KR100895688B1 - 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 트리거신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법 - Google Patents

다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 트리거신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 이동 라우터 및 해당 고정 노드로 이루어진 모바일 네트워크가 고속으로 이동하는 경우, 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 업/다운 트리거 신호를 이용하여 이종망(특히, 무선망/위성망) 간의 핸드오버를 수행함으로써, 이동 라우터의 이동 속도에 무관하게 하위의 이동 네트워크에 속한 고정 노드에 대하여 패킷 손실 및 세션의 단절을 방지하고 단말 소모 전력을 최소화하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 다중 인터페이스 기반의 이동 라우터(MR)에서의 이종망 간의 핸드오버 방법에 있어서, 제1망에 위치한 상기 이동 라우터가, 제2망접속 인터페이스를 수면상태로 유지하고 제1망접속 인터페이스를 활성화하여 제1망 서비스를 제공받아 해당 하위 노드에 전달하는 제1망 서비스 수신 단계; 상기 이동 라우터가 제2망 측으로 이동함에 따라 제2망 링크업 트리거 신호를 감지하면, 상기 제2망접속 인터페이스를 활성화 상태로 전환하여 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계; 및 상기 핸드오버를 수행한 이동 라우터가 상기 활성화된 제2망접속 인터페이스를 통하여 제2망 서비스를 제공받아 상기 하위 노드에 전달하는 제2망 서비스 수신 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
모바일 네트워크, 이동 라우터, 이동 IP, 핸드오버, 무선망, 위성망, 링크 트리거 신호

Description

다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법{METHOD FOR HANDOVER BETWEEN HETEROGENEOUS NETWORKS USING LINK TRIGGER SIGNAL IN MULTI-INTERFACE MOBILE ROUTER}
본 발명은 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동 라우터 및 해당 고정 노드로 이루어진 모바일 네트워크가 고속으로 이동하는 경우, 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 업/다운 트리거 신호를 이용하여 이종망(특히, 무선망/위성망) 간의 핸드오버를 수행함으로써, 이동 라우터의 이동 속도에 무관하게 하위의 이동 네트워크에 속한 고정 노드에 대하여 패킷 손실 및 세션의 단절을 방지하고 단말 소모 전력을 최소화할 수 있는, 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-020-02, 과제명:고속 이동체 인터넷 위성 무선 연동 기술 개발].
최근 이동 인터넷 서비스의 보편화에 따라, 이동 노드뿐만 아니라 고속 열차의 경우와 같이 고정 노드를 하위로 갖는 모바일 네트워크가 망 사이를 고속으로 이동하더라도 연결중인 세션에 대하여 끊김이 없이 서비스를 유지하는 기술이 필요하게 되었다.
특히, 고속철(고속 열차)과 같이 시속 300 Km 이상으로 이동하는 고속 이동 라우터의 경우에 IPv4 기반의 모바일 네트워크 기술을 이용하면서도 패킷 손실과 지연을 최소로 할 수 있는 망 간 핸드오버 기술이 요구되고 있다.
이와 관련된 종래의 기술로는 이동 라우터가 핸드오버를 수행하는 동안 이동 노드에 대하여 빠른 이동 IPv6를 적용하는 방법이 있는데, 이는 이동 라우터가 핸드오버 이전의 액세스 라우터로부터 이동 이후의 새로운 액세스 라우터에 대응하는 프리픽스 정보를 수신하고 이 정보를 이동 노드에 전송한 후, 이동 라우터 및 이동 노드는 이전 액세스 라우터로 빠른 IPv6 바인딩 업데이트를 요청한다.
그러면, 이전 액세스 라우터와 새로운 액세스 라우터가 빠른 IPv6 바인딩에 따라 핸드오버 개시 및 통지 메시지를 교환하고, 이전 액세스 라우터가 이동 라우터 및 이동 노드에게 빠른 바인딩 확인 메시지를 전송하면, 이전 프리픽스를 이용하여 이동 라우터 및 노드로 향하는 데이터는 이전 액세스 라우터에서 터널을 통하여 새로운 액세스 라우터로 전달된다.
이동 라우터가 빠른 바인딩 확인 메시지를 수신하면, 이동 노드에게 이전 프리픽스 해제를 위한 제로 라이프 타임 메시지를 즉시 전송하고, 이후 이동 노드는 새로운 프리픽스를 이용하여 데이터를 전송한다.
