KR100943888B1 - 다수의 이종망들을 이용한 패킷 데이터 서비스 장치 및방법 - Google Patents

다수의 이종망들을 이용한 패킷 데이터 서비스 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 이종망들을 이용한 패킷 데이터 서비스 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복수의 이종 무선망들을 통해 단말에게 서비스를 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 단말에게 대표 IP주소를 할당하며, 상기 이종 무선망들이 상기 단말에게 할당한 서브 IP주소들을 상기 대표 IP주소에 바인딩하여 관리하는 제어부와, IP망으로부터 수신되는 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하는 복사부와, 상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소를 이용해 패킷 변환하고, 상기 변환된 IP패킷들을 상기 이종 무선망들로 전송하는 변환부를 포함한다. 이와 같은 발명은 다수의 무선 통신 시스템들이 혼재하는 서비스 환경에서 단말기에게 끊김 없는 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
Figure R1020060123815
이종망, 핸드오버, IP계층, 듀얼단말

Description

다수의 이종망들을 이용한 패킷 데이터 서비스 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PACKET DATA SERVICE THROUGH MULTIPLE HETEROGENEOUS NETWORKS}
도 1은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 래디오 억세스(radio access) 환경을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IP변환서버의 기능 블록도를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모드 단말의 기능 블록도를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신기에서 패킷을 송신하기 위한 절차를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 패킷을 수신하기 위한 절차를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 있어서, 다수의 이종망들이 단말로 동시에 서비스를 제공하기 위한 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 환경에서 빈번한 핸드오버를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 단말에게 다수의 이종망들을 통해 동시에 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
2010년경으로 예상되는 4세대(4G : 4th Generation) 통신 시스템에서 정지시 1Gbps, 이동시 100Mbps 이상의 데이터 전송속도를 가지는 서비스를 제공하기 위해서 활발한 연구가 진행되고 있다. 상기 4세대 통신시스템을 위해 수많은 기술후보들이 새롭게 등장하거나 또는 진화된 2세대, 3세대 기술들이 제안되고 있다. 그러나 현재까지는 4세대 기술이라 불릴만한 획기적인 기술은 존재하지 않고 있으며, 각기 다른 서비스 개념(Concept)을 가지고, 음성뿐 아니라, 고속의 데이터 서비스를 준비하고 있다. 이러한 4세대의 후보기술은 현재까지 나온 논문 및 문헌들에 의하면 크게 세가지로 나뉘어 질 수 있다.
첫 번째로, 기존의 2세대 또는 3세대의 셀룰러(Cellular) 망에서 진화한 3GPP 진영의 WCDMA, HSDPA가 있고, 3GPP2의 CDMA2000, 1xEVDO, 1xEVDV가 있다. 상기 기술들은 평균 데이터 전송속도가 수 Mbps에 불과하지만, 고속의 이동시에도 끊김없는 통화 및 데이터 서비스를 지원하며, 셀 커버리지(Cell Coverage)가 넓어서 모든 지역에서 서비스가 가능한 것이 장점이다.
두 번째로, 미국의 IEEE 802.16 진영에서 새롭게 선보일 예정인 도심지역 데이터 서비스인 WMAN(Wireless Metropolitan Area Network)이다. 상기 서비스는 802.16 서비스라고도 불리기도 하며, 대한민국에서는 자체규격인 와이브로(WiBro) 라는 이름으로 2005년에 규격이 완료되었고, 인텔을 중심으로 한 미국에서는 와이맥스(Wimax)서비스로 불리기도 한다. 상기 WMAN 서비스는 기존의 셀룰러망의 개념과 유사하지만, 평균 데이터 전송속도가 수십Mbps에 이르며, 중속(60km/h 이내)의 이동성을 지원하며, 사람들이 많이 모이는 도심지역에서만 우선 서비스를 목표로 하고 있으며, 셀 반경(Cell Coverage)은 1km 이내 정도로 정하고 있다.
세 번째로, 미국의 IEEE 802.11 진영에서 현재의 유선망 인터넷 서비스를 대체할 목적으로 개발된 WLAN(Wireless Local Area Network)이다. 상기 서비스는 1999년에 이미 규격개발이 완료되어 현재는 IEEE 802.11a/b를 거쳐서 IEEE 802.11g까지 상용으로 서비스되고 있으며, 앞으로도 계속 진화하고 있는 규격이다. 상기 기술은 평균 데이터 전송속도가 현재는 수십Mbps에 불과하지만, 조만간 수백Mbps에 이를 것으로 보이며, 4세대 이동통신 후보군 중 가장 빨리 정지시의 1Gbps를 구현할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나, 이동성을 거의 지원하지 못하며, 셀 반경이 100m 이내로 근거리에서만 통신이 가능하다는 단점이 있다.
또한 WLAN과 비슷하지만, 셀 반경이 WLAN보다도 훨씬 작고, 1Gbps 이상의 매우 빠른 데이터 통신을 지원하는 IEEE 802.15 서비스인 WPAN(wireless personal area network)이 있으며, 구현된 기술규격으로는 UWB(Ultra Wide-Band), 블루투스(Bluetooth) 등의 초근거리 고속통신 기술들이 존재한다. 이하 설명에서, 상기 WLAN와 WPAN은 WLAN으로 통칭하여 사용하기로 한다.
