KR100949963B1

KR100949963B1 - 무선 랜 네트워킹에서의 핸드 오프 방법

Info

Publication number: KR100949963B1
Application number: KR1020030037974A
Authority: KR
Inventors: 이진우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2010-03-29
Also published as: KR20040107118A

Abstract

본 발명은 무선 랜 네트워킹에 관한 것으로 특히, BSA(Basic Service Area) 변경시 연속적인 통신을 제공하기 위한 핸드 오프(hand-off) 지원 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 다수의 서브넷으로 이루어져 무선 랜으로 통신하는 망에서의 핸드 오프 방법에 있어서, 상기 망의 루트에 존재하는 에스아이피(SIP) 서버를 이용하여 이동 노드의 위치 정보를 관리하는 단계와, 상기 위치 정보를 이용하여 상기 이동 노드가 서브넷 사이를 하드 핸드 오프 방법으로 이동하는 단계와, 상기 이동 노드가 이동 아이피(IP)를 이용하여 소프트 핸드오프 방법으로 상기 서브넷 내부를 이동하는 단계로 이루어져 이동 노드의 연속적인 통신을 가능하게 하고, 트라이앵글 라우팅, 네트워크 오버헤드를 줄이는 효과가 있다.

이동 IP, SIP, 라우팅, 패킷, 핸드오프

Description

무선 랜 네트워킹에서의 핸드 오프 방법{Method of hand-off in wireless lan networking}

도 1은 종래의 이동 IP를 이용한 통신 방식을 나타내는 도면

도 2는 본 발명에 따른 무선 랜 망 개념도

도 3은 본 발명에 따른 프락시 모드에서 SIP 통신 절차

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 송신노드 2 : 홈 에이전트(HA)

3 : 외부 에이전트(FA) 4 : 이동 노드(MN)

5 : SIP 서버 6 : 사용자 에이전트 클라이언트

7 : 프락시 서버 8 : 위치 서버

9 : 사용자 에이전트 서버

본 발명은 무선 랜 네트워킹에 관한 것으로, 특히 BSA(Basic Service Area) 변경시 연속적인 통신을 제공하기 위한 핸드 오프(hand-off) 지원 방법에 관한 것이다.

최근 빠르게 보급되고 있는 무선 렌(LAN) 기술은 공중망을 포함하여 홈 네트워크를 구현하는 중요한 부분으로 인식되고 있다. 보통 AP(Access Point)를 통하여 가입자망에 연결되어 AP의 BSA(Basic Service Area : 기본 서비스 구역 이하 'BSA') 안에서는 자유롭게 통신을 하지만, 영역을 벗어나 다른 BSA로 들어가게 되면, 기존의 접속을 끊고, 해당 영역의 AP로 재 접속을 해야 한다.

이러한 상황에서는, 연속적인 미디어 스트림(Media Stream) 송수신이나 데이터 서비스가 불가능해지는 문제점이 존재한다.

종래 연속적인 이동 노드(Mobile node : 다른 네트워크로 이동하여 서비스를 받고자 하는 PC, Notebook, PDA, PCS등 시스템을 총칭)의 이동성을 지원하는 일반적인 방법으로 이동 IP(mobile Internet Protocol)를 이용하는 방법이 있다. 이는 홈 에이전트(Home Agent : 이동 노드가 원래 속해 있던 네트워크의 라우터)와 외부 에이전트(Foreign Agent : 이동 노드가 이동할 네트워크의 라우터)를 통해서 수신된 데이터를 터널링(Tunneling)하는 기법이다. 여기서 터널링이라 함은 하위층 통신 규약의 패킷을 상위층 통신 규약으로 캡슐화하는 것으로, 통신망상의 두 점 간에 통신이 되도록 하는 것을 의미한다. 인터넷상에서 눈에 보이지 않는 통로를 만들어 통신할 수 있으므로 '터널’이라는 이름을 붙이게 되었다.

도 1은 종래의 이동 IP를 이용한 통신방식을 나타내는 도면이다.

