KR100956313B1 - 아이피 기반 이동통신망에서의 핸드오프시 패킷 손실 방지방법 - Google Patents

아이피 기반 이동통신망에서의 핸드오프시 패킷 손실 방지방법 Download PDF

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Abstract

아이피(IP) 기반의 이동통신망에서 핸드오프시 사용자 패킷의 손실을 방지하고 서비스 제공의 연속성을 보장하기 위한 아이피 기반 이동통신망에서의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 패킷 손실 방지 방법은, 아이피 기반 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 있어서, 홈에이전트가 상기 이동단말의 이전 COA를 통해 터널을 유지하는 단계; 및 홈에이전트가 상기 이동단말의 새로운 COA를 통해 터널을 설정하고, 일정한 시간경과 후에 상기 이전 COA를 통한 터널을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 기존의 이동단말과 액세스라우터의 기능 추가없이 홈에이전트에서 터널에 대한 제어방법만을 변경함으로써 FMIP과 MIPv6의 처리 지연 시간으로 인하여 발생하는 사용자 패킷의 손실을 효율적으로 방지할 수 있다.
Figure R1020070121109
FMIP, MIPv6, 핸드오프, 패킷손실

Description

아이피 기반 이동통신망에서의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법 {Method of preventing packet loss in IP mobile network}
본 발명은 이동통신망에서의 신호처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아이피(IP) 기반의 이동통신망에서 핸드오프시 사용자 패킷의 손실을 방지하고 서비스 제공의 연속성을 보장하기 위한 아이피 기반 이동통신망에서의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-33, 과제명: 3GE 단말기술개발].
IP 기반의 이동통신망에서 IP 주소는 각 노드(이동단말)를 식별하기 위해 각 노드마다 할당된 고유한 주소이며, IP 주소를 기반으로 하는 이동통신망에서는 그 노드가 속해 있는 지역을 알 수 있으며 IP 주소는 각 노드마다 유일하기 때문에 각 노드를 타 노드와 식별할 수 있다.
이러한 IP 주소의 특징으로 인하여 이동통신망에서 이동단말이 이동할 때는 지역에 관한 정보가 변경되기 때문에, 이동통신 서비스를 연속적으로 제공받지 못 한다. 이에 따라 IP를 기반으로 하는 이동통신망에서 핸드오프시 고속으로 이동하면서도 서비스를 지속적으로 제공받으면서, 핸드오프중에 발생하는 사용자 패킷의 손실을 방지하기 위한 여러가지 방법들이 개시되어 있다.
예를 들어, IPv6(IP version 6)에 대응하여 모바일 IPv6(Mobile IPv6, MIPv6)가 개시되어 있다. MIPv6가 제공되는 환경에서는 이동단말의 이동시에도 지속적인 IP 연결 서비스를 제공받을 수 있다. 그러나, 이러한 MIPv6는 IPv6의 자동설정(Auto configuration) 특성상 접속점의 변경시 자동 주소 생성을 하고, 이 생성된 주소의 중복체크(Duplicate Address Detection, DAD)를 수행해야 하므로 연결 설정 시간이 지연되며 이로 인하여 사용자 패킷 손실이 발생할 수 있다.
한편, MIPv6 핸드오프시의 연결설정 시간지연을 방지하기 위해 고속 MIP(fast MIP) 기술이 개시되어 있다. FMIP은 MIPv6의 주소 자동 생성 시간을 줄여 새로운 망에 접속했을 때 핸드오프 시간을 줄이기 위한 방법으로 이전에 접속해 있는 망에서 새로 이동할 망의 정보를 수신하고 이를 기반으로 새로운 IP 주소를 생성하고 검증함으로써 새로운 망으로 이동시 미리 생성했던 IP 주소를 이용하여 주소 생성에 대한 지연 시간을 줄이다.
이에 따라 핸드오프시의 지연시간을 줄이고 액세스 라우터(Access Router, AR)에서는 전송되지 못한 사용자 패킷을 이전 망에서 새로운 망으로 이동단말로 포워딩함으로서 사용자 패킷의 손실도 줄일 수 있다.