도 1은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 무선 억세스(radio access) 환경을 도시하고 있다.
가장 큰 셀 커버리지를 갖는 망(111)은 셀룰라망(2G,3G)을 나타내고, 중간의 셀 커버리지를 갖는 망(112)은 WMAN을 나타내며, 가장 작은 셀 커버리지를 갖는 망(113)은 WLAN을 나타낸다. 그리고 단말(103)이 상기와 같은 여러 통신기술들을 모두 서비스받을 수 있다고 가정하기로 한다.
101의 영역에서는 셀룰러망에 접속되어 통신이 가능하고, 102의 영역에서는 셀룰러망 또는 WMAN망에 접속되어 통신이 가능하다. 그리고, 103의 영역에서는 셀룰러망, WMAN망, WLAN망 모두 통신이 가능하다. 이와 같이, 사용자가 여러 무선통신망과의 접속이 가능하고, 서비스 또한 가능하다고 하면, 종래기술의 경우, 수직적 핸드오버(Vertical handover) 또는 무선 재설정(Radio Reconfiguration)을 통한 스위칭(Switching)을 수행하여 가장 좋은 성능을 가지는 하나의 서비스를 선택한다.
하지만 상기와 같이 하나의 서비스를 선택하게 될 경우, 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.
첫 번째로, 단말기가 어느 정도의 속도를 가지고 이동할 경우, 핸드오버가 너무 자주 일어나게 되므로, 서로 다른 무선 시스템간에 제어정보 교환이 자주 발생하여, 고속의 데이터 전송에 오버헤드(Overhead)로 작용할 수 있다.
두 번째로, WLAN 또는 WMAN의 망에 접속해 있는 단말이 WLAN, WMAN 망에서 지원하지 못하는 고속으로 이동시에는 송수신이 원활하지 않아서 통신이 끊기는 문제점이 발생한다. 이와 같이 통신이 끊길 경우, 단말기는 고속으로 데이터 서비스가 가능한 셀룰러망으로 다시 접속을 수행하는데, 이것은 또 다른 오버헤드로 작용 할 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 환경에서 이종망간 이동시 단말에게 끊김없는(seamless) 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 환경에서 이종망간 이동시 단말에서 QoS(Quality of Service)을 보장하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 환경에서 빈번한 핸드오버를 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 환경에서 이종망간 핸드오버에 따른 시그널링 오버헤드를 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 복수의 이종 무선망들을 통해 단말에게 서비스를 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 단말에게 대표 IP주소를 할당하며, 상기 이종 무선망들이 상기 단말에게 할당한 서브 IP주소들을 상기 대표 IP주소에 바인딩하여 관리하는 제어부와, IP망으로부터 수신되는 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하는 복사부와, 상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소를 이용해 패킷 변환하고, 상기 변환된 IP패킷들을 상기 이종 무선망들로 전송하는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 단말 장치에 있어서, 복수의 이종 무선망들과 통신하기 위한 복수의 인터페이스 모듈들과, IP변환서버로부터 할당된 대표 IP주소와 상기 이종 무선망들로부터 할당받은 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리하며, 상기 이종 무선망들로부터 동시에 수신되는 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하는 IP변환 부계층부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, IP변환서버에서 복수의 이종 무선망들을 통해 단말에게 서비스를 제공하기 위한 방법에 있어서, 단말로부터 수신되는 주소 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말에게 대표 IP주소를 할당하는 과정과, 상기 이종 무선망들이 상기 단말에게 할당한 서브 IP주소들을 상기 대표 IP주소에 바인딩하여 관리하는 과정과, IP망으로부터 수신되는 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하는 과정과, 상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소를 이용해 패킷 변환하는 과정과, 상기 변환된 IP패킷들을 상기 이종 무선망들로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 단말의 통신 방법에 있어서, IP변환서버로부터 대표 IP주소를 할당받고, 상기 대표 IP주소와 상기 이종 무선망들로부터 할당받은 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리하는 과정과, 상기 이종 무선망들의 서비스 중첩 지역으로 이동시, 상기 이종 무선망들로부터 동시에 패킷을 수신하는 과정 과, 상기 수신되는 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 다수의 이종망들이 혼재해 있는 환경에서 이종망간 이동시 단말에게 끊김없는(seamless) 서비스를 제공하기 위한 방안에 대해 설명하기로 한다. 본 발명은 단말이 이종망들의 서비스 중첩(overlap) 영역에 위치될 경우, 해당 이종망들이 단말에게 동시에 서비스를 제공하기 위한 것이다. 이와 같이, 본 발명은 다수의 이종망들이 존재하는 환경에서 빈번하게 발생할 수 있는 수직적(vertical) 핸드오버를 제거할 수 있다.
