KR100964212B1 - Mobile Node for supporting Lossless Handover and Method for Lossless Handover by Using The Same - Google Patents
Mobile Node for supporting Lossless Handover and Method for Lossless Handover by Using The Same Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드 및 이를 이용한 무손실 핸드 오버 방법에 관한 것으로서, 모바일 노드에 L2 트리거가 발생하는 경우, 모바일 노드가 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 헤더의 BSSID(Basic Service Set ID)를 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트의 BSSID로 변경하여 전송함으로써, 핸드 오버 래턴 시를 줄이고 데이터 손실을 방지할 수 있는 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드 및 이를 이용한 무손실 핸드 오버 방법이 개시된다.The present invention relates to a mobile node that supports lossless handover and a lossless handover method using the same. When an L2 trigger occurs in a mobile node, the mobile node transmits a BSSID (Basic) of a header of a data packet stored in a Tx queue. Disclosed is a mobile node supporting lossless handover capable of reducing handover latency and preventing data loss by changing and transmitting a Service Set ID) to a BSSID of an access point to be handed over, and a lossless handover method using the same. .
무선, 핸드 오버, 무손실, L2 트리거, BSSID Wireless, Handover, Lossless, L2 Trigger, BSSID
Description
본 발명은 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드 및 이를 이용한 무손실 핸드 오버 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핸드 오버의 절차를 간략화하고 데이터의 손실을 방지하는 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드 및 이를 이용한 무손실 핸드 오버 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile node supporting a lossless handover and a lossless handover method using the same. More particularly, the mobile node supports a lossless handover that simplifies the handover procedure and prevents data loss. A lossless handover method.
오늘날 이동통신의 급속한 확산과 더불어 노트북, 휴대폰, PDA 등 다양한 무선 통신 기기가 보급되고 있고, 이를 활용할 수 있는 무선 네트워크 인프라도 일반화 되어 가고 있다.Today, with the rapid proliferation of mobile communication, various wireless communication devices such as notebooks, mobile phones, PDAs, etc. are spreading, and the wireless network infrastructure that can utilize them is becoming more common.
또한, 무선 환경의 발전과 함께 제공되는 서비스는 다양해지고 확대되어 가고 있으며, 공간의 제약 없이 자유롭게 이동하며 인터넷을 사용하길 원하는 사용자의 요구는 날로 증대되어 가고 있다.In addition, the services provided with the development of the wireless environment has been diversified and expanded, and the needs of users who want to move freely and use the Internet without restriction of space are increasing day by day.
그러나, 유선 환경을 기반으로 한 IP 프로토콜은 이동성을 고려하지 않고 설 계 되었기 때문에, 이동 노드를 고려한 모바일 IP 프로토콜이 제안되었다.However, since the IP protocol based on the wired environment was designed without considering mobility, the mobile IP protocol considering the mobile node has been proposed.
모바일 IP는 IETF(Internet Engineering Task Force)의 mipv6 워킹 그룹에서 모바일 노드에 이동성을 제공하기 위해 연구되고 있는 표준이다. 모바일 IP는 모바일 노드가 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동해 자신의 위치와 주소가 바뀌더라도 계속적인 연결을 유지할 수 있도록 하는 메커니즘을 제공한다.Mobile IP is a standard that is being researched to provide mobility for mobile nodes in the mipv6 working group of the Internet Engineering Task Force (IETF). Mobile IP provides a mechanism that allows mobile nodes to move from one network to another and maintain a continuous connection when their location and address change.
그러나, 모바일 노드가 네트워크를 이동할 때 주소를 생성하고 연결을 수립하는 동안의 지연 시간이 존재해 실시간 서비스에 적합하지 않은 문제가 있다.However, there is a problem that there is a delay time for generating an address and establishing a connection when the mobile node moves through the network, which is not suitable for real-time service.
이를 위해, 모바일 노드가 이동하면서 생기는 핸드 오버 지연시간을 단축시켜 사용자가 실시간 서비스를 이용하더라도 통신의 단절을 느낄 수 없도록 모바일 IP를 보완하는 프로토콜인 FMIPv6(Fast Handover for Mobile IP version 6)가 제안되었다.To this end, Fast Handover for Mobile IP version 6 (FMIPv6), a protocol that complements mobile IP, has been proposed to reduce handover delay caused by moving mobile nodes so that users cannot feel disconnected even when using real-time services. .