종래 기술은 상기와 같이 빠른 이동 IPv6를 적용함으로써, 이동 라우터가 핸드오버 중에도 이동 노드와 상대 노드(CN) 간에 진행되고 있는 통신에 대하여는 패킷 손실을 방지하고 핸드오버 지연 시간도 감소시키는 효과가 있다
하지만, 시속 300Km 이상으로 달리는 고속철과 같은 고속 이동체의 경우에는 이동 셀 크기가 작아 여러 셀을 고속으로 통과하기 때문에, 핸드오버의 실패 확률이 증가하게 되고 또한 셀간 핸드오버에 필요한 최소 시간도 확보하지 못함으로써 패킷 손실을 피할 수 없게 된다는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술은 고속열차와 같은 고속 이동체에서는 패킷 손실이 발생하거나 핸드오버 실패로 인하여 세션이 단절될 수 있다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 해결하기 위하여, 다중 인터페이스를 갖는 이동 라우터에서 링크 업/다운 트리거 신호를 이용하여 이종망(특히, 무선망/위성망) 간의 핸드오버를 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은, 핸드오버가 수행된 후에는 이전 망에 대한 접속 인터페이스는 수명상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로 본 발명은, 다중 인터페이스 기반의 이동 라우터(MR)에서의 이종망 간의 핸드오버 방법에 있어서, 제1망에 위치한 상기 이동 라우터가, 제2망접속 인터페이스를 수면상태로 유지하고 제1망접속 인터페이스를 활성화하여 제1망 서비스를 제공받아 해당 하위 노드에 전달하는 제1망 서비스 수신 단계; 상기 이동 라우터가 제2망 측으로 이동함에 따라 제2망 링크업 트리거 신호를 감지하면, 상기 제2망접속 인터페이스를 활성화 상태로 전환하여 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계; 및 상기 핸드오버를 수행한 이동 라우터가 상기 활성화된 제2망접속 인터페이스를 통하여 제2망 서비스를 제공받아 상기 하위 노드에 전달하는 제2망 서비스 수신 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 다중 인터페이스를 구비하는 이동 라우터에서 순차적 링크 업/다운 트리거 신호에 의하여 무선망/위성망 간의 모바일 네트워크 핸드오버를 제어함으로써, 고속철 내에 있는 이동 라우터의 이동 속도에 무관하게 패킷 손실 및 세션의 단절을 방지하는 효과가 있다.
즉, 본 발명은, 링크 트리거 기반으로 셀 크기가 작은 무선망에서 셀 크기가 매우 큰 위성망으로 핸드오버를 수행함으로써, 고속철 내에 있는 이동 라우터의 하위에 위치한 고정 노드에게 패킷 손실이나 세션 단절이 없는 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 이동 라우터가 이중 인터페이스를 장착하고 지상의 무선 홈 망과 위성 방문망 사이를 고속으로 핸드오버하는 경우에, 핸드오버 구간을 제외한 무선망/위성망 서비스 제공 상태에서는 비활성인 다른 하나의 망접속 인터페이스를 수면(Sleep) 상태로 전환함으로써 이동 라우터의 전력을 절감하는 효과가 있다.
즉, 본 발명은, 셀 크기가 작은 무선망에서 셀 크기가 큰 위성망으로 핸드오버한 후 다시 홈 망인 무선망으로 핸드오버하여 돌아오기까지는 오랜 시간이 경과해야 한다는 점을 고려하여, 위성망 구간에서 서비스를 받고 있는 동안에는 사용하지 않는 무선망접속 인터페이스를 수면(sleep) 상태로 전환함으로써 패킷 손실을 방지하면서도 이동 라우터의 전력 소모를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 무선망과 위성망에 접속할 수 있는 2개의 인터페이스를 구비한 이동 라우터가 홈 망인 무선망에서 방문망인 위성망으로 이동할 때, 홈 망에서 사용하고 있는 하위의 고정 노드(FN) 및 이동 라우터의 고유 IP 주소(이는 '홈 주 소(Home Address)'로서, 이하 HoA라 한다)의 변경 없이 방문 망으로부터 임시로 사용할 수 있는 IP 주소(이는 '임시 의탁 주소(Care-of Address)'로서, 이하 CoA라 한다)를 새로 할당받아 사용함으로써, 이동 라우터가 이동하더라도 패킷 손실이나 세션의 끊김이 없이 무선 인터넷 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 다중 링크 트리거 방식의 모바일 네트워크 핸드오버 제어 방법에 관한 것이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 고속 모바일 네트워크 인터넷 서비스를 위한 무선/위성 연동망의 구성예시도이다.
무선망(100)은 무선 랜이나 WiBro 기술을 기반으로 하는 홈 망으로서, 홈 에이전트(HA: Home Agent)(101), 접속국(BS: Base Station)(102), 및 이동 라우터(MR: Mobile Router)(11) 및 하위의 고정 노드(FN: Fixed Node)(12) 등으로 구성된다. 무선망(100)은 모바일 네트워크 IPv4 프로토콜을 기초로 이동 라우터(MR)(11)에 대하여 이동시에도 IP 변경이 없이 고속 인터넷 서비스를 제공한다.
한편, 위성망(110)은 DVB-S2/RCS 기반으로 업/다운 링크를 이용하여 양방향 인터넷 서비스를 제공하는 것으로서, 방문 에이전트(FA: Foreign Agent)(111), 이동 라우터(MR)(11) 및 하위의 고정 노드(FN)(12) 등으로 구성된다. 여기서, 방문 에이전트(FA)(111)는 위성망(110)의 집중국에 위치하고, 또한 이동 라우터(MR)(11)에 대한 방문망 접속 라우터로서 본 발명에서와 같이 고속 이동체에 대한 인터넷 서비스를 고려하는 경우에는 고속철과 같은 이동 단말국(10)에 위치한다. 그리고, 방문 에이전트(FA)(111)와 이동 라우터(MR)(11) 간은 위성을 경유하여 양방향 링크로 연결된다.