이하 설명은 단말이 IEEE 802.16계열 광대역 무선접속 시스템과 2G/3G 계열의 셀룰라 시스템 사이를 이동하는 경우를 예를 들어 살펴보기로 한다. 하지만, 본 발명은 이종망들이 모두 IP(Internet Protocol)기반의 패킷 통신 시스템이라면 동 일하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크는 크게 IP네트워크와 무선 억세스 망 사이에 위치하는 IP변환서버(IP Conversion Server)(200)와, 광대역 무선접속 시스템(202,204)과, 셀룰라 시스템(212,214,216)과, 듀얼 단말(216)과 응용서버(240)를 포함하여 구성된다. 이하, 상기 셀룰라 시스템으로 1xEV-DO 시스템을 예를 들어 살펴보기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저 광대역 무선접속 시스템의 기지국 제어기(202)는 상기 IP변환서버(200)로부터의 패킷을 기지국(204)으로 전송한다. 여기서, 상기 기지국 제어기(202)는 단말의 연결(connection) 및 이동성(mobility)을 관리하며, 상향링크(uplink) 및 하향링크(downlink) 연결별로 고유한 서비스 플로우(SF : Service Flow)를 생성한다. 상기 광대역 무선접속 시스템의 기지국(204)은 상기 기지국 제어기(202)로부터의 패킷을 듀얼모드 단말(220)로 전송한다. 여기서, 상기 기지국(204)은 상기 기지국 제어기(202)로부터의 패킷을 무선신호로 변환하여 상기 듀얼모드 단말(220)로 송신한다.
셀룰라 시스템의 PDSN(Packet Data Serving Node)(212)는 무선 접속 네트워크(214와 216)와 IP 네트워크 사이의 인터페이스 기능을 담당한다. 즉, 상기 PDSN(212)는 데이터 링크 계층을 종단시키고, 패킷의 라우팅 및 터널링을 수행한다. 상기 셀룰라 시스템의 기지국 제어기(ANC : Access Network Controller)(214)는 상기 PDSN(212)로부터의 패킷을 기지국(216)으로 전송한다. 여기서, 상기 기지국 제어기(214)는 UATI(Unicast Access TEerminal Identifier) 관리(할당 및 회수) 및 핸드오버(handover) 등을 처리한다. 상기 셀룰라 시스템의 기지국(ANTS : Access Network Transceiver System)(216)은 상기 기지국 제어기(214)로부터의 패킷을 듀얼모드 단말(220)로 전송한다. 여기서, 상기 기지국(216)은 상기 기지국 제어기(202)로부터의 패킷을 무선신호로 변환하여 상기 듀얼모드 단말(220)로 송신한다.
상기 듀얼모드 단말(220)은 광대역 무선접속 시스템과 셀룰라 시스템에서 모두 동작 가능한 이동 단말로서, 상기 두 개의 시스템들로부터 동시에 패킷을 수신할 수 있다. 따라서, 이종망들의 서비스 중첩 지역에 위치될 경우, 상기 듀얼모드 단말(220)은 적어도 2개의 이종망들로부터 수신되는 패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 상기 정렬된 패킷들을 응용(application) 프로그램을 통해 재생할 수 있다. 여기서, 동일한 패킷을 두 개의 서로 다른 망들로부터 수신하기 때문에, 에러가 발생하지 않는다면 동일한 패킷이 2개 수신될 수 있다. 이런 경우, 상기 듀얼모드 단말(220)은 이종망들로부터 수신된 동일 패킷들 중 하나를 선택하고, 나머지는 폐기한다.
상기 IP변환서버(200)는 상기 듀얼모드 단말(220)에 대표 IP주소를 할당하고, 상기 광대역 무선접속 시스템에서 사용하고 있는 제1 IP주소와 상기 셀룰라 시스템에서 사용하고 있는 제2 IP주소를 상기 대표 IP주소에 바인딩(binding)하여 관리한다. 여기서, 상기 대표 IP주소는 상기 단말(220)의 응용부(application program)와 응용(application) 서버(240) 사이의 통신을 위한 IP주소로서, 상기 제1 IP주소와 상기 제2 IP주소 중 하나로 결정될 수도 있다. 상기 IP변환서버(200)는 상기 응용 서버(240)로부터 수신되는 IP패킷을 복사하고, 상기 복사된 IP패킷들을 헤더 변환(IP주소 변환)하여 서로 다른 망들을 통해 상기 듀얼모드 단말(220)로 전송한다.
이와 같이, 본 발명은 단말(220)이 다수의 이종망들로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있으므로, 이동중이라도 끊김 없는 서비스가 가능할 뿐만 아니라 수직적 핸드오프가 필요 없다. 한편, 상술한 실시예는 하나의 IP패킷을 복사하여 다수의 서로 다른 무선망들을 통해 전송하는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예로 전송할 IP패킷들을 복수의 무선망들로 다중화하는 방식으로 전송할 수 있다.
