가 발생한다.

또한, 상기와 같이 종래 기술에서는 네트워크 효율의 측면에서 심각한 오버헤드 발생 및 중첩된 인캡슐레이션으로 인한 패킷 사이즈 증가뿐만 아니라, 또한 이동성 지원을 위해 참여하는 HA들의 네트워크 상의 위치에 따라 예컨대, 상기 HA들의 위치가 지리적으로 많이 떨어져 있는 경우 매우 큰 패킷 전달 지연을 초래할 수 있다. 이는 경로 최적화(Routing Optimization) 측면에서 중첩된 터널 최적화 문제로 정의되며, 서비스 가능한 이동성 지원을 위해서는 반드시 해결되어야 할 문제이다.

또한, 상기 중첩 문제를 어느 정도 해결한다고 하더라도, 또 다른 문제인 보안상의 취약점을 가지고 있으며, 패킷이 전송되는 동안 중간 경로에 거짓 MR이 위치하게 될 경우, 상기 패킷이 인증되지 않은 이용자에게 전달될 수 있는 치명적인 문제가 있다.

또한, 네트워크 이동성을 지원하려고 하는 경우 중첩 최적화 문제 이외에 라우팅 인프라(Routing Infrastructure) 내에서 해결해야 할 경로 최적화 문제가 있다. 이 문제는 IP 라우팅 구조 내에서 경로 최적화가 반영되는 경우를 의미한다.

이상에서와 같이 경로 최적화 문제는 라우터 수준의 구성요소만 고려할 경우 2가지 문제영역으로 정의될 수 있다. 즉, 하나는 이동 네트워크들이 중첩되어 구성될 경우 생기는 터널 최적화 문제이며, 다른 하나는 라우팅 인프라(Routing Infrastructure)에서의 경로 최적화 문제이다.

또한, 모바일 IPv6에 기반한 CN 기반 경로 최적화 방안은 상기 CN의 수가 증가할 경우 CN-MR 간의 터널 수가 많아지므로 스케일러블(Scalable) 하지 못하다. 따라서 MR이 CN쪽 네트워크에 존재하는 상대 라우터(Correspondent Router, 이하 'CR'이라 칭하기로 한다)을 찾고, 이후 CR-MR간의 양방향 터널을 형성하는 문제는 네트워크 이동성을 고려할 경우 반드시 해결되어야 할 경로 최적화 문제 중 하나이다.

따라서 NEMO 지원 환경에서 발생되는 경로 최적화 문제를 해결하는데 사용될 수 있는 단순하면서도 효과적인 대안이 요구된다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 이동 네트워크(Mobile Network)에서 패킷 전송 지연을 줄일 수 있는 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이동 네트워크 기본 지원 프로토콜(Basic Support Protocol) 개선 및 이동성 지원을 위한 효율적인 라우팅을 수행할 수 있도록 하는 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 라우팅 인프라(Routing Infrastructure) 내에서의 이동 라우터(Mobile Router)와 홈 에이전트(Home Agent) 간에 형성된 기본 터널을 통하지 않고, 최적화된 경로를 통하여 패킷을 전송함으로써, 패킷 전송 지연을 줄일 수 있도록 하는 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 패킷 전송경로를 최단거리로 최적화함으로써 네트워크 상에서의 불필요한 오버헤드를 줄일 수 있도록 하는 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동 라우터와 홈 에이전트 간의 양방향 터널링에 기반한 NEMO(Network Mobility) 기본 지원 프로토콜을 사용할 경우, 라우팅 인프라 내에서 발생하는 비효율적인 라우팅을 제거하여 단순하면서도 효과적인 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다수의 이동 라우터가 중첩되는 상황에서도 전송되는 패킷이 중간의 경로들을 거치지 않고 상대 노드(Correspondent Node)와 직접 통신이 가능하도록 하여 패킷 전송지연을 줄일 수 있도록 하는 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동 라우터가 동시에 한 네트워크에 존재하여 중첩될 경우의 복잡한 전송 경로를, 경로 제어 헤더(Path Control Header) 피기배킹(piggybacking) 방식을 이용하여 경로를 최적화 할 수 있도록 하는 경로 최적화 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 다수의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서, 소정의 이동 라우터가 자신의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드로부터 패킷이 전송되면, 미연에 설정된 기본 터널을 통해 상기 이동 라우터의 해당 홈 에이전트로 상기 패킷을 전송하는 과정과, 상기 패킷을 수신한 홈 에이전트는 상기 패킷에 상기 이동 라우터의 등록 정보를 추가하여 상기 패킷이 목적지로 하는 상대 노드의 해당 상대 라우터로 전송하는 과정과, 상기 상대 라우터가 상기 수신 패킷을 통해 상기 이동 라우터의 등록 정보를 획득하고, 상기 정보에 상응하여 상기 이동 라우터와의 패킷 전송을 위한 최적화된 터널을 형성하는 과정을 포함하며, 상기 이동 라우터의 등록 정보는 상기 이동 라우터의 경로 정보를 가지는 의탁주소(Care of Address)인 것을 특징으로 한다.

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상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 다수 의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서, 홈 에이전트는 이동 라우터로부터 패킷이 전달되면, 상기 패킷에 상기 이동 라우터의 경로 정보를 나타내는 경로 제어 헤더(Path Control Header)를 피기배킹(piggybacking)하는 과정과, 상기 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷을 목적지로 하는 상대 라우터로 전송하는 과정과, 상기 상대 라우터는 상기 패킷에 피기배킹된 경로 제어 헤더를 해석하여 상기 이동 라우터의 경로 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득된 상기 이동 라우터의 경로 정보에 상응하여 상기 이동 라우터와의 경로 최적화를 위한 시그널링을 수행하는 과정과, 상기 시그널링 절차 이후, 상기 이동 라우터와 상기 상대 라우터간 패킷 전송을 위한 최단 경로를 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 이동 라우터들의 중첩된 구조를 가지는 이동 네트워크에서 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서, 이동 라우터의 관리 영역 내에 상기 이동 라우터와 다른 적어도 하나 이상의 이동 라우터들을 서브넷 영역으로 구성하는 중첩된 구조를 가지며, 다수개의 홈 에이전트와, 다수개의 이동 라우터들과, 상기 이동 라우터와 패킷 송수신을 수행하는 상대 라우터와, 상기 다수개의 이동 라우터들과 상기 상대 라우터 각각의 서브넷에 연결되는 적어도 하나 이상의 이동 노드들을 포함하여 이루어진 이동 네트워크에서, 소정의 이동 라우터의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드로부터 상기 상대 라우터의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드를 목적지로 하는 패킷을 전송하는 경우, 상기 이동 노드와 상대 노드간 패킷 전송을 위한 경로 상에 존재하 는 모든 이동 라우터들은 자신들의 해당 홈 에이전트와 기본 터널을 각각 형성하는 과정과, 상기 형성된 각각의 기본 터널을 통해 상기 이동 노드의 패킷이 전송되면, 상기 각 이동 라우터들에 상응하는 각 홈 에이전트들은 자신들의 해당 이동 라우터의 주소 정보만을 추가한 경로 제어 헤더를 상기 전송되는 패킷에 피기배킹하는 과정과, 상기 각 이동 라우터들의 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷을 상기 상대 라우터로 전송하는 과정과, 상기 상대 라우터는 상기 각 이동 라우터들의 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷이 전송되면, 상기 패킷에 포함된 상기 각 이동 라우터들의 경로 제어 헤더를 해석하여, 상기 이동 노드로부터 상기 상대 노드까지의 경로 상에 있는 모든 이동 라우터들의 주소 정보를 획득하고, 상기 획득한 주소 정보를 통해 상기 패킷을 전송하는 이동 라우터와 최적화된 터널을 형성하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 다수의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 시스템에 있어서, 소정의 이동 노드로부터 패킷이 전송되면, 미연에 설정된 기본 터널을 통해 해당 홈 에이전트로 상기 패킷을 전송하고, 자신에게 전송되는 패킷에 포함된 경로 제어 헤더를 해석하여, 상기 패킷을 전송하는 상대 라우터와 경로 최적화 기능을 수행하는 이동 라우터와, 상기 패킷에 상기 이동 라우터의 주소 정보를 나타내는 경로 제어 헤더(Path Control header)를 피기배킹하여 상기 패킷이 목적지로 하는 상대 노드의 해당 이동 라우터로 전송하는 홈 에이전트를 포함하며, 상기 이동 라우터의 주소 정보는 상기 이동 라우터의 의탁주소(Care of Address)인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, IPv6 호스트가 이동할 경우 이동성을 지원하기 위해 개발된 모바일 IPv6에 대하여 살펴보면, 상기 모바일 IPv6은, 현재 이동 네트워크와 같은 단일 호스트의 이동성 지원은 가능하나, 개인 영역 네트워크(Personal Area network)나 이동 차량과 같이 크고 작은 단위의 네트워크가 한꺼번에 동시 이동하는 지능형 차량 시스템(Intelligent Transportation System)과 같은 경우에는, 이들의 이동성을 지원하는 데 문제점을 갖고 있었다.

