KR100931383B1 - Ｉｐ 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버 방법 및 단말기등록방법 - Google Patents

Ｉｐ 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버 방법 및 단말기등록방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP 기반 이동통신 시스템의 핸드오버 방법 및 단말기 등록방법에 관한 것으로서, L2 계층 핸드오버가 수행된 단말기의 액세스 포인트가 L2 계층의 메시지를 트리거로서 핸드오버된 망의 모바일 에이전트에 전송하는 단계 및 트리거를 전송받은 상기 핸드오버된 망의 모바일 에이전트가 L3 계층 등록을 대행하는 단계로 이루어진다. 본 발명은 망 기반의 단말기의 핸드오버 및 등록 시 핸드오버 처리에 소요되는 지연시간을 줄이고 단말기에 요구되는 이동성 제어 기능을 최소화하는 효과가 있다.
단말기, 액세스 포인트, 모바일 에이전트, 핸드오버, L2, L3

Description

ＩＰ 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버 방법 및 단말기 등록방법{Handover method and method for registration of a terminal in IP-based mobile communication system}
본 발명은 단말기(MN)가 L2 계층 핸드오버를 완료한 직후에 망 기반의 L3 계층 핸드오버 절차를 즉시 수행함으로써 이동에 따른 지연시간을 줄이고 단말기에 요구되는 이동성 제어 기능을 최소화하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 단말기 핸드오버 방법 및 단말기 등록방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-058-02, 과제명: ALL-IP기반 통합 네트워크 서비스 제어 기술 개발].
단말 이동성 관리를 위한 최근의 주요 경향 중 하나로 망 기반 이동성 제어 기술의 대두를 들 수 있다. 대표적인 예로 CISCO에서 개발한 PMIP(Proxy Mobile IP) 및 IETF에서 논의 중인 NetLMM(Network-based Local Mobility Management) 기술이 이에 속한다. 현재는 NetLMM 구조를 위한 시그널링 프로토콜로 PMIPv6를 사용하는 방향으로 두 기술의 융합이 이루어지고 있다. 망 기반 이동성 제어 기술의 주 요 장점은 단말기(MN)가 이동하는 중에도 지속적인 IP 연결을 유지하는데 필요한 기능을 망으로 집중시킴으로써, 단말기에 요구되는 기능 추가 및 변경을 최소화할 수 있다는 점이다. 또한 종래의 MIP와 같은 단말 기반의 이동성 제어 기술에서 단말기(MN)가 스스로 L3 핸드오버 필요성을 인식하고 새로운 FA를 발견하여 MIP 등록 절차를 개시할 때까지 소요되는 지연시간을 대폭 감소시켜 주는 장점을 제공한다.
도 1은 망 기반으로 이동성을 관리하기 위해 필요한 NetLMM 망 구조를 보여준다. 이 구조에서 NetLMM 도메인(ND)은 단말기(MN)의 지역적 이동성(Local Mobility)이 망 기반으로 관리되는 영역으로 정의되며, NetLMM 도메인 및 인터넷 망(NI)을 연결하는 곳에 MIP의 HA 역할을 하는 LMA(101, Localized Mobility Anchor)가 위치한다. LMA의 아래에는 단말기(MN;108)의 초기 접속 및 핸드오버 수행 시 등록 절차를 대행하는 다수의 MAG(Mobility Access Gateway;102, 103)가 연결된다. MAG는 단말기(MN)의 액세스 라우터 역할을 겸하며, 단말기(MN)는 각 MAG에 연결된 엑세스 포인트(AP;104 ~ 107)들을 통해 무선 연결을 설립한다. 이러한 액세스 포인트(AP)에는 WLAN의 AP, WiBro의 RAS 등이 해당된다.
NetLMM의 이동성 관리 절차는 단말기(MN)의 초기 접속 또는 L2 핸드오버 시 발생하는 이벤트를 엑세스 포인트(AP)가 해당 MAG에게 통보하는 것으로 개시된다. 이를 통보 받은 MAG는 단말기(MN)의 고정 IP 주소(HoA) 및 MAG 자신의 IP 주소에 대한 바인딩 정보를 저장한 후, LMA에도 동일한 바인딩 정보를 등록하는 절차를 수행한다. MAG로부터 등록 요청을 전달 받은 LMA는 단말기(MN)의 바인딩 정보를 저장 한 후, 단말기(MN)이 연결된 MAG와 자신간에 IP 터널(109)을 설정한다. 이러한 IP 터널은 향후 단말기(MN)를 목적지로 하는 패킷을 전달하는데에 사용한다. 단말기(MN)가 초기 접속을 하는 경우에는 이러한 등록 절차에 앞서 단말기(MN)의 HoA를 할당 받는 절차가 선행된다.
앞서 설명한 바와 같이, 망 기반 이동성 제어 기술의 주요 요구사항 중 하나는 각 액엑세스 포인트(AP)가 기존에 제공하던 L2 기능 외에 망 내의 L3 이동성 관리 요소(예, NetLMM의 MAG 및 PMIP의 FA)와 상호작용할 수 있는 L3 계층의 기능을 갖추어야 한다는 점이다. 즉, NetLMM 구조에서 MAG가 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행하기 위해서는 단말기(MN)의 초기 접속 및 L2 핸드오버 상황을 인지하기 위한 트리거가 필요하며, 이러한 트리거는 단말기(MN)와 L2 무선 연결을 유지하는 액엑세스 포인트(AP)가 제공해야 한다. 현재 이 트리거 기능을 제공하기 위한 기술로써 IEEE 802.21 MIH(Media Independent Handover) 등이 고려되고 있다.
