KR100853181B1

KR100853181B1 - 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법

Info

Publication number: KR100853181B1
Application number: KR1020060079982A
Authority: KR
Inventors: 양만석; 임동선
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-08-20
Also published as: KR20070061275A

Abstract

본 발명에 의한 이동단말의 빠른 핸드오버 방법은 이동노드가 접속중인 액세스 라우터(이하 "PAR"라고 함)에서 새로운 액세스 라우터(이하 "NAR"라고 함)로 이동하는 경우의 빠른 핸드오버 방법에 있어서, 상기 이동노드가 레이어 2(Layer 2)에서 생성되는 제1트리거를 기초로 핸드오버를 개시하는 단계; 및 상기 핸드오버에 의하여 패킷포워딩이 수행된 후 상기 이동노드가 자신의 이동검출을 함과 동시에 제2트리거를 생성하여 NAR로 자신의 이동을 통보하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 빠른 핸드오버에 필요한 효율적인 L2 트리거의 사용 시점을 제시함으로서 IPv6기반 무선랜 환경이 구축된 기차, 지하철, 고속 버스와 같은 고속 이동체에서 사용자가 이동 단말을 사용하여 무선 인터넷 서비스를 이용하고자 할 때 이동체가 이동 중에 발생하는 데이터 통신 속도 저하, 데이터 손실 및 접속 중단과 같은 문제점을 해결할 수 있다.

Mobile IPv6, Network Mobility, 핸드오버

Description

이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법{Method for fast handover using trigger}

도 1은 핸드오버 절차를 보여주는 신호흐름도이다.

도 2는 핸드오버 과정의 타임라인를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 4는 도 3의 과정을 보다 자세하게 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 트리거(trigger)를 이용한 빠른 핸드오버 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 IPv6기반의 모바일 네트워크망에서 이동노드와 액세스 라우터에서 발생하는 트리거를 이용하여 빠른 핸드 오버를 수행하는 방법에 관한 것이다.

망 이동성(Network Mobility)는 단말에 지속적인 네트워크 연결을 지원하는 종래의 host mobility와는 달리, 모바일 망이 속한 토폴로지내에서 인터넷에 대한 연결점이 변경되고, 따라서 그 rechability가 변경된다면, 그런 상황이 발생했을 때, 그 망에 연결된 모든 단말들에게 지속적인 인터넷 연결을 제공하겠다는 것이다.

이러한 시나리오는 기차, 버스, 선박, 비행기 그리고 PANs 등 많은 곳에서 발생할 수 있으며, 수많은 새로운 주소 설정(new addressing) 문제, 라우팅(routing) 문제, 그리고 보안(security) 문제들이 발생하게 된다.

MIP(Mobile Internet Protocol)에서 이동 노드는 인접한 두 무선 셀 간의 이동시, 두 계층에 걸쳐 핸드오버를 수행한다. 링크 레이어(Link Layer, Layer 2)에서 무선 접속점(wireless access point)을 옮기는(link switching) 핸드오버 후에, IP 레이어(Layer 3)에서도 이동한 셀 안에서 사용할 임시 주소를 설정하고, 통신하고 있는 상대 노드와 자신의 홈 네트워크에 새 주소를 알리는 바인팅 업데이트과정을 가진다.　 레이어 2에서의 핸드오버는 비교적 짧은 시간에 일어나지만, 그 후에 생기는 주소 설정에 쓰이는 레이어 3의 핸드오버는 길게는 수초에 이르는 시간이 걸린다. 이때는 모바일 노드가 패킷을 송수신할 수 없게 되는데, 이동 노드가 사라진 것처럼 보이는 이 시간을 핸드오버 레이턴시(handover latency)라고 한다.