한편, 상대 노드(CN: Correspondent Node)(121)는 이동 라우터(MR)(11)와 모바일 네트워크 IPv4 인터넷 프로토콜 상에서 데이터 교환을 수행하는 고정 노드이다.
홈 망(100)에 있는 이동 라우터(MR)(11)가 방문망인 위성망(110)으로 이동하게 되면, 모바일 네트워크 IPv4 프로토콜을 기초로 새로운 IP 주소인 CoA(Care-of-Address)를 할당받아 홈 에이전트(HA)(101)와 방문 에이전트(FA)(111) 간에 새로 터널을 형성함으로써, 이동 라우터(MR)(11)가 망간을 이동하더라도 고정 노드(FN)(12) 및 이동 라우터(MR)(11)는 고정 IP 주소인 HoA의 변경이 없이 상대 노드(CN)(121)와 끊김이 없는 인터넷 서비스를 지속한다.
이러한 무선/위성 망 핸드오버 시나리오는 고속철 역사 내에서 고정 가입자가 열차에 탑승하여 이동 라우터(MR)(11) 및 접속국(BS)(102)을 통하여 인터넷(12)에 연결된 후, 열차가 역사를 출발하여 IP 도메인이 변경되더라도, 열차 내에 있는 고정 노드(FN)(12) 및 이동 라우터(MR)(11)는 접속 라우터, 즉 방문 에이전트(FA)(111)에 새로 접속하고 위성 링크를 경유하여 상대 노드(CN)(121)와 계속 인터넷 서비스를 유지하는 것이다.
열차가 중간지의 역사에 진입하고 위성링크를 통한 인터넷 서비스가 더 이상 제공되지 못하는 음영 구간에 들어가게 되면, 도 1에서 이동 라우터(MR)(11)와 하위의 고정 노드(FN)(12)로 구성되는 모바일 네트워크 전체(10)가 홈 망으로 되돌아 가는 시나리오에 해당하는 경우로서, 이때에는 위성망의 홈 에이전트(HA)(101)와 방문 에이전트(FA)(111) 간의 터널은 해제되고, 고정 노드(FN)(12)는 본래의 고정 IP 주소인 HoA의 변경 없이 이동 라우터(MR)(11) 및 홈 에이전트(HA)(101) 간의 터널을 통하여 상대 노드(CN)(121)과 인터넷 통신이 이루어진다.
이후에 열차가 다시 역사를 출발하여 위성망(110)에 대한 접속이 가능하게 되면 위에서 기술한 모바일 네트워크 핸드오버 절차를 거쳐 고정 노드(FN)(12) 및 상대 노드(CN)(121) 간에 끊김 없이 데이터 전송을 지속한다.
도 2는 본 발명에 적용되는 이동 라우터가 방문망으로 이동하는 경우의 핸드오버 처리 방법에 대한 흐름도로서, 이동 라우터가 홈 망에서 방문망으로 이동하는 경우에 적용되는 모바일 네트워크 IPv4 핸드오버 처리 절차를 나타낸다.
우선, 이동 라우터(MR)(11)가 무선망인 홈 망(100)에서 접속국(BS)(102) 및 홈 에이전트(HA)(101) 간에 터널을 형성하고, 고정 노드(FN)(12)는 자신의 고정 홈 IP 주소인 HoA를 착신 주소로 상대 노드(CN)(121)로부터 패킷1 데이터를 전송받고 있다고 하자(201).
열차가 역사를 출발하면, 이동 라우터(MR)(11)는 새로 접속하게 되는 위성망(110)에 대하여 방문 에이전트(FA)(111)와 계층1/2 접속 절차를 거쳐 링크를 형성하고 이후 IP/MIP(Mobile IP) 계층이 수행된다.
즉, 이동 라우터(MR)(11)가 빠른 핸드오버 수행을 위하여 MIP 계층 신호인 에이전트 요청(Agent Solicitation) 메시지를 방문 에이전트(FA)(111)에게 전송한다(202).
그러면, 방문 에이전트(FA)(111)는 에이전트 요청 메시지를 수신한 후, 이동 라우터(MR)(11)가 방문망에서 임시로 사용할 IP 주소인 CoA 정보를 담은 에이전트 광고(Agent Advertisement) 메시지를 이동 라우터(MR)(11)로 전송한다(203).
이후, 이동 라우터(MR)(11)는 방문 에이전트(FA)(111)를 경유하여 등록 요구(Registration Request) 메시지를 홈 에이전트(HA)(101)로 전송한다(204, 205). 그에 대한 응답으로, 홈 에이전트(HA)(101)는 등록 응답(Registration Reply) 메시지를 역순으로 이동 라우터(MR)(11)에게 전송한다(206, 207).