상기 도 2의 설명에서는 주로 순방향(Downlink 또는 forward link) 데이터 전송에 관해서 기술하였지만, 역방향(Uplink 또는 reverse link) 데이터 전송에서도 동일한 방법으로 적용이 가능하다. 즉, 단말(220)이 전송할 IP패킷을 복사하고, 상기 복사된 IP패킷들을 헤더 변환하여 서로 다른 망들을 통해 상기 IP변환서버(200)로 전송한다. 그러면, 상기 IP변환서버(200)는 서로 다른 망들을 통해 수신된 2개의 패킷들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 패킷을 헤더 변환하여 상기 응용서버(240)로 전송한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IP변환서버(200)의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, IP변환서버(200)는 제어부(300), 송신버퍼(302), 복사부(304), 인캡슐레이터(306), 수신버퍼(308), 디캡슐레이터(310) 및 선택부(312)를 포함하여 구성된다. 상기 IP변환서버(200)에서 동일 IP패킷을 서로 다른 무선망들 을 통해 동시에 전송하기 위해서는 IP패킷 변환이 필요한데, 예를 들어 GRE(Generic Routing Encapsulation) 방식, NAT(Network Address Translation) 방식 등을 사용할 수 있다. 이하 설명은 상기 GRE 방식(터널링 방식)을 사용하는 경우를 예를들어 살펴보기로 한다.
도 3을 참조하면, 먼저 제어부(300)는 상기 IP변환서버(200)의 전반적인 동작을 제어하며, 단말에 대해 대표 IP주소와 상기 단말이 무선 억세스 망(wireless access network)으로부터 할당받은 서브 IP주소들을 관리한다. 즉, 상기 제어부(300)는 상기 대표 IP주소에 상기 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리한다.
상기 제어부(300)는 송신버퍼(302)에 버퍼링되어 있는 패킷들의 헤더를 검사하여 대표 IP주소를 획득하고, 상기 대표 IP주소에 바인딩되어 있는 서브 IP주소들을 획득한다. 그리고, 상기 제어부(300)는 상기 서브 IP주소의 개수에 따라 복사기(304)의 패킷 복사 횟수를 제어하고, 상기 서브 IP주소들을 헤더변환부(306)로 제공한다.
상기 송신버퍼(302)는 IP네트워크(응용서버)로부터 수신되는 IP패킷들을 버퍼링하며, 상기 제어부(300)의 제어하에 상기 버퍼링된 패킷들을 복사기(304)로 출력한다. 여기서, 상기 IP패킷들은 듀얼모드 단말(220)로 송신될 패킷들로, IP헤더에는 상기 단말의 대표 IP주소가 기록되어 있다.
상기 복사기(304)는 상기 송신버퍼(302)로부터의 IP패킷을 상기 제어부(300)의 제어하에 소정 횟수 복사하여 출력한다. 여기서, IP패킷을 한번 복사하여 동일한 2개의 IP패킷을 출력하는 것으로 가정한다.
상기 인캡슐레이터(306)는 상기 복사부(304)로부터의 상기 동일한 2개의 IP패킷들 각각에 GER 헤더를 부가하여 인캡슐레이션하고, 이와 같이 인캡슐레이션된 패킷들 각각을 대응되는 무선 억세스 망으로 전송한다. 즉, 상기 동일한 2개의 IP패킷들은 서로 다른 무선 억세스 망들을 거쳐 상기 단말(220)로 전송된다.
반대로, 상기 단말(220)이 전송하는 IP패킷들은 서로 다른 무선 억세스 망들을 거쳐 상기 IP변환서버(200)로 수신된다. 수신버퍼(308)는 상기 서로 다른 무선 억세스 망들(제1무선망 및 제2무선망)로부터 수신되는 IP패킷들을 버퍼링하며, 상기 제어부(300)의 제어하에 상기 버퍼링된 패킷들을 디캡슐레이터(310)로 출력한다.
상기 디캡슐레이터(310)는 상기 수신버퍼(308)로부터의 IP패킷들에서 GER헤더를 제거하는 디캡슐레이션을 수행한다. 선택부(312)는 상기 디캡슐레이터(310)로부터의 IP패킷들을 시퀀스 번호(sequence number)에 따라 정렬하고, 동일한 시퀀스 번호를 가진 패킷이 있는지 검사한다. 상기 동일한 시퀀스 번호를 가진 패킷들이 존재할 경우, 그 중 하나를 선택하고 나머지는 폐기한다. 여기서, 각 패킷의 타임 스탬프(time stamp) 정보를 이용해서 동일 시퀀스 번호를 가진 패킷들중 하나를 선택할 수 있다. 가령, 타임 스탬프 정보를 이용해서 전송 지연(delay)가 적은 패킷을 선택할 수 있다. 이렇게 선택된 패킷들은 IP네트워크(응용서버)로 전송된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모드 단말(220)의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 듀얼모드 단말(220)은 제1 물리계층부(400), 제 1맥(MAC : Media Access Control)계층부(402), 제1 IP계층부(404), 제2 물리계층부(406), 제2 맥계층부(408), 제2 IP계층부(410), IP변환 부계층부(412) 및 응용계 층부(414)를 포함하여 구성된다. 이하 설명의 편의를 위해 수신 동작 위주로 살펴보기로 한다.
