KR100991169B1

KR100991169B1 - 무선랜에서의 빠른 핸드오버방법 및 이를 적용한 이동단말

Info

Publication number: KR100991169B1
Application number: KR1020080126337A
Authority: KR
Inventors: 박종태
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-11-01
Also published as: KR20100067793A; WO2010067960A2; WO2010067960A3

Abstract

본 발명은 무선랜에서의 빠른 핸드오버방법 및 이를 적용한 이동단말에 관한 것이다. 상기 핸드오버 방법은, (a) 현재 접속점으로부터의 수신신호세기가 사전에 설정된 제1 임계값(T1) 이하로 떨어지는 경우, 핸드오버를 결정하고 목표접속점으로 인증요청 메시지를 전송하는 단계; (b) 사용자 프로파일의 설정에 따라 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 결정에 따라 재인증 요청 모듈이 적용되면, 타이머를 구동하는 단계; (d) 상기 목표접속점으로부터 인증응답 메시지를 수신하는 단계; (e) 핸드오버가 수행되지 않은 상태에서 상기 타이머가 사전에 설정된 재인증 요청 시간을 경과한 경우, 상기 목표접속점과 재인증 과정을 수행하는 단계; (f) 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 수행되면, 목표접속점과 재접속 과정을 수행하는 단계; 를 구비한다. 본 발명에 의하여, 재접속제한 시간내에 핸드오버가 발생하지 않은 경우 재인증요청할 수 있도록 하여 빠른 핸드오버를 제공할 수 있게 된다 .

IEEE 802.11r, 고속 핸드오버, 이동성지원, 인증

Description

무선랜에서의 빠른 핸드오버방법 및 이를 적용한 이동단말{Fast handover method in the wireless LAN and mobile device using the fast handover method}

무선랜에서의 이동단말의 빠른 핸드오버방법 및 이를 적용한 이동단말에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 동일한 이동성 영역내에서 빠른 로밍을 지원하는 IEEE 802.11r을 적용한 무선랜 환경에 있어서 이동단말에 핸드오버 성능개선을 위해 사용자 프로파일 관리 모듈과 재인증 요청 타이머 모듈을 설치하여 이동단말이 기본 서비스 집합 (Basic Service Set)간을 이동시 과도한 핸드오버가 발생하는 것을 방지하고 고속 이동성을 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 종래의 기술을 살펴보면, 전 세계적으로 활발히 설치되고 있는 기존의 IEEE 802.11 국제 표준 기반의 무선 랜 시스템이 있다. IEEE 802.11 무선 랜 시스템은 저렴한 비용으로 고속으로 다양한 인터넷 멀티미디어 서비스에 쉽게 접근할 수 있는 장점을 가지고 있으나 보안이 취약하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 보안상의 문제점을 개선하기 위하여 IEEE 802.11i 작업그룹에서는 IEEE 802.11i 표준 보안 프로토콜을 제시하였다. 그러나 IEEE 802.11i 보안 프로토콜은 이동단말이 상이한 무선 랜 접속점(Access Point)을 바꿀 때 과도한 핸드오버 인증 지연시간(Handover Authentication Delay)이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 핸드오버 인증 지연시간을 개선하기 위하여 IEEE 802.11r 작업그룹에서는 최근에 상기 핸드오버 인증 지연시간(Handover Authentication Delay)을 줄일 수 있는 IEEE 802.11r 고속 기본서비스집합 전이 (Fast BSS Transition) 프로토콜을 국제표준으로 제정하였다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 IEEE 802.11 국제표준에 따른 핸드오버 방법에 대하여 개략적으로 설명한다.

도 1은 일반적인 IEEE 802.11r 표준에 따른 핸드오버를 설명하기 위하여 도시한 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면, 전체 시스템은 이동단말(100), 인증서버(110), 접속점(Access Point:120, 130, 140)으로 구성되며, 각 접속점은 동일한 확장된 서비스 집합(Extended Service Set)에 속해 있으며 동일한 이동성 영역 식별자(Mobility Domain Identifier : MDID)를 갖는 동일한 이동성 영역(Mobility Domain)에 속해 있다. 이러한 동일한 이동성 영역 내에서 이동단말이 핸드오버를 할 경우, 이동단말은 기존의 보안이 적용된 IEEE 802.11 방식으로 핸드오버하는 것이 아니라 이동성 영역 내에서 빠른 로밍을 지원하는 보안이 적용된 IEEE 802.11r 고속 기본서비스집합 전이(Fast BSS Transition) 프로토콜에 따른 방식으로 핸드오버를 수행한다.