이를 위해 인터넷 표준단체 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 네트워크 이동성(NEtwork MObility, 이하, 'NEMO'라 칭하기로 한다) 기술을 개발하였다. 하지만, 지금까지 개발된 NEMO 기술을 사용할 경우 이동 라우터(Mobile Router, 이하 'MR'이라 칭하기로 한다)가 1개 이상 중첩하게 되면 데이터의 전송에 있어, 불필요하게 긴 경로와 많은 라우터를 거치는 불합리한 라우팅 구조를 가지는 문제점이 있다. 또한, 상기와 같은 구조는 기본적으로 MR-홈 에이전트(Home Agent, 이하 'HA'라 칭하기로 한다)간의 기본 터널을 통해야 함으로 라우팅에 있어 비효율성을 발생시킨다.

이에 본 발명에서는 차세대 인터넷 프로토콜인 IPv6에서 호스트의 이동성을 지원하기 위해 제안된 모바일 IPv6과, 상기 모바일 IPv6을 기반으로 하면서 NEMO을 지원하기 위해 제안된 NEMO 기본 지원 프로토콜(Basic Support Protocol)과, 이동성을 지원하는데 있어서 발생되는 비효율적인 라우팅을 개선하고자 하는 경로 최적화(Route Optimization) 방법을 제안한다. 즉, 제안하는 본 발명은 NEMO 지원 환경에서 발생되는 경로 최적화 문제를 해결하는데 사용될 수 있는 단순하면서도 효과적인 대안으로서, HA, MR 및 상대 라우터(Correspondent Router, 이하 'CR'이라 칭하기로 한다) 등과 같은 라우터들만의 기능 확장을 통해 동적으로 경로를 최적화하여 패킷 전송에 따른 효율을 높일 수 있도록 한다.

그러면 이하에서는 첨부한 도면 도 6 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이동 네트워크에서 경로 제어 헤더(Path Control Header, 이하 'PCH'라 칭하기로 한다)의 피기배킹(Piggybacking) 방식을 이용한 경로 최적화 방법에 대한 바람직한 동작 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 라우팅 인프라 내에서의 기본적인 이동망 구성의 일예를 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 이동 네트워크에서 경로 최적화 방법을 설명하기 위한 기본 개념도를 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 다수의 홈 에이전트 예컨대, HA1(601), HA2(603) 및 HA3(605)과, 다수의 이동 라우터 예컨대, MR1(621), MR2(623) 및 MR3(625)과, 상대 라우터 예컨대, CR(650)과, 이동 노드들 예컨대, MN(670) 및 상대 노드(Correspondent Node) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 도 6에서, 참조부호 HA1(601), HA2(603), HA3(605) 각각은 상기한 바와 같이 홈 에이전트(Home Agent)를 나타내며, 상기 MR1(621), MR2(623) 및 MR3(625) 각각에 대하여 HA 역할을 수행한다. 즉, 상기 HA1(601)은 상기 MR1(621)의 HA 역할을 수행하고, 상기 HA2(603)는 상기 MR2(623)의 HA 역할을 수행하고, 상기 HA3(605)은 상기 MR3(625)의 HA 역할을 각각 수행한다. 따라서 상기 각 HA에는 상기 각 MR들에 대한 정보가 저장되며, 상기 각 MR들이 이동할 때마다 바인딩 업데이트에 대한 테이블이 저장된다.

상기 MR1(621), MR2(623) 및 MR3(625)은 이동망의 액세스 라우터(Access Router)로써 이동성을 책임지는 역할을 수행하며, NEMO 시스템을 지원하기 위해 기본적으로 정의되는 기능을 수행한다. 즉, 상기 각 MR들은 네트워크의 이동성 관리를 수행하며, 원래 자신이 위치한 네트워크 즉, MR 자신의 홈 네트워크에서 다른 네트워크 즉, 방문 네트워크로 이동하는 경우 자신의 위치 정보 및 이동 네트워크에서 사용된 이동 네트워크 프리픽스(Mobile Network Prefix)를, 상기 홈 네트워크에 위치한 상기 HA에 등록한다. 또한, 상기 위치 등록시에 모바일 IPv6에서 확장된 개념의 프리픽스 범위의 바인딩 업데이트(Prefix Scope Binding Update)를 수행한다.

다음으로, 참조부호 CR(650)은 네트워크 액세스 라우터로써, 자신의 네트워크에 속해 있는 임의의 CN들을 대신해서 경로 최적화에 참여할 수 있는 기능을 가진 라우팅 장치(facility)이다. 이상에서와 같이 본 발명에서의 경로 최적화는 HA, MR, CR과 같은 라우팅 장치들의 협력에 의해서 이루어진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 라우팅 장치들은 인터넷 라우팅 도메인인 자율 시스템(Autonomous System)(610)(615)(620)(630)(640)에 위치하게 된다. 여기서, 상기 자율 시스템이라 함은, 통상적으로 1개의 관리 권한이 운용하는 라우터와 통신망의 집합체를 의미하며, 상술한 홈 네트워크 및 방문 네트워크가 상기 자율 시스템에 속한다. 또한 통상적으로 인터넷을 자율 시스템의 집합체라고 한다.

상기 도 6에 나타낸 구조는 이동 네트워크의 액세스 라우터 MR2(623)가 MR1(621)에 중첩되어 있고, 또한 상기 MR3(625)이 상기 MR2(623)에 중첩되어 있는 구성을 나타내고 있다. 상기 CR(650)은 임의의 자율시스템에 분포할 수 있다. 또한, 도시된 MN(670) 및 CN은 이동망 내에 위치한 이동 노드들을 나타낸다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 예컨대, 상기 이동 노드 대신 고정된 노드가 위치할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구조에서, 중첩된 MR들로 인해 중첩된 터널링이 형성될 경우 종래 기술에서는 전송하는 패킷들이 인터넷상에서 불필요한 경로를 많이 거친 후에 본래의 목적지까지 전송된다. 따라서 중첩된 오버헤드 및 복잡하고 비효율적인 라우팅 경로를 설정해야 함에 따라 패킷 전달 지연이 발생하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 중첩된 구조에서 발생되는 문제점을 해결하고자 PCH 피기배킹을 이용한 경로 최적화 방법을 제공한다. 이하, 상기와 같이 이루어진 중첩된 구조에서의 본 발명에 따른 경로 최적화 방법을 살펴보기로 한다.

먼저, 도 7을 참조하여 HA에 의한 PCH 피기배킹(piggybacking) 과정을 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 HA에서 PCH를 피기배킹하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 7을 참조하면, 홈 에이전트인 HA(Home Agent)(710)와, 이동 라우터인 MR(Mobile Router)(730)과, 상대 노드인 CN(Correspondent Node)(770) 및 이동 노드들인 적어도 하나 이상의 MN들로 이루어진다.

상기 HA(710)는 상기 MR(730)의 등록 정보를 가지고 있으며, 상기 이동 라우터(730)가 홈 네트워크를 떠나 있을 경우 상기 이동 라우터(730)의 현재 위치로 데이터를 전송해주는 기능을 수행한다. 상기 MR(730)은 네트워크의 이동성 관리를 책임지며, 원래 MR(730) 자신이 속해 있던 네트워크 즉, 홈 네트워크에서 다른 네트워크 즉, 방문 네트워크로 이동하는 경우 자신의 위치 정보 및 이동 네트워크에서 사용된 이동 네트워크 프리픽스(Mobile Network Prefix)를 원래 위치해 있던 상기 홈 네트워크의 HA(710)에 등록한다. 상기 CN(770)은 상기 MR에 속한 임의의 MN과 통신하고 있는 임의의 호스트 또는 라우터를 나타낸다. 상기 MN은 모바일 IP를 부여받아 상기 CN(770)과 패킷 데이터 통신을 수행하는 단말기를 나타내며, 무선 환경에서 이동 가능한 노드 또는 고정된 노드를 나타낸다.

참조부호 750는 상기 HA(710)에서 생성하는 PCH를 나타내며, 홉-바이-홉(Hob-by-Hob) 옵션 헤더로써 HA(710)-CN(770)간의 라우팅 경로에 있는 모든 라우터 장치들에 의해서 처리될 수 있다. 이때, 상기 라우팅 장치들은 상기 도 6에 나타낸 바와 같은 중첩된 HA 또는 CR 등이 될 수 있다. 또한 상기 PCH(750)에 따른 MR_CoA는 상기 MR(730)이 새로운 네트워크인 상기 방문 네트워크로 이동한 후에 할당받은 CoA를 나타낸다. 또한, 상기 홉-바이-홉 헤더는 IPv6에서 정의된 헤더 형태로써, 라우터는 홉-바이-홉 옵션 헤더를 가진 패킷을 포워딩할 경우 해당 옵션 헤더를 해석하여 처리하도록 되어 있다. 따라서, IPv6 규격에 따르는 라우터는 PCH 헤더를 가진 패킷을 포워딩할 경우 헤더 내용을 해석할 수 있다.