이 핸드오버 레이턴시가 길면, 멀티미디어 스트리밍과 같이 시간 지연에 민감한 실시간의 데이터 트래픽의 경우 매우 치명적인 단점이 된다. 또한 이동 네트워크의 불안정한 무선 링크로 인해 서비스가 제대로 지원되지 못하는 문제점을 해결하기 위해 이동 네트워크가 두 개 이상의 경로를 가져야 하는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 무선랜 환경에서 고속 이동체에 인터넷 서비스를 제공시 이동체가 이동하면서 발생하는 핸드오버를 빠르게 처리함으로써 핸드오버시 발생하는 데이터 통신 속도 저하, 데이터 손실 및 접속 중단과 같은 문제점을 해결하기 위한 이동 노드의 빠른 핸드 오버 방법에 관한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동단말의 빠른 핸드오버 방법은 이동노드가 접속중인 액세스 라우터(이하 "PAR"라고 함)에서 새로운 액세스 라우터(이하 "NAR"라고 함)로 이동하는 경우의 빠른 핸드오버 방법에 있어서, 상기 이동노드가 레이어 2(Layer 2)에서 생성되는 제1트리거를 기초로 핸드오버를 개시하는 단계; 및 상기 핸드오버에 의하여 패킷포워딩이 수행된 후 상기 이동노드가 자신의 이동검출을 함과 동시에 제2트리거를 생성하여 NAR로 자신의 이동을 통보하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동단말의 빠른 핸드오버 방법은 이동노드가 접속중인 액세스 라우터에서 새로운 액세스 라우터로 이동하는 경우의 빠른 핸드오버 방법에 있어서, 이동노드가 레이어 2(Layer 2)에서 생성되는 제1트리거를 기초로 핸드오버 개시를 결정하는 단계; 상기 핸드오버 개시 결정에 따라 상기 이동노드가 PAR와의 연결을 끊는 단계; 상기 이동노드와의 연결이 끊어지면 PAR의 레이어 2에서 제2트리거를 생성하여 패킷 포워딩을 시작하는 단계; 및 상기 이동노드가 이동 검출을 함과 동시에 제3트리거를 생성하여 NAR로 자신의 이동을 알리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 도 1은 핸드오버 절차를 보여주는 신호흐름도이다. 도 2는 핸드오버 과정의 타임라인를 보여주는 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명에 의한 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법의 과정을 보여주는 흐름도이며, 도 4는 도 3의 과정을 보다 자세하게 보여주는 흐름도이다.

먼저, 본 발명에서 사용되는 용어의 의미를 설명한다.

- 이동노드 혹은 이동단말(Mobile Node, MN) : 이동성을 가지는 노드로, 무선 네트워크에 대한 액세스가 가능하다. 여러 네트워크 사이를 이동할 수 있으며, 이동 중에도 다른 노드들과 계속적으로 통신할 수 있다.

- 임시주소(Care-of-Address, CoA) : MN이 사용하는 임시 주소로, MN이 접속되어 있는 네트워크에 따라 달라진다.

- 홈 주소(Home Address) : MN이 가지는 고유한 IP 주소

- CN(Correspondent 노드) : MN과 통신하는 상대 노드

- 홈 망(Home Network) : MN의 Home Address가 속한 네트워크

- 홈 에이전트(Home Agent, HA) : MN의 Home Network에서 MN의 이동에 따른 CoA 관리와 MN의 Home Address로 들어오는 Datagram을 MN의 CoA로 터널링하여 전달하는 일을 한다.

- 액세스 라우터(Access Router, AR) : MN이 현재 접속한 네트워크의 Default Router

- 라우터 광고(Router Advertisement, RA) : AR이 주기적으로 Broadcasting 하는 ICMP 기반의 메시지로 AR의 Network Prefix를 포함한 정보를 알려주며, MIPv6에서 이동감지에 사용된다.

- MR(Mobile Router) : 모바일 라우터로서 자신에게 붙어있는 모바일 노드들의 라우팅 기능을 담당한다.

- LFN(Local Fixed Node) : 고정된 노드로서, LFR(Local Fixed Router)과 LFH(Local Fixed Host)가 있다.

- LMN(Local Mobile Node) :이동형 노드로서, LMR(Local Mobile Router)과 LMH(Local Mobile Host)가 있다.

- VMN(Visiting Mobile Node) : 방문자 노드로서, VMR(Visiting Mobile Router)과 VMH(Visiting Mobile Host)가 있다.