한편 PMIP에서는 FA의 L3 등록 절차 대행을 위한 트리거 제공 방식으로 단말기(MN)가 새로운 FA의 영역으로 핸드오버 한 후 송신하는 ARP(Address Resolution Protocol) 요청 메시지를 이용하는 방식, 핸드오버 후 단말기(MN)이가 송신하는 최초의 데이터 패킷을 이용하는 방식, 액세스 포인트(AP)로부터 FA로 전달되는 명시적인 제어 메시지를 이용하는 방식이 제안되어 있다.
망 기반 이동성 제어 기술의 또 하나의 주요 요구사항은 MAG, FA 등이 망 내에 새롭게 진입하는 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행하기 위해서는 단말기(MN) 고정 IP 주소(HoA) 및 등록 요청의 대상이 되는 LMA, HA 등의 IP 주소를 알 수 있 어야 한다는 점이다. 이를 위해 NetLMM에서는 자체적으로 정의한 프로토콜을 이용해 동일 도메인 내의 MAG가 LMA의 IP 주소를 획득하고, 단말기(MN) 및 MAG간의 인터페이스에서 단말기(MN)의 HoA를 명시적으로 알리는 기능(MAG_GET_단말기(MN)_ID Function)을 정의하고 있다. PMIP의 경우는 단말기(MN)가 L3 등록 절차의 트리거로 제공하는 ARP 요청 메시지 또는 데이터 패킷의 송신측 주소를 통해 FA가 단말기(MN)의 HoA를 알게 된다. PMIP 특허 내용 중 FA가 단말의 HA의 IP 주소를 알아내는 방법은 명시되어 있지 않으며, CISCO에서 제공하는 PMIP 구현 상의 솔루션은 각 AP가 모든 HA의 IP 주소 및 그 HA가 관리하는 영역(Subnet Mask) 정보를 관리하는 테이블(Subnet Map)을로 유지하는 방식을 사용한다.
이처럼 기존의 망 기반 이동성 제어 기술은 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행하는 절차의 트리거를 제공받기 위해 액엑세스 포인트(AP) 상에 L3 계층 또는 MIH와 같은 추가적인 기능을 필요로 한다. PMIP의 경우 단말기(MN)의 ARP 요청 메시지를 트리거로 사용할 수 있지만, 이는 단말기(MN)가 새로운 FA로부터의 Advertisement 메시지 수신을 통해 IP 도메인이 바뀐 것을 인식한 후 ARP 요청을 수행하게 될 때까지의 지연시간을 유발한다. FA가 받는 최초 데이터 패킷을 트리거로 사용하는 경우에는 현재 패킷을 수신만 하고 송신은 하고 있지 않은 단말기(MN)의 핸드오버를 신속하게 처리할 수 없다. 또 다른 단점으로는 NetLMM의 경우 상이한 도메인간의 단말기(MN) 이동성을 제어할 수 없으며, PMIP을 사용하면여 도메인간 이동성을 지원하는할 수 있지만 이 경우 FA에게 단말기(MN)이 최초 등록한 HA의 IP 주소를 알려주기 위해서는 각 액세스 포인트(AP)에 추가적인 L3 기능이 요구된 다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단말기(MN) 및 각 액세스 망의 액세스 포인트(AP)에 추가의 L3 기능을 요구하지 않으면서 광역적 이동성(Global Mobility)을 제공하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버 방법 및 단말기 등록방법을 제공함에 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일 예에 따른 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버 방법은, 단말기, 상기 단말기가 현재 속해 있는 제1 망을 관리하는 제1 모바일 에이전트(MIP의 HA에 해당됨), 상기 단말기가 이동할 제2 망을 관리하는 제2 모바일 에이전트(MIP의 FA에 해당됨)를 포함하는 IP 기반 이동통신 시스템에서, 제2 망으로 L2 계층 핸드오버가 수행된 단말기의 액세스 포인트가 L2 계층의 메시지를 트리거로서 상기 제2 모바일 에이전트에 전송하는 단계, 상기 제1 모바일 에이전트가 제1 망에 속해있는 단말기의 바인딩 정보를 상기 제2 모바일 에이전트에 전송하는 단계, 제2 망으로 L2 계층 핸드오버가 수행된 단말기(MN)의 액세스 포인트가 L2 계층의 메시지를 트리거로서 상기 제2 모바일 에이전트에 전송하는 단계, 및 상기 트리거를 전송받은 제2 모바일 에이전트가 상기 전송된 바인딩 정보에 따라 상기 제1 모바일 에이전트에 L3 계층 등록을 대행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기(MN)의 최초 등록방법은 단말기와 L2 계층 연결이 이루어진 액세스 포인트가 해당 망을 관리하는 모바일 에이전트로 L2 계층의 메시지를 트리거로서 전송하는 단계, 상기 모바일 에이전트가 관리하는 망으로 진입 가능한 단말기의 L2 계층에 관한 정보와 상기 트리거로서 전송된 메시지에 포함된 L2 계층에 관한 정보가 일치하지 않은 경우, 상기 모바일 에이전트가 상기 액세스 포인트와 연결된 단말기로 에이전트 광고(Advertisement) 메시지를 전송하는 단계, 상기 에이전트 광고 메시지를 전송하는 모바일 에이전트로 상기 단말기가 L2 주소 리스트를 전송하는 단계, 및 상기 모바일 에이전트에서 상기 단말기로 IP 주소를 할당하고, 할당된 IP 주소, 상기 모바일 에이전트의 IP 주소 및 상기 단말기의 L2 주소 리스트가 상기 단말기의 바인딩 정보로 저장되는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기(MN)의 최초 등록방법은 단말기와 L2 계층 연결이 이루어진 액세스 포인트가 해당 망을 관리하는 모바일 에이전트로 L2 계층의 메시지를 트리거로서 전송하는 단계, 상기 모바일 에이전트가 관리하는 망으로 진입 가능한 단말기의 L2 계층에 관한 정보와에 상기 트리거로서 전송된 메시지에 포함된 L2 계층에 관한 정보가 일치하지 않는 경우, 상기 모바일 에이전트가 상기 액세스 포인트와 연결된 단말기를 인증할 수 있는 인증서버로 상기 단말기의 L2 주소를 전송을해 줄 것을 요청하는 단계, 및 상기 인증서버에서 전송된 L2 주소와 상기 모바일 에이전트의 IP 주소를 포함하는 상기 단말기의 바인딩 정보가 상기 모바일 에이전트에 저장되는 단계를 포함한다.