상기한 구성을 통해 상기 HA(710)에 의한 PCH 피기배킹 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 경로 최적화를 위해서 상기 HA(710)는 MR(730)-HA(710)간의 양방향 터널(MR-HA Tunnel)을 통해서 상기 MR(730)을 통해 소정의 MN으로부터 전달된 패킷을 디터널링(De-tunneling) 또는 디캡슐레이션(De-capsulation)을 수행한다. 이어서 상기 HA(710)는 상기 전달된 패킷에 PCH를 피기배킹하여 상기 CN(770)으로 전달한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 HA(710)는 자신이 관리하는 MR(730)의 터널로부터 소정의 패킷이 전달될 경우, 경로 최적화를 위하여 상기 전달된 패킷에 상기 MR(730)이 현재 위치하고 있는 CoA 즉, MR_CoA(Care of Address) 정보를 포함하는 PCH(750)를 피기배킹(piggybacking)하여 상기 CN(770)으로 전달하게 된다. 이 때 상기 HA(710)로부터 CN(770)까지의 경로 상에 위치한 CR(미도시)은 상기 PCH(750)에 실려 있는 상기 MR(730)의 CoA(Care of Address) 정보 즉, MR_CoA를 이용하여 CR-MR간 터널(이하 "최적화된 터널"이라고 칭하기로 한다)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 CR은 상기 PCH(750)를 해석하여 경로 최적화 기능을 수행할 수 있는 라우터를 나타낸다. 따라서, 상기 CR은 HA 또는 MR이 될 수 있으며, 액세스 라우터나 BGP(Border Gateway Protocol) 라우터와 같은 보더(Border) 라우터가 될 수도 있다.

여기서, 상기 PCH는 앞에서 기술한 바와 같이 IPv6 패킷에서 헤더에 옵션 헤더로 추가된다. 통상적으로, IPv6의 기본 기능에는 옵션 메시지의 형태로 추가되는 기능을, 헤더의 옵션 헤더 영역에 삽입하여 헤더의 기능을 추가할 수 있다. 따라서 본 발명에서 제안된 PCH 옵션 헤더를 피기배킹하여 삽입하는 방법은, 주어진 패킷의 헤더를 디터널링 하여 IPv6 헤더 규칙에 따라 정해진 옵션 헤더 영역에 PCH 옵션 헤더를 써넣는다.

이하, 도 8을 참조하여 상기한 바와 같은 PCH의 구조를 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 PCH 구조의 실시예와 그에 따른 정보를 도시한 도면이다.

상기 도 8을 참조하면, 상기 PCH(Path Control Header)는 IPv6 홈-바이-홉 옵션 헤더이며, 옵션 데이터로 주소 정보(Address Information)를 가진다. 여기서, 상기 주소 정보는 IPv6 주소들의 리스트로 표현된다. 또한 상기 PCH를 통해 전달되는 주소는 HA-MR간의 관계에 있어서 MR의 CoA가 되며, CR은 상기 PCH를 통해서 상기 MR의 CoA를 알게 된다. 상기 도 8은 IPv6에서 정의된 옵션 타입의 구조를 나타내며, 도 8에 도시한 바와 같이, 총 8비트에서 하위 5비트는 PCH를 가리키는 식별자(ID)를 의미하며, 상위 3비트는 홉-바이-홉 옵션 헤더에 대한 라우터의 처리 방식을 지정하는데 사용한다.

상기 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 PCH 형식은, Length 필드와 다수개의 Address 필드로 이루어진다. 상기 Length 필드는 이후에 오는 Address(1), Address(2) 내지 Address(n) 정보들을 포함하는 데이터의 길이를 바이트(byte) 단위로 표시하여 해당 PCH 옵션 헤더의 길이가 얼마 만큼인지 알 수 있게 한다.

상기 도 8에 나타낸 각 bytes는 각 필드의 크기를 의미한다. 예를 들면, Length 필드가 2byte를 차지한다는 것이고, 그러면 0-65536의 정수값을 가질 수 있다. 또한 Length의 값은 전체 PCH 헤더의 길이를 나타낸다.

상기 Length 필드 뒤에 오는 Address 필드의 경우는 실제 PCH 옵션 헤더가 실어 나르고자 하는 MR들의 CoA 정보를 차례로 적어 넣는다. 즉, 상기 PCH 옵션 헤더를 수신한 HA는, 상기 수신한 PCH 옵션 헤더에서 Address 필드의 맨 뒤에 자신과 터널을 맺고 있는 MR의 CoA 주소를 적어 넣는다. 좀더 구체적인 PCH 헤더의 사용방안은 이하 도 9를 참조하여 설명한다.

이하에서는 상술한 도 7 및 도 8을 참조하여 중첩된 터널이 형성되어 있는 이동 네트워크 구조에서의 PCH 피기배킹 과정을 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 중첩된 이동망 구조에서의 PCH 피기배킹 과정을 도시한 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 다수의 홈 에이전트 예컨대, HA1(930) 및 HA2(935)와, 다수의 이동 라우터 예컨대 MR1(910) 및 MR2(915)와, CN(950) 및 적어도 하나 이상의 MN들로 이루어진다.

상기 도 9는 중첩된 터널이 형성되어 있는 경우 즉, 상기 MR2(915)가 MR1(910)에 중첩된 경우로서, 상기 MR2(915)에 연결된 임의의 MN에서 상기 CN(950)으로의 데이터 패킷이 전송되는 경우를 나타낸다.

여기서, 상기 HA1(930)은 상기 MR1(910)의 HA 역할을 수행하며, 상기 HA2(935)는 상기 MR2(915)의 HA 역할을 수행한다. 또한 상기 HA1(930) 및 HA2(935) 각각은 상기 MR1(910) 및 MR2(915)에 대한 정보가 저장되며, 상기 MR들(910)(915)이 이동할 때마다 바인딩 업데이트에 대한 테이블이 저장된다.

또한 상기 도 9에 도시된 PCH1(970)은 상기 HA1(930)에 의해 피기배킹된 첫 번째 PCH를 나타내고, PCH2(975)는 상기 HA2(935)에 의해 피기배킹된 두 번째 PCH를 나타낸다. 상기 PCH에는 상기 MR1(910)과 MR2(915)에 대한 각각의 CoA가 실리게 된다. 즉, 상기 HA1(930)에 의해 피기배킹되는 상기 PCH1(970)의 경우는 상기 MR1(910)에 대한 CoA 즉, MR1_CoA가 실리고, 상기 HA2(935)에 의해 피기배킹되는 상기 PCH2(975)의 경우는 상기 MR1_CoA 및 상기 MR2(915)에 대한 CoA 즉, MR2_CoA가 실리게 된다. 이 때, 상기 HA2(935)의 경우는 상기 HA1(930)로부터 피기배킹된 PCH1(970)을 가진 패킷을 확인하여 자신의 MR2(915)가 MR1(910)에 중첩되어 있음을 알게 된다.

상기와 같이 중첩된 구조에 있는 상기 HA2(935)는 PCH를 피기배킹할 때 상위 터널로부터 전달된 PCH에 자신에게 속해있는 MR의 CoA만을 더 추가한다. 상기 도 9를 참조하면, 상위 터널 예컨대, 상기 MR1-HA1 터널로부터 전달되는 PCH1(970)에 자신에게 속해있는 MR2(915)의 CoA 즉, MR2_CoA만을 더 추가한다.

상기 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 HA2(935)는 상위 터널(MR1-HA1 Tunnel)의 종단점인 MR1(910)의 CoA(MR1_CoA)와 자신의 터널(MR2-HA2 Tunnel) 종단점인 MR2(915)의 CoA(MR2_CoA)를 갖는 PCH2(975)를 피기배킹한다. 이어서, 상기 MR1_CoA는 상기 HA2(935)에 의해 생성되는 상기 MR2_CoA와 함께 CN(950)으로 전달된다. 이 때, 상기 MR1_CoA 및 상기 MR2_CoA 정보는 상기 HA2(935)로부터 상기 CN(950)까지의 경로 상에 있는 CR(미도시)에 의해서 최적화된 터널을 확립하는데 사용될 수 있다.

한편, 이상에서와 같이 경로 최적화를 위해서 MR-HA간의 양방향 터널을 통해서 HA로 전달되는 패킷은 기본적으로 PCH가 피기배킹되어야 한다. 이 때 상기 HA는 패킷의 발신지와 수신지를 참조하여 상기 전달되는 패킷에 대하여 피기배킹을 계속할 것인지를 결정할 수 있다. 만약, 일정시간이 지난 다음에도 계속해서 MR-HA 터널로부터 발신지와 수신지가 동일한 패킷이 전달되면 상기 HA는 HA-CN간에 CR이 존재하지 않는다고 판단하고 더 이상의 PCH 피기배킹을 수행하지 않는다. 즉, 이전 패킷에 PCH 피기배킹을 하였는데도 불구하고, 동일 목적지로 향하는 패킷의 경로가 변하지 않는 경우는 HA-CN간의 경로에 PCH를 해석할 수 있는 라우터(CR)가 존재하지 않으므로, 더 이상 PCH 피기배킹을 수행할 필요가 없다는 것을 의미한다.