- 터널링(Tunneling) : Datagram에 목적지 주소를 한 번 덧씌우는 Encapsulation으로 패킷의 전달 방향을 바꾸고, 바뀐 목적지에서 Decapsulation하여 원래의 패킷을 수신하는 방법

- 핸드오버(Handover) : 현재의 CoA로 연결된 접속을 끊고, 새 CoA로 다시 접속하는 과정

- 핸드오버 레이턴시(Handover Latency) : Handover를 하는 동안 연결이 끊어져 패킷을 송수신할 수 없어 MN이 사라　진 것처럼 보이는 시간을 말한다.

현재의 IP주소 체계에서, 인터넷에 연결된 Node는 하나의 IP 주소를 통해 접속점을 식별할 수 있다. 따라서, Node가 자신에게 전달되는 Datagram을 수신하기 위해서는 자신의 IP를 포함하는 네트워크 내에 연결되어 있어야 한다. Node의 위치 가 바뀐다면, 그 접속된 네트워크에 따른 IP를 할당받아야 한다. 이동성을 가진 Node라면 이동할 때마다 이런 설정을 해야 하는 것이 반드시 필요하다.

이런 번거로움을 없애기 위해 Mobile IP가 제안되었고, 현재 IPv6의 표준화에 발맞추어 Mobile IPv6가 다방면으로 연구되어 표준화되고 있다.

도 1을 참조하면서 그 흐름을 살펴본다. Mobile IPv6에서 Mobile Node(101)는 이동성을 위해 자신을 식별하는 두 개의 주소를 가지게 된다. 하나는 Home Address로 Mobile Node에 고정된 유일한 주소이다. Mobile Node와 통신하는 Correspondent Node(104)가 MN이 속한 고정된 네트워크 내에서 가지는 고유한 주소(Home Address)로 패킷을 보내면, 홈 네트워크의 라우터 Home Agent는 Mobile Node가 실제 연결된 위치로 이 패킷을 대신 전달해준다. 이 때 필요한 것이 Mobile Node의 실제 위치이다. 이 위치를 나타내는 것이 두 번째 주소인 Care-of-Address이다. Mobile Node는 이동에 따라 자신의 Care-of-Address를 바꿔가며 사용한다.

MIPv6에서 Care-of-Address는 Stateless Address Autoconfiguration을 통해 생성된다. Mobile Node가 속하게 된 네트워크의 64bit Network Prefix와 Mobile Node의 64bit Network Identifier를 조합하여 128bit의 주소로 간단히 만들어질 수 있다.

Network Mobility는 이제까지의 단말에 지속적인 네트워크 연결을 지원하는 host mobility와는 달리, 모바일 망이 속한 토폴로지내에서 인터넷에 대한 연결점이 변경되고, 따라서 그 rechability가 변경된다면, 그런 상황이 발생했을 때, 그 망에 연결된 모든 단말들에게 지속적인 인터넷 연결을 제공하겠다는 것이다.

Ad Hoc 네트워크나 고정된 토폴로지를 갖는 네트워크가 고정된 인터넷 상에 서 이동할 때 mobility 기능을 처리하기 위해서 network mobility management가 필요하게 된다. 이동망에 위치한 노드가 이동을 알지 못하도록, 즉, mobility가 노드에게 알려지지 않도록 network mobility를 관리할 수 있다.

핸드오버란 무선 환경에서 모바일 노드의 이동에 따라 모바일 노드가 이전 네트워크에서 가졌던 CoA를 사용한 인터넷 연결을 끊고, 새 네트워크에서 얻은 CoA로 다시 연결하는 과정을 말한다. MIPv6의 핸드오버는 Internet Protocol Stack의 Layer 3에서 일어난다.