도 1은 FMIPv6을 설명하기 위한 무선 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless system for explaining FMIPv6.
먼저 무선랜의 구조를 살펴보면, ESS(Extended Service Set)라는 큰 개념의 망이 존재하고, ESS 안에 여러 개의 BSS(Basic Service Set)라는 작은 개념의 망들이 존재한다. 그리고, BSS 간의 인터커넥션을 위해 각 BSS마다 액세스 포인트가 존재한다. 각 액세스 포인트들은 다른 액세스 포인트들의 BSSID(MAC 레이어 식별자)를 공유하고, 현재 WLAN 환경에서의 모바일 IP는 ESS 내에서만 사용이 가능하다.First, a look at the structure of a wireless LAN, there is a large network of concepts called ESS (Extended Service Set), there are a number of small network of basic service set (BSS) in the ESS. In addition, an access point exists for each BSS for interconnection between BSSs. Each access point shares the BSSID (MAC layer identifier) of other access points, and mobile IP in the current WLAN environment is available only within the ESS.
도 1을 참조하면, PAR(Previous Access Router)은 BSS 1을 형성하고, NAR(New Access Router)은 BSS 2를 형성하며, 모바일 노드(Mobile Node : MN)는 BSS 1에서 BSS 2로 이동중에 있다.Referring to FIG. 1, the PAR (Previous Access Router) forms
여기서, PAR(Previous Access Router)은 핸드 오버 이전의 모바일 노드(MN)의 디폴트 라우터를 말하고, NAR(New Access Router)은 핸드 오버 이후의 모바일 노드(MN)의 디폴트 라우터를 말한다.Here, the PAR (Previous Access Router) refers to the default router of the mobile node (MN) before the handover, and the NAR (New Access Router) refers to the default router of the mobile node (MN) after the handover.
상기 PAR 및 NAR은 자신의 ID 즉, BSSID(Basic Service Set ID)를 알리는 비컨(Beacon) 신호를 주기적으로 발생하는데, 모바일 노드(MN)가 BSS 1에서 BSS 2로 이동하는 중에 PAR로부터 수신하는 비컨 신호의 세기보다 NAR로부터 수신하는 비컨 신호의 세기가 더 강해질 대, L 2 레이어에서 L 2 트리거가 발생하여 핸드 오버를 수행하게 된다.The PAR and NAR periodically generate a beacon signal indicating their ID, that is, a basic service set ID (BSSID), and the beacon received from the PAR while the mobile node (MN) moves from
그러나 종래의 핸드 오버 방법에 의하면, 핸드 오버 과정에 많은 시간이 소요되어 핸드 오버 래턴시(즉, 핸드 오버에 관계된 일련의 동작 때문에 IP 레이어에서 패킷들이 전송되지 못하는 시간)가 증가하게 된다. However, according to the conventional handover method, the handover process takes a lot of time, thereby increasing handover latency (that is, a time when packets are not transmitted in the IP layer due to a series of operations related to handover).
그리고 그로 인해, 핸드 오버 시 무선 서비스의 단절 현상이 발생하며, 데이터들이 손실되는 문제점이 발생하게 된다.As a result, disconnection of the wireless service occurs during handover, and data loss occurs.
도 2는 종래의 액세스 포인트 간의 핸드 오버 시 발생하는 데이터 손실을 나타낸 그래프이다. 여기서, x축은 진행 시간을 나타내며, y축은 초당 전송되고 있는 데이터의 대역폭을 나타낸다.2 is a graph illustrating data loss that occurs during handover between conventional access points. Here, the x-axis represents the progress time, and the y-axis represents the bandwidth of data being transmitted per second.
도 2를 참조하면, 두 액세스 포인트(AP1, AP2) 간의 핸드 오프 구간에서 데이터 손실(Data Lose)이 나타나는 것을 볼 수 있고, 약 100ms 시간 동안 무선 서비 스가 단절되는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that data loss occurs in the handoff period between two access points AP1 and AP2, and the wireless service is disconnected for about 100 ms.