상기와 같은 등록 요구 및 응답 과정(204 내지 207)을 거치면, 홈 에이전트(HA)(101)와 방문 에이전트(FA)(111) 사이에는 새로운 터널이 형성되고, 이 터널을 통하여 상대 노드(CN)(121)와 고정 노드(FN)(12) 사이에는 패킷2 데이터 전송이 이루어진다(208 내지 210).
즉, 이동 라우터(MR)(11)가 홈 망(100)에 있을 때는 상대 노드(CN)(121)에서 전송된 패킷이 홈 에이전트(HA)(101)와 접속국(BS)(102)을 경유하여 고정 IP 주소인 HoA에 기초하여 이동 라우터(MR)(11) 및 고정 노드(FN)(12)에게 전달되었다. 하 지만, 고정 노드(FN)(12)와 이동 라우터(MR)(11)가 방문망(110)으로 이동한 후에는, 이동 라우터(MR)(11)에 대하여 새로운 임시 IP 주소인 CoA를 이용한 터널을 통하여 상대 노드(CN)(121)에서 전송된 패킷이 라우팅되기 때문에, 비록 도메인이 바뀌더라도 고정 노드(FN)(12)와 이동 라우터(MR)(11)의 홈 IP 주소인 HoA의 변경은 불필요하게 된다.
이와 같이 모바일 네트워크에서 도메인 간에 핸드오버가 일어날 때에 방문망에 대한 이동 탐지, 에이전트 발견, 등록 절차를 수행하는 중에 상대 노드(CN)(121)로부터 전송된 패킷은 손실되므로 고속의 핸드오버 절차가 요구되며 이에는 사전/사후 등록, 지역 등록, 고속 이동IP(Fast Mobile IP) 등과 같은 방법이 있다.
도 3은 본 발명에 적용되는 무선/위성 연동망에서 홈 에이전트(HA)의 핸드오버 동작에 대한 흐름도로서, 무선/위성 망 핸드오버 처리 절차 중에서 홈 에이전트(HA)(101)에 대한 모바일 네트워크 IPv4 동작을 나타낸다.
이동 라우터(MR)(11)가 방문망(110)으로 이동하게 되면, 홈 에이전트(HA)(101)는 이동 라우터(MR)(11)로부터 등록 요구(Registration Request) 메시지를 수신하게 된다는 것은 이미 도 2에서 설명한 바 있다(204, 205).
홈 에이전트(HA)(101)는 외부로부터 패킷을 수신하면, 그 수신 패킷이 등록 요구 메시지인지를 확인하여(301), 등록 요구 메시지이면 해당 메시지의 라이프 타임이 "0"(life time = 0)를 확인하고(302), 등록 메시지가 아니면(즉, 수신 패킷이 데이터 패킷이면) "307" 내지 "309" 과정을 수행하는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
수신한 등록 요구 메시지의 라이프 타임이 "0"인지를 확인하여(302), "0"이 아닌 경우(life time ≠ 0)에는 바인딩 테이블에 이동 라우터(MR)(11)에 대한 HoA와 CoA를 등록/갱신하고, 방문 에이전트(FA)(111)와의 사이에 터널을 설정하며, 라우팅 테이블의 프리픽스(prefix)/CoA/터널(tunnel)을 등록/갱신한 후, 등록 응답(registration reply) 메시지를 이동 라우터(MR)(11)에 전송한 다음(303), 다음 패킷 수신 대기 상태로 돌아간다.
이와 달리, 등록 요구 메시지의 라이프 타임이 "0"(life time = 0)인 경우에는, CoA 주소와 HoA 주소가 동일 여부에 따라 다음과 같은 2가지 동작을 수행한다. 만약, CoA 주소와 HoA 주소가 동일한 경우에는 이동 라우터(MR)(11)가 홈 망(100)으로 되돌아온 후에 전송한 등록 요구 메시지이므로 이동 라우터(MR)(11)에 대한 모든 등록된 CoA에 관한 바인딩/라우팅 엔트리를 삭제하고(304, 305), 만약 CoA 주소와 HoA 주소가 다른 경우에는 보내온 CoA 주소에 관한 엔트리만을 바인딩/라우팅 테이블에서 삭제한다(304, 306).
한편, 수신된 패킷이 등록 요구 메시지가 아닌 경우에는(301), 상대 노드(CN)(121)로부터 데이터 패킷을 수신한 경우이므로, 먼저 수신 패킷이 바인딩/라우팅 엔트리에 등록되어 있는지를 검사한다(307).
등록여부 검사결과, 수신 패킷이 바인딩/라우팅 엔트리에 등록되어 있는 경우, 착신 IP 주소가 HoA와 동일한지를 확인한 후 바인딩 테이블에 등록된 패킷이면 해당 CoA로 수신 패킷을 인캡슐레이션하여 이동 라우터(MR)(11)로 송신하고, 라우 팅 테이블에 등록된 패킷이면 터널을 통하여 방문 에이전트(FA)(111)를 경유하여 이동 라우터(MR)(11)로 전송한다(308). 만약, 바인딩/라우팅 테이블에 등록되어 있지 않은 수신 패킷이라면, 긋 쉰 패킷을 기존의 IP 계층 프로토콜에 따라 처리를 한다(309).