이종망들의 서비스 중첩(overlap) 영역에 위치될 경우, 상기 단말(220)은 제1무선망과 제2무선망과 동시에 통신할 수 있는 상태로 동작한다. 제1 물리계층부(400)는 상기 제1무선망과 무선구간 통신을 수행하기 위한 모뎀(MODEM)이다. 여기서, 제1무선망을 IEEE 802.16계열의 무선 억세스 망이라 가정할 경우, 상기 제1 물리계층부(400)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)복조하며, 상기 OFDM복조된 신호를 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 정보데이터로 복원한다.
상기 제1 맥계층부(402)는 제1무선망의 제어메시지(MAC 메시지)를 생성 및 해석하며, 상기 제1 물리계층부(400)로부터의 정보 데이터를 IP패킷으로 조립하여 제1 IP계층부(404)로 전달한다. 상기 제1 IP계층부(404)는 IP패킷의 헤더를 해석하며, 상기 제1 맥계층부(402)로부터의 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 재배열하여 IP변환 부계층부(406)로 전달한다.
제2 물리계층부(406)는 상기 제2무선망과 무선구간 통신을 수행하기 위한 모뎀(MODEM)이다. 여기서, 상기 제2무선망을 2G/3G계열의 무선 억세스 망이라 가정할 경우, 상기 제2 물리계층부(406)는 안테나를 통해 수신되는 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 역확산(despreading)하며, 상기 역확산 신호를 복조 및 복호하여 정보데이터로 복원한다.
제2 맥계층부(408)는 제2무선망의 제어메시지를 생성 및 해석하며, 상기 제2 물리계층부(406)로부터의 정보 데이터를 IP패킷으로 조립하여 제2 IP계층부(410)로 전달한다. 상기 제2 IP게층부(410)는 IP패킷의 헤더를 해석하며, 상기 제2 맥계층부(410)로부터의 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 재배열하여 상기 IP변환 부계층부(406)로 전달한다.
상기 IP변환 부계층부(406) 상기 단말(220)로 할당된 대표 IP주소와 상기 제1무선망 및 제2무선망으로부터 할당받은 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리한다. 따라서, 상기 제1 IP계층부(404)와 상기 제2 IP계층부(410)로부터의 IP패킷들을 해석하여 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호 별로 하나의 패킷을 선택한다. 여기서, 각 패킷의 타임 스탬프(time stamp) 정보를 이용해서 동일 시퀀스 번호를 가진 패킷들중 하나를 선택할 수 있다. 그리고, IP변환 부계층부(406)는 선택된 IP패킷들을 응용계층부(414)로 전달한다. 그리고, 상기 응용계층부(414)는 하위 계층부로부터 전달받은 데이터를 해석하여 해당 서비스를 사용자에게 제공한다.
한편, 패킷 송신은 상술한 수신 동작의 역으로 수행될 수 있다. 간단히 살펴보면, 상기 IP변환 부계층부(406)는 상기 응용계층부(414)로부터의 서비스 데이터를 IP패킷으로 조립하고, 상기 IP패킷을 복사하여 2개의 패킷들을 생성한다. 그리고, 상기 IP변환 부계층부(405)는 상기 복사된 IP패킷들 각각에 해당 서브 IP주소를 기록하고, 상기 서브 IP주소가 기록된 패킷들 각각을 대응되는 IP계층부로 전달한다. IP계층부로 전달된 IP패킷은 해당 맥계층부 및 물리계층부를 거쳐 해당 무선망으로 전송된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신기에서 패킷을 송신하기 위한 절차를 도시하고 있다. 여기서, 송신기는 상대적인 의미로, 데이터의 송수신 여부에 따라 상기 송신기는 IP변환서버(200) 또는 단말(200)이 될 수 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 송신기는 501단계에서 송신할 IP패킷이 발생하는지 검사한다. 송신할 IP패킷이 발생한 경우, 상기 송신기는 503단계로 진행하여 송신 IP패킷의 헤더를 검사하여 듀얼모드 단말에게 할당된 대표 IP주소를 획득한다. 여기서, 상기 대표 IP주소는 IP변환서버(200)로부터 할당되는 주소이다. 그리고, 상기 송신기는 505단계에서 대표 IP주소에 바인딩되어 있는 서브 IP주소들을 획득한다. 여기서, 상기 서브 IP주소들은 단말이 서로 다른 무선망들로부터 할당받은 주소들이다.
상기 서브 IP주소들을 획득한후, 상기 송신기는 507단계에서 상기 대표 IP주소에 바인딩되어 있는 서브 IP주소의 개수에 따라 송신 IP패킷을 복사한다. 그리고 상기 송신기는 509단계에서 상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소에 따라 인캡슐레이션하여 IP패킷 변환을 수행한다. 여기서, 상기 인캡슐레이션은 상기 IP패킷들 각각이 해당 무선망을 경유하도록 하기 위한 처리로서, GER 방식 또는 NAT 방식을 사용할 수 있다.