이 경우, 보안이 필요한 데이터나 중요한 영상 및 음성 데이터 전송 시 매우 위험한 결과를 초래할 수 있으며, VoIP(Voice over Internet Protocol)를 이용한 화상 전화, 화상 회의, 동영상 전송 등 실시간 통신이 요구되는 환경에 사용하기가 힘들다는 문제점이 있다.In this case, it can cause very dangerous result when transmitting security data or important video and audio data, and it is used in environment where real-time communication is required such as video call, video conferencing and video transmission using Voice over Internet Protocol (VoIP). There is a problem that is difficult.
본 발명의 목적은 무선 통신에 있어서 핸드 오버시 데이터 손실 및 무선 서비스가 단절되는 것을 방지할 수 있는 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드 및 이를 이용한 무손실 핸드 오버 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a mobile node that supports lossless handover and a lossless handover method using the same, which can prevent data loss and wireless service disconnection during handover in wireless communication.
상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드의 바람직한 실시예는, 소정의 액세스 포인트와 인증 절차를 수행하여 액세스 포인트에 접속하는 무선 통신부와, 상기 접속한 액세스 포인트와 이웃한 액세스 포인트들로부터 송신되는 비컨 신호의 세기를 측정하고, 상기 비컨 신호의 세기에 따라 L2 트리거를 발생하는 신호 세기 측정부와, 상기 무선 통신부가 무선 통신을 수행하는 액세스 포인트로 전송할 데이터 패킷을 생성하는 데이터 생성부와, 상기 생성된 데이터 패킷을 순차적으로 저장하는 Tx 큐(Queue)와, 상기 L2 트리거가 발생하는 경우, 상기 비컨 신호 중 가장 큰 신호 세기를 전송한 액세스 포인트를 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트로 선택한 후, 상기 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 헤더의 BSSID(Basic Service Set ID) 부분을 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트의 BSSID로 변경하는 제어부를 포함하여 이루어진다.A preferred embodiment of a mobile node supporting lossless handover of the present invention devised to solve the above problems is a wireless communication unit for accessing an access point by performing a predetermined access point and authentication procedure, and the connected access point and neighbors. A signal strength measurement unit for measuring the strength of the beacon signal transmitted from one access point, and generates an L2 trigger according to the strength of the beacon signal, and generates a data packet to be transmitted to the access point that the wireless communication unit performs wireless communication A handover is performed between the data generation unit, a Tx queue sequentially storing the generated data packets, and an access point that transmits the largest signal strength among the beacon signals when the L2 trigger occurs. BS in the header of the data packet stored in the Tx Queue after selecting as a point And a control unit for changing the basic service set ID (SID) portion to the BSSID of the access point to which the handover is to be made.
또한, 상기 제어부는 상기 L2 트리거가 발생하는 경우, 상기 비컨 신호 중 가장 큰 신호 세기를 전송하는 액세스 포인트를 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트로 선택한 후, 상기 생성되는 데이터 패킷의 헤더의 BSSID 부분에 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트의 BSSID를 삽입하여 상기 데이터 패킷을 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the L2 trigger occurs, the controller selects an access point that transmits the largest signal strength among the beacon signals as an access point to be handed over, and then the hand in the BSSID portion of the header of the generated data packet. And inserting the BSSID of the access point to be overwritten, and transmitting the data packet to the access point to be handed over.
한편, 본 발명의 무손실 핸드 오버 방법의 바람직한 실시예는, 모바일 노드가 복수 개의 액세스 포인트들로부터 송신되는 비컨 신호의 세기를 측정하여 L2 트리거가 발생하는지 여부를 확인하는 단계와, 상기 모바일 노드는 상기 L2 트리거가 발생하는 경우, 상기 비컨 신호 중 가장 큰 신호 세기를 송신한 액세스 포인트를 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트로 선택하는 단계와, 상기 모바일 노드가 데이터 패킷의 헤더의 BSSID(Basic Service Set ID) 부분에 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트의 BSSID를 삽입하여 상기 데이터 패킷을 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트로 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, a preferred embodiment of the lossless handover method of the present invention, the mobile node measures the strength of the beacon signal transmitted from a plurality of access points to determine whether the L2 trigger occurs, and the mobile node is When an L2 trigger occurs, selecting an access point that transmits the largest signal strength among the beacon signals as an access point to be handed over, and the mobile node performs a basic service set ID (BSSID) portion of a header of a data packet; And inserting the BSSID of the access point to which the handover is to be performed, and transmitting the data packet to the access point to which the handover is to be made.