모바일 노드가 이동하면서 한 AR이 관장하는 무선 셀의 범위를 넘어가면 Layer-2의 핸드오프가 수행된다. 즉 다른 무선 셀로 Layer 2의 연결이 바뀐다. 그러나, IP Layer에서는 이동을 알지 못하며 다른 네트워크의 범위에 들어왔어도 아직 인지하지 못한다. 모바일 노드가 이동을 감지하는 것은 NAR(New AR, 103)이 자신이 관할하는 셀의 노드들에게 Broadcasting하는 RA 메시지를 받았을 때이다. 모바일 노드는 수신된 RA에 포함된 NAR의 Subnet Prefix 정보를 통해 자신이 다른 네트워크로 이동했음을 감지한다. 그리고, 모바일 노드는 알게 된 Subnet Prefix를 이용하여 Stateless Address Autoconfiguration으로 CoA를 생성해 내어 새 네트워크에서의 접속점을 확보한다.

이처럼 자동적으로 CoA가 이동 위치에 따라 변하기 때문에 모바일 노드가 PCoA(Previous　 CoA)로 오는 패킷을 이동 후에도 계속해서 수신하기 위해서는 HA와 AR에게　 CoA가 변화하는 것을 알리는 것이 필요하다.

따라서, 모바일 노드는 핸드오버를 할 때마다 (또한 주기적으로) HA와 AR에 BU메시지를 보내고, HA은 모바일 노드의 Home Address를 목적지로 자신에게 전달되는 패킷들을 AR로 터널링하여 포워딩해 모바일 노드가 수신하도록 한다. PAR(Previous AR,102)도 모바일 노드의 이동을 알지 못하고 계속 PCoA로 전달되는 패킷들을 NAR(New AR)로 터널링으로 패킷을 포워딩한다. 포워딩된 패킷을 받은 모바일 노드는 CN에게도 BU(Bingding Update)를 하게 되고, 그때부터 CN이 모바일 노드의 CoA로 패킷을 보내게 되고, 핸드오버가 완료된다.

위에서 기술된 과정 즉 Layer 2에서의 핸드오버 이후 모바일 노드 스스로가 이동했음을 감지하고, 새 CoA를 설정하고, BU를 보내고, 그에 대한 Acknowledgement를 받아 실제로 새 CoA로 패킷을 송수신하기까지는 짧지 않은 시간동안 핸드오버 레이턴시가 생기게 된다. 특히 기존의 핸드오버는 PAR의 셀 범위를 완전히 벗어나 더 이상 패킷을 받지 못하고, NAR(103)로의 이동을 RA 메시지를 받아 감지한 후에야 NCoA의 설정을 하기 때문에 레이턴시가 길어진다.

이제 도 2를 참조하면서, 핸드오버 레이턴시에 대하여 살펴본다.

도 2는 이러한 핸드오버 과정을 타임라인으로 나타낸 것이다. 첫 번째의 Link Swithing Latancy(210)가 Layer-2에서의 핸드오버(Handoff)를 나타내는 것이다. 두 번째 IP Connectivity Latency(220)가 이동 후 이동 감지(Movement detection) 및 주소 설정까지의 시간이다. 이 시간은 MN이 PAR의 셀 범위를 벗어나 연결이 끊어지고, NAR과의 링크 연결 후 NAR의 RA 메시지를 수신할 때까지의 시간이다. NAR이 주기적으로 RA 메시지를 Broadcasting하는 시점에 L2 핸드오프를 해서 바로 RA메시지를 받는다면 이 시간이 짧아질 수도 있다. 그러나 최악의 경우, NAR 의 RA메시지가 Broadcasting된 직후에 핸드오프가 된 경우라면, RA를 기다리는 시간이 길어진다. (물론, 이 시간이 너무 길면 Solicitation 메시지를 보내 RA를 요청한다.) NAR의 RA를 받은 때부터 MN은 NCoA를 생성하여 사용할 수 있으므로, NCoA를 Source Address로 하는 패킷을 송신할 수 있게 된다. 세 번째 latency(230)는 NCoA를 HA, PAR과 CN에게 Binding Update하고, Binding Acknowledgment를 받을 때까지의 시간이다. 이 Latency 동안은 MN은 NCoA로 패킷을 수신하지 못한다. 이 시간은 Network의 BU/BACK 메시지가 전달되는 네크워크의 혼잡 상태에 따라 달라진다. HA와 CN, PAR이 MN의 NCoA를 알게 된 후부터 MN은　 패킷을 수신하게 된다. 처음 한동안은 포워딩되는 것을 받다가 CN에게 CoA를 알리면, 터널링 없이 직접 수신하게 된다.