한편, 본 발명이 적용되는 무선/위성 망 핸드오버 처리 절차에서 '방문 에이전트(FA)'(111)에 대한 모바일 네트워크 IPv4 동작은 일반 라우터에 대한 기본 기능과 동일하며, 이동 라우터(MR)(11)에 대한 방문자 리스트를 관리함으로써 터널을 통하여 수신된 패킷을 디캡슐레이션하고 이동 라우터(MR)(11)에게 전달하는 수동적인 기능만을 처리하면 되기 때문에 , 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 적용되는 무선/위성 연동망에서 이동 라우터(MR)의 핸드오버 동작에 대한 흐름도로서, 무선/위성망 이동 라우터 핸드오버 처리 절차 중에서 이동 라우터(MR)(11)에 대한 모바일 네트워크 IPv4 동작을 나타낸다.
이동 라우터(MR)(11)가 방문망(110)에 진입하면, 핸드오버 소요 시간을 줄이기 위한 선택적 방편으로 에이전트 요청(Agent Solicitation) 메시지를 방문 에이전트(FA)(111)에게 전송할 수도 있지만, 기본적으로는 방문 에이전트(FA)(111)로부터 에이전트 광고(Agent Advertisement) 메시지를 받게 된다.
이동 라우터(MR)(11)는 패킷을 수신하면(401), 그 수신 패킷이 에이전트 광고(Agent Advertisement) 메시지인지를 확인하여(402), 에이전트 광고 메시지이면 현재 진입한 망이 홈 망(100)인지 혹은 방문망(110)인지를 판별한다(403). 그 판별 결과, 만약 이동 라우터(MR)(11)가 홈 망(100)에 진입한 경우에는 패킷 수신 대기 상태로 되돌아 가고, 만약 방문망에 진입한 경우로 판별되면 임시 IP 주소인 CoA를 생성하고 등록 요구(Registration Request) 메시지를 작성하여 방문 에이전트(FA)(111)를 경유하여 홈 에이전트(HA)(101)에게 전송한다(404).
한편, 이동 라우터(MR)(11)가 수신한 패킷이 등록 요구 메시지에 대한 응답으로 홈 에이전트(HA)(101)가 전송한 '등록 응답(Registration Response) 메시지'이면(401, 402, 405), 고정 IP 주소인 HoA 주소에 대한 바인딩 유지, 프리픽스(prefix)에 대한 포워딩정보 유지, 홈 에이전트(HA)(101)와의 사이에서의 터널(MR과 HA 간 터널) 형성 등을 수행하고 이동 라우터(MR)(11)의 디폴트 라우터로 방문 에이전트(FA)(111)를 설정한 후, 다음 패킷 수신 대기 상태로 되돌아 간다(406).
한편, 이동 라우터(MR)(11)가 수신한 패킷이 에이전트 광고 메시지도 아니고 등록 응답 메시지도 아니면서(401, 402, 405) '그 수신 패킷의 착신 주소가 프리픽스와 동일한 경우'에는(407), 수신 패킷이 상대 노드(CN)(121)로부터 고정 노드(FN)(12)에 전송된 패킷이므로, 이동 라우터(MR)(11)는 수신 패킷을 고정 노드(FN)(12)에 전송 처리한다(408).
한편, 이동 라우터(MR)(11)는 등록 요구 메시지를 전송한 이후에 홈 에이전트(HA)(101)로부터 등록 응답(Registration Response) 메시지를 일정 타이머 경과 후에도 받지 못하는 경우에는(401, 409), 등록 요구(Registration Request) 메시지를 홈 에이전트(HA)(101)에 재전송한다(410).
도 5는 본 발명에 따른 다중 인터페이스의 순차적 링크 트리거 신호를 이용 한 이동 라우터(MR)의 상태 천이도를 나타낸다.
다중 인터페이스를 구비한 이동 라우터(MR)(11)의 동작 상태는 무선망(100)과 위성망(110)에 의한 2개의 서비스 상태(51, 53)와 무선/위성망 중첩 구간에 대한 핸드오버 상태(52)로 나뉘어 동작한다. 여기서, 위성망(110)은 고속 열차의 모든 운행 경로를 포함하는 영역을 위성망 셀로 지정한다.
무선 홈 망 서비스 상태(51)는 2개의 망접속 인터페이스를 구비한 이동 라우터(MR)(11)가 홈 망인 지상의 무선망(100)에 위치하고 있으면서, 하나의 무선망접속 인터페이스로 접속국(BS)(102)에 접속하고 홈 에이전트(HA)(101)를 통하여 상대 노드(CN)(121)와 IP 통신을 수행한다. 이 상태에서 위성망을 통한 인터넷 서비스는 수행되지 않으므로 위성망접속 인터페이스는 비활성 상태인 수면(sleep) 상태로 유지한다.