본 발명은 MIP를 기반으로 하는 단말 이동성 제어 기술로서, 망 기반의 L3 핸드오버 기능을 제공함으로써 이동에 따른 지연시간을 줄이고 단말에 요구되는 이동성 제어 기능을 최소화하는 기법이다. 종래의 PMIP(Proxy Mobile IP), NetLMM(Network-based Localized Mobility Management) 등 망 기반 이동성 지원 기술과 차별되는 본 발명의 주요 특징은 L3 등록 절차를 개시하기 위해 액세스 포인트(AP)로부터 MIP MA(Mobile Agent)로 L3 등록 절차를 개시하기 위한 전달되는 트리거로서 L2 계층의 관리(OAM) 메시지를 사용한다는 점이다. 즉 단말기(MN)가 새로운 액세스 포인트(AP)와 L2 연결을 설립하게 되면, 해당 액세스 포인트(AP)는 단말기(MN)의 L2 주소를 이용하여 L2 OAM 메시지를 모바일 에이전트(MA)에게 전송함으로써 새롭게 진입한 단말기(MN)의 L2 주소를 알려준다. 각 모바일 에이전트(MA)는 이렇게 전달받은 L2 주소를 키로 인접 모바일 에이전트(MA)간에 공유되는 단말기(MN) 바인딩 정보를 검색하고, 검색을 통해 얻은 단말기(MN) HoA 및 HA 주소 정보를 이용하여 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행하게 된다.
이러한 특징을 통해 얻을 수 있는 주요 효과의 하나로 종래의 망 기반 이동성 제어 기술(예, PMIP 및 NetLMM)에서 L3 계층의 트리거를 이용하기 위해 엑세스 포인트(AP)에 추가로 요구되는 L3 기능을 더 이상 필요로 하지 않는다는 점을 들 수 있다. 이는 액세스 포인트(AP) 및 모바일 에이전트(MA)간에 L2 계층의 관리(OAM) 프로토콜(예, IEEE 802.3ah 또는 802.1ag)을 지원하는 모든 액세스 망에서, 액세스 포인트(AP)가 단말기(MN)의 L2 주소를 사용해서 OAM 메시지를 전달하는 기능만이 요구됨을 의미한다. 이미 대다수의 네트워크 장비 제조업자들이 L2 계층의 연결성 관리 및 오류 검출 등을 위한 표준 OAM 프로토콜 스택을 탑재한 장비를 생산하고 있으므로, 새로운 L3 계층의 트리거 기능을 액세스 포인트(AP) 및 모바일 에이전트(MA)에 탑재하는 것보다 유리할 것으로 전망된다.
이에 관련된 또 하나의 주요 효과는 액세스 포인트(AP)가 단말기(MN)과와 L2 연결 설립이 완료되는 직후 L3 등록 절차 개시를 위한 트리거를 전송할 수 있음으로 인해 핸드오버 처리를 위한 전체 지연시간이 감소된다는 점이다. 즉, 기존 기술에서 엑세스 포인트(AP)가 단말기(MN)의 IP(L3) 주소를 알기 위해 명시적인 제어 메시지 교환을 수행하거나, ARP(Address Resolution Protocol) 요청 또는 데이터 패킷을 통해 단말기(MN)의 IP 주소를 알아낼 때까지 L3 등록 절차 개시를 위한 트리거 전송이 지연되는 단점을 극복할 수 있다.
뿐만 아니라 기존 기술에서 망 기반의 L3 등록 절차를 통한 전역적 이동성(Global Mobility) 지원을 위해서는, 단말기(MN)의 IP 주소를 알아낸 이후에도 단말기(MN)가 최초 등록한 HA의 IP 주소를 알아내는 과정이 필요하다. NetLMM은 단일 NetLMM 도메인 내에서의 지역적 이동성(Local Mobility)만을 고려하므로 이러한 사항을 다루지 않으며, PMIP 특허에서는 단말기(MN)의 HA 주소를 얻는 과정을 언급하지 않고 있다. 본 발명에서는 단말기(MN)이 접속 중인 망의 모바일 에이전트(MA)가 자신과 인접한 이웃 모바일 에이전트(MA)들에게 단말기(MN)의 L2 주소, HoA 및 HA 주소의 바인딩 정보를 주기적으로 전송함으로써, 단말기(MN)의 HA 주소 획득 절차를 효과적으로 지원한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 MIP 망 구조의 예를 보여준다. 도 2의 MIP 적용 구조는 IETF MIP 표준에 따른 것으로, 단말기(MN;221)가 초기 접속한 홈 네트워크(Home Network, NH)의 모바일 에이전트(MA;201)가 HA 역할을 담당하고 이후 단말기(MN)가 이동하는 외부 네트워크(Foreign Network, NF1 및 NF2)의 모바일 에이전트(MA;202, 203)가 FA 역할을 담당하는 구조를 나타낸다. 이 경우 각 망내의 모바일 에이전트(MA)들은 HA 및 FA의 역할을 동시에 수행할 수 있어야 하지만, 이후에 기술하는 본 발명의 실시 예는 설명의 편의를 위해 HA(201)와 FA(202, 203)를 구분하는 논리적인 구조를 가정한다.