또한, 상기 모바일 노드가 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트를 선택한 이후에, 상기 모바일 노드의 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 헤더의 BSSID(Basic Service Set ID) 부분을 상기 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트의 BSSID로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, after the mobile node selects the access point to which the handover is to be performed, the access point for which the handover is to be performed on the BSSID (Basic Service Set ID) portion of the header of the data packet stored in the Tx queue of the mobile node. It further comprises the step of changing to the BSSID of.
본 발명의 실시예에 의하면, 모바일 노드는 핸드 오버시에 모바일 노드의 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 헤더의 목적지 주소를 핸드 오버가 이루어질 액세스 포인트의 BSSID로 변경함으로써 데이터 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 핸드 오버시 무선 서비스가 끊어지는 구간이 발생하는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the mobile node changes the destination address of the header of the data packet stored in the Tx queue of the mobile node to the BSSID of the access point to which the handover is to be performed during handover. It is possible to prevent, and it is possible to prevent the occurrence of a section in which the wireless service is cut off during handover.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드 및 이를 이용한 무손실 핸드 오버 방법의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of a mobile node supporting lossless handover and a lossless handover method using the same will be described with reference to FIGS. 3 to 8. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 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.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
일반적으로 무선 통신 환경은 유선 통신 환경과는 달리 전송되는 데이터 패킷 간의 충돌 및 전송 에러가 자주 발생하게 된다. 따라서, 이를 방지하기 위해 IEEE 802.11 표준에서는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)/CA(Collision Avoidance) 방식을 사용한다.In general, unlike a wired communication environment, a wireless communication environment frequently encounters collisions and transmission errors between transmitted data packets. Therefore, in order to prevent this, the IEEE 802.11 standard uses a carrier sense multiple access (CSMA) / collision avoidance (CA) scheme.
CSMA/CA 방식에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이 액세스 포인트에서 전송되는 데이터 프레임은 반드시 회신(ACK)을 받아야 한다. 그런데, 회신(ACK)을 받기 위해 무한정 기다릴 수는 없으므로, 회신(ACK)을 기다리는 시간을 지정하기 위하여 ACK 타임 아웃(ACK Timeout)을 이용한다.According to the CSMA / CA scheme, as illustrated in FIG. 3, a data frame transmitted from an access point must receive an ACK. However, since it is not possible to wait indefinitely to receive an acknowledgment, an ACK timeout is used to specify a time for waiting for an acknowledgment.
이때, 지정된 ACK 타임 아웃(ACK Timeout) 내에 회신(ACK)이 수신되지 않으면, 액세스 포인트는 데이터 전송 실패로 간주하고, 지정된 횟수만큼 재전송(Retransmission)한 후, 데이터를 폐기하게 된다.At this time, if no ACK is received within the designated ACK Timeout, the access point considers the data transmission failure, retransmissions the designated number of times, and discards the data.
도 4를 참조하여 설명하면, 고속으로 이동중인 모바일 노드(MN)가 액세스 포인트로 데이터 프레임을 전송한 후, 응답(ACK)을 기다리는 시간(Tr)은 다음과 같다. 이때, 통신범위는 1km로 가정하고, 전파의 이동 속도는 1㎲에 약 300m이다.Referring to FIG. 4, after a mobile node MN moving at high speed transmits a data frame to an access point, a time T r waiting for a response ACK is as follows. At this time, it is assumed that the communication range is 1km, and the movement speed of radio waves is about 300m at 1 kHz.
Tr = 3.3㎲×2T r = 3.3㎲ × 2
상기 시간(Tr)이 경과 하면, 모바일 노드(MN)의 Tx 큐(Queue)에 보관된 데이터는 지정된 횟수(n) 만큼 재전송한 후, 폐기된다.When the time T r elapses, the data stored in the Tx queue of the mobile node MN is retransmitted a specified number n and then discarded.
예를 들어, 재전송을 3회 수행한다고 가정하면, 모바일 노드(MN)의 Tx 큐(Queue)에 보관된 데이터를 폐기하기까지 소요되는 총 시간(Ttot)은 다음과 같다.For example, assuming that three retransmissions are performed, the total time T tot required to discard data stored in the Tx queue of the mobile node MN is as follows.