이하에서는 첨부한 도면 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 경로 최적화를 위한 터널 형성 과정에 대하여 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명에 따른 경로 최적화 터널 확립을 위한 시그널링 절차를 도시한 도면이다.

상기 도 10을 참조하면, 임의의 CR(1010)에서 임의의 MR(1020)에게 바인딩 업데이트(Binding Update)를 요구하고자 하는 경우, 바인딩 요청(BR; Binding Request) 메시지를 통해 상기 MR(1020)에게 바인딩 요청을 전송(1011 단계)한다. 여기서, 상기 바인딩 요청은 상기 MR(1020)가 바인딩 정보의 지속시간(lifetime)이 종료되기 전에 새로운 바인딩 업데이트를 전송해야 하는데, 데이터를 주고받는 중에 상기 CR(1010)의 타이머(timer)가 거의 종료하려 할 때까지 상기 MR(1020)로부터 바인딩 업데이트를 받지 못한 경우에 상기 MR(1020)로 바인딩 업데이트를 요구하게 된다. 여기서, MR로부터 바인딩 업데이트는 주기적으로 이루어지게 되는데, CR 입장에서는 바인딩 업데이트 내용이 계속 유효한가를 검증할 필요가 있다. 즉 주어진 지속시간 안에 바인딩 업데이트가 이루어지지 않는 경우 상기 CR은 상기 MR에게 바인딩 업데이트를 요구할 수 있다.

상기 바인딩 요청을 수신한 상기 MR(1020)에서는 현재 자신이 통신하고 있는 상기 CR(1010)에게 현재의 바인딩 정보를 통보하기 위해서, 바인딩 업데이트(BU; Binding Update) 메시지를 통해 바인딩 업데이트를 전송(1013 단계)한다. 이 때, 상기 바인딩 업데이트 메시지를 포함하는 모든 패킷은 악의적인 바인딩 업데이트로부터 보호하기 위해서 데이터 인증 메커니즘을 필요로 한다. 여기서, 상기 악의적인 바인딩 업데이트 및 데이터 인증 메커니즘은, 모바일 IPv6에서 요구하는 사항으로, 바인딩 업데이트의 내용이 변조되는 경우 심각한 문제가 발생할 수 있으므로, 바인딩 업데이트 내용에 대한 인증 및 무결성 보장이 요구됨을 나타낸다.

상기 CR(1010)에서는 상기 MR(1020)로부터 바인딩 업데이트가 전송(1013 단 계)되면, 상기 바인딩 업데이트의 수신을 승인하기 위해서 바인딩 응답(BA; Binding Acknowledgement) 메시지를 통해 바인딩 응답을 상기 MR(1020)로 전송(1015 단계)한다. 이 때 상기 바인딩 응답을 포함하는 모든 패킷은 악의적인 바인딩 응답으로부터 보호하기 위해서 데이터 인증 메커니즘을 필요로 한다.

마지막으로, 상기 CR(1010)에서 바인딩 응답이 사용되면, 상기 CR(1010)과 상기 MR(1020) 사이에는 최적화된 터널(RO Tunnel)이 형성(1017)된다.

상기 최적화된 터널 형성 과정을 정리하면 다음과 같다.

즉, PCH를 통해 상기 MR(1020)의 CoA를 획득한 상기 CR(1010)은 최적화된 터널을 형성할 수 있는데, 이 때 상기 CR(1010)과 상기 MR(1020) 사이의 최적화된 터널을 형성하기 위한 시그널링은 일예로, 상기 도 10과 같이 3-way 핸드셰이크(handshake)로 나타낼 수 있다. 여기서 상기 CR(1010)과 상기 MR(1020) 사이에서 사용되는 메시지들은 모바일 IPv6에서 정의된 이동성 헤더(Mobility Header)에 포함되어 전달된다.

다만, 본 발명에 따른 상기 1011 단계의 바인딩 요청(Binding Request) 메시지는 새로운 메시지로써, 경로 최적화가 고려된 터널 형성의 필요성을 상기 MR(1020)에게 알리기 위해서 사용된다. 또한 상기 1013 단계의 바인딩 업데이트(Binding Update) 메시지 및 상기 1015 단계의 바인딩 응답(Binding Acknowledgement) 메시지는 모바일 IPv6 및 NEMO에 정의된 내용과 동일하다.

한편, 본 발명에서는 추가로 상기 CR(1010)에서 관리하는 도달 가능한 네트워크 정보 즉, 프리픽스들의 셋(a set of prefixes)를 상기 MR(1020)에게 알리기 위한 새로운 추가 시그널링 메시지, 즉 상기 바인딩 요청 메시지 형식을 하기 도 11과 같이 정의한다. 이하 도 11을 참조하여 본 발명에서 새롭게 제안되는 상기 바인딩 요청 메시지에 대하여 살펴보기로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 추가 시그널링 메시지 형식을 도시한 도면이다.

상기 도 11을 참조하면, 먼저 상기 추가 시그널링 메시지 즉, 바인딩 요청 메시지는, 모바일 IPv6에서 정의되는 이동성 옵션(Mobility Options)을 사용할 수 있는 이동성 메시지(Mobility Message)를 나타낸다. 상기 바인딩 요청 메시지는, CR에서 관리하는 도달 가능한 네트워크 정보를 MR에게 알리기 위한 새로운 이동성 옵션(Mobility Option) 필드(1110)가 정의된다. 상기 이동성 옵션 필드(1110)는 가변 크기(variable size)를 가진다.

또한 상기 새로운 이동성 옵션 필드(1110)는 도달 가능한 네트워크 프리픽스 이동성 옵션(Reachable Network Prefixes Mobility Option)(1120)으로 정의된다. 여기서, 상기 프리픽스(Prefix) 정보는 역방향 패킷 전달시 MR에 의해서 참조된다. 또한 최적화된 터널에 연관된 프리픽스에 속하는 목적지를 가진 패킷은, 역방향 전달시 상기 상술한 도 10에서와 같은 최적화된 터널(1017)을 통하게 된다.

이 때, 상술한 도 10에서 상기 CR 역시 상기 바인딩 업데이트 메시지(1013)를 통해서 이동 네트워크 프리픽스 정보를 획득한다. 이후 상기 CR은 상기 획득한 이동 네트워크의 프리픽스 정보를 이용하여 패킷을 전달한다. 즉, 임의의 CN으로부터 전달되어온 패킷의 목적지가 상기 획득한 이동 네트워크의 프리픽스에 속할 경우, 이를 최적화된 터널(1017)을 통해서 전달하게 된다. 여기서, 전체적으로 최적 화된 시그널링에 포함된 메시지 포맷은 상술한 도면 도11과 같다.

그러면, 이하에서는 첨부한 도면 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 여러 실시예에 따른 경로 최적화 방법의 바람직한 동작 과정을 설명하기로 한다.

먼저 도 12를 참조하여 CR에 의한 경로 최적화 과정을 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CR 기반 경로 최적화 구조도를 도시한 도면이다.

상기 도 12를 설명하기에 앞서, 상기 도 12에서는 설명의 편의를 위하여 임의의 CN으로 전송되는 패킷이, MR로부터 시작하여 전송하는 과정을 설명한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 패킷은 상기 MR에게 속해 있는 소정의 MN으로부터의 패킷 전송임은 자명할 것이다.

상기 도 12를 참조하면, 참조부호 1220는 홈 에이전트(HA)를 나타내며, MR(1210)에 대하여 HA 역할을 수행한다. 상기 MR(1210)은 이동망의 액세스 라우터로서 이동성을 책임지는 역할을 수행한다. 참조부호 CR1(1230), CR2(1240) 및 CR(1250)은 네트워크 액세스 라우터로서 그 네트워크에 속해 있는 임의의 CN들을 대신해서 경로 최적화에 참여할 수 있는 기능을 담당한다.

참조부호 1201, 1202, 1203, 1204는 인터넷 라우팅 영역(Domain)인 자율시스템을 도시한 것으로서, 상기한 각 라우팅 설비들이 상기 자율시스템에 위치하게 된다.

이하, 상기와 같이 이루어진 구조에서 본 발명의 실시예에 따른 CR에 의한 경로 최적화 과정을 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 도 12와 같이 임의의 CN에 투명한 경로 최적화 서비스를 제공하기 위해 본 발명에서는 상기와 같은 CR이 도입되었다. 여기서 상기 CR은 이동 네트워크에 대한 프리픽스(prefix)를 관리하기 위한 테이블인 이동 프리픽스 캐쉬(Mobile Prefix Cache) 정보를 유지하여, 상기 CN이 전송한 패킷을 상기 HA에게 가기 전에 가로채어 상기 MR로 직접 전달하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 CR을 이용할 경우, 상기 MR은 다수의 CN이 전송하는 패킷을 하나의 CR-MR간의 터널을 통해서 전달 받을 수 있으며, 또한 역방향 라우팅 시에도 상기 터널을 사용할 수 있다.