기존의 MIPv6 Handover 방식은 이와 같이 이동 감지에 걸리는 시간, 주소 설정 시간, BU/BACK 시간이 합쳐져 MN의 핸드오버 레이턴시를 생기게 하며, 이 Latency 동안의 패킷 유실과 지연은 멀티미디어 스트리밍 등의 실시간 서비스에서는 지대한 영향을 미치게 된다. 꼭 그렇지 않더라도 이동 때마다 수 초의 재연결 시간이 요구된다는 것이 사용자의 기다림을 요구하며, 불편을 초래하게 된다. 따라서, 핸드오버 레이턴시를 줄일 필요가 있다.

빠른 핸드오버 기법(Fast Handover scheme)은 위에 기술된 IP Connectivity latency와 Reception Latency를 줄이는 좋은 방법이다.

이제 도 3 및 도 4를 참조하면서, 본 발명에 의한 이동 노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법을 살펴본다.

본 발명은 아래의 세가지 경우로 크게 나누어 볼 수 있다.

먼저, 첫번째가 이동노드에 의한 핸드오버의 개시단계(Handover Initiation)이다(S310). 현재의 IETF Fast Handover Draft는 빠른 핸드오버(Fast Handover)의 개시를 트리거(Trigger)에 의해 하도록 하고 있다. 트리거(Trigger)란 레이어 2(L2 Layer)에서 보내는 정보로서, L2 Layer에서 일어나는 이벤트에 대한 정보를 레이어 3(L3)에 알리는 것을 말한다.

핸드오버의 시작 시점은 트리거에 의해 결정된다. 수신되는 전파의 세기가 특정 임계치보다 작아져서 레이어 2에서의 핸드오버가 예상되는 때에 트리거가 발생된다. 그 외의 방법으로 비용, 대역폭의 변화와 같은 요인에 의해 핸드오버를 개시하는 트리거(Handdover initiation trigger)의 발생이 결정될 수도 있다. 어떤 경우든 핸드오버의 시작을 지시하는 트리거는 레이어 2 연결이 끊어지기 전에 미리 발생되어야 한다. 이는, 빠른 핸드오버가 CoA의 make-before-break 방식을 채택하기 때문이다.

이동노드가 수신하는 전파의 세기를 액세스 라우터는 알 수 없으므로, 전파의 세기로 결정되는 핸드오버의 시작은 이동노드에 의해서만 이루어질 수 있다. 이동노드가 L2 트리거를 받게 되면, RtSolPr 메시지를 보내 핸드오버를 를 시작하게 된다.

두번째로 포워딩(Forwarding) 시작시점의 결정단계이다.

패킷을 포워딩하기 위한 터널의 설정은 HI/HACK을 통해 이루어지는데, 문제는 언제부터 포워딩을 시작할 것인가 이다. PAR의 레이어 2에서 이동노드와의 연결 이 끊어지게 되면(S320) 트리거를 발생시켜 PAR이 포워딩을 시작하도록 하고, 이렇게 하는 것이 가장 적게 패킷이 손실되게 하는 방법이다. MN은 이동 직전까지 패킷을 수신하고, 넘어가자마자, 방금 전에 포워딩된 패킷을 받기 때문이다(S330).

세번째로 이동노드와 NAR간의 통신단계이다. 이동노드는 이미 NCoA를 설정했으므로 레이어 2의 연결이 NAR로 재설정된 후 바로 이동해 왔음을 NAR에 알려야 하나, 레이어 3에서는 레이어 2에서 연결이 되었는지를 알 수가 없다. 이 경우 위의 경우에 사용하였듯이, 이동검출(Movement Detection)의 결정에서도 트리거를 사용할 수 있다. 즉 레이어 2의 연결이 끊어졌다 다시 연결되어, 전파의 세기가 커지기 시작하는 때에 트리거를 발생시켜 레이어 3에 정보를 주고, 트리거를 받은 시점에서 NAR에 FNA를 보낸다(S340). 트리거는 IEEE 802.11과 같은 레이어 2의 구성 요소에서 지원하여야 하며, 구체적인 포맷과 전달 과정 등은 본 발명에 의한 빠른 핸드오버의 범위를 벗어나서 빠른 핸드오버를 위한 효율적인 트리거 사용 시점이 중요하다.