Ttot = 3×Tr T tot = 3 × T r
여기서, BAP(Before Access Point)에서 CAP(Current Access Point)로 핸드 오버가 이루어진다고 할 때, 문제가 되는 것은 모바일 노드(MN)의 Tx 큐(Queue)에 보관되어 있는 BAP(Before Access Point)로 전송되어야 하는 데이터들이다.Here, when handover is made from the BAP (Before Access Point) to the Current Access Point (CAP), the problem is the BAP (Before Access Point) stored in the Tx queue of the mobile node (MN). Data to be transmitted.
모바일 노드(MN)가 고속으로 이동한다고 할 때, L2(BAP와 CAP의 중첩 구간)이 매우 짧게 되므로, L3(CAP의 영역) 구간에서 BAP로 전송해야하는 데이터들이 남아 있을 경우, 데이터 손실이 발생하게 된다.When the mobile node (MN) moves at a high speed, L2 (overlapping section of BAP and CAP) becomes very short, so that data loss occurs when data to be transmitted to the BAP remains in the L3 (area of CAP) section. do.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 BAP에서 CAP로 핸드 오버가 이루어질 때, 모바일 노드(MN)의 Tx 큐(Queue)의 BAP 주소를 가진 데이터들을 CAP 주소로 목적지 주소를 변경하는 것을 특징으로 한다.In order to solve this problem, the present invention is characterized in that when the handover is made from the BAP to the CAP, the data having the BAP address of the Tx queue of the mobile node MN is changed to the CAP address.
이에 대해 좀더 상세히 설명하면, 모바일 노드에서 데이터 패킷을 액세스 포인트로 전송할 때, 도 5에 도시된 바와 같이, i) 데이터 생성, ii) 현재 접속한 액세스 포인트의 BSSID 확인, iii) 데이터 패킷의 헤더에 BSSID 삽입, iv) Tx 큐(Queue)에 복사, v) 데이터 패킷 전송 등의 과정을 거치게 된다.In more detail, when a mobile node transmits a data packet to an access point, as shown in FIG. 5, i) data generation, ii) BSSID confirmation of a currently connected access point, and iii) a header of the data packet is shown. Insert BSSID, iv) copy to Tx queue, and v) transmit data packet.
여기서, Tx 큐(Queue)는 네트워크에서 동시에 동일한 목적지로 향하는 패킷들이 존재하여 네트워크 장비가 이를 한꺼번에 처리할 수 없을 때, 데이터 패킷을 잠시 저장해두는 버퍼를 말한다.Here, the Tx queue refers to a buffer that temporarily stores data packets when there are packets destined for the same destination in the network and the network equipment cannot process them all at once.
이때, Tx 큐(Queue)는 FIFO(First In First Out) 스케줄링(Scheduling)만 지원하므로, Tx 큐(Queue)에 들어오는 순서대로 데이터 패킷을 처리하게 된다.At this time, since the Tx queue supports only FIFO scheduling, the Tx queue processes data packets in the order that they enter the Tx queue.
그러나 이러한 방식에 의하면, 핸드 오버가 발생하게 될 때, Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터가 손실되는 상황이 발생한다.However, according to this method, when a handover occurs, a situation occurs in which data stored in the Tx queue is lost.
도 4 및 도 5를 참조하면, Tx 큐(Queue)는 순차적으로 데이터 패킷을 저장하게 되는데, 핸드 오버가 발생하기 전에는 데이터 패킷의 헤더에 BAP(Before Access Point)의 BSSID가 삽입된 형태로 저장된다.4 and 5, the Tx queue stores data packets sequentially. Before the handover occurs, the Tx queue is stored in a BSSID of a BAP (Before Access Point) inserted in the header of the data packet. .
그러다가 핸드 오버가 발생하는 순간 모바일 노드(MN)는 CAP(Current Access Point)로 데이터 패킷의 목적지를 변경하게 된다. 이때, Tx 큐(Queue)에 저장된 데 이터 패킷 중 BAP(Before Access Point)를 목적지로 하는 데이터 패킷은 손실이 발생하게 된다.Then, at the time of handover, the mobile node (MN) changes the destination of the data packet to a current access point (CAP). At this time, a loss of a data packet destined for a BAP (Before Access Point) among the data packets stored in the Tx queue occurs.