도 1과 같이 송신 노드(1)로부터 이동 노드(MN)(4)로 패킷을 전송하기 위해 송신 노드는 패킷을 홈 에이전트(HA)(2)로 전송하고, 상기 홈 에이전트(2)에 전송된 패킷은 외부 에이전트(FA)(3)를 거쳐 최종 종착지인 이동 노드(MN)(4)로 전송 된다.

이 과정에서 터널링을 하기 위해 도면과 같이 패킷을 추가적으로 인캡슐레이션(encapsulation)을 실시하게 됨으로써 오버헤드(overhead)가 발생하게 되고, 이동 노드(4)에게 전송하는 송신 노드(1)가 가까운 위치에 있더라도, 항상 홈 에이전트(2)를 경유해서 이동 노드(4)에게 전달하는 트라이엥글 라우팅(Triangle routing)을 하기 때문에 망에 불필요한 오버헤드가 발생하게 된다.

종래에는 위와 같은 라우팅 구조의 비효율성을 극복하기 위해 송신 노드에게 이동 노드의 위치 정보를 알려 송신 노드가 이동 노드로 패킷을 직접 전송하는 '라우팅 최적화(Routing Optimization)'와 같은 것이 제안되었지만 이는 송신 노드의 인캡슐레이션 능력을 요구하는 등 근본적인 해결은 되지 못했다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 무선 랜 통신을 하는데 있어 이동 노드의 위치가 다른 AP의 영역으로 들어가게 되는 경우 이동 IP외에도 SIP(Session Initiation Protocol)를 이용함으로써 상기 이동 노드의 효율적인 이동성을 지원하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동 IP만을 사용하여 핸드오프를 적용했을 때 발생하는 트라이앵글 라우팅, 패킷 오버헤드와 같은 문제를 해결하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 랜 네트워킹에서의 핸드오프 방법은 다수의 서브넷으로 이루어져 무선 랜으로 통신하는 망에 있어서, 상기 망의 루트에 존재하는 에스아이피(SIP) 서버를 이용하여 이동 노드의 위치 정보를 관리하는 단계와, 상기 위치 정보를 이용하여 상기 이동 노드가 서브넷 사이를 하드 핸드 오프 방법으로 이동하는 단계와, 상기 이동 노드가 이동 아이피(IP)를 이용하여 소프트 핸드오프 방법으로 상기 서브넷 내부를 이동하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 하드 핸드오프 방법으로 이동하는 단계는, 상기 에스아이피 서버에 현재 이동 노드가 위치한 서브넷 내부의 라우터가 가지고 있는 이동 노드의 위치 정보를 등록하는 단계와, 상기 이동 노드가 상기 서브넷 외부 다른 서브넷으로 이동한 경우 상기 변경된 서브넷 내부의 라우터를 통해 이동 노드의 위치 정보를 갱신하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 하드 핸드 방법 혹은 소프트 핸드 오프 방법으로 이동하는 단계는, 상기 이동 노드의 연속적인 이동성을 지원하기 위해, 상기 서브넷 내부의 라우터 및 상기 라우터를 관리하는 라우터를 통한 이동 아이피를 이용함을 특징으로 한다.

이하 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 무선 랜 망의 개념도이다.

도 2와 같이 외부 에이전트(FA)(3)는 하나의 셀로 구성되어 서로 연결되어 있고, 상기 연결된 영역들 사이로 이동 노드(4)가 이동하면서 통신하게 된다. 상기 외부 에이전트(3) 한 그룹은 홈 에이전트(2)가 관리하는 영역이며, 상기 홈 에이전트(2)와 다른 그룹의 홈 에이전트(2)는 SIP망으로 연결된 SIP 서버(5)에 의해 관리 된다.