이와 같이, IP패킷 변환을 수행한 후, 상기 송신기는 511단계에서 IP패킷들 각각을 대응하는 무선망으로 전송한다. 여기서, 상기 송신기가 상기 IP변환서버(200)이면 상기 IP패킷들은 다수의 무선 억세스 망들을 통해 단말(220)로 전송되고, 상기 송신기가 상기 단말(220)이면 상기 IP패킷들은 다수의 무선 억세스 망들 을 통해 상기 IP변환서버(200)로 전송된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 패킷을 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다. 여기서, 수신기는 상대적인 의미로, 데이터의 송수신 여부에 따라 상기 수신기는 IP변환서버(200) 또는 단말(200)이 될 수 있다.
도 6을 참조하면, 먼저 수신기는 601단계에서 IP패킷이 수신되는지 검사한다. 상기 IP패킷이 수신될 경우, 상기 수신기는 603단계에서 상기 수신되는 IP패킷들을 버퍼링한다.
이후, 상기 수신기는 605단계에서 상기 버퍼링된 IP패킷들을 디캡슐레이션하여 해석한다. 그리고, 상기 수신기는 607단계에서 시퀀스 번호에 따라 패킷들을 정렬하고, 동일 시퀀스 번호를 가진 패킷들이 존재하는지 검사한다. 동일한 시퀀스 번호를 가진 패킷들이 존재할 경우, 상기 수신기는 시퀀스 번호 별로 하나의 패킷을 선택한다. 여기서, 각 패킷의 타임 스탬프(time stamp) 정보를 이용해서 동일 시퀀스 번호를 가진 패킷들 중 하나를 선택할 수 있다.
이후, 상기 수신기는 609단계에서 상기 선택된 IP패킷들에 대해 해당 처리를 수행한다. 여기서, 상기 수신기가 상기 IP변환서버(200)이면 상기 선택된 IP패킷들은 응용서버(240)로 전송되고, 상기 수신기가 단말(220)이면 상기 선택된 IP패킷들은 응용계층부에서 처리될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 전반적인 신호 교환 절차를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 있어서, 다수의 이종망들이 단말로 동시에 서비스를 제공하기 위한 절차를 도시하고 있다. 도 2와 같은 네트워크를 가정한 것으 로, 단말이 셀룰라 시스템(1xEV-DO시스템)에서 광대역 무선접속 시스템으로 이동하는 경우를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 먼저 2G/3G계열의 셀룰라 시스템의 서비스 영역에 위치한 단말(70)은 701단계에서 상기 셀룰라 시스템과 셋업(setup) 절차를 수행한다. 이때, 상기 단말(70)은 상기 셀룰라 시스템으로부터 IP주소를 할당받는다.
이와 같이, 셀룰라 시스템과 셋업 절차를 완료한 후, 상기 단말(70)은 703단계에서 상기 할당받은 IP주소를 등록하기 위한 주소 등록 요청(address registration request) 메시지를 IP변환서버(77)로 전송한다. 여기서, 상기 주소 등록 요청 메시지는, 상기 단말(70)의 식별자(전화번호 등) 및 상기 IP주소 등을 포함할 수 있다.
상기 주소 등록 요청이 수신될 경우, 상기 IP변환서버(77)는 705단계에서 AAA(Authentication, Authorization, Accounting)서버(76)로 상기 단말(70)에 대한 인증을 요청하고, 707단계에서 인증 요청(AUTH-REQ)에 대한 응답(AUTH-RSP)을 수신한다.
이때, 상기 단말(70)에 대한 인증이 성공되면, 상기 IP변환서버(77)는 709단계에서 상기 단말(70)에게 대표 IP주소를 할당하고, 상기 주소 등록 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 대표 IP주소를 포함하는 주소 등록 응답(address registration response) 메시지를 상기 단말(70)로 전송한다.
이후, 상기 IP변환서버(77)와 상기 단말(70)은 상기 대표 IP주소와 상기 셀룰라 시스템에서 할당한 IP주소(제1 서브IP주소)를 바인딩하여 관리하며, 상기 단 말(70)은 상기 대표 IP주소를 사용하여 어플리케이션을 구동한다. 그리고, 상기 IP변환서버(77)는 상기 단말(70)로의 패킷이 상기 셀룰라 시스템을 경유하도록 터널링(tunneling)을 수행한다. 이때, 상기 IP변환서버(77)는 GRE 방식 또는 NAT 방식을 이용해서 IP패킷변환을 수행할 수 있다.
따라서, 711단계에서 상기 단말(70)과 상기 응용서버(78)는 상기 IP변환서버(77)의 터널링에 의해 상기 셀룰라 시스템을 통해서 사용자 데이터를 교환한다.
한편, 상기 셀룰라 시스템과 통신 중, 상기 단말(70)은 713단계에서 주기적으로 광대역 무선접속 시스템을 탐색한다. 이때, 상기 단말(70)이 서비스 중첩 지역으로 이동하여 상기 광대역 무선접속 시스템의 신호가 포착되면, 상기 단말(70)은 715단계에서 상기 광대역 무선접속 시스템과 셋업 절차를 수행한다. 이때, 상기 단말(70)은 상기 광대역 무선접속 시스템으로부터 IP주소(제2 서브IP주소)를 할당받는다. 이와 같이, 상기 단말(70)은 셀룰라 시스템의 모뎀과 상기 광대역 무선접속 시스템의 모뎀을 동시에 구동한다.