도 2에서 코어 네트워크(NC)를 통해 연결된 각각의 홈 및 외부 네트워크는 액세스 망의 범위와 정확히 일치할 필요는 없으며, 각 액세스 포인트(AP;211~216)는 단말기(MN)에 대한 무선 접속 연결점 역할을 수행한다. 도 2의 구조와 달리 사업자들이 망 관리의 효율성을 위해 일반적으로 채택하고 있는 MIP 적용 방식으로서 HA가 코어 망에 위치하고 각 액세스 망 내에 FA가 위치하는 구조를 고려할 수 있는데, 이러한 구조에서도 본 발명의 이동성 제어 절차가 그대로 적용될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 망 기반 이동성 제어 절차를 개략적으로 표현한 순서도로서, 이동성 제어에 관련된 각 기능 요소가 주고 받는 메시지 및 내부 처리 기능을 나타낸다. 도 3에 나타낸 절차의 예는 단말기(MN)가 홈 네트워크(NH)에서 초기 L2 접속 및 L3 등록을 하여 외부 네트워크 1(NF1), 외부 네트워크 2(NF2)의 순서로 이동을 하는 상황을 보여준다. 이 예에서는 홈 네트워크 및 외부 네트워크 1, 외부 네트워크 1 및 2가 각각 서로 인접해 있는 상황을 가정한다.
도 3의 절차는 홈 네트워크(NH)에 접속하는 단말기(MN)가 액세스 포인트(AP0)와 L2 연결을 설립하는 단계(301)를 수행하는 것으로 시작된다. 이 단계는 각 액세스 망에서 제공하는 L2 계층의 기술을 이용하며 본 발명의 범주에 포함되지 않는다. L2 접속이 완료된 후, 단말기(MN)는 홈 네트워크 내의 HA에 대한 최초 L3 등록절차 단계(302)를 수행한다. 이 단계 내에는 단말기(MN)의 HoA 할당, HA advertisement를 통한 HA 주소 획득, 단말기(MN) 및 HA간 Registration Request/Response 메시지 교환 등 기존 MIP 초기 등록 절차가 그대로 수용되며, 본 발명을 위한 특징적인 요소로서 단말기(MN)의 L2 주소를 HA에 전달하는 세부 절차가 추가된다. 이를 통해 HA는 단말기(MN)의 L2 주소 및 HoA, HA 자신의 IP 주소로 구성된 단말기(MN) 바인딩 정보를 구성하여 단말기(MN) 바인딩 테이블에 기록해 둔다(303). HA는 이러한 바인딩 테이블 내의 정보를 인접 모바일 에이전트(MA)들(도 3에서는 FA1에 해당됨)에게 주기적으로 통보하며(304), FA1은 전달 받은 단말기(MN) 바인딩 정보를 단말기(MN) 진입예상 테이블에 기록해 둔다(305).
도 3에서의 첫 번째 핸드오버는 홈 네트워크(NH)에서 외부 네트워크 1(NF1)로 진행된다. 이를 위해 단말기(MN)는 새로운 액세스 포인트(AP1)에 대한 L2 연결 을 설립함으로써 L2 핸드오버를 수행한다(306). L2 연결 설립이 완료되면, 엑세스 포인트(AP1)은 L2 계층의 관리(OAM) 메시지를 이용한 트리거를 FA1으로 전송함으로써 단말기(MN)에 대한 망 기반의 L3 등록 절차를 개시한다(307). 본 발명의 가장 중요한 특징 중 하나는 액세스 포인트(AP)가 자신의 L2 주소 대신 새롭게 접속한 단말기(MN)의 L2 주소를 송신 주소로 설정하여 L2 관리 메시지를 전송함으로써, 이를 L3 등록 절차의 트리거로 사용하는 FA가 단말기(MN)의 L2 주소를 알 수 있게 된다는 점이다. 이는 각 액세스 포인트(AP)에 L3 계층의 기능을 요구하지 않으면서 단말기(MN)의 고유 식별자(L2 주소)를 FA에 전달하는 트리거 기능을 수행할 수 있는 장점을 제공한다.
L3 등록 절차에 대한 트리거를 받은 FA1은 자신이 유지하고 있는 단말기(MN) 진입예상 테이블을 검색하여 단말기(MN)의 L2 주소에 매핑되는 HoA 및 HA 주소 정보를 얻는다(308). 이후 FA1은 이 같이 얻은 정보를 이용해 단말기(MN) 대신 HA에게 Registration Request 메시지를 전송하고(309), 그에 대한 응답으로 Registration Reply 메시지를 전달 받음으로써(310) 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행한다. HA에 대한 등록이 완료되면 FA1은 자신이 관리하는 단말기(MN) 바인딩 테이블에 단말기(MN)의 CoA 정보를 추가로 기록하고(311), 단말기(MN)의 디폴트 라우터로 설정할 수 있도록 동일한 CoA 정보를 단말기(MN)에게도 통보해 준다(312).
핸드오버 수행의 마지막 단계는 단말기(MN)의 지속적인 이동에 대비하기 위해 FA1이 자신과 인접한 모바일 에이전트(MA;도 3에서는 HA 및 FA2가 해당됨)들에게 단말기(MN)의 L2 주소, HoA 및 HA 주소로 구성된 단말기(MN) 바인딩 정보를 전 송하는 것이다(313). 이에 따라 각 모바일 에이전트(MA;HA 및 FA2)는 자신의 단말기(MN) 진입예상 테이블에 전달 받은 단말기(MN) 바인딩 정보를 기록해 둔다(314). 인접 모바일 에이전트(MA)에 대한 단말기(MN) 바인딩 정보 전송은 단말기(MN)이 FA1의 영역을 벗어날 때까지 주기적으로 반복되어, 각 모바일 에이전트(MA)가 관리하는 단말기(MN) 진입예상 테이블 내의 정보를 갱신(refresh)하는 목적으로 사용된다.