따라서, 모바일 노드(MN)는 핸드 오버가 발생하는 순간, 새로 생성된 데이터 패킷의 헤더에 CAP(Current Access Point)의 BSSID를 삽입할 뿐만 아니라, Tx 큐(Queue)에 순차적으로 저장된 데이터 패킷의 헤더의 BSSID를 모바일 노드(MN)가 이동하고자 하는 액세스 포인트인 CAP(Current Access Point)의 BSSID로 변경한다.Therefore, the mobile node (MN) not only inserts the BSSID of the current access point (CAP) into the header of the newly generated data packet at the moment of handover, but also the header of the data packet sequentially stored in the Tx queue. The BSSID is changed to the BSSID of the current access point (CAP), which is an access point to which the mobile node (MN) wishes to move.
즉, 모바일 노드(MN)는 핸드 오버가 발생하는 순간 Tx 큐(Queue)를 검색하여 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷 중 데이터 패킷의 헤더의 BSSID가 CAP(Current Access Point)의 BSSID가 아닌 경우, 데이터 패킷의 헤더의 BSSID를 CAP(Current Access Point)의 BSSID로 변경한다.That is, when the handover occurs, the mobile node (MN) searches for the Tx queue at the moment when the handover occurs, and when the BSSID of the header of the data packet is not the BSSID of the CAP (Current Access Point) among the data packets stored in the Tx queue. The BSSID of the header of the data packet is changed to the BSSID of the current access point (CAP).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 헤더의 목적지 주소를 이동하고자하는 액세스 포인트의 BSSID로 변경함으로써 데이터 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 핸드 오버시 발생하는 지연 시간을 줄일 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, data loss can be prevented from occurring by changing the destination address of the header of the data packet stored in the Tx queue to the BSSID of the access point to be moved, and the handover occurs. This can reduce the delay time.
즉, 도 4를 참조하면, 모바일 노드(MN)가 L1(BAP의 영역)에서 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 전송을 위해 소요되는 시간을 Q0라 하고, L2(BAP와 CAP의 중첩 구간)에서 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 전송을 위해 소요되는 시간을 Q1이라 하며, L3(CAP의 영역)에서 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 전송을 위해 소요되는 시간을 Q2라고 하면, Q0, Q1, Q2는 다음과 같다.That is, referring to FIG. 4, the time required for the mobile node MN to transmit data packets stored in the Tx queue from L1 (area of BAP) is referred to as Q 0 , and L2 (overlap of BAP and CAP). interval) in is referred to as Q 1 the time required for transmission of data packets stored in the Tx queue (queue), the time spent in the L3 (the area of the CAP) for transmission of data packets stored in the Tx queue (queue) Q 2 , Q 0 , Q 1 , Q 2 is as follows.
Q0 = Tr, Q1 = Tr, Q2 = Ttot = Tr ×n(재전송 횟수)Q 0 = T r , Q 1 = T r , Q 2 = T tot = T r × n (number of retransmissions)
따라서, 모바일 노드(MN)가 L1에서 L3까지 이동할 때 데이터의 전송을 위한 총 소요 시간은 2Tr + (Tr ×n)이 된다. Therefore, when the mobile node MN moves from L1 to L3, the total time required for data transmission is 2T r. + (T r Xn).
그러나, 본 발명과 같이, 핸드 오버 시에 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 헤더의 목적지 주소를 이동하고자하는 액세스 포인트의 BSSID로 변경하는 방법을 사용하면, Q0 = Tr, Q1 = Tr, Q2 = Tr이 된다.However, using the method of changing the destination address of the header of the data packet stored in the Tx queue to the BSSID of the access point to be moved at the time of handover, as in the present invention, Q 0 = T r , Q 1 = T r , Q 2 = T r
따라서, 모바일 노드(MN)가 L1에서 L3까지 이동할 때 데이터의 전송을 위한 총 소요 시간은 3Tr이 되며, 핸드 오버 시 지연 시간(Delay Time)을 Tr ×(n-1) 만큼 줄일 수 있게 된다.Therefore, when the mobile node (MN) moves from L1 to L3, the total time required for data transmission becomes 3T r , and the delay time for handover is set to T r. This can be reduced by x (n-1).