이와 같이, 상기 광대역 무선접속 시스템과 셋업 절차를 완료한 후, 상기 단말(70)은 717단계에서 상기 할당받은 제2 서브IP주소를 등록하기 위한 주소 등록 요청(address registration request) 메시지를 IP변환서버(77)로 전송한다. 여기서, 상기 주소 등록 요청 메시지는 상기 단말(70)의 식별자(전화번호 등) 및 상기 제2 서브IP주소 등을 포함할 수 있다.
상기 주소 등록 요청이 수신될 경우, 상기 IP변환서버(77)는 719단계에서 AAA(Authentication, Authorization, Accounting)서버(76)로 상기 단말(70)에 대한 인증을 요청하고, 721단계에서 인증 요청(AUTH-REQ)에 대한 응답(AUTH-RSP)을 수신한다.
이때, 상기 단말(70)에 대한 인증이 성공되면, 상기 IP변환서버(77)는 723단계에서 상기 단말(70)에게 대표 IP주소를 할당하고, 상기 주소 등록 요청 메시지에 대한 응답으로 상기 대표 IP주소를 포함하는 주소 등록 응답(address registration response) 메시지를 상기 단말(70)로 전송한다. 이때, 상기 단말(70)에 이미 대표 IP주소가 할당되어 있으므로, 이미 할당된 대표 IP주소를 상기 단말(70)으로 전송한다.
이후, 상기 IP변환서버(77)와 상기 단말(70)은 상기 대표 IP주소에 상기 제1 서브IP주소 및 제2 서브IP주소를 바인딩하여 관리하며, 상기 단말(70)은 상기 대표 IP주소를 사용하여 어플리케이션을 구동한다. 그리고, 상기 IP변환서버(77)는 상기 단말(70)로의 패킷이 상기 셀룰라 시스템과 상기 광대역 무선접속 시스템을 동시에 경유하도록 터널링(tunneling)을 수행한다. 이때, 상기 IP변환서버(77)는 GER 방식 또는 NAT 방식을 이용해서 IP패킷변환을 수행할 수 있다. 즉, 상기 IP변환서버(77)는 상기 단말(70)의 패킷을 복사하여 2개의 패킷들을 생성하고, 상기 패킷들 각각에 해당 서브IP주소에 따라 인캡슐레이션하여 대응되는 시스템으로 전송한다.
따라서, 725단계에서 상기 단말(70)과 상기 응용서버(78)는 상기 IP변환서버(77)의 터널링을 의해 상기 광대역 무선접속 시스템을 통해서 사용자 데이터를 교환한다.
이와 같이, 상기 단말(70)은 상기 711단계와 상기 725단계를 통해 두 개의 서로 다른 무선 억세스 망들을 통해 사용자를 데이터를 응용서버(78)와 교환할 수 있다. 즉, 본 발명은 단말(220)이 다수의 이종망들로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있으므로, 이동중이라도 끊김 없는 서비스가 가능할 뿐만 아니라 수직적 핸드오프가 필요 없다. 한편, 이후 단말(70)의 이동이 계속 진행되어 상기 셀룰라 시스템의 서비스 영역을 벗어나면, 상기 셀룰라 시스템의 모뎀 동작을 종료하고, 주기적으로 상기 셀룰라 시스템의 신호를 탐색한다. 이와 같이, 특정 시스템의 서비스 영역을 완전히 벗어나면, 상기 단말(70)은 상기 IP변환서버(77)로 해당 시스템으로부터 할당받은 서브 IP주소의 바인딩 해제를 요청할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다수의 무선 통신 시스템들이 혼재하는 서비스 환경에서 단말기에게 끊김 없는 데이터 서비스를 제공할 수 있는 이점이 있다. 그리고 본 발명은 빈번하게 발생할 수 있는 이종망간 핸드오프(또는 수직적 핸드오프)를 제거할 수 있다. 또한, 빈번한 핸드오프로 인한 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (25)

  1. 복수의 이종 무선망들을 통해 단말에게 서비스를 제공하기 위한 장치에 있어서,
    상기 단말에게 대표 IP주소를 할당하며, 상기 이종 무선망들이 상기 단말에게 할당한 서브 IP주소들을 상기 대표 IP주소에 바인딩하여 관리하는 제어부와,
    IP망으로부터 수신되는 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하는 복사부와,
    상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소를 이용해 패킷 변환하고, 상기 변환된 IP패킷들을 상기 이종 무선망들로 전송하는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변환부는 터널링 방식 또는 NAT(Network Address Translation)방식을 이용해서 패킷 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단말로부터의 주소 등록 요청 메시지에 따라 상기 대표 IP주소를 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주소 등록 요청 메시지는 상기 단말의 식별 정보 및 상기 단말이 무선망으로부터 할당받은 서브 IP주소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이종 무선망들로부터 수신되는 IP패킷들을 디캡슐레이션하는 디캡슐레이터와,
    상기 디캡슐레이터로부터의 패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하여 IP망으로 전송하는 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디캡슐레이터는 터널링 방식 또는 NAT(Network Address Translation) 방식을 이용해서 디캡슐레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 IP패킷들의 타임 스탬프(time stamp) 정보를 이용해서 시퀀스 별 하나의 IP패킷을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 단말 장치에 있어서,
    복수의 이종 무선망들과 통신하기 위한 복수의 인터페이스 모듈들과,