먼저, 도 2를 참조하여 일반적인 초기 접속 절차를 살펴본다. 도 2는 무선 랜 환경에서 IEEE 802.11r에 따라 이동단말이 처음으로 접속점에 접속하는 초기 접속 절차를 도시한 순서도이다. 도 2를 참조하면, 이동 단말이 무선 랜 환경의 임의의 이동성 영역의 접속점과 접속을 처음 시도할 때, 이동단말은 공개 인증 요 청(Open Authentication Request) 메시지를 접속점으로 전송하고(단계 201), 접속점으로부터 공개 인증 응답(Open Authentication Response) 메시지를 수신한다(단계 202). 여기서, 공개 인증 요청 및 공개 인증 응답 과정은 IEEE802.11표준의 공개 인증 방식에 따른 것이다. 참고로, IEEE802.11 표준은 공개(Open) 인증 방식 및 공유키(Shared Key) 인증 방식의 2가지 인증 메커니즘을 제공한다. 상기 공개 인증 방식은 전체 인증 흐름이 평문(Clesr-text)으로 이루어지며, 클라이언트는 올바른 WEP키 없이도 접속점에 접속할 수 있도록 한다. 공유키 인증 방식에서는 접속점이 클라이언트가 올바른 WEP키를 가지고 암호화해서 접속점으로 반환하는 경우에만 챌린지(challenge) 텍스트 패킷을 송신하며, 이때 클라이언트가 잘못된 키를 갖고 있거나 키를 갖고 있지 않으면 인증에 실패해서 접속점과 연결될 수 없게 된다.

이후, 이동단말은 접속점으로 접속 요청(Association Request) 메시지를 접속점으로 전송하고(단계 203), 접속점으로부터 접속 응답(Association Response) 메시지를 수신한다(단계 204). 이동단말은 IEEE 802.1x/EAP 프로토콜에 따라 인증 서버(Authentication Server)에 의한 인증 과정을 수행한다(단계 205). 이 인증과정을 통해 접속점과 이동단말은 짝 마스터 키(Pairwise Master Key; 이하 'PMK'라 한다) 또는 PMK 관련 정보를 확보하게 되고 이를 이용하여 EAPOL-Key 메시지를 이용한 4단계 키 교환 프로토콜에 따른 4단계 핸드쉐이크(4-Way Handshake)과정을 수행한다(단계 206, 207, 208, 209). 다음, 이동단말은 접속점을 통해 암호화된 정보를 전송한다.

이와 같이, 이동단말이 임의의 이동성 영역에 있는 접속점에 처음 접속하는 경우 전술한 과정을 통해 초기 접속 절차를 수행하게 된다. 그리고, 이동단말이 이동하여 다른 목표접속점에 접속하는 경우, 동일한 이동성 영역내에서 고속으로 핸드오버를 수행하도록 하기 위하여, IEEE 802.11r 표준은 고속 핸드오버 방법을 제시하였다. 도 3은 이동 단말이 초기 접속 이후 동일한 이동성 영역 내에서 핸드오버가 일어날 때, IEEE 802.11r의 고속 기본서비스집합 전이 프로토콜에 따른 빠른 이동(Fast Transition) 동작을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 초기 접속절차(단계 300)를 수행한 단말이 동일한 이동성 영역 내에서의 핸드오버를 수행할 때에는, 이동가능한 접속점을 예측하여 목표 접속점을 설정하고, 이동단말이 핸드오버를 수행하기 전 목표 접속점(Target Access Point)으로 인증 요청메시지를 전송하고(단계 301) 목표 접속점으로부터 인증 응답 메시지를 수신한다(단계 302).