도 6은 본 발명의 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드의 구성을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a configuration of a mobile node supporting lossless handover of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드(100)는 무선 통신부(110), 신호 세기 측정부(120), 데이터 생성부(130), Tx 큐(Queue)(140), 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 6, the
상기 무선 통신부(110)는 무선 채널인 공중 인터페이스(Common Air Interface : CAI)를 통해 액세스 포인트와 인증 절차를 수행하여 액세스 포인트에 접속하는 역할을 한다.The
상기 무선 통신부(110)는 액세스 포인트와 접속이 이루어진 후, 상기 액세스 포인트로 데이터 패킷을 전송한다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는 인근의 액세스 포인트들로부터 전송되는 비컨 신호를 수신한다.The
상기 신호 세기 측정부(120)는 상기 무선 통신부(110)가 수신한 비컨 신호의 세기를 측정하여, 임계값보다 더 큰 신호의 세기 즉, 현재 접속한 액세스 포인트보다 더 큰 신호의 세기가 수신되는 경우, L2 트리거를 발생시킨다.The signal
상기 데이터 생성부(130)는 무선 통신을 수행하는 액세스 포인트로 전송할 데이터를 생성한다.The
상기 Tx 큐(Queue)(140)는 상기 데이터 생성부(130)에서 생성된 데이터 패킷을 순차적으로 저장한다.The
상기 제어부(150)는 각 구성 요소를 제어하는데, 먼저 액세스 포인트와 인증 절차를 수행하도록 무선 통신부(110)를 제어하여 상기 액세스 포인트에 접속하도록 하며, 인근의 액세스 포인트로부터 송신되는 비컨 신호를 수신하도록 상기 무선 통신부(110)를 제어한다.The
상기 제어부(150)는 상기 신호 세기 측정부(120)에서 L2 트리거를 발생시킨 경우, 가장 큰 신호 세기를 갖는 비컨 신호에서 BSSID를 추출하여 핸드 오버를 수행할 최적의 액세스 포인트를 확인한다.When the signal
그 후, 상기 제어부(150)는 상기 데이터 생성부(130)에서 생성한 데이터 패킷의 헤더의 BSSID 부분에 상기 핸드 오버를 수행할 액세스 포인트의 BSSID를 삽입 하여 Tx 큐(Queue)(140)에 저장한다.Thereafter, the
또한, 상기 제어부(150)는 상기 Tx 큐(Queue)(140)를 검색하여, Tx 큐(Queue)(140)에 순차적으로 저장된 데이터 패킷 중 데이터 패킷의 헤더의 BSSID가 상기 핸드 오버를 수행할 액세스 포인트의 BSSID가 아닌 경우, 데이터 패킷의 헤더의 BSSID를 상기 핸드 오버를 수행할 액세스 포인트의 BSSID로 변경한다.In addition, the
도 7은 본 발명의 무손실 핸드 오버 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a lossless handover method of the present invention.
도 7을 참조하면, 먼저 제어부(150)는 신호 세기 측정부(120)가 L2 트리거를 발생시키는지를 확인한다(S 100).Referring to FIG. 7, first, the
즉, 모바일 노드(MN)가 이동하는 중에 어느 순간 현재 접속한 액세스 포인트로부터 수신하는 비컨 신호의 세기보다 인근의 액세스 포인트들로부터 수신하는 비컨 신호의 세기가 커지게 되는데, 이때 모바일 노드(MN)의 링크 계층은 L2 트리거를 발생시키게 된다.That is, at some point while the mobile node MN moves, the strength of the beacon signal received from neighboring access points becomes greater than the strength of the beacon signal received from the currently connected access point. The link layer will generate an L2 trigger.