이동 라우터(MR)(11)가 위성망(110)으로 진입을 하게 되면, 수면 상태인 위성망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 '위성망 링크업 트리거 신호'(501)가 이동 IP 계층에 통보되고, 이 신호에 의해 이동 라우터(MR)(11)는 무선/위성망 핸드오버 상태(52)로 천이한다. 이러한 무선/위성망 핸드오버 상태(52)에서는, 이동 라우터(MR)(11)는 위성망접속 인터페이스를 통하여 방문 에이전트(FA)(111) 및 홈 에이전트(HA)(101)와 도 2에 따른 핸드오버 절차를 수행함으로써, 무선망접속 인터페이스와 위성망접속 인터페이스를 통하여 패킷을 수신하게 된다. 이로 인하여 모바일 네트워크 핸드오버에 따른 패킷 손실은 발생하지 않게 되는 것이다.
이후, 이동 라우터(MR)(11)가 무선망(100)으로부터 더 이상 무선 신호를 받 을 수 없게 되면, 계층 1/2 처리에 의하여 무선망 링크다운 트리거 신호가 발생하게 되고, 이 신호에 의해 이동 라우터(MR)(11)는 무선망접속 인터페이스를 비활성 상태인 수면(sleep) 상태로 변경하고 위성 방문망 서비스 상태(53)로 천이한다.
이러한 위성 방문망 서비스 상태(53)에서는, 이동 라우터(MR)(11)가 위성망접속 인터페이스로 방문 에이전트(FA)(111)와 홈 에이전트(HA)(101) 간의 터널을 통하여 상대 노드(CN)(121)와 통신을 수행하며 무선망접속 인터페이스는 비활성 상태인 수면(sleep) 상태로 유지되기 때문에, 이동 라우터(MR)(11)의 전력 소모를 절약할 수 있게 된다.
이후, 이동 라우터(MR)(11)가 무선 홈 망(100)으로 이동하여 돌아가게 되면, 수면 상태인 무선망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 '무선망 링크업 트리거 신호'(503)가 이동 IP 계층에 통보되고 이 신호에 의해 이동 라우터(MR)(11)는 무선/위성망 핸드오버 상태(52)로 다시 천이한다.
이러한 무선/위성망 핸드오버 상태(52)에서, 이동 라우터(MR)(11)는 무선망접속 인터페이스를 통하여 접속국(BS)(102) 및 홈 에이전트(HA)(101)와 도 2 및 도 3에 따른 등록해제의 핸드오버 절차를 수행한다. 이렇게 함으로써, 이동 라우터(MR)(11)는 무선/위성망 중첩 구간을 이동하는 중에도 2개의 망접속 인터페이스를 통하여 데이터를 수신할 수 있게 되어 패킷 손실 없이 상대 노드(CN)(121)과 통신을 지속하게 된다.
이후, 이동 라우터(MR)(11)가 위성망(110)으로부터 더 이상 위성 신호를 받을 수 없게 되면, 위성망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 '위성망 링크 다운 트리거 신호'(504)가 발생하게 되고, 이 신호에 의해 이동 라우터(MR)(11)는 위성망접속 인터페이스를 비활성 상태인 수면(sleep) 상태로 변경하고 무선 홈 망 서비스 상태(51)로 천이한다.
상기와 같은 일련의 다중 링크 업/다운 트리거 신호에 의하여 모바일 네트워크 핸드오버 제어를 수행함으로써 이동 라우터의 이동 속도에 무관하게 패킷 손실을 방지할 수 있으며, 무선/위성망 핸드오버 상태(52)를 제외한 다른 2개의 서비스 상태(51, 53)에서는 비활성인 망접속 인터페이스를 수면 상태로 전환함으로써 이동 라우터의 소모 전력을 줄일 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 다중 인터페이스의 순차적 링크 트리거 신호를 이용한 이동 라우터의 핸드오버 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
2개의 망접속 인터페이스를 구비한 이동 라우터(MR)(11)가 초기에 홈 망인 지상의 무선망에 위치하고 있으면, 하나의 무선망접속 인터페이스로는 접속국(BS)(102)에 접속하고 홈 에이전트(HA)(101)를 통하여 상대 노드(CN)(121)와 IP 통신을 수행하고(601), 다른 위성망접속 인터페이스는 사용되지 않으므로 비활성 상태인 수면(sleep) 상태를 유지하면서 위성망 링크 업 트리거 신호가 발생하는지를 계속 검사한다(602).
여기서, 위성망 링크 업 트리거 신호는 수면 상태인 위성망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 발생하는데, 구체적으로는, 비콘(beacon) 신호, 무선 신호 세기, S/N 비 등에 대한 임계치를 초과하는지 여부나, 사전에 저장하고 있는 정보를 이동 라우터(MR)(11)의 GPS 위치 정보와 비교하는 과정 등을 통하여 위성 링크가 업(Up) 된 것으로 판단되면 위성망 링크 업 트리거 신호를 발생한다.