이러한 경로 최적화에서 모바일 IPv6 및 NEMO에 관련된 모든 처리는, 라우팅 설비 즉, 상기한 MR이나 HA, CR 등에 의해서 투명하게 처리되므로 이동 네트워크의 노드 및 CR의 네트워크에 속하는 모든 노드들은 단순 IPv6 노드가 될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 도 12에서와 같이 상기 MR(1210)에서 CN1(1260)로 데이터 패킷이 전송되는 경우를 예로 하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 상기 HA(1220)는 상기 MR(1210)에 대하여 기본 터널(Default Tunnel)(1205)을 형성한다. 그런 다음, 상기 설정된 기본 터널(1205)을 통해 상기 MR(1210)은 상기 HA(1220)까지 패킷을 전달한다. 그러면, 상기 HA(1220)은 상기 전달된 패킷에 PCH 피기배킹(PCH Piggybacking)을 수행한 후, 상기 PCH가 피기배킹된 패킷을 CR1(1230)을 통해 CR2(1240)로 전달하게 된다. 상기 CR2(1240)는 상기 CR1(1230)을 통해 전달되는 상기 MR(1210)의 패킷을 상기 CN1(1260)로 전달함으로써 패킷의 전달이 이루어진다.

이 때, 상기 CR1(1230) 및 상기 CR2(1240)는 상기 HA(1220)에 의해 피기배킹된 PCH를 가진 패킷을 확인하여, 상기 MR(1210)의 CoA를 획득하고, 이를 통해 상기 MR(1210)과의 최적화된 경로를 형성한다.

다시 말하면, 상기 도 12에서와 같이 상기 HA(1220)에 의한 PCH 피기배킹을 통해서 상기 CR1(1230)과 CR2(1240)는 상기 MR(1210)과 최적화된 터널(RO Tunnel)(1215)(1225)을 확립할 수 있다.

상기 도 12에서는 상기 CR2(1240)가 상기 MR(1210)과 최적화된 터널(1225)을 확립함을 보여주고 있다. 또한 상기 CR1(1230)에서도 필요에 따라서 최적화된 터널을 확립할 수 있다. 즉, 상기 CR1(1230)과 상기 CR2(1240)가 최적화된 터널을 확립할 경우 상기 CR2(1240)의 서브넷에 존재하는 모든 CN(1260)으로부터 보내어진 패킷은 상기 CR2(1240)에 의해서 경로가 최적화된다.

한편, 도 12에서 참조부호 1204의 자율시스템에 존재하는 CN2들(1270)은 자신들에게 더 가까운 임의의 CR 예컨대, 참조부호 1250과 같은 CR이 존재하지 않을 경우 최소한 상기 CR1(1230)에 의해서 경로 최적화 서비스를 받을 수 있다.

이하, CR을 이용한 경로 최적화 동작 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 임의의 CN1(1260)에서 패킷을 상기 CR2(1240)에 전송하면, 상기 CR2(1240)는 상기 수신된 패킷을 상기 CR1(1230)로 전송한다. 상기 CR1(1230)은 상기 전송된 패킷을 수신하여 HA(1220)에게 전달한다. 상기 HA(1220)는 MR(1210)에게 상기 패킷을 전송하고 이후 상기 MR(1210)과 터널링을 형성한다.

그런 다음, 상기 HA(1220)는 상기 패킷에 PCH를 피기배킹하여 상기 CR1(1230)로 전송한다. 상기 CR1(1230)로 전송되는 PCH가 포함된 상기 패킷은 상기 CR2(1240)를 거쳐 상기 CN1(1260)로 전송된다.

이 때, 상기 CR1(1240)은 상기 HA(1220)에 의해 PCH 피기배킹된 패킷을 확인하고, 이를 통해 상기 MR(1210)의 정보를 획득하게 된다. 이후 상기 CR1(1230)과 MR(1210)간에는 최적화된 터널 형성을 위한 시그널링을 통해 최적화된 경로(1215)를 형성하게 된다.

또한 상기 CR2(1240)도 상기 HA(1220)에서 상기 CR1(1230)을 통해 전달되는 PCH 피기배킹된 패킷을 확인하고, 이를 통해 상기 MR(1210)의 정보를 획득하게 된다. 이후 상기 CR2(1240)와 상기 MR(1210)간의 최적화된 터널 형성을 위한 시그널링을 통해 최적화된 경로(1225)를 형성하게 된다.

한편, CN2(1270)는 만약 자신과 인접한 위치에 CR이 존재하지 않을 경우, 최소한 자신과 가장 근접해 있는 CR을 통해 경로 최적화 서비스를 수행하게 된다. 예컨대, 상기 도 12에서는 상기 CN2(1270)에 가장 근접한 CR이 CR1(1230)인 경우를 가정하여 살펴보기로 한다.

즉, 상기 CN2(1270)는 자신이 속해있는 CR이 존재하지 않을 경우, 최소한 상기 CR1(1230)에 의해서 경로 최적화가 이루어진다. 따라서 상기 CN2(1270)에서는 상기 CR1(1230)로 패킷을 전송하면, 상기 CR1(1230)에서는 상기 MR(1210)간 형성된 터널링(1215)을 통해 상기 전송되는 패킷을 MR(1210)에게 전송하게 된다.

상기 MR(1210)은 상기 HA(1230)간 형성된 터널링을 통해 상기 수신된 패킷을 전송하고, 상기 HA(1220)는 상기 패킷에 PCH를 피기배킹한 후, 상기 CN2(1270)로 전송하게 된다. 따라서 상기 CN2(1270)는 상기 CR1(1230)을 통해 경로 최적화 서비 스를 받을 수 있다.

즉, 제안하는 본 발명의 실시예에 따른 CR 기반 경로 최적화 방안은, 먼저 상기 PCH 피기배킹을 통해서 상기 CR1(1230)과 MR(1210) 사이에 최적화된 터널(1215) 및 상기 CR2(1240)와 상기 MR(1210) 사이에 최적화된 터널(1225)이 형성된다. 이후 상기와 같이 최적화된 터널(1215)(1225)이 형성된 이후에는 상기 최적화된 터널(1215)(1225)을 통해서 최단거리로 패킷 전송이 이루어지게 된다.

상기에서는 상기 도 12를 참조하여 CR에 기반한 경로 최적화 방안에 대하여 설명하였으며, 이하에서는 첨부한 도면 도 13을 참조하여 MR과 MR간(MR-to-MR)간 경로 최적화 방법을 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 MR과 MR 간의 경로 최적화 구조도를 도시한 도면이다.

상기 도 13을 참조하면, 참조부호 HA1(1330), HA2(1340) 각각은 홈 에이전트를 나타내며, MR1(1310) 및 MR2(1320) 각각에 대하여 HA 역할을 수행한다. 즉, 상기 HA1(1330)은 상기 MR1(1310)의 HA 역할을 수행하고, 상기 HA2(1340)는 상기 MR2(1320)의 HA 역할을 각각 수행한다. 상기 MR1(1310), MR2(1320)는 이동망의 액세스 라우터로서 이동성을 가지며, NEMO 시스템에서 기본적으로 정의된 기능을 수행한다. 또한 참조부호 1335 및 1345는 인터넷 라우팅 영역(Domain)인 자율시스템(Autonomous System)을 나타내며, MN1(1350) 및 MN2(1360)은 이동망 내에 위치한 이동 노드 또는 고정된 노드를 나타낸다.

이하, 이동망의 액세스 라우터인 상기 MR1(1310)과 상기 MR2(1320)간 패킷을 주고받는 상황 예컨대, 상기 MR1(1310)에서 MR2(1320)로 패킷을 전송하고자 하는 경우를 설명한다.

상기 도 13에서 상기 MN1(1350)이 MN2(1360)를 목적지로 하는 패킷을 전송할 경우, 상기 MN1(1350)로부터 전송되는 상기 패킷은 먼저 상기 MR1(1310)에서 수신하고, 이후 MR1-HA1간의 기본터널(Default Tunnel)(1301)을 통해 상기 HA1(1330)로 전달된다. 그러면 상기 HA1(1330)은 상기 전달받은 패킷에 PCH를 피기배킹하여 PCH를 포함하는 패킷을 생성하고, 이후, 상기 생성한 PCH를 포함하는 패킷을 IP 라우팅을 통해서 상기 HA2(1340)로 전달한다. 다음으로, 상기 PCH를 포함하는 패킷을 전달받은 상기 HA2(1340)는 MR2-HA2간에 이미 형성되어 있는 기본터널(forwarding packet through bi-directional tunnel)(1303)을 통해서 상기 전달받은 PCH가 포함된 패킷을 상기 MR2(1320)로 터널링하게 된다.