이때, 상기 신호 세기 측정부(120)는 무선 통신부(110)가 수신한 비컨 신호의 세기를 측정하여, 임계값보다 더 큰 신호의 세기 즉, 현재 접속한 액세스 포인트보다 더 큰 신호의 세기가 수신되는 경우, L2 트리거를 발생시킨다.In this case, the signal
다음으로, 상기 단계 S 100의 확인 결과 L2 트리거가 발생하는 경우, 상기 제어부(150)는 비컨 신호의 세기가 가장 큰 액세스 포인트를 확인한다(S 110).Next, when the L2 trigger occurs as a result of the checking in step S100, the
즉, 상기 제어부(150)는 비컨 신호의 세기가 가장 큰 액세스 포인트를 확인함으로써, 인근의 액세스 포인트들 중에서 핸드 오버를 수행할 최적의 액세스 포인 트를 선택한다.That is, the
이어서, 상기 제어부(150)는 현재 전송할 데이터 패킷의 목적지 주소를 비컨 신호의 세기가 가장 큰 액세스 포인트의 BSSID(Basic Service Set ID)로 목적지 주소를 변경한다(S 120).Subsequently, the
그 후, 상기 제어부(150)는 Tx 큐(Queue)에 저장된 데이터 패킷의 목적지 주소를 모두 비컨 신호의 세기가 가장 큰 액세스 포인트의 BSSID로 변경하여 전송한다(S 130).Thereafter, the
도 8a는 기존의 핸드 오버 방법에 의한 데이터 손실을 나타낸 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 무손실 핸드 오버 방법에 의한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 8A is a graph showing data loss by the conventional handover method, and FIG. 8B is a graph showing the result by the lossless handover method of the present invention.
도 8a를 참조하면, 소정 액세스 포인트에서 다른 액세스 포인트로 핸드 오버가 이루어지는 경우, 데이터 전송이 약간 끊어지는 것을 볼 수 있으며, 응답 시간(Response Time)이 약 50ms까지 치솟은 구간이 있음을 확인할 수 있다. 이는 무선 통신이 원활하지 못한 구간을 나타낸다.Referring to FIG. 8A, when a handover is made from a specific access point to another access point, it can be seen that data transmission is slightly interrupted, and there is a section in which a response time has risen to about 50 ms. . This indicates a period in which wireless communication is not smooth.
반면에, 도 8b를 참조하면, 소정 액세스 포인트에서 다른 액세스 포인트로 핸드 오버가 이루어지는 경우, 데이터 전송이 끊어지지 않고 안정적으로 이루어지는 것을 볼 수 있으며, 응답 시간(Response Time)도 10ms ~ 11ms로 안정적으로 나타나는 것을 볼 수 있다.On the other hand, referring to Figure 8b, when the handover is made from a given access point to another access point, it can be seen that the data transmission is stable without being cut off, the response time (Response Time) is also stable from 10ms to 11ms You can see it appear.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으 나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. Although the present invention has been described in detail through the representative embodiments, those skilled in the art can make various modifications without departing from the scope of the present invention with respect to the embodiments described above. Will understand.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
도 1은 FMIPv6을 설명하기 위한 무선 시스템을 나타낸 도면.1 illustrates a wireless system for describing FMIPv6.
도 2는 종래의 액세스 포인트 간의 핸드 오버 시 발생하는 데이터 손실을 나타낸 그래프.2 is a graph showing data loss that occurs during handover between conventional access points.
도 3은 CSMA/CA 방식에 의한 무선 액세스 포인트와 단말기 간의 데이터 전송 방법을 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a data transmission method between a wireless access point and a terminal using a CSMA / CA scheme.
도 4는 액세스 포인트 간 핸드 오버를 수행하는 상태를 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a state of performing handover between access points.
도 5는 모바일 노드에서 데이터 패킷을 액세스 포인트로 전송하는 과정을 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating a process of transmitting a data packet to an access point in a mobile node.
도 6은 본 발명의 무손실 핸드 오버를 지원하는 모바일 노드의 구성을 나타낸 도면.6 is a diagram showing the configuration of a mobile node supporting lossless handover of the present invention;
도 7은 본 발명의 무손실 핸드 오버 방법을 나타낸 순서도.7 is a flow chart illustrating a lossless handover method of the present invention.
도 8a는 기존의 핸드 오버 방법에 의한 데이터 손실을 나타낸 그래프.8A is a graph showing data loss by the conventional handover method.
도 8b는 본 발명의 무손실 핸드 오버 방법에 의한 결과를 나타낸 그래프.Figure 8b is a graph showing the results by the lossless handover method of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 모바일 노드 110 : 무선 통신부100: mobile node 110: wireless communication unit
120 : 신호 세기 측정부 130 : 데이터 생성부120: signal strength measurement unit 130: data generation unit
140 : Tx 큐 150 : 제어부140: Tx cue 150: control unit
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- 2008-09-03 KR KR1020080086569A patent/KR100964212B1/en active IP Right Grant
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