상기와 같이 구성된 무선 랜망의 적용은 공중망이 될 수 도 있고, 홈 네트워크 환경에 적용될 수 도 있다. 여기서 공중망이라 함은 KT 네스팟이나 이동통신망등을 포괄적으로 의미하며, 홈 네트워크라 함은 무선랜, 블루투스같은 무선 접속 기기를 사용해서 접속하는 환경을 의미한다. 상기 무선 랜망의 구성이 표준적이라 말할 순 없지만 여하튼, 본 발명은 ALL - IP망을 사용하여 패킷통신을 하는 모든 이동 통신망에 적용된다.

상기 이동 노드(4)의 연속적인 통신을 지원하기 위해서 본 발명에서는 하나의 홈 에이전트(2)에서 다른 홈 에이전트(2)로 이동하는 거시적인 이동(b)에 하드 핸드오프(Hard handoff) 기법으로 SIP를 이용하며, 상기 하나의 홈 에이전트(2) 내부에서 이동하는 소규모적인 이동(a)에 소프트 핸드오프(Soft handoff)기법으로 이동 IP를 이용한다.

여기서 핸드오프(handoff)라 함은 어떤 한 셀에서 통신 서비스를 제공받고 있던 사용자가 서비스 영역을 벗어나 다른 셀로 이동하더라도 통신이 계속 유지될 수 있도록 통신채널을 변경시켜주는 기술로 하드 핸드오프, 소프트 핸드오프 등을 의미한다.

상기 하드 핸드오프는 이동 노드가 인접 셀로 이동시 서비스 받던 셀과의 통신 채널을 절단하고 인접 셀이 제공하는 채널로 변경하는 기술로 통신 채널을 변경하는 동안 순간적인 통신 중단이 일어난다. 이에 반해 소프트 핸드오프는 인접 셀이 제공하는 통신채널에 먼저 접속하고 서비스 받던 셀과의 통신을 끊으므로 순간 적인 통신 중단이 발생하지 않으면서 핸드오프하는 기술이다.

이러한 핸드 오프를 지원하기 위해 본 발명에서는 SIP와 이동 IP를 사용한 것이다.

이를 자세히 설명하기 위해 먼저 SIP(Session Initiation Protocol)에 관해 설명하면 다음과 같다.

SIP는 세션 설치 프로토콜로 IETF(Internet Engineering Task Force)의 워크 그룹 RFC 2543 SIP의 확장 보안을 표준화한 프로토콜로 파싱(parsing)과 컴파일(comfile)이 쉽고 확장성이 뛰어나며 문자 기반으로, 인터넷 프로토콜 기반 네트워크에서 하나 이상의 단말간에 멀티미디어 세션이나 콜을 생성, 변경, 종료할 때 쓰이는 서버-클라이언트 시그널링 프로토콜이다.

SIP 메시지의 구성 요소에는 클라이언트에서 서버로 보내는 요청(request)과, 서버에서 클라이언트로 보내는 응답(response)이 있다. SIP 메시지는 start line, header fields, message body로 구성되는데, 다양한 header field는 콜 서비스, 주소, 프로토콜 특성에 관한 정보를 담게 된다.

SIP 요청(request)은 INVITE, ACK, BYE, CANCEL, REGISTER, OPTION의 6가지 메쏘드로 구성이 된다. INVITE는 클라이언트와 서버간에 콜을 개시하는 가장 기본이 되는 메쏘드로 사용자와 서비스가 세션에 참가하도록 하며, 발신자와 수신자의 주소, 콜의 주제, 콜의 우선권, 콜 라우팅 요청, 바람직한 응답 특성을 포함한다. 요청(request)의 몸체(body)는 유니캐스트(unicast)와 멀티캐스트(multicast) 멀티미디어 세션을 기술하는 문자 구조인 SDP(Session Description Protocol)로 기술된 다.

SIP 서버로 위치 정보를 전달하는 REGISTER는 SIP 서버가 들어오는 주소를 나가는 주소로 어떻게 매핑하는지를 사용자에게 알려준다. BYE는 컨퍼런스에 참가한 사람들 간의 연결을 종료하고, OPTION은 착신자의 능력에 대한 정보를 가지고 있으며, ACK는 메시지 교환을 확인하고, CANCEL은 전송되지 않은 요청을 종료한다. 수신자는 요청 메시지를 받고 나면 SIP 응답 메시지로 응답을 한다.