도 4는 본 발명에 의한 핸드오버의 개시부터 완료까지의 메시지 흐름으로, 이동노드(MN)와 PAR, NAR사이의 상호 동작을 개략적으로 보여준다. 가늘고 진한 색의 화살표는 메시지들이고, 굵고 옅은 색의 화살표는 송수신하는 패킷의 흐름을 나타낸다. FBU, FBACK은 IPv6 Header를 사용하며, 다른 메시지들은 ICMPv6를 확장하여 만들어진다. 메시지들의 의미와, 메시지의 흐름에 따른 핸드오버 과정은 다음과 같다.

- Router Solicitation for Proxy (RtSolPr)- MN이 PAR에게, 핸드오버에 필 요한 정보(ie. NAR의 subnet prefix)를 요청한다. 이때, MN은 자신의 link-layer address(이더넷의 경우 48 비트 이더넷 주소)를 선택사항(option)으로 포함시켜 보낸다(S401).

- Proxy Router Advertisement (PrRtAdv)- PAR이 MN에게, NAR의 subnet prefix를 제공한다. IPv6에서 모든 AR들은 자신의 주변 라우터들과 Neighbor Discovory를 통하여 정보를 교환한다(S402).

- Handover Initiate(HI)- PAR이 NAR에게 MN의 핸드오버 프로세스의 시작을 알린다. MN의 LL address, PCoA, NCoA를 포함시킨다. PAR이 NAR로 HI를 보내는 것으로 터널을 개설하게 된다. HI를 받은 NAR은 MN에게 PCoA의 패킷이 전달되도록 host route를 만들어야 한다. 또한, PCoA를 Source IP로 사용하는 패킷이 MN으로부터 오는 경우를 위해 PAR로 가는 터널을 만들어야 한다(S403).

- Fast Binding Update (FBU)- PAR에게 NAR로 패킷을 포워딩하도록 요청한다(S404).

- Handover Acknowledge (HACK)- HI에 대한 NAR의 응답으로 PAR이 보낸 NCoA의 사용 가능 상태에 따른 Code를 포함시킨다. HACK으로 터널의 개설이 완료된다(S405).

- Fast Binding Acknowledgment (FBACK)- FBU에 대한 응답이다. FBACK을 받지 못하면 MN은 FBU_RX_TIMES만큼 FBU를 재전송한다. 그 후에도 받지 못하면, 빠른 핸드오버가 지원되지 않는 것으로 간주하고, 빠른 핸드오버를 중지한다. FBACK을 받으면 NCoA의 사용이 가능하다는 것이며, 터널의 개설이 완료되었음을 지적한다. 이로써 Link Disconnect 이전의 준비 작업은 완료된다(S406).

- Fast Neighbor Advertisement (FNA)- MN이 이동해 왔음을 NAR에게 알린다. 만약 MN이 FBACK을 받지 못한 상태에서 L2 핸드오버된 경우, 이제 패킷은 NAR로 포워딩되며(S407), NAR에 NCoA 사용이 가능한지 확인하는 요청을 포함시켜 송신한다(S408).

- Router Advertisement (RA) with NAACK - FNA에 대한 응답으로 RA 메시지에 NAACK option을 설정하여 보낸다. MN이 RA를 받으면, IP Connectivity Latency와 Reception Latency가 끝나고, 포워딩되는 패킷을 수신하게 된다. MN은 기존 BU방식과 동일하게 RA를 받으면 BU를 보낸다(S409).