도 3에서의 두 번째 핸드오버는 외부 네트워크 1(NF1)에서 외부 네트워크 2(NF2)로 진행된다. 첫 번째 핸드오버 절차와 마찬가지로 단말기(MN)가 새로운 엑세스 포인트(AP2)에 대한 L2 연결을 설립함으로써 L2 핸드오버를 수행하는 단계(315)로 시작된다. 이에 따라 액세스 포인트(AP2)는 단말기(MN)에 대한 망 기반 L3 등록 절차를 개시하기 위하여 L2 계층의 관리(OAM) 메시지를 이용한 트리거를 FA2로 전송한다(316). 이 트리거 메시지 역시 액세스 포인트(AP2)가 단말기(MN)의 L2 주소를 송신 주소로 하여 전송하기 때문에, 이를 전달 받는 FA2는 L3 등록 절차를 수행하고자 하는 단말기(MN)의 L2 주소를 알 수 있게 된다. 이후 FA2는 자신의 단말기(MN) 진입예상 테이블 검색을 통해 단말기(MN)의 L2 주소에 매핑되는 HoA 및 HA 주소 정보를 얻는다(317). 이 정보를 이용해 FA2는 HA와 Registration Request(318) 및 Registration Reply(319) 메시지를 교환함으로써 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행한다. HA에 대한 등록 완료 후 FA2는 단말기(MN) 바인딩 테이블에 단말기(MN)의 CoA 정보를 기록하고(320), 단말기(MN)의 디폴트 라우터로 설정할 수 있도록 동일한 CoA 정보를 단말기(MN)에게 전달한다(321). 마지막으로 FA2는 자신과 인접한 모바일 에이전트(MA)(도 3에서 FA1)에게 단말기(MN)의 L2 주소, HoA 및 HA 주소로 구성된 바인딩 정보를 전송함으로써 단말기(MN)의 지속적인 이동에 대비한다(322).
도 4를 참고하여, 트리거로 사용될 수 있는 OAM 프로토콜에 관해 상세히 설명한다.
액세스 포인트(AP)에서 모바일 에이전트(MA)로 전달되는 트리거로 사용될 수 있는 대표적인 L2 계층 OAM 프로토콜로서, 이더넷(Etherent)에서 링크 상태 모니터링 및 오류 제어 시그널링 기능을 제공하는 IEEE 802.3ah를 들 수 있다. 802.3ah 구조에서는 MAC(Medium Access Control) 계층의 바로 위에 위치하는 OAM(Operation, Administration & Maintenance) 계층을 통해 각 노드간 OAMPDU(OAM Protocol Data Unit)을 교환하는 구조를 정의하고 있으며, 일반적으로 인접한 두 이더넷 노드간에는 OAM 세션 유지 및 링크 정보 수집을 위해 주기적인 알림 메시지(Advertisement)를 교환하는 규칙이 제안되어 있다. 본 발명에서는 도 4의 41단계에 보인 것과 같이 각 액세스 포인트(AP;412)가 새로운 무선 L2 연결을 설립하는 단말기(MN;421)의 L2 주소를 사용하여 802.3ah OAM Advertisement를 모바일 에이전트(MA;401)에게 전송함으로써, 액세스 포인트(AP)에 MIH 또는 L3 계층의 추가 기능이 필요없이 단말기(MN)의 망 기반 이동성 제어 절차를 개시하는 기능을 제공한다. 이러한 방식은 액세스 포인트(AP)와 모바일 에이전트(MA)가 IEEE 802.3 기반 이더넷을 사용하는 모든 액세스 망 구조에 적용될 수 있다. 즉, 엑세스 포인트(AP)에서 부터 단말기(MN)까지의 무선 연결을 위한 액세스 기술과는 무관하게 사용될 수 있는 장점을 제공한다.
만일, 액세스 포인트(AP)와 모바일 에이전트(MA)가 단일 이더넷 링크로 연결되어 있지 않고 L2 스위치(802.1D) 또는 VLAN 스위치(802.1Q)로 연결된 네트워크(Bridged Network)인 경우에는, 802.3ah의 OAM Advertisement 메시지가 엑세스 포인트(AP)에서 모바일 에이전트(MA)로 직접 연결될 수 없다. 이러한 경우에 사용될 수 있는 대안으로서 IEEE 802.1ag Customer OAM 프로토콜을 들 수 있다. 802.1ag 프로토콜은 802.1 표준에 따른 브릿지(Bridge) 및 스위치(Switch)로 연결된 멀티 링크 경로 상에 MAC OAM 세션을 설정하고 각 노드 간 망 운영자 또는 사업자가 정의한 OAM 메시지를 전달할 수 있는 기능을 제공한다. 도 4의 42단계에 나타낸 것과 같이 모바일 에이전트(MA;402)와 액세스 포인트(AP;413) 사이에 스위치(403) 등이 존재하여 멀티 링크로 연결된 네트워크(NF2)로 단말기(MN;421)이가 이동하는 경우, 액세스 포인트(AP;413)는 단말기(MN)의 L2 주소를 사용하여 802.1ag OAM 메시지를 모바일 에이전트(MA)에게 전송함으로써 망 기반 이동성 제어 절차를 개시할 수 있다. 따라서 본 발명에서 제안하는 L2 계층의 OAM 메시지를 이용한 트리거 방식은 액세스 포인트(AP) 및 모바일 에이전트(MA;HA/FA)간을 이더넷 기반으로 연결하는 단일 액세스 망뿐 아니라 L2/VLAN 스위치 등으로 연결하는 확장된 액세스 망 구조에도 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명에서 최초로 홈 네트워크(NH)에 접속하는 단말기(MN)의 L3 등 록을 위한 상세 절차를 나타낸다. 최초의 단계로 단말기(MN)이가 접속 가능한 엑세스 포인트(AP)에 L2 연결 설립을 요청하고(501), 이에 따라 망 접속 허용 가부를 결정하는 액세스 인증을 수행한(502) 후 L2 연결 요청에 대한 응답 메시지를 단말기(MN)에게 전송하는(503) 절차는 각 액세스 기술에서 제공하는 방식에 따른다. 망 기반의 L3 등록 절차를 하는 액세스 포인트(AP)의 트리거 기능은 단말기(MN)의 초기 접속 상황 및 핸드오버 상황을 구분할 수 없으므로, 새로운 L2 연결이 설립되는 단말기(MN)에 대해서는 항상 L3 등록 절차를 개시하기 위한 트리거를 전송한다(504). 이 트리거를 전달 받은 모바일 에이전트(MA;도 5에서의 HA)는 자신의 단말기(MN) 진입예상 테이블을 검색해 봄으로써 단말기(MN)의 초기 접속 상황 및 핸드오버 상황을 구분할 수 있게 된다(505). 도 5의 경우에는 단말기(MN)의 바인딩 정보(HoA, HA 주소)가 발견되지 않으므로 모바일 에이전트(MA)는 단말기(MN)의 초기 접속 상황을 인지하게 되어 상기 전달 받은 트리거를 무시하며, 향후 모바일 에이전트(MA)는 단말기(MN)에 대한 자신의 역할이 HA가 되어야 함을 인식하게 된다.