이 경우, 이동단말에 대한 IEEE 802.1x/EAP에 따른 인증 과정이 생략되고, 인증 요청 메시지와 응답 메시지가 초기 접속 시의 4단계 핸드쉐이크 과정의 EAPOL-Key 1,2 과정의 역할을 하게 된다. 이후 핸드오버가 발생하고 이동단말은 목표 접속점에 재접속 요청(Reassociation Request) 메시지를 전송하고(단계 303), 목표 접속점으로부터 재접속 응답(Reassociation Response) 메시지를 수신한다(단계 304). 이때, 재접속 요청 메시지와 재접속 응답 메시지는 4단계 핸드쉐이크 과정의 EAPOL-Key 3,4 과정의 역할을 하게 된다. 따라서, 이동 단말이 동일한 이동성 영역내의 다른 접속점으로 핸드오버하는 경우, 이동 단말은 간략화된 4단계 핸드쉐이크를 수행하여 고속으로 핸드오버과정을 마치고 통신하게 된다.

상기 IEEE 802.11r 프로토콜은 단말의 이동 예측을 기반으로 하여 핸드오버가 일어나기 전, 같은 이동성 영역에 속한 목표 접속점에 인증요청을 하고 응답을 받는 방법으로 사전인증을 수행한다. 이러한 동작절차는 핸드오버가 발생하기 바로 직전에 수행하는 것이 가장 이상적이나, 현실적으로 핸드오버가 발생하는 시점을 정확하게 예측하기가 어렵다. 이로 인하여 종래의 기술들은 일반적으로 이동단말이 수신하는 전파세기를 통하여 전파세기가 사전에 설정된 제1 임계값(Threshold 1 : T1) 이하가 되면 핸드오버를 예측하여 핸드오버를 준비하고 사전에 설정된 제2 임계값(Threshold 2 : T2) 이하로 신호가 약해지면 핸드오버를 수행한다. 그러나 실제 환경에서는 사용자의 이동성 행태(Mobility Pattern)가 주위상황에 따라 달라질 수 있기 때문에 이동단말이 다음에 연결할 접속점을 정확히 예측할 수가 없다.

따라서, 이동 단말이 접속점 A의 서비스 영역에서 B의 서비스 영역으로 이동함에 따라 신호 감쇄가 일어나고 신호강도가 T1 지점에서 핸드오버 준비과정을 수행하고 신호강도가 T2 지점에서 핸드오버가 발생한다. 이동단말이 수신하는 현재 접속점(A)으로부터의 신호가 감쇄하여 신호강도가 T1이 되는 α시점에 이동단말은 목표 접속점(B)로의 핸드오버 준비과정으로 인증요청 메시지를 전송한다. 인증요청 메시지가 전송되면 메시지가 전송되는 시점α부터 재접속 제한시간(τ)이 적용된다. 만약 이때 신호강도가 T1 이하이고 T2 이상인 지점에서 이동단말이 이동을 멈추고 정지하는 상황이 발생하면 신호강도 T2 이하로 감쇄하지 않아 핸드오버 발생이 지연되고, 핸드오버가 발생하는 시점인 β가 재접속 제한 시간(τ)를 초과하게 된다. 이런 경우, 이동단말과 목표접속점(B) 사이의 인증정보(PTKSA : Pairwise Transient Key Security Association)는 무효가 되는 문제가 발생한다. 이러한 상황에서 이동단말은 목표 접속점으로의 접속을 포기하거나, 목표 접속점과 다시 통신하기 위해서는 IEEE 802.1x/EAP 과정을 포함한 초기 접속 절차를 모두 거쳐야 하므로, 과도한 핸드오버 지연 시간이 발생하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 IEEE 802.11 무선 랜에서 이동단말이 이동할 때, 핸드오버가 예측 시점보다 늦게 핸드오버가 발생하더라도 재인증과정을 수행함으로써, 과도한 핸드오버 지연시간이 발생하는 것을 방지하고 고속 기본서비스집합 전이를 지원할 수 있는 빠른 핸드오버방법을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 무선랜 환경에서의 이동 단말의 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 상기 핸드오버 방법은, (a) 현재 접속점으로부터의 수신신호세기가 사전에 설정된 제1 임계값(T1) 이하로 떨어지는 경우, 목표접속점으로의 핸드오버를 결정하고 목표접속점으로 인증요청 메시지를 전송하는 단계; (b) 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 결정에 따라 재인증 요청 모듈이 적용되면, 타이머를 구동하는 단계; (d) 상기 목표접속점으로부터 인증응답 메시지를 수신하는 단계; (e) 핸드오버가 수행되지 않은 상태에서 상기 타이머가 사전에 설정된 재인증 요청 시간을 경과한 경우, 사전에 설정된 재접속 제한 시간내에 상기 목표접속점으로 재인증 요청 메시지를 전송하는 단계; (f) 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 수행되면, 목표접속점과 재접속 과정을 수행하는 단계; 를 구비한다.