상기 MR2(1320)는 상기 PCH가 피기배킹된 패킷이 전달되면, 상기 패킷에 포함된 PCH를 통해 상기 MR1(1310)의 존재를 인식하고, 상기 PCH를 해석하여 상기 MR1(1310)의 CoA를 획득하게 된다. 이어서, 상기 MR2(1320)는 상기 MR1(1310)의 CoA를 통해 경로 최적화를 위한 시그널링 절차를 수행하고, 이를 통해서 상기 MR1(1310)과 상기 MR2(1320)간에 최적화된 터널(Ro Tunnel))(1305)을 형성하게 된다. 상기 MR1(1310)과 상기 MR2(1320)간 최적화된 터널(1305)이 형성된 이후에 전달되는 패킷, 즉 상기 MN1(1350)과 MN2(1360) 사이의 모든 패킷은 상기 최적화된 터널(1305)을 통해서 전달되게 된다.

상기에서는 상기 MR1(1310)에서 MR2(1320)로 전달되는 패킷 전송 과정에 대 하여 살펴보았으며, 이하에서는 이와는 반대로 상기 MR2(1320)에서 MR1(1310)로 전달되는 패킷 전송 과정을 살펴보면 다음과 같다.

즉, 상기 도 13에서 상기 MN2(1360)가 MN1(1350)을 목적지로 하는 패킷을 전송할 경우, 상기 MN2(1360)로부터 전송되는 상기 패킷은 먼저 상기 MR2(1320)에서 수신하고, 이후 MR2-HA2간의 기본터널(1303)을 통해 상기 HA2(1340)로 전달된다. 그러면 상기 HA2(1340)는 상기 전달받은 패킷에 PCH 피기배킹을 수행한다. 이후 상기 PCH가 포함된 패킷을 IP 라우팅을 통해 상기 HA1(1330)로 전달한다. 이를 수신한 상기 HA1(1330)은 MR1-HA1간에 이미 형성되어 있는 기본터널(1301)을 통해서 상기 전달받은 PCH가 포함된 패킷을 상기 MR1(1310)로 터널링하게 된다.

상기 MR1(1310)에서는 상기 PCH가 피기배킹된 패킷이 전달되면, 상기 패킷에 포함된 PCH를 통해 상기 MR2(1320)의 존재를 인식하고, 상기 PCH를 해석하여 상기 MR2(1320)의 CoA를 획득한다. 이후 상기 MR1(1310)는 상기 MR2(1320)의 CoA로 경로 최적화를 위한 시그널링 절차를 수행하고, 이를 통해서 상기 MR2(1320)와 상기 MR1(1310) 간에 최적화된 터널(1305)을 형성하게 된다. 따라서 상기 MR2(1320)와 상기 MR1(1310)간 최적화된 터널(1305)이 형성된 이후에 전달되는 패킷, 즉 상기 MN1(1350)과 상기 MN2(1360) 사이의 모든 패킷은 상기 최적화된 터널(1305)을 통해서 전달된다.

상술한 바와 같이, MR에서 패킷에 피기배킹된 PCH를 해석하고, 이후 상기 PCH 해석을 통한 MR간 최적화된 경로를 확인하고, 이를 통해 MR간 최적화된 터널을 확립할 수 있다면, 이동망간에 최단 경로를 통한 패킷을 교환할 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면 도 14를 참조하여 중첩된 터널 구조에서의 경로 최적화 방법을 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 중첩 터널 구조에서의 경로 최적화 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 14를 참조하면, 참조부호 HA1(1440), HA2((1450) 및 HA3(1460) 각각은 홈 에이전트를 나타내며, MR1(1410), MR2(1420) 및 MR3(1430) 각각에 대하여 HA 역할을 수행한다. 상기 MR1(1410), MR2(1420) 및 MR3(1430)은 이동망의 액세스 라우터로써 이동성을 가진다. CR(1490)은 네트워크 액세스 라우터로써 그 네트워크에 속해 있는 임의의 CN(1480)을 대신해서 경로 최적화에 참여할 수 있는 기능을 수행한다. MN(1470)은 이동망 내에 위치하는 이동 노드 또는 고정된 노드를 나타내고, 참조부호 1445 및 1455는 상기한 HA1(1440)과 HA2(1450)가 위치하는 자율시스템을 나타낸다.

상기와 같은 구성은 상기 MR2(1420)가 상기 MR1(1410)에 중첩되어 있고, 또한 상기 MR3(1430)이 상기 MR2(1420)에 중첩되어 있는 상황을 나타내고 있다. 이하, 상기 구성을 통해 본 발명의 실시예에 따른 중첩 터널에서의 경로 최적화 방안을 설명한다. 상기 도 16에 따른 실시예는 상기 MN(1470)이 상기 CN(1480)과 통신하는 과정을 나타낸 것이다.

먼저, 기본적인 NEMO 지원 기술은 각각의 MR들이 자신과, 자신의 HA 사이에 터널을 형성하고, 또한 각 MR들 자신의 하부 단으로부터 전송되어 외부로 나가는 패킷은 상기 형성된 터널을 통해 HA를 거쳐 전송한다는 기본 메커니즘을 가지고 있 다.

따라서 상기 도 14와 같은 상황에서 상기 MN(1470)이 상기 CN(1480)과 통신을 수행하고자 할 경우에는, 상기 MR3(1430), MR2(1420) 및 MR1(1410)에 대해 각각 MR3-HA3, MR2-HA2 및 MR1-HA1과 같은 터널이 형성되어야 한다. 즉, 도 14에 도시한 바와 같이, 기본적으로 상기 MR1(1410)은 자신의 HA인 상기 HA1(1440)과 터널(MR1-HA1)을 생성(1401)하고, 상기 MR2(1420)는 자신의 HA인 상기 HA2(1450)와 터널(MR2-HA2)을 생성(1403)하고, 상기 MR3(1430)은 자신의 HA인 상기 HA3(1460)과 터널(MR3-HA3)을 생성(1405)한다.

여기서, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 MR2(1420)는 상기 MR1(1410)의 서브넷에 위치하고 있으며, 상기 MR3(1430)은 상기 MR2(1420)의 서브넷에 위치하고 있다. 따라서 상기 MR2(1420)가 상기 MR3(1430)으로부터 전송되는 패킷을 자신의 MR2-HA2를 거쳐서 전송되도록 처리하여야 하고, 또한, 상기 MR1(1410)은 상기 MR2(1420)로부터 전송되는 패킷을 자신의 MR1-HA1 터널(1401)을 거쳐서 전송되도록 처리하여야 한다. 즉, 상기 MR3(1430)으로부터 MR3-HA3까지 형성되는 터널(1405)은, 상기 MR2(1420)와 HA2(1450) 사이의 MR2-HA2 터널(1403)과 상기 MR1(1410)과 HA1(1440) 사이의 MR1-HA1 터널(1401)을 거쳐서 연결된다.

다시 말하면, 상기 MN(1470)에서부터 상기 CN(1480)으로 전송되는 패킷은 MR3-HA3간에 형성된 기본터널(1405)을 통해 MR3(1430)에서 첫 번째 터널링이 이루어진다. 다음으로, MR2-HA2간에 형성된 기본터널(1403)을 통해 MR2(1420)에서 두 번째 터널링이 이루어진다. 마지막으로, MR1-HA1간에 형성된 기본터널(1401)을 통 해 MR1(1410)에서 세 번째 터널링이 이루어진다.

이 때 상기에서 각각 터널링된 패킷은, 먼저 상기 HA1(1440)에서 디캡슐레이션 되면서 PCH1이 피기배킹된다. 그런 다음 상기 HA2(1450)에서 다시 디캡슐레이션 되면서 PCH2가 피기배킹된다. 마지막으로 상기 HA3(1460)에서 다시 디캡슐레이션 되면서 PCH3이 피기배킹된다. 상기 PCH1은 상기 HA1(1440)에 의해 피기배킹된 첫 번째 PCH를 나타내고, 상기 PCH2는 상기 HA2(1450)에 의해 피기배킹된 두 번째 PCH를 나타내고, 상기 PCH3은 상기 HA3(1460)에 의해 피기배킹된 세 번째 PCH를 나타낸다. 또한, 상기 각각의 PCH에는 상기 MR1(1410)과 MR2(1420) 및 MR3(1430)에 대한 각각의 CoA가 실리게 된다.

여기서, 상기 HA2(1450)의 경우는 상기 HA1(1440)로부터 피기배킹된 PCH1을 가진 패킷을 확인하여 자신의 MR2(1420)가 상기 MR1(1410)에 중첩되어 있음을 확인한다. 또한 상기 HA3(1460)의 경우는 상기 HA2(1450)로부터 피기배킹된 PCH2를 가진 패킷을 확인하여 자신의 MR3(1430)이 상기 MR2(1420)에 중첩되어 있음을 확인하게 된다. 또한 상기 CN(1480)의 경우는 상기 HA3(1460)으로부터 피기배킹된 PCH3을 가진 패킷을 확인함으로써 상기 MR3(1430)의 CoA 정보를 획득한다.

이때, 상기와 같이 중첩된 구조에 있는 상기 HA2(1450) 및 HA3(1460) 각각은 PCH를 피기배킹할 때 상위 터널로부터 전달된 PCH에, 자신에게 속해있는 MR의 CoA만을 더 추가한다.