이후의 절차 단계(506 ~ 510)는 MIP 표준에서 정의된 초기 등록 절차와 동일하다. 단말기(MN)는 HA가 주기적으로 브로드캐스팅하는 Agent Advertisement 메시지를 받음으로써 등록을 수행할 HA의 주소를 알 수 있게 되며(507), 경우에 따라 HA의 Agent Advertisement 메시지를 신속하게 유도하기 위해 단말기(MN)가 먼저 Agent Solicitation 메시지를 브로드캐스팅할 수도 있다(506). 이후 단말기(MN)는 HA에 대한 초기 등록을 수행하기 위해서 Registration Request 메시지를 HA에게 전송한다(508). HA는 앞서 기술한 단말기(MN) 진입예상 테이블 검색(505)을 통해 초 기 등록 상황을 인식하고 있으므로, 단말기(MN)를 위한 HoA 할당 절차를 수행하고(509) 등록 요청에 대한 응답으로 Registration Reply 메시지를 단말기(MN)에게 전송한다(510). 마지막 단계로 단말기(MN)는 자신의 모든 네트워크 인터페이스에 설정된 L2 주소의 리스트를 HA에 전달한다(511). 이에 따라 HA는 단말기(MN)의 바인딩 정보에 전달 받은 L2 주소 리스트를 기록하고(512), 단말기(MN)에게 L2 주소 등록 요청에 대한 응답 메시지를 보낸다(513). 이후 HA는 도 3에 나타낸 것과 같이 인접 모바일 에이전트(MA)에 대한 단말기(MN) 바인딩 정보 전달 단계(304)를 수행하여 단말기(MN)가 인접 망으로 이동하는 것을 대비한다.
상기 단말기(MN)의 최초 등록 절차는 도 6과 같이 망 기반으로 수행될 수 있다. 그러나 이 경우 단말기(MN)의 L2 주소 리스트를 얻는 단계를 단말기의 참여 없이 망 기반으로 수행하기 위해서는 AAA(Authorization, Authentication, Account) 서버 등 단말의 프로파일 정보를 관리하는 서버와 HA의 연동 기능이 필요하다. 도 6에서의 L2 연결 설립(601~603), L3 등록 개시 요청(604), 단말기(MN) 진입예상 테이블 검색 단계(605)는 도 5에서의 절차와 동일하다. 이 경우, 모바일 에이전트(MA)는 단말기(MN) 진입예상 테이블을 검색하는 단계를 수행함으로써 단말기(MN)의 초기 등록 상황을 인식하고 HA의 역할을 수행하게 된다. 따라서 HA는 단말기(MN)를 위한 HoA를 할당 절차를 대행한다(606). 이후 HA는 단말기(MN)의 모든 네트워크 인터페이스에 설정된 L2 주소 리스트를 AAA 서버에 요청하고(607), 그에 대한 응답을 받아(608) 단말기(MN) 바인딩 정보에 HoA, HA 주소(자신의 주소) 및 L2 주소 정보를 기록한다(609). 마지막 단계로 HA가 게이트웨이 라우터의 역할을 겸하는 경우, Agent Advertisement 메시지를 단말기(MN)에게 전송함으로써 단말기(MN)의 현재 게이트웨이 라우터 설정을 위한 정보를 전달한다(610).
도 7은 본 발명에서 단말기(MN)가 인접한 두 모바일 에이전트(MA)간을 이동(도 7의 예에서는 HA에서 FA1로 이동)할 때 망 기반으로 핸드오버를 처리하기 위한 상세 절차를 나타낸다. 먼저 단말기(MN)의 이동에 대비하기 위한 단계로서, 단말기(MN)가 HA에 초기 등록을 완료한 후 홈 네트워크에 머무르고 있는 동안 HA는 주기적으로 단말기(MN)의 바인딩 정보를 인접한 모바일 에이전트(MA;FA1)에게 전송하고(701), 이를 전달 받은 FA1은 자신이 관리하는 단말기(MN) 진입예상 테이블에 기록해 둔다(702). 두 모바일 에이전트(MA)간의 실질적인 핸드오버 절차는 단말기(MN)이가 기존의 액세스 포인트(AP0)와의 L2 연결 단절이 임박한 상황을 감지하여(703), 새로운 액세스 포인트(AP1)에 대한 L2 연결을 설립하는 단계(704~706)에 의해 시작된다.