그러나 MIPv6와 FMIP이 구현된 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시에, FMIP의 등록절차가 종료되고 MIPv6 등록절차가 수행되는 과정에서 여전히 이전 액 세스라우터(Previous Access Router, PAR)로 전송되는 사용자 패킷들의 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, FMIP의 등록절차가 종료되고 MIPv6 등록절차가 수행되는 과정에서, 이전 액세스라우터(Previous Access Router, PAR)로 전송되는 사용자 패킷들의 손실을 방지하기 위해, 홈에이전트(Home Agent, HA)에서 MIPv6 등록시 이전 COA(Care Of Address)릍 통해 설정된 터널에 대한 삭제 시점을 지연시킴으로써 이동단말에서 이전 COA(Previous COA, PCOA)를 소스 주소로 하는 사용자 패킷에 대한 손실을 방지할 수 있도록 하는 아이피 기반 이동통신망에서의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제는 본 발명에 따라 아이피 기반 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 있어서, 홈에이전트가 상기 이동단말의 이전 COA를 통해 터널을 유지하는 단계; 및 홈에이전트가 상기 이동단말의 새로운 COA를 통해 터널을 설정하고, 일정한 시간경과 후에 상기 이전 COA를 통한 터널을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법에 의해 달성된다.
상기 일정시간은 상기 이동단말이 새로운 COA릍 통한 터널로 첫번째 패킷을 수신한 시간 이후인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기술적 과제는 본 발명에 따라 아이피 기반 이동통신망에서 이동 단말의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 있어서, 상기 이동단말에 대응되는 대응단말에서 전송한 패킷을 홈에이전트를 통해 이전 액세스라우터를 경유하여 상기 이동단말로 수신하는 단계; 및 상기 이동단말에서 상기 대응단말로 패킷을 전송하되, 상기 이전액세스라우터를 경유하여 상기 홈에이전트를 통해 상기 대응단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 홈에이전트는 상기 이동단말의 새로운 COA를 통해 터널을 설정하고, 일정한 시간경과 후에 상기 이전 COA를 통한 터널을 해제하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 기술적 과제는 본 발명에 따라 아이피 기반 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 있어서, 상기 이동단말과 연결된 대응단말에 패킷을 전송하기 위해 홈에이전트에 바인딩 업데이트 메시지를 전송하는 단계; 상기 홈에이전트는 상기 이동단말의 이전 COA를 통해 터널을 유지하면서 타이머를 동작시키는 단계; 및 상기 바인딩 업데이트 메시지에 대응하여 상기 홈에이전트는 바인딩 액크 메시지를 상기 이동단말로 전송하여 새로운 COA를 통해 터널 설정을 수행하고, 상기 타이머가 미리 설정한 값에 도달하거나 상기 이동단말이 새로운 COA릍 통한 터널로 첫번째 패킷을 수신한 이후에 상기 이동단말의 이전 COA를 통한 터널을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, IP 기반의 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시 발생되는 사용자 패킷에 대한 손실을 방지하는데 있어서, 기존의 FMIP과 MIPv6 메시지 구 조를 변경하지 않고 간단하게 그 성능을 얻을 수 있다.
또한, 기존의 이동단말과 액세스라우터의 기능 추가없이 홈에이전트에서 터널에 대한 제어방법만을 변경함으로써 FMIP과 MIPv6의 처리 지연 시간으로 인하여 발생하는 사용자 패킷의 손실을 효율적으로 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IP 기반의 이동통신망의 구성도이다.
IP를 기반으로 하는 이동통신망은 IP 이동성 제공을 위해 FMIP 기능모듈과 MIPv6 기능모듈을 탑재한 이동단말(MN)(130a, 130b, 130c, 130d)과, 이동단말들(130a, 130b, 130c, 130d)에서의 패킷을 라우팅하는 액세스라우터(Access Router, AR)(120a, 120b)와, IP 이동성 서비스를 제공하는 홈에이전트(Home Agent, HA)(110)를 포함한다.
액세스라우터(AR)(120a, 120b)는 3GPP망의 게이트웨이 GPRS(General Packet Radio Services) 지원노드(Gateway GPRS Support Node, GGSN)나 3G LTE(3rd Generation Long Term Evolution)의 서빙 게이트웨이(Serving Gateway) 또는 패킷 데이터 게이트웨이(Packet Data Gateway, PDG)등 다양한 접속망에 위치할 수 있으며 FMIP 기능모듈이 탑재된다.