즉, 상기 HA2(1450)는 상위 터널의 종단점인 MR1(1410)의 CoA(MR1_CoA)와 자신의 터널 종단점인 MR2(1420)의 CoA(MR2_CoA)를 갖는 PCH2를 피기배킹한다. 따라 서 상기 PCH2는 상기 HA2(1450)에 의해서 상기 PCH1의 MR1_CoA 정보에서 MR2_CoA 정보가 더 추가된 MR1_CoA|MR2_CoA 정보를 포함하여 상기 HA3(1460)으로 전송된다.

또한, 상기 HA3(1460)은 상기 전달되는 MR1(1410) 및 MR2(1420)의 CoA(MR1_CoA|MR2_CoA)와 자신의 터널 종단점인 MR3(1430)의 CoA(MR3_CoA)를 갖는 PCH3을 피기배킹한다. 따라서 상기 PCH3은 상기 HA3(1460)에 의해서 상기 PCH2의 MR1_CoA|MR2_CoA 정보에서 MR3_CoA 정보가 더 추가된 MR1_CoA|MR2_CoA|MR3_CoA 정보를 상기 CR(1490)을 통해 CN(1480)으로 전달하게 된다.

최종적으로, 상기와 같은 모든 과정을 통해 상기 PCH3을 가진 패킷이 상기 CR(1490)을 거쳐서 상기 CN(1480)에 도착하게 된다. 여기서, 상기 CR(1490)은 상기 PCH3을 통해서 상기 MR1(1410), MR2(1420) 및 MR3(1430)과 같은 중첩 경로 정보를 획득하게 되고, 이후 상기 정보를 통해 중첩된 최적화 터널(1407)을 형성하게 된다.

이하, 상기한 바와 같은 중첩 터널 구조에서의 경로 최적화 동작 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 상기 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 MN(1470)이 전달하는 첫 번째 패킷은 MR3-HA3간에 형성된 기본터널을 통해 MR3(1430)에서, 다음으로 MR2-HA2간에 형성된 기본터널을 통해 MR2(1420)에서, 마지막으로 MR1-HA1간에 형성된 기본터널을 통해 MR1(1410)에서 3번에 걸쳐 터널링이 이루어진다.

상기와 같이 3-레벨(level)로 터널링된 패킷은 상기 HA1(1440)에서 디캡슐레이션 되면서 첫 번째 PCH 즉, PCH1이 피기배킹 된다. 이후, 상기 HA2(1450)에서 다 시 디캡슐레이션 되면서 두 번째 PCH 즉, PCH2가 피기배킹 된다. 그런 다음, 마지막으로 HA3(1460)에서 다시 디캡슐레이션 되면서 세 번째 PCH 즉, PCH3이 피기배킹 된다.

상기한 과정을 통해 최종적으로 상기 PCH3을 가진 패킷이, 상기 CR(1490)을 거쳐 상기 CN(1480)에 도착하게 된다. 이 때 상기 CR(1490)은 상기 PCH3을 통해서 MR1(1410) -> MR2(1420) -> MR3(1430)과 같은 중첩된 경로 정보를 획득하게 되고, 이후 상기 정보를 통해 중첩된 최적화 터널(1407)을 형성하게 된다.

한편, 상기 CR(1490)은 상기 MR3(1430)과 중첩된 최적화 터널(1407)을 형성한 이후, 상기 형성된 최적화된 터널을 통과하기 위해 소스 라우팅(SR, Source Routing)을 수행한다. 여기서 상기 소스 라우팅에 대하여 설명하면 다음과 같다.

통상적인 라우팅은 라우터가 패킷의 목적지 주소 필드를 통해 프리픽스(prefix) 부분을 확인하게 된다. 이후 자신의 라우팅 테이블과 비교하고, 이를 기반으로 해당 프리픽스를 갖는 패킷들을 다음에 어느 곳으로 포워딩(forwarding) 할 것인지 결정하게 된다. 반면, 상기 소스 라우팅은, 라우터가 최종 목적지 주소까지 참조하지 않고 프리픽스 부분만 참조하여 라우팅 하는 것과 달리, 라우터가 목적지 주소를 끝까지 모두 확인하고, 이를 통해 해당 목적지 주소를 갖는 패킷을 어디로 보낼 것인지 결정하게 된다. 따라서, 상기 소스 라우팅은 각각의 IP 주소별로 라우팅 경로를 세부적으로 지정할 수 있는 방법이다. 상기 소스 라우팅을 통해서 CR(1490) <-> MR1(1410) <-> MR2(1420) <-> MR3(1430)과 같이 양방향 전달에서 최적화 경로를 획득하게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 이동 네트워크에서 피기배킹을 이용한 경로 최적화 방법에 따르면, NEMO 지원 환경에서 발생되는 경로 최적화 문제를 해결하는데 사용될 수 있는 단순하면서도 효과적인 방법의 제공이 가능하다.

또한, 홈 에이전트(HA), 이동 라우터(MR), 상대 라우터(CR) 등과 같은 특별한 라우터들만의 기능 확장을 통해 동적으로 경로를 최적화할 수 있으며, 이를 통해 기존 모바일 IPv6 기반의 상대 노드 및 이동 라우터간의 경로 최적화 방식에 비해 더 높은 최적화 효율을 얻을 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 PCH 피기배킹 방식 적용은 경로 최적화에 대한 일반적인 접근방식으로써 여러 가지 부류의 최적화 문제를 동시에 해결하는데 이용될 수 있으며, CR 기반의 경로 최적화 문제나 중첩된 구조에서의 터널 최적화 문제 등에 다양한 상황에서 경로 최적화를 이룰 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 피기배킹된 PCH 정보를 이용하여 CR 기반 환경, MR과 MR간의 환경, 중첩 환경 등에서 최적화가 고려된 터널을 얻을 수 있으며, 또한, 최적화가 고려된 터널을 이용함으로써 상기 터널을 통한 패킷 전달은 최적화된 패스에 따라 전달할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 중첩된 NEMO 환경에서 패킷 전송 감소와 오버헤드 감소 등의 효과를 얻을 수 있는 이점을 가진다.

Claims

다수의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서,

소정의 이동 라우터가 자신의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드로부터 패킷이 전송되면, 미연에 설정된 기본 터널을 통해 상기 이동 라우터의 해당 홈 에이전트로 상기 패킷을 전송하는 과정과,

상기 패킷을 수신한 홈 에이전트는 상기 패킷에 상기 이동 라우터의 등록 정보를 추가하여 상기 패킷이 목적지로 하는 상대 노드의 해당 상대 라우터로 전송하는 과정과,

상기 상대 라우터가 상기 수신 패킷을 통해 상기 이동 라우터의 등록 정보를 획득하고, 상기 정보에 상응하여 상기 이동 라우터와의 패킷 전송을 위한 최적화된 터널을 형성하는 과정을 포함하며,

상기 이동 라우터의 등록 정보는 상기 이동 라우터의 경로 정보를 가지는 의탁주소(Care of Address)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 최적화된 터널은, 상기 이동 노드와 상기 상대 노드간 패킷 전송을 위한 최단거리 경로인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제1항에 있어서,

상기 최적화 터널 형성 후, 상기 이동 노드와 상기 상대 노드간 모든 패킷 전송은, 상기 형성된 최적화 터널을 통해 이루어짐을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
다수의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서,

홈 에이전트는 이동 라우터로부터 패킷이 전달되면, 상기 패킷에 상기 이동 라우터의 경로 정보를 나타내는 경로 제어 헤더(Path Control Header)를 피기배킹(piggybacking)하는 과정과,

상기 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷을 목적지로 하는 상대 라우터로 전송하는 과정과,

상기 상대 라우터는 상기 패킷에 피기배킹된 경로 제어 헤더를 해석하여 상기 이동 라우터의 경로 정보를 획득하는 과정과,

상기 획득된 상기 이동 라우터의 경로 정보에 상응하여 상기 이동 라우터와의 경로 최적화를 위한 시그널링을 수행하는 과정과,

상기 시그널링 절차 이후, 상기 이동 라우터와 상기 상대 라우터간 패킷 전송을 위한 최단 경로를 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 홈 에이전트는 상기 이동 라우터로부터 패킷이 전송되면, 상기 이동 라우터에 상응하는 경로 정보를 자신이 관리하는 테이블을 통해 검색하고, 상기 검색된 상기 이동 라우터의 경로 정보를 가지는 경로 제어 헤더를 상기 패킷에 피기배킹함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 이동 라우터의 경로 정보는 상기 이동 라우터의 의탁주소(Care of Address)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 최단 경로 설정 후, 상기 이동 라우터에서 상기 상대 라우터간 전송되는 모든 패킷 전송은, 상기 설정된 최단 경로를 통해 이루어짐을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 상대 라우터는, 홈 에이전트, 이동 라이터, 액세스 라우터 및 보더(Border) 라우터를 포함하며, 상기 경로 제어 헤더를 해석하여 경로 최적화 기능을 수행함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 경로 제어 헤더는 홉-바이-홉(Hop-by-Hop) 옵션 헤더(option header)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 경로 제어 헤더는 주소 정보(address information)를 옵션 데이터로 가지며, 상기 주소 정보는 상기 이동 라우터의 의탁주소인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제6항에 있어서,