    IP변환서버로부터 할당된 대표 IP주소와 상기 이종 무선망들로부터 할당받은 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리하며, 상기 이종 무선망들로부터 동시에 수신되는 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하는 IP변환 부계층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 IP변환 부계층부로부터의 IP패킷들을 가지고 응용 프로그램을 구동하는 응용계층부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 IP변환 부계층부는, 상기 이종 무선망들로부터 할당받은 서브 IP주소를 등록하기 위한 주소 등록 요청 메시지를 상기 IP변환서버로 전송하는 것을 특징으로 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 IP변환 부계층부는, 상기 수신되는 IP패킷들의 타임 스탬프 정보를 이용해서 시퀀스별 하나의 IP패킷을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 IP변환 부계층부는,
    응용계층부로부터의 서비스 데이터를 IP패킷으로 조립하고, 상기 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하며, 상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소에 따라 인캡슐레이션하며, 상기 인캡슐레이션된 IP패킷들 각각을 대응되는 인터페이스 모듈로 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. IP변환서버에서 복수의 이종 무선망들을 통해 단말에게 서비스를 제공하기 위한 방법에 있어서,
    단말로부터 수신되는 주소 등록 요청 메시지에 따라 상기 단말에게 대표 IP주소를 할당하는 과정과,
    상기 이종 무선망들이 상기 단말에게 할당한 서브 IP주소들을 상기 대표 IP주소에 바인딩하여 관리하는 과정과,
    IP망으로부터 수신되는 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하는 과정과,
    상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소를 이용해 패킷 변환하는 과정과,
    상기 변환된 IP패킷들을 상기 이종 무선망들로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패킷 변환 방식은 GRE(Generic Routing Encapsulation) 방식 또는 NAT(Network Address Translation) 방식인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 주소 등록 요청 메시지는 상기 단말의 식별 정보 및 상기 단말이 무선망으로부터 할당받은 서브 IP주소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 이종 무선망들로부터 수신되는 IP패킷들을 디캡슐레이션하는 과정과,
    상기 디캡슐레이션된 패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 IP패킷들을 상기 IP망으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 선택 과정은,
    상기 IP패킷들의 타임 스탬프(time stamp) 정보를 이용해서 시퀀스 별 하나의 IP패킷을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 단말의 통신 방법에 있어서,
    IP변환서버로부터 대표 IP주소를 할당받고, 상기 대표 IP주소와 이종 무선망들로부터 할당받은 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리하는 과정과,
    상기 이종 무선망들의 서비스 중첩 지역으로 이동시, 상기 이종 무선망들로부터 동시에 패킷을 수신하는 과정과,
    상기 수신되는 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 선택된 IP패킷들을 가지고 응용 프로그램을 구동하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 이종 무선망들로부터 할당받은 서브 IP주소를 등록하기 위한 주소 등록 요청 메시지를 상기 IP변환서버로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 선택 과정은,
    상기 수신되는 IP패킷들의 타임 스탬프 정보를 이용해서 시퀀스별 하나의 IP패킷을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    응용계층부에서 발생하는 서비스 데이터를 IP패킷으로 조립하는 과정과,
    상기 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 무선망들의 개수에 따라 복사하는 과정과,
    상기 복사된 IP패킷들 각각을해당 서브 IP주소에 따라 인캡슐레이션하는 과정과,
    상기 인캡슐레이션된 IP패킷들 각각을 대응되는 인터페이스 모듈을 통해 해당 무선망으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 패킷 데이터 통신 시스템에 있어서,
    단말에게 할당한 대표 IP주소와 이종 무선망들이 상기 단말에게 할당한 서브 IP주소들을 바인딩하여 관리하며, 송신할 IP패킷을 상기 단말이 현재 접속되어 있는 이종 무선망들의 개수에 따라 복사하고, 상기 복사된 IP패킷들 각각을 해당 서브 IP주소를 이용해 패킷 변환하여 상기 이종 무선망들로 전송하는 IP변환서버와,
    상기 이종 무선망들을 통해 동시에 수신되는 IP패킷들을 시퀀스 번호에 따라 정렬하고, 시퀀스 번호별 하나의 IP패킷을 선택하여 처리하는 상기 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 IP변환서버는 GRE방식 또는 NAT 방식을 이용해서 상기 패킷 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 단말은 수신되는 IP패킷들의 타임 스탬프 정보를 이용해서 시퀀스별 하나의 IP패킷을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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