IEEE 802.11과 같은 실재의 무선 환경에서 Link Switching Latency는　 Timeline에 표현된 것보다 훨씬 짧으며 IP Connectivity latency에 비해 무시할만한 크기로 작다. 따라서, IP Connectivity Latency를 줄이는 것만으로도 큰 성능의 향상을 가져올 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 방법은, 모바일 노드가 이동을 감지 한 후 FNA를 보내서 NAR에 도착을 알리도록 하고 있다. NAR은 그에 대해 RA 메시지를 전달한다. RA가 왔으므로 당연히 BU를 하게 된다.

그러나 항상 RA가 필요한 것은 아니라, 모바일 노드가 이동 전에 FBACK을 받지 못해서 NCoA가 검증되지 않은 경우에만 FNA를 보낸 후 NAACK(Neighbor Advertisement Acknowledgement)가 포함된 RA를 기다려서 NCoA의 사용을 결정한다. 따라서, 이런 특별한 경우가 아니라면 굳이 RA를 기다려서 BU를 보낼 필요가 없다.

실제로 FNA를 보내 RA를 받아서 BU를 전송하기까지의 시간은 3.3ms 정도였다. 이 시간을 줄이기 위해 FNA를 보내는 시점에, BU를 보내고, 모바일 노드가 예약한 NCoA를 소스 어드레스로 패킷을 보내는 경우, FNA를 받은 것과 같이 이동감지를 하게 할 수 있다. 또는 BU에 Piggybacking을 하는 방법도 있다. FNA가 이런 방식으로 생략된다면 Router도 굳이 RA를 보낼 필요가 없다. 이미 만들어진 NCoA를 두 번 확인하는 것과 같기 때문에, 이런 과정도 생략할 수 있다.

이와 같이 메시지를 보내고 받는 시간과 처리가 한 모바일 노드에 대해서 고려될 때는 큰 이익이 보이지 않지만, 수많은 모바일 노드들이 한 셀에 존재하는 경우, 이러한 처리량의 감소는 도움이 될 수 있다.

본 발명에서는 BU시점을 이와 같이 이동 직후 보내도록 한다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동 노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법은 빠른 핸드오버에 필요한 효율적인 L2 트리거의 사용 시점을 제시함으로서 IPv6기반 무선랜 환경이 구축된 기차, 지하철, 고속 버스와 같은 고속 이동체에서 사용자가 이동 단말을 사용하여 무선 인터넷 서비스를 이용하고자 할 때 이동체가 이동 중에 발생하는 데이터 통신 속도 저하, 데이터 손실 및 접속 중단과 같은 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명은 특히 모바일 노드가 많이 있거나, 트래픽이 많은 경우 AR들의 처리량을 줄여주어 효율성이 증대될 수 있다. 예를 들어, 혼잡한 도심이나 지하철 등 대중 교통 수단 내와 같이 이용자가 밀집된 지역의 경우 등 한 라우터가 처리해야 할 양이 크게 증가하므로, 이 발명이 적용될 수 있다.

이러한 빠른 핸드오버를 통한 기존 방식의 레이턴시를 줄일수 있다. IP Connectivity Latency가 줄어들게 되는데, 이것은 이미 MN이 NCoA를 가지고 있어서 이동 후의 CoA 설정 시간이 없어졌고, 기존 방식과 달리 MN이 이동 후 NAR에게 그 사실을 먼저 알리기 때문이다. NAR이 MN의 이동을 인지한 이후부터는 MN은 새로운 연결에서 NCoA를 사용할 수 있다.

기존의 핸드오버에서 Receoption Latency가 발생하던 BU/BACK의 RTT 동안에는 PCoA를 목적지 주소(Destination Address)로 보내진 패킷들을 터널을 통해 포워딩하여 수신하게 되므로, 이 동안의 패킷 손실을 없애게 되었다. 따라서, Reception Latency는 IP Connectivity Latency와 겹쳐진다.

빠른 핸드오버는 이동 전 NCoA 설정과 터널링의 두 가지 기본 개념으로 Link Layer의 핸드오버에 걸린 시간보다 약간 큰 정도로, 현저하게 핸드오버 ㄹ레이턴시를 줄일 수 있다. 일반적으로 빠른 핸드오버는 Latency를 30ms 안팎으로 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 물론, 빠른 핸드오버가 패킷 손실을 완전히 없애지는 않지만, 버퍼링을 한다면 IP Connectivity Latency 동안의 손실을 막을 수 있다.