상기 경로 최적화를 위한 시그널링 절차는,

상기 경로 제어 헤더를 통해 상기 이동 라우터의 경로 정보를 획득한 상기 상대 라우터는 바인딩 업데이트(Binding Update) 요구를 위한 바인딩 요청(Binding Request) 메시지를 상기 이동 라우터로 전송하는 과정과,

상기 요청 메시지를 수신한 상기 이동 라우터는 현재 자신과 통신중인 상기 상대 라우터에게 현재의 바인딩 정보를 통보하기 위한 바인딩 업데이트 메시지를 전송하는 과정과,

상기 업데이트 메시지를 수신한 상기 상대 라우터는 상기 바인딩 업데이트 수신을 승인하기 위한 바인딩 응답(Binding Acknowledgement) 메시지를 전송하는 과정과,

상기 바인딩 응답이 전송되면, 상기 상대 라우터와 상기 이동 라우터간 최적화된 터널을 형성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제13항에 있어서,

상기 바인딩 업데이트 및 바인딩 응답을 포함하는 모든 패킷에 대하여 데이터 인증 메커니즘을 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제13항에 있어서,

상기 바인딩 요청 메시지는 경로가 최적화된 터널 형성의 필요성을 상기 이동 라우터에게 알리기 위한 메시지인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제13항에 있어서,

상기 상대 라우터는 상기 이동 라우터와의 데이터 송수신중, 시스템 설정에 따른 소정의 시간 만료 시점까지 상기 이동 라우터로부터 바인딩 업데이트 메시지를 수신하지 못한 경우 상기 바인딩 요청 메시지를 전송함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제13항에 있어서,

상기 바인딩 요청 메시지는 상기 상대 라우터에서 관리하는 도달 가능한 네트워크 정보를 상기 이동 라우터에게 알리기 위한 이동성 옵션(Mobility Option) 필드를 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제17항에 있어서,

상기 도달 가능한 네트워크 정보는 프리픽스 셋(a set of prefixes)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제17항에 있어서,

상기 이동성 옵션 필드는 도달 가능한 네트워크 프리픽스 이동성 옵션(reachable Network Prefixes Mobility Option)으로 정의되며, 가변 크기(variable size)를 가지는 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
이동 라우터들의 중첩된 구조를 가지는 이동 네트워크에서 패킷 전송을 위한 경로 최적화 방법에 있어서,

이동 라우터의 관리 영역 내에 상기 이동 라우터와 다른 적어도 하나 이상의 이동 라우터들을 서브넷 영역으로 구성하는 중첩된 구조를 가지며, 다수개의 홈 에이전트와, 다수개의 이동 라우터들과, 상기 이동 라우터와 패킷 송수신을 수행하는 상대 라우터와, 상기 다수개의 이동 라우터들과 상기 상대 라우터 각각의 서브넷에 연결되는 적어도 하나 이상의 이동 노드들을 포함하여 이루어진 이동 네트워크에서, 소정의 이동 라우터의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드로부터 상기 상대 라우터의 서브넷에 연결된 소정의 이동 노드를 목적지로 하는 패킷을 전송하는 경우,

상기 이동 노드와 상대 노드간 패킷 전송을 위한 경로 상에 존재하는 모든 이동 라우터들은 자신들의 해당 홈 에이전트와 기본 터널을 각각 형성하는 과정과,

상기 형성된 각각의 기본 터널을 통해 상기 이동 노드의 패킷이 전송되면, 상기 각 이동 라우터들에 상응하는 각 홈 에이전트들은 자신들의 해당 이동 라우터의 주소 정보만을 추가한 경로 제어 헤더를 상기 전송되는 패킷에 피기배킹하는 과정과,

상기 각 이동 라우터들의 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷을 상기 상대 라우터로 전송하는 과정과,

상기 상대 라우터는 상기 각 이동 라우터들의 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷이 전송되면, 상기 패킷에 포함된 상기 각 이동 라우터들의 경로 제어 헤더를 해석하여, 상기 이동 노드로부터 상기 상대 노드까지의 경로 상에 있는 모든 이동 라우터들의 주소 정보를 획득하고, 상기 획득한 주소 정보를 통해 상기 패킷을 전송하는 이동 라우터와 최적화된 터널을 형성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

상기 주소 정보는 상기 이동 라우터의 의탁주소(Care of Address)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

상기 최적화된 터널 형성 후, 상기 이동 노드에서 상기 상대 노드로 전송되는 모든 패킷 전송은, 상기 형성된 최적화 터널을 통해 이루어짐을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

상기 경로 제어 헤더는 홉-바이-홉(Hop-by-Hop) 옵션 헤더(option header)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

상기 경로 제어 헤더는 주소 정보(address information)를 옵션 데이터로 가지며, 상기 주소 정보는 이동 라우터의 의탁주소인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

상기 홈 에이전트들은 자신들의 바로 상위 계층에 있는 홈 에이전트로부터 경로 제어 헤더 피기배킹된 패킷을 통해, 각 홈 에이전트 자신들의 해당 이동 라우터가 중첩되어 있음을 인지함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

상기 상대 라우터로 전송되는 패킷은 상위 터널의 모든 이동 라우터들에 대한 각각의 주소 정보를 가지는 경로 제어 헤더가 피기배킹되어 전송됨을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제20항에 있어서,

홈 에이전트는 상기 패킷의 발신지와 수신지를 참조하여 상기 패킷에 대한 피기배킹 수행 여부를 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제27항에 있어서,

상기 피기배킹 수행 여부 결정은, 피기배킹 수행 후 이동 라우터와 홈 에이전트간 터널로부터 발신지와 수신지가 동일한 패킷이 지속적으로 전송되면, 상대 노드와의 경로 사이에 상대 라우터가 존재하지 않음을 인지하고, 경로 제어 헤더에 대한 피기배킹을 종료함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
제28항에 있어서,

상기 상대 라우터가 존재하지 않을 경우, 상대 노드는 자신과 근접해 있는 상대 라우터를 탐색하고, 상기 탐색된 상대 라우터를 통해 경로 최적화 터널을 형성하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 경로 최적화 방법.
다수의 노드들을 포함하는 이동 네트워크에서 임의의 노드들간 패킷 전송을 위한 경로 최적화 시스템에 있어서,

소정의 이동 노드로부터 패킷이 전송되면, 미연에 설정된 기본 터널을 통해 해당 홈 에이전트로 상기 패킷을 전송하고, 자신에게 전송되는 패킷에 포함된 경로 제어 헤더를 해석하여, 상기 패킷을 전송하는 상대 라우터와 경로 최적화 기능을 수행하는 이동 라우터와,

상기 패킷에 상기 이동 라우터의 주소 정보를 나타내는 경로 제어 헤더(Path Control header)를 피기배킹하여 상기 패킷이 목적지로 하는 상대 노드의 해당 이동 라우터로 전송하는 홈 에이전트를 포함하며,

상기 이동 라우터의 주소 정보는 상기 이동 라우터의 의탁주소(Care of Address)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제30항에 있어서,

상기 홈 에이전트는, 상기 이동 라우터로부터 패킷이 전송되면, 상기 이동 라우터에 상응하는 주소 정보를 자신이 관리하는 테이블을 통해 검색하고, 상기 검색된 상기 이동 라우터의 주소 정보를 상기 패킷에 추가하여 새로운 패킷을 생성함을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제30항에 있어서,

상기 홈 에이전트는 상기 상대 노드의 해당 이동 라우터가 존재하지 않음을 인지하면, 상기 패킷을 상기 상대 노드로 직접 전송함을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제30항에 있어서,

상기 홈 에이전트는 상위에 있는 홈 에이전트로부터 경로 제어 헤더가 피기배킹된 패킷을 통해, 상기 홈 에이전트 자신의 해당 이동 라우터가 중첩되어 있음을 인지함을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제30항에 있어서,

홈 에이전트는 상기 패킷의 발신지와 수신지를 참조하여 상기 패킷에 대한 피기배킹 수행 여부를 결정함을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제34항에 있어서,

상기 피기배킹 수행 여부 결정은, 피기배킹 수행 후 이동 라우터와 홈 에이전트간 터널로부터 발신지와 수신지가 동일한 패킷이 지속적으로 전송되면, 상대 노드와의 경로 사이에 상대 라우터가 존재하지 않음을 인지하고, 경로 제어 헤더에 대한 피기배킹을 종료함을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
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제30항에 있어서,

상기 상대 라우터는 홈 에이전트, 이동 라우터, 액세스 라우터 및 보더(Border) 라우터를 포함하며, 상기 경로 제어 헤더를 해석하여 경로 최적화 기능을 수행함을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제30항에 있어서,

상기 경로 제어 헤더는 홉-바이-홉(Hop-by-Hop) 옵션 헤더(option header)인 것을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.
제30항에 있어서,

상기 경로 제어 헤더는 주소 정보(address information)를 옵션 데이터로 가지는 것을 특징으로 하는 경로 최적화 시스템.