전술한 특징을 갖는 이동단말의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 (b)단계는 이동단말의 사용자 프로파일에 설정된 정보에 따라 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정하는 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 프로파일에 설정된 정보는 사용자의 선택에 의해 설정되는 정보이거나, 이동단말의 서비스의 종류에 따라 설정되는 정보인 것이 바람직하다.

전술한 특징을 갖는 이동단말의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 재인증 요청 시간은 상기 재접속 제한 시간보다 짧은 시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

전술한 특징을 갖는 이동단말의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 (e) 단계에서 이동단말이 목표접속점으로 재접속요청메시지를 전송하지 않은 경우 이동 단말이 목표접속점으로 핸드오버를 수행하지 않았다고 판단하는 것이 바람직하다.

전술한 특징을 갖는 이동단말의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 재인증 요청 모듈을 적용하지 않는 것으로 결정되는 경우, 목표접속점으로부터 인증응답메시지를 수신하고, 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 발생하면 목표접속점과 재접속 과정을 수행하며, 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 발생하지 않으면 인증정보를 무효로 하는 것이 바람직하다.

전술한 특징을 갖는 이동단말의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 재접속 제한 시간은 현재 접속점의 수신신호세기가 제1 임계값(T1)이하인 시점부터 시작되거나, 현재 접속점의 수신신호세기가 제1 임계값(T1)이하이고 목표접속점의 수신신호세기가 제2 임계값(T2) 이상인 시점부터 시작되며, 현재 접속점의 수신신호세기가 제2 임계값(T2) 이하인 시점에서 종료된다.

본 발명의 다른 특징에 따른 이동 단말은, 인증관련정보를 저장하는 키관리 모듈; 이동 단말에 대한 사용자 프로파일을 저장 및 관리하는 사용자 프로파일 관리 모듈; 이동단말이 수신하는 수신신호세기에 따라 목표접속점으로의 핸드오버를 준비하거나 목표접속점으로의 핸드오버를 수행하는 핸드오버 관리 모듈; 타이머를 구비하고, 상기 사용자 프로파일의 설정 조건에 따라 재인증 요청할지 여부를 결정하고, 상기 핸드오버 관리 모듈에 의해 목표 접속점으로 인증요청메시지를 전송한 때에 상기 타이머를 구동하고, 타이머의 구동 시간이 사전에 설정된 재인증 요청 시간을 경과한 후에도 핸드오버가 발생되지 아니한 경우에는 사전에 설정된 재접속 제한 시간내에 목표접속점으로 재인증 요청 메시지를 전송하는 재인증 요청 모듈;을 구비하여 다수 개의 접속점을 갖는 무선랜환경에서 빠른 핸드오버를 제공한다.

전술한 특징을 갖는 이동 단말에 있어서, 상기 재인증 요청 시간은 상기 재접속 제한 시간보다 짧은 것이 바람직하다.

전술한 특징을 갖는 이동 단말에 있어서, 상기 사용자 프로파일은 상기 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 사용자의 선택에 의해 설정하거나, 이동단말이 이용하는 서비스의 종류에 따라 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 , IEEE 802.11r 환경에서 본 발명에 따른 핸드오 버 방법은 이동단말의 사용자 프로파일 관리 모듈의 설정된 내용에 따라 재인증 요청 여부를 결정하여 핸드오버 성능을 개선하여 고속 이동성 지원을 보장할 수 있다.