홈에이전트(HA)(110)는 액세스라우터(120a, 120b)와 같은 네트워크 또는 다른 네트워크에 위치할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동단말의 핸드오프시 MIPv6 핸드오프절차 및 터널구성을 설명하기 위한 참조도이다.
먼저 이동단말(MN)(210)이 이전 액세스라우터(Previous Access Router, PAR)(220)에 접속하고, 홈에이전트(Home Agent, HA)(230)에 등록하여 이동 서비스를 제공받고 있을 때(S270), 이동단말(210)과 홈에이전트(230)간의 양방향 터널이 이전액세스라우터(PAR)(220)를 경유하여 생성된다(S272).
이때 이동단말(MN)(210)이 현재 서비스중인 접속점을 변경하여 새로운 액세스라우터(New AR, NAR)(250)로 이동하는 경우에, FMIP의 프로액티브(proactive) 모드로 동작한다고 가정할 때 이동단말(210)은 FMIP 절차를 수행한다(S274). FMIP 절차를 보다 상세하게 설명하면, 이동단말(210)은 RtSolPr(Router Solicitation for Proxy Advertisement)와 PrRtAdv(Proxy Router Advertisement)과정을 거쳐 새로운 액세스라우터(NAR)(250)의 프리픽스(prefix) 정보를 얻어오고 이 정보를 이용하여 FBU(Fast Binding Update) 메시지를 이전액세스라우터(PAR)(220)로 전송한다.
이전액세스라우터(PAR)(220)는 새로운 액세스라우터(NAR)(250)와 HI(Handover Initiate)과 HAck(Handover Acknowledge) 메시지를 교환하여 새로운 액세스라우터(NAR)(250)에서 사용할 새로운 Care of Address(New CoA, NCOA)에 대한 검증을 수행하고 이전액세스라우터(PAR)(220)와 NCOA 사이의 터널을 설정한 후 FBAck(Fast Binding Acknowledgment)를 이동단말(MN)(210)로 반환한다. 이동단말은 이동하면서 자신의 위치를 식별하기 위한 Care of Address(CoA)를 다시 할당받는다.
그러면 이동단말(210)은 이전액세스라우터(PAR)(220)와 설정되어 있는 링크를 해제하고 새로운 액세스라우터(NAR)(250)와 새로운 링크를 설정한 후 UNA(Unsolicited Neighbor Advertisement)를 새로운 액세스라우터(NAR)(250)로 보내 핸드오프했음을 새로운 액세스라우터(NAR)(250)로 알리고 새로운 액세스라우터(NAR)(250)는 버퍼링 되어 있는 NCOA을 목적지로 하는 사용자 패킷을 이동단말(210)로 전송한다.
이렇게 FMIP 단계(S274)가 완료되면 이동단말(210)에 대한 터널 구조는 홈에이전트(HA)(230)와 이동단말(MN)(210)의 이전 COA(Previous COA, PCOA) 사이의 MIPv6에 의한 터널과 이전액세스라우터(PAR)(220)와 NCOA 사이의 FMIP에 의한 중복된(nested) 터널이 설정된다(S276, S278). 이동단말(210)이 새로 이동한 지역으로 이동했음을 알리기 위해 홈에이전트(HA)(230)에 BU(Binding Update)와 BA(Binding Ack) 메시지를 통한 MIPv6 등록 과정을 수행하면(S280), 홈에이전트(HA)(230)는 PCOA를 통해 설정되어 있는 터널을 삭제하고 새로 할당된 NCOA를 통한 터널을 유지한다(S282).
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MIPv6의 핸드오프절차의 각 과정에서 전달되는 데이터 트래픽 흐름을 보다 상세하게 설명하기 위한 참조도이다.
즉, 도 3을 참조하여 전술한 S276 내지 S282 단계에 대해 보다 상세하게 설명한다.