응답(response) 상태 코드는 1xx, 2xx, 3xx, 4xx, 5xx, 6xx 형태로 표현되는데, 1xx(informational)는 요청(request)을 받고, 그 요청(request)에 대한 처리를 계속하고 있음을 나타내고, 2xx(success)는 ACK가 성공적으로 받아들여져 이해되었음을 의미한다. 3xx(Redirection)은 요청(request)을 완료하기 위해서 또 다른 행동이 필요함을 의미하며, 4xx(Client Error)는 요청(request)이 bad syntax를 포함하거나 이 서버에서 수행될 수 없다는 것을 나타내고, 5xx(Server Error)은 서버가 명백히 유효한 요청을 처리하지 못했음을, 6xx(Global Error)는 요청이 어떤 서버에서도 수행되지 못했음을 나타낸다.

SIP 네트워크는 UA(User Agent), Network Server, Registrar로 구성되는데, UA는 INVITE request를 보내서 콜을 개시하는 UAC(User Agent Client)와 SIP request를 받았을 때 사용자와 접촉하는 어플리케이션인 UAS(User Agent Server)로 구성된다. 상기 UAS는 콜을 받아들이거나, 재지정하거나 거절한다.

Network 서버는 프락시 서버와 재지정 서버로 구분되는데 프락시 서버는 다른 클라이언트를 대신해서 request를 하기 위해 클라이언트와 서버처럼 행동하는 중계 프로그램이다. 프락시 서버는 요청을 번역하고, 필요하다면 요청메시지를 포워딩하기 전에 재작성한다. 재지정 서버는 콜을 새로운 위치로 재지정하는데, 프락시 서버와 달리 SIP 요청을 개시하지 않을 뿐 아니라 콜을 받아들이지도 않는다. Registrar는 REGISTER 요청을 받아들이는 서버로 대개 프락시 서버나 재지정 서버와 함께 위치하며 위치 서비스를 제공하게 된다.

도 3은 상기 프락시 서버를 이용한 기본적인 SIP 통신 절차를 나타낸 도면이다.

사용자 에이전트 클라이언트(User Agent Client)(7)에서 사용자 에이전트 서버(User Agent Server)(9)를 초대하기 위하여 네트워크 서버인 프락시 서버(7)에 초대(INVITE) 메시지를 보낸다. 그러면 상기 프락시 서버(7)에서 사용자 에이전트 클라이언트(UAS)(7)의 주소를 가지고 위치를 알기 위해 위치(location) 서버(8)에 문의한다. 상기 위치 서버(8)는 사용자 에이전트 서버(UAS)(9)의 위치를 프락시 서버(7)에 알려준다. 상기 프락시 서버(7)로부터 받은 위치 정보를 이용하여 사용자 에이전트 서버(UAS)(9)에게 초대 메시지를 보낸다. 상기 사용자 에이전트 서버(UAS)(9)는 초대 메시지를 받으면 200 OK 메시지를 프락시 서버(7)를 통해 사용자 에이전트 클라이언트(UAC)(6)에게 보내 연결이 만들어진 것을 알린다. 상기 사용자 에이전트 클라이언트(UAC)(6)는 상기 200 OK 메시지에 대해 ACK로 응답하고 통신이 시작된다.

본 발명에서는 이와 같은 SIP의 구조를 이동 IP 망과 망사이의 연결에 해당하는 거시적인 연결에 이용한다.

SIP 서버(5)는 망 차원의 루트(root)에 존재하면서 사용자의 위치 정보를 관리한다. 즉, 네트워크의 루트상에 존재하면서 서브넷(sub-net)에 해당하는 상기 이동 IP망 사이의 위치 이동을 관리하는 것이다.