검사결과, 위성망 링크업 트리거 신호가 발생하면(602), 이동 라우터(MR)(11)는 위성 방문망에 대하여 위성망접속 인터페이스를 통하여 방문 에이전트(FA)(111) 및 홈 에이전트(HA)(101)와 도 2에 따른 이동IP(MIP) 등록 절차에 따른 핸드오버 절차를 수행하여(603) 무선망접속 인터페이스와 위성망접속 인터페이스 2곳을 통하여 전달되는 패킷을 모두 수신 처리한다(604). 예를 들어, 10개의 패킷을 상대노드(CN)로부터 수신하는 경우, 핸드오버 전에 5개의 패킷을 무선망접속 인터페이스를 통하여 수신하다가 핸드오버 수행된 후에는 나머지 5개의 패킷을 위성망접속 인터페이스를 통하여 수신한다는 것이다.
이동 라우터(MR)(11)는 무선망 링크다운 트리거 신호가 발생하기 전까지는 이 상태를 그대로 유지함으로써 이동 라우터(MR)(11)가 무선망 및 위성 망 중첩 구간으로 이동시에도 고정 노드(FN)(12)와 상대 노드(CN)(121) 사이의 데이터 전송에 패킷 손실이 전혀 발생하지 않게 되는 것이다.
여기서, 무선망 링크다운 트리거 신호는 무선망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 발생하는데, 구체적으로는 비콘(Beacon) 신호 손실, 무선 신호 세기, S/N 비, 데이터 전송 변화율 등에 대한 값이 임계치 이하로 떨어지는 경우에 무선망 링크가 다운된 것으로 판단하여 무선망 링크다운 트리거 신호를 발생한다.
무선망 링크다운 트리거 신호가 발생하게 되면(605), 이동 라우터(MR)(11)는 무선망접속 인터페이스를 비활성 상태인 수면(sleep) 상태로 전환하고(606), 위성망접속 인터페이스로는 사전에 설정된(603) 방문 에이전트(FA)(111)와 홈 에이전 트(HA)(101) 간의 터널을 통하여 상대 노드(CN)(121)와 무선망 링크업 트리거 신호가 발생하기 전까지 계속 패킷 전송을 수행한다(607). 이로 인하여 이동 라우터(MR)(11)의 전력 소모를 절약할 수 있다.
이후, 이동 라우터(MR)(11)가 무선 홈 망으로 이동하게 되면, 수면 상태인 무선망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 무선망 링크업 트리거 신호가 발생한다. 구체적으로는, 비콘(beacon) 신호, 무선 신호 세기, S/N 비 등에 대한 임계치를 초과하는지 여부나, 사전에 저장하고 있는 정보를 GPS 위치 정보와 비교하는 과정 등을 통하여 무선망 링크가 업(Up) 된 것으로 판단되면, 무선망 링크 업 트리거 신호를 발생한다.
무선망 링크업 트리거 신호가 발생하면(608), 이동 라우터(MR)(11)는 무선 홈 망에 대하여 무선망접속 인터페이스를 통하여 접속국(BS)(102) 및 홈 에이전트(HA)(101)와 도 2 및 도 3에 따른 등록해제의 핸드오버 절차를 수행하여(609), 무선망접속 인터페이스와 위성망접속 인터페이스 2 곳을 통하여 전달되는 패킷을 모두 수신 처리한다(610). 이동 라우터(MR)(11)는 위성망 링크다운 트리거 신호가 발생하기 전까지는, 이 상태를 그대로 유지함으로써 이동 라우터(MR)(11)가 무선 망 및 위성 망 중첩 구간으로 이동시에도 고정 노드(FN)(12)는 패킷 손실 없이 상대 노드(CN)(121)와 통신을 지속할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 위성망 링크다운 트리거 신호는 위성망접속 인터페이스의 계층 1/2 처리에 의하여 발생한다. 비콘(Beacon) 신호 손실, 무선 신호 세기, S/N 비, 데이터 전송 변화율 등에 대한 값이 임계치 이하로 떨어지는 경우에 위성망 링크가 다 운된 것으로 판단하여 위성망 링크다운 트리거 신호를 발생한다.
한편, 위성망 링크다운 트리거 신호가 발생하게 되면(611), 이동 라우터(MR)(11)는 위성망접속 인터페이스를 비활성 상태인 수면(sleep) 상태로 전환하고(612), 무선망접속 인터페이스로는 사전에(609) 등록해제의 핸드오버 절차가 수행된 접속국(BS)(102) 및 홈 에이전트(HA)(101)를 통하여 패킷을 전달함으로써 고정 노드(FN)(12)와 상대 노드(CN)(121)는 손실이 없이 IP 통신을 계속 수행하는 초기 무선 홈 망 서비스 제공 상태로 돌아간다.