이동단말(MN)(210)이 현재 서비스중인 접속점을 변경하여 새로운 액세스라우터(NAR)(250)로 이동하는 경우 이동단말(MN)(210)은 FMIP 절차를 수행한다(S310). 이 절차는 도 2의 S274 단계에 대응된다. 그리고, 대응노드(Correspondent Node, CN)(240)에서 이동단말(MN)(210)을 목적지로 하는 사용자 패킷은 홈에이전트(HA)(230)에서 PCOA를 목적지로 하여 전달되어 캡슐화되고, 이 캡슐화된 사용자 패킷은 이전액세스라우터(PAR)(220)를 경유하여 이동단말(MN)(210)로 전송되며 이동단말(MN)(210)에서 역캡슐화를 수행한다(S312).
그리고, 이동단말(MN)(210)에서 대응단말(CN)(240)을 목적지로 하는 사용자 패킷은 이동단말(MN)(210)에서 PCOA를 소스로 하여 홈에이전트(HA)(230)를 목적지로 하여 캡슐화되고, 이 캡슐화된 사용자 패킷은 이전액세스라우터(PAR)(220)를 경유하여 홈에이전트(HA)(230)로 전달되고, 홈에이전트(HA)(230)는 사용자 패킷의 역캡슐화를 수행한 후 대응노드(CN)(240)로 전송한다(S314).
이동단말(MN)(210)이 새로 이동한 지역으로 직접 사용자 패킷을 수신하기 위하여 홈에이전트(HA)(230)에 바인딩 업데이트(Binding Update, BU)를 전송하면(S316), 홈에이전트(HA)(230)는 이 메시지를 검증한 후 이전에 설정된 PCOA와 홈에이전트(HA)(230)와의 터널을 삭제하고 NCOA와의 터널을 설정한다. 이 때 이동단말(MN)(210)에서 전송되는 패킷은 S314 단계와 같은 과정을 통해 전달된다. 홈에이전트(HA)(230)에서 PCOA를 통한 터널이 삭제됨으로써 이 때 이동단말(MN)(210)에서 전송되는 이전액세스라우터(PAR)(220)를 경유하는 PCOA를 소스 주소로 하는 사용자 패킷은 폐기되며 이로인해 사용자 패킷의 손실을 발생한다.
이를 방지하기 위하여 홈에이전트(HA)(230)는 이동단말(MN)(210)로부터 BU 메시지를 수신하면 PCOA를 통한 홈에이전트(HA)(230)간의 터널을 바로 삭제하지 않 고 내부 타이머를 세팅하여 일정시간 동안 PCOA를 통한 홈에이전트(HA)(230)간 터널을 유지할 수 있도록 하여 이동단말(MN)(210)로부터 수신되는 터널링된 사용자 패킷의 손실을 방지한다(S318).
홈에이전트(HA)(230)에서는 PCOA릍 통한 터널 설정을 유지하면서 NCOA를 통한 새로운 터널을 설정한다. 대응노드(CN)(240)로부터 이동단말(MN)(210)을 목적지로 하여 수신되는 사용자 패킷은 새로 설정된 터널로 라우팅을 설정하여 캡슐화를 수행하도록 하며, 이 캡슐화된 사용자 패킷은 새로운 액세스라우터(NAR)(250)를 경유하여 이동단말(MN)(210)로 전송되고 이동단말(MN)(210)에서는 역캡슐화를 수행한다(S320).
홈에이전트(HA)(230)에서는 바인딩 업데이트(BU) 메시지에 대한 처리가 끝나면 바인딩 액크(Binding Ack, BA) 메시지를 이동단말로 전송한다(S324). 바인딩 액크(BA) 메시지를 수신한 이동단말(MN)(210)은 홈에이전트(HA)(230)와 NCOA를 통한 터널을 활성화하여 홈에이전트(HA)(230)로부터 수신된 사용자 패킷들과 이후 수신되는 사용자 패킷들을 처리한다.
즉, 이후 대응노드(CN)(240)로부터 이동단말(MN)(210)로 전송되는 데이터 패킷은 홈에이전트(HA)(230)와 새로운 액세스라우터(NAR)(250)를 경유하여 전송되며(S326), 이동단말(MN)(210)에서 대응노드(CN)(240)를 목적지로 하는 사용자 패킷은 이동단말(MN)(210)에서 NCOA를 소스로 홈에이전트(HA)(230)를 목적지로 하여 캡슐화를 수행하고 이 캡슐화된 사용자 패킷은 새로운 액세스라우터(NAR)(250)를 경유하여 홈에이전트(HA)(230)로 전달되고 홈에이전트(HA)(230)에서 역캡슐화를 수행 한 후 대응노드(CN)(240)로 전송된다(S328).