사용자의 데이터는 SIP call-IP 값으로 구분되기 때문에 이동성 지원이 가능하다. 하지만 상기 SIP 서버(5)에 사용자의 위치 정보를 리프래쉬(refresh)하고 다시 접속하는 시간이 있기 때문에 연속적인 이동성을 지원하지 않는다. 때문에, 이동 IP망과 망사이의 연결에는 SIP망을 이용한 하드 핸드오프 방법이 적용되는 것이다. 상기 SIP 서버(5)의 위치 정보에 홈 에이전트(2) 정보를 수정함으로써 하드 핸드오프가 이루어진다. 이러한 방법으로 네트워크 루트에서 서브넷 사이의 거시적인 이동을 관리한다.

위와 같이 망차원의 이동성 지원만으로는 연속적인 미디어 스트림의 송/수신이나 데이터 서비스가 불가능하다. 이러한 연속적인 이동성을 지원하기 위한 소프트 핸드오프 방법으로 이동 IP를 이용한다. 각 서브넷에 존재하는 홈 에이전트(2)를 통해 이동성을 지원하게 되며 통신 방법은 앞서 설명한 바와 같다.

이렇게 상위 네트워크에서는 SIP를 사용하고, 하위 네트워크에서는 이동 IP를 사용함으로써 이동 IP만을 사용했을때에 생기는 문제점을 최소화시키면서 연속적인 이동성을 지원할 수 있게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 무선 랜 네트워크에서 핸드오프 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 무선 랜망에서 이동 IP와 SIP의 각 장점을 적용함으로써, 이동 노드의 연속적인 이동성을 제공한다.

둘째, 급속도로 발전하고 있는 무선랜 공중망이나 홈네트워크 환경에서 미디어 스트림이나 데이터 서비스 같은 연속적인 통신 및 핸드오프 지원이 가능하다.

셋째, 하위 서브넷에서는 이동 IP를 사용하고 상위 네트워크에서는 SIP를 사용함으로써 이동 IP만을 사용했을 때 나타나는 트라이앵글 라우팅, 네트워크 오버헤드를 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims

다수의 서브넷으로 이루어져 무선 랜으로 통신하는 망에서의 핸드 오프 방법에 있어서,

상기 망의 루트에 존재하는 에스아이피(SIP) 서버를 이용하여 이동 노드의 위치 정보를 관리하는 단계와,

상기 위치 정보를 이용하여 상기 이동 노드가 서브넷 사이를 하드 핸드 오프 방법으로 이동하는 단계와,

상기 위치 정보를 이용하여 상기 이동 노드가 서로 다른 서브넷 사이를 이동하는 노드인 경우, 상기 에스아이피 서버의 위치 정보에 이동 노드가 원래 속해 있던 홈 에이전트를 수정함으로써, 상기 서브넷에 존재하는 하나의 홈 에이전트에서 다른 서브넷에 존재하는 홈 에이전트로 이동하는 하드 핸드 오프 방법으로 이동하는 단계와;

상기 이동 노드가 상기 서브넷 내부 이동하는 노드인 경우, 상기 서브넷의 홈 에이전트 내부에서 이동 아이피(IP)를 이용하여 소프트 핸드오프 방법으로 이동하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 무선 랜 네트워킹에서의 핸드오프 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하드 핸드오프 방법으로 이동하는 단계는,

상기 에스아이피 서버에 현재 이동 노드가 위치한 서브넷 내부의 라우터가 가지고 있는 이동 노드의 위치 정보를 등록하는 단계와,

상기 이동 노드가 상기 서브넷 외부 다른 서브넷으로 이동한 경우 상기 이동한 서브넷 내부의 라우터를 통해 이동 노드의 위치 정보를 갱신하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 무선 랜 네트워킹에서의 핸드오프 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하드 핸드 방법 혹은 소프트 핸드 오프 방법으로 이 동하는 단계는,

상기 이동 노드의 연속적인 이동성을 지원하기 위해, 상기 서브넷 내부의 라우터 및 상기 라우터를 관리하는 라우터를 통한 이동 아이피를 이용함을 특징으로 하는 무선 랜 네트워킹에서의 핸드 오프 방법.