상기와 같이 다중 망접속 인터페이스에 대한 순차적 링크 업/다운 트리거 신호에 의하여 망간에 모바일 네트워크 핸드오버 제어를 수행함으로써, 이동 라우터(MR)(11)의 이동 속도에 무관하게 패킷 손실을 방지할 수 있으며, 무선망/위성망 서비스 제공 상태에서는 비활성인 망접속 인터페이스를 수면 상태로 전환함으로써 이동 라우터의 전력 소모를 절약할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 고속 모바일 네트워크 인터넷 서비스를 위한 무선/위성 연동망의 구성예시도,
도 2는 본 발명이 적용되는 이동 라우터가 방문망으로 이동하는 경우의 핸드오버 처리 방법에 대한 흐름도,
도 3은 본 발명이 적용되는 무선/위성 연동망에서 홈 에이전트(HA)의 핸드오버 동작에 대한 흐름도,
도 4는 본 발명이 적용되는 무선/위성 연동망에서 이동 라우터(MR)의 핸드오버 동작에 대한 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 다중 인터페이스의 순차적 링크 트리거 신호를 이용한 이동 라우터(MR)의 상태 천이도,
도 6은 본 발명에 따른 다중 인터페이스의 순차적 링크 트리거 신호를 이용한 이동 라우터의 핸드오버 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명
10: 고속 열차 11: 이동 라우터(MR)
12: 고정 노드(FN) 100: 홈망(무선망)
101: 홈 에이전트(HA) 102: 접속국(BS)
110: 방문망(위성망) 111: 방문 에이전트(FA)
120: 인터넷 121: 상대 노드(CN)

Claims (11)

  1. 다중 인터페이스 기반의 이동 라우터(MR)에서의 이종망 간의 핸드오버 방법에 있어서,
    제1망에 위치한 상기 이동 라우터가, 제2망접속 인터페이스를 수면상태로 유지하고 제1망접속 인터페이스를 활성화하여 제1망 서비스를 제공받아 해당 하위 노드에 전달하는 제1망 서비스 수신 단계;
    상기 이동 라우터가 제2망 측으로 이동함에 따라 제2망 링크업 트리거 신호를 감지하면, 상기 제2망접속 인터페이스를 활성화 상태로 전환하여 핸드오버를 수행하는 핸드오버 단계; 및
    상기 핸드오버를 수행한 이동 라우터가 상기 활성화된 제2망접속 인터페이스를 통하여 제2망 서비스를 제공받아 상기 하위 노드에 전달하는 제2망 서비스 수신 단계
    를 포함하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2망 서비스 수신 단계는,
    상기 핸드오버를 수행한 이동 라우터가 상기 제2망에 진입하여 이동함에 따라 제1망 링크다운 트리거 신호를 감지하면, 상기 제1망접속 인터페이스를 수면상 태로 전환하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1망은 홈망인 무선망이고, 상기 제2망은 방문망인 위성망인 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1망 서비스 수신 단계는,
    상기 이동 라우터가 무선망접속 인터페이스로 상기 무선망의 접속국(BS)에 접속하고, 고유 IP 주소(HoA)를 가지고 홈 에이전트(HA)를 통하여 상대 노드(CN)와 IP 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 핸드오버 단계는,
    위성망 링크업 트리거 신호가 감지됨에 따라 위성망접속 인터페이스를 통하 여 방문 에이전트(FA) 및 상기 홈 에이전트(HA)와 이동 IP 등록절차에 따른 핸드오버를 수행하고, 임시 IP주소(CoA)를 이용하여 상기 상대 노드(CN)와 IP 통신을 유지하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망간의 핸드오버 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2망 서비스 수신 단계는,
    상기 이동 라우터가 무선망 링크다운 트리거 신호를 감지하면, 상기 위성망접속 인터페이스를 통하여 상기 방문 에이전트(FA)와 상기 홈 에이전트(HA) 간의 터널을 통하여 상기 상대 노드(CN)와 IP통신을 유지하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망간의 핸드오버 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1망은 방문망인 위성망이고, 상기 제2망은 홈망인 무선망인 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핸드오버 단계는,
    상기 이동 라우터가 상기 무선망으로 이동함에 따라 무선망 링크업 트리거 신호를 감지하면, 무선망접속 인터페이스를 통하여 접속국(BS) 및 홈 에이전트(HA)와 이동IP 등록해제 절차를 수행하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2망 서비스 수신 단계는,
    상기 이동 라우터가 위성망 링크다운 트리거 신호를 감지하면, 상기 무선망접속 인터페이스를 이용하여 상기 이동IP 등록해제 절차가 해제된 상기 접속국(BS) 및 상기 홈 에이전트(HA)를 통해 상대 노드(CN)와 IP 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2망 링크업 트리거 신호는,
    수면상태인 상기 제2망접속 인터페이스가, 비콘(beacon) 신호, 무선신호 세기, 신호 대 잡음비(S/N), 또는 상기 이동 라우터의 GPS 위치정보 중 어느 하나를 이용하여 링크 업 상태인지를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 생성하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1망 링크다운 트리거 신호는,
    활성화 상태인 상기 제1망접속 인터페이스가, 비콘(beacon) 신호, 무선신호 세기, 신호 대 잡음비(S/N), 또는 데이터 전송 변화율 중 어느 하나를 이용하여 링크 다운 상태인지를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 생성하는 것을 특징으로 하는 링크 트리거 신호를 이용한 이종망 간의 핸드오버 방법.
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