단말기(MN)과 액세스 포인트(AP1) 사이에 새로운 L2 연결 설립이 완료되면, 액세스 포인트(AP)1은 단말기(MN)에 대한 망 기반의 L3 등록 절차 개시를 위한 트리거 메시지를 FA1에게 전송한다(707). FA1은 이 트리거 메시지를 통해 얻은 단말기(MN)의 L2 주소를 자신의 단말기(MN) 진입예상 테이블 내에서 검색하여 단말기(MN)의 HoA 및 HA 주소 정보를 얻는다(708). 이 정보를 이용하여 FA1은 HA에 Registration Request 메시지를 전송하고(709), 그에 대한 응답으로 Registration Reply 메시지를 전달 받음으로써(710) 단말기(MN)의 L3 등록 절차를 대행한다. L3 등록 절차 완료 후 FA1은 자신의 주소를 단말기(MN)의 CoA 정보로 단말기(MN) 바인 딩 테이블에 기록하고(711), 단말기(MN)의 디폴트 게이트웨이 설정 정보를 알려주기 위해 Agent Advertisement 메시지를 전송한다(712). 마지막 단계로 FA1은 단말기(MN)의 추가적인 이동에 대비하기 위해 자신과 인접한 모바일 에이전트(MA;도 7에서는 HA)에게 단말기(MN) 바인딩 정보(즉, L2 주소, HoA 및 HA 주소)를 전송한다(713).
도 7에 나타낸 망 기반 핸드오버 처리 절차는 HA 및 FA간 핸드오버 상황뿐만 아니라 상이한 FA들간의 핸드오버 시에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 새로운 액세스 포인트(AP)에 대한 L2 연결 설립을 요청하는 단계(703)로부터 망 기반의 L3 등록 절차 완료 후 단말기(MN)의 추가적인 이동을 대비하기 위해 인접 모바일 에이전트(MA)들에게 단말기(MN) 바인딩 정보를 전달하는 단계(713)의 일련의 절차가 반복됨으로써, 단말기(MN)의 지속적인 이동성을 지원하여 IP 연결성을 유지하는 기능을 제공한다.
도 8은 본 발명의 IP 기반 이동통신 시스템에서 단말기의 핸드오버가 이루어지는 일 예의 순서도이다.
도시된 바와 같이, 단말기가 제1망에서 제2 망으로 이동하게 되면(S1), 단말기가 제1망을 완전히 이탈하여 제2망으로 진입하였는지 확인한다(S2). 일반적으로 망 이탈 여부는 망에서 전송되는 감지제어(Measurement Control) 신호의측정값에 따라 결정된다. 즉, 단말기는 상기 감지제어 신호를 측정기준과 비교하여 제1망 이탈여부 및 제2망 진입여부를 판단한다.
제2망 진입이 이루어졌다고 판단한 단말기는 제2망의 액세스 포인트와 L2 연결된다(S3). 액세스 포인트는 L2 계층 연결된 단말기의 L2 계층 주소를 송신지 주소로 하는 L2 OAM 신호를 제2망 관리 모바일 에이전트로 전송한다(S4). L2 OAM 신호를 전송받은 제2망 관리 모바일 에이전트는 상기 L2 계층 주소와 매칭되는 L2 계층 주소를 가지는 바인딩 정보가 바인딩 정보 테이블에 저장되어 있는지 검색한 후(S5), 매칭되는 바인딩 정보에 따라 제1망 관리 모바일 에이전트로 L3 등록절차를 대행한다(S6). 즉, L3 등록절차가 단말기가 아닌 망 관리요소 사이에서 발생하게 된다. 따라서 단말기가 L3 등록을 수행함에 따라 발생하는 핸드오버 지연이 해소되며 단말기의 리소스 절약이 가능하다.
또한, L3 등록절차를 완료한 제2망 관리 모바일 에이전트는 인접망을 관리하는 모바일 에이전트로 바인딩 정보를 전송하여(S7), 계속적인 망 관리요소 사이의 L3 등록이 가능하도록 한다.
한편, IP 기반 이동통신 시스템에서 단말기가 망에 등록되는 방법은 다음과 같은 과정에 의해 수행될 수 있다. 먼저, 단말기가 임의의 망의 액세스 포인트와 L2 계층 연결되며, 액세스 포인트는 L2 계층 연결된 단말기의 L2 주소를 송신지 주소로 하는 L2 OAM 메시지를 해당 망 관리 모바일 에이전트로 전송한다.
모바일 에이전트는 L2 OAM 메시지가 전송되면 해당 단말기가 최초 등록을 요구하는 것인지 혹은 핸드오버된 것인지 판단해야 한다. 따라서, 전송된 단말기의 L2 계층 주소가 진입예상 단말기의 바인딩 정보에 포함되어 있는지 검색한다.
만일, 포함되어 있다면 단말기의 최초 등록이 아닌 핸드오버가 이루어진 것으로 판단하고 도 8에 도시된 순서도에 따라 핸드오버 절차가 수행된다. 그러나, 포함되어 있지 않다면, 모바일 에이전트는 홈 에이전트로 단말기의 L3 등록을 수행해야 한다. 모바일 에이전트가 홈 에이전트로 단말기의 L3 등록을 수행하는 방법으로 도 5 또는 도 6에 도시된 방법이 있을 수 있다. 그러나, 기타 홈 에이전트로서 등록하는 방법도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
L3 등록절차를 완료한 모바일 에이전트는 단말기의 핸드오버가 가능하도록 인접망을 관리하는 모바일 에이전트로 단말기의 바인딩 정보를 전송한다.