Claims

이동노드가 접속중인 액세스 라우터(이하 "PAR"라고 함)에서 새로운 액세스 라우터(이하 "NAR"라고 함)로 이동하는 경우의 빠른 핸드오버 방법에 있어서,

(a) 상기 이동노드가 레이어 2(Layer 2)에서 생성되는 제1트리거를 기초로 핸드오버를 개시하는 단계; 및

(b) 상기 핸드오버에 의하여 패킷포워딩이 수행된 후 상기 이동노드가 자신의 이동검출을 함과 동시에 제2트리거를 생성하여 NAR로 자신의 이동을 통보하는 단계;를 포함하며,

상기 제1트리거는 레이어 2의 핸드오버가 예상되는 때에 발생하는 상기 이동노드의 트리거인 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
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제1항에 있어서, 상기 제1트리거는

상기 이동노드가 수신하는 전파의 세기가 핸드오버 개시를 결정하는 기준 임계치보다 낮은 경우에 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1트리거는

대역폭이 핸드오버를 결정하는 기준 임계치보다 낮아지는 경우에 더 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2트리거는

상기 이동노드가 수신되는 전파의 세기가 소정의 임계치를 넘어설 때 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2트리거는

대역폭이 소정의 임계치보다 커지는 경우에 더 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
이동노드가 접속중인 액세스 라우터에서 새로운 액세스 라우터로 이동하는 경우의 빠른 핸드오버 방법에 있어서,

(a) 이동노드가 레이어 2(Layer 2)에서 생성되는 제1트리거를 기초로 핸드오버 개시를 결정하는 단계;

(b) 상기 핸드오버 개시 결정에 따라 상기 이동노드가 PAR와의 연결을 끊는 단계;

(c) 상기 이동노드와의 연결이 끊어지면 PAR의 레이어 2에서 제2트리거를 생성하여 패킷 포워딩을 시작하는 단계; 및

(d) 상기 이동노드가 이동 검출을 함과 동시에 제3트리거를 생성하여 NAR로 자신의 이동을 알리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 (a)단계는

(a1) 핸드오버가 결정되면 상기 이동노드가 PAR로 핸드오버에 필요한 정보를 요청하는 단계;

(a2) PAR가 상기 요청에 부응하여 NAR에 관한 정보를 제공하고, 상기 NAR로 핸드오버 개시 결정을 통보하는 단계; 및

(a3) 상기 NAR로 패킷을 포워딩해줄 것을 상기 이동노드가 상기 PAR에 요청하고 그 응답을 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1트리거는

상기 이동노드가 수신하는 전파의 세기가 핸드오버 개시를 결정하는 기준 임계치보다 낮은 경우에 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1트리거는

대역폭이 핸드오버를 결정하는 기준 임계치보다 낮아지는 경우에 더 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 (b)단계는

(b1) 상기 이동노드가 상기 PAR에게 NAR로 패킷을 포워딩할 것을 요청하는 단계;

(b2) 상기 요청에 대한 정당한 응답을 수신하지 못하면 재전송하는 단계; 및

(b3) 재전송했음에도 상기 응답을 수신하지 못하면 빠른 핸드오버를 중단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 (d)단계는

(d1) 상기 이동노드가 상기 NAR로 FNA(Fast Neighbor Advertisement) 메시지를 보내 자신의 진입을 통보하는 단계; 및

(d2) 상기 진입을 허용하는 응답을 수신하면 바인딩 업데이트를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 제3트리거는

상기 이동노드가 수신되는 전파의 세기가 소정의 임계치를 넘어설때 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제7항에 있어서, 상기 제3트리거는

대역폭이 소정의 임계치보다 커지는 경우에 더 생성되는 것을 특징으로 하는 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법.
제1항 또는 제7항의 이동노드의 트리거를 이용한 빠른 핸드오버 방법을 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.