한편, 홈에이전트(HA)(230)에서 바인딩 업데이트(BU) 메시지에 의한 타이머가 만기되거나 NCOA를 소스로 하는 첫 번째 터널된 패킷이 홈에이전트(HA)(230)에 도착하면, 홈에이전트(HA)(230)는 PCOA를 통해 설정된 터널을 해제하여 PCOA와 관련된 자원을 회수한다(S330). 이 때 타이머의 크기는 이동단말(MN)(210)이 바인딩 업데이트(BU) 메시지를 전송하고 바인딩 액크(BA) 메시지를 수신하지 못하였을 경우 다음 바인딩 업데이트(BU) 메시지를 전송하는 최대 시간으로 미리 설정될 수 있다.
한편, 전술한 패킷 손실 방지 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 패킷 손실 방지 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으 로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 IP 기반의 이동통신망의 핸드오프시의 패킷 손실을 방지하고 고속의 이동성을 보장하기 위한 이동통신서비스 시스템 분야에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IP 기반의 이동통신망의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동단말의 핸드오프시 MIPv6 핸드오프절차 및 터널구성을 설명하기 위한 참조도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MIPv6의 핸드오프절차의 각 과정에서 전 달되는 데이터 트래픽 흐름을 보다 상세하게 설명하기 위한 참조도이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 아이피 기반 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 있어서,
    상기 이동단말에 대응되는 대응단말에서 전송한 패킷을 홈에이전트를 통해 이전 액세스라우터를 경유하여 상기 이동단말로 수신하는 단계; 및
    상기 이동단말에서 상기 대응단말로 패킷을 전송하되, 상기 이전액세스라우터를 경유하여 상기 홈에이전트를 통해 상기 대응단말로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 홈에이전트는 상기 이동단말의 새로운 COA(care of address)를 통해 터널을 설정하고, 일정한 시간경과 후에 상기 이전 COA를 통한 터널을 해제하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 홈에이전트는
    상기 대응단말에서 상기 이동단말로 전송하는 패킷을 캡슐화하여 상기 이전액세스라우터를 통해 전달하고, 상기 이동단말에서 상기 대응단말로 전송하는 패킷을 상기 이전액세스라우터를 통해 전달받아 역캡슐화하여 상기 대응단말로 전송하다가, 새로운 COA를 통해 터널이 설정된 후 새로운 액세스라우터를 통해 캡슐화 및 역캡슐화를 수행하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 홈에이전트와 이동단말의 이전 COA를 통한 터널과 이전액세스라우터와 새로운 COA를 통한 터널은 중복된(nested) 터널인 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법.
  6. 아이피 기반 이동통신망에서 이동단말의 핸드오프시 패킷 손실 방지 방법에 있어서,
    상기 이동단말과 연결된 대응단말에 패킷을 전송하기 위해 홈에이전트에 바인딩 업데이트 메시지를 전송하는 단계;
    상기 홈에이전트는 상기 이동단말의 이전 COA(care of address)를 통해 터널을 유지하면서 타이머를 동작시키는 단계; 및
    상기 바인딩 업데이트 메시지에 대응하여 상기 홈에이전트는 바인딩 액크 메시지를 상기 이동단말로 전송하여 새로운 COA를 통해 터널 설정을 수행하고, 상기 타이머가 미리 설정한 값에 도달하거나 상기 이동단말이 새로운 COA릍 통한 터널로 첫 번째 패킷을 수신한 이후에 상기 이동단말의 이전 COA를 통한 터널을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 홈에이전트는
    상기 대응단말에서 상기 이동단말로 전송하는 패킷을 캡슐화하여 이전액세스라우터를 통해 전달하고, 상기 이동단말에서 상기 대응단말로 전송하는 패킷을 상기 이전액세스라우터를 통해 전달받아 역캡슐화하여 상기 대응단말로 전송하다가, 새로운 COA를 통해 터널이 설정된 후 새로운 액세스라우터를 통해 캡슐화 및 역캡슐화를 수행하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실 방지 방법.
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