상기와 같이 설명된 IP 기반 이동통신 시스템에서 단말기 핸드오버 방법 및 단말기 등록방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
도 1은 NetLMM 적용을 위한 망 구조,
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 Mobile IP 망 구조,
도 3은 본 발명에서 제안하는 망 기반 이동성 절차의 전체 흐름도,
도 4는 L2 관리(OAM) 프로토콜의 종류에 따른 망 구조,
도 5 및 도 6은 단말기의 최초 L3 등록방법의 상세 절차의 흐름도,
도 7은 단말기의 망 기반 핸드오버 방법의 상세 절차의 흐름도, 그리고
도 8은 본 발명의 일 예에 의한 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버의 흐름이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
NI: 인터넷 망 ND: NetLMM 도메인
101: LMA (Localized Mobility Anchor)
102, 103: MAG (Mobility Access Gateway)
104 ~ 107: 액세엑세서 액세스 포인트 108: 단말기(Mobile Node)
109: IP Tunnel
NC: 코어 네트워크 (Core Network)
NH: 홈 네트워크 (Home Network)
NF1, NF2: 외부 네트워크 (Foreign Network)
403: 이더넷 스위치 (Ethernet Switch)

Claims (13)

  1. 단말기, 상기 단말기가 현재 속해 있는 제1 망을 관리하는 제1 모바일 에이전트, 상기 단말기가 이동할 제2 망을 관리하는 제2 모바일 에이전트를 포함하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법에 있어서,
    상기 제1 망에 속해 있는 단말기의 주소 바인딩 정보를 상기 제1 모바일 에이전트로부터 수신하는 단계;
    상기 제2 망으로 L2 계층 핸드오버가 수행된 단말기의 액세스 포인트가 L2 계층의 메시지를 트리거로서 수신하는 단계; 및
    상기 전송된 주소 바인딩 정보에 따라 상기 제1 모바일 에이전트에 L3 계층 등록을 대행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템의 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트리거 수신단계에서,
    상기 액세스 포인트는 상기 단말기의 L2 계층 주소를 송신지 주소로 하는 L2 OAM 메시지를 트리거로서 수신하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 L3 계층 등록을 대행하는 단계에서,
    상기 제1 모바일 에이전트로부터 수신한 바인딩 정보 중 트리거에 포함된 L2 계층 주소에 매칭되는 바인딩 정보에 따라 L3 계층 등록을 대행하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 L3 계층 등록을 대행하는 단계는,
    상기 매칭되는 바인딩 정보 중 상기 핸드오버된 단말기의 IP 주소와 제1 모바일 에이전트의 IP 주소를 검색하는 과정;
    상기 바인딩 정보 중에서 검색된 상기 핸드오버된 단말기의 IP주소 및 제1 모바일 에이전트의 IP주소를 이용하여 L3 계층 등록을 대행하는 과정; 및
    상기 제1 모바일 에이전트로 부터 L3 계층 등록을 승인받는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 L3 계층 등록이 완료된 후, 상기 핸드오버된 단말기의 CoA 정보를 제2 망에 속해 있는 단말기들의 바인딩 정보 테이블에 기록하는 단계; 및
    상기 기록된 CoA 정보를 상기 핸드오버된 단말기로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인딩 정보 수신단계는,
    주기적으로 상기 바인딩 정보를 상기 제1 모바일 에이전트로부터 수신받는 과정;
    주기적으로 인접 망에 속해 있는 단말기의 바인딩 정보를 갱신하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모마일 에이전트의 동작 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 L3 계층 등록이 완료된 후, 상기 단말기의 바인딩 정보를 인접 망의 모바일 에이전트로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인딩 정보는 단말기의 L2 계층 주소, 단말기로 할당된 IP 주소 및 단말기가 속해 있는 망을 관리하는 모바일 에이전트의 IP 주소에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템에서 핸드오버를 위한 제2 모바일 에이전트의 동작 방법.
  9. 단말기와 L2 계층 연결이 이루어진 액세스 포인트가 해당 망을 관리하는 모바일 에이전트로 L2 계층의 메시지를 트리거로서 전송하는 단계;
    상기 모바일 에이전트가 관리하는 망으로 진입 가능한 단말기의 L2 계층에 관한 정보와 상기 트리거로서 전송된 메시지에 포함된 L2 계층에 관한 정보가 일치하지 않은 경우, 상기 모바일 에이전트가 상기 액세스 포인트와 연결된 단말기로 에이전트 광고 메시지를 전송하는 단계;
    상기 에이전트 광고 메시지를 전송하는 모바일 에이전트로 상기 단말기가 L2 주소리스트를 전송하는 단계; 및
    상기 모바일 에이전트에서 상기 단말기로 IP 주소를 할당하고, 할당된 IP 주소, 상기 모바일 에이전트의 IP 주소 및 상기 단말기의 L2 주소가 상기 단말기의 바인딩 정보로 저장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기 등록방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모바일 에이전트는 인접 망을 관리하는 모바일 에이전트로 상기 단말기의 바인딩 정보를 주기적으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기의 등록방법.
  11. 단말기와 L2 계층 연결이 이루어진 액세스 포인트가 해당 망을 관리하는 모 바일 에이전트로 L2 계층의 메시지를 트리거로서 전송하는 단계;
    상기 모바일 에이전트가 관리하는 망으로 진입 가능한 단말기의 L2 계층에 관한 정보와 상기 트리거로서 전송된 메시지에 포함된 L2 계층에 관한 정보가 일치하지 않은 경우, 상기 모바일 에이전트가 상기 액세스 포인트와 연결된 단말기를 인증할 수 있는 인증서버로 상기 단말기의 L2 주소 전송을 요청하는 단계; 및
    상기 인증서버에서 전송된 L2 주소와 상기 모바일 에이전트의 IP 주소를 포함하는 상기 단말기의 바인딩 정보가 상기 모바일 에이전트에 저장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기 등록방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 모바일 에이전트가 상기 단말기의 IP 주소를 할당하는 단계를 더 포함하며,
    상기 바인딩 정보는 상기 단말기의 IP 주소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기 등록방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 모바일 에이전트는 인접 망을 관리하는 모바일 에이전트로 상기 단말기의 바인딩 정보를 주기적으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 이동통신 시스템의 단말기 등록방법.
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