본 발명은 IEEE 802.11 무선 랜에서 이동단말이 동일한 이동성 영역 내에서 이동할 때, 핸드오버 예측 시점보다 늦게 핸드오버가 발생하더라도 재 인증 요청 메시지(Re-Authentication Request Message)를 이용하여 목표 접속점(Target Access Point)에 인증요청 메시지를 전송한다. 그 결과, 핸드오버가 재접속 제한시간(Reassociation Deadline Time)이 경과한 후에 발생하더라도, 전체 초기 인증과정을 모두 거치는 것을 방지할 수 있도록 하여, 과도한 핸드오버 지연시간이 발생하는 것을 방지하고 고속 기본서비스집합 전이를 지원할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선랜 환경에서의 이동 단말에서의 빠른 핸드오버 방법 및 이를 적용한 이동단말에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명에서의 '이동단말'이라 함은 무선통신단말기, PDA, 노트북, 차세대 노트북 또는 스마트 폰 등과 같이 무선랜 환경에서 이동하면서 접속점을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 장비를 일컫는다. 본 발명에 따른 핸드오버 방법이 적용되는 시스템은 IEEE 802.11r을 구성하는 인증서버, 다수 개의 접속점, 이동 단말을 구비한다. 접속점은 동일한 확장된 서비스 집합(Extended Service Set)에 속해 있으며 이동성영역 식별자(Mobility Domain Identifier : MDID)를 사용하는 동일한 이동성 영역에 속해있다. 이러한 동일한 이동성 영역 내에서 이동단 말이 핸드오버를 할 경우, 이동단말은 기존의 보안이 적용된 IEEE 802.11 방식으로 핸드오버 하는 것이 아니라 이동성 영역 내에서 빠른 로밍을 지원하는 보안이 적용된 IEEE 802.11r 방식으로 핸드오버를 수행한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 빠른 핸드오버를 수행하는 이동 단말(400)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이동 단말(400)은 이동성 영역에서 키를 관리하는 키 관리 모듈(Key Management Module, 410), 핸드오버 관리 모듈(Handover Management Module, 420), 빠른 이동 관리 모듈(FT Management Module, 430), 재인증을 요청하는 재인증 요청 모듈(440), 사용자 프로파일 관리 모듈(450), 소켓 인터페이스(Socket Interface, 460)를 구비한다.

상기 키 관리 모듈(410)은 S0KH, S1KH에서 PMK-R0와 R0KH-ID, R1KH-ID, PMKR0Name, PMKR1Name을 이용하여 PMKR1, PTK를 유도해 낸다. 이 유도된 PMKR1과 PTK는 PMKR0와 함께 IEEE 802.11r에 따른 다른 목표접속점으로의 고속 핸드오버를 위한 인증 과정 및 재결합과정(단계 301, 302, 303, 304)에서 단말을 인증하고 이동단말과 접속점 사이에 교환되는 데이터를 암호화하는데 사용된다.

상기 핸드오버 관리 모듈(420)은 이동단말이 수신하는 전파의 신호강도에 따라 신호가 제1 임계값(T1)이하로 떨어지면 핸드오버 준비과정을 수행하고 신호가 제2 임계값(T2) 이하로 떨어지면 목표 접속점(Target AP)로의 핸드오버를 수행한다.

상기 빠른 이동관리 모듈(430)은 동일한 이동성 영역 내에서 일어나는 핸드 오버 및 이동성 영역의 정책을 관리하며, 상기 이동성 영역의 정책에는 재접속 제한 시간(Reassociation Deadline Time)에 대한 정보가 포함된다.

상기 사용자 프로파일 관리 모듈(450)은 사용자 프로파일에 대한 정보를 저장 및 관리한다. 상기 사용자 프로파일은 재인증 요청 모듈(440)의 적용 여부 및 재인증 요청 시간에 대한 정보를 저장한 것으로서, 상기 사용자 프로파일 관리 모듈을 통해 사용자 프로파일의 정보들을 새로이 설정하거나 수정 및 변경가능하다. 상기 사용자 프로파일 관리 모듈의 입력 화면을 통해 재인증 요청 모듈(440)의 적용 여부를 사용자가 직접 설정하거나, 이동단말에 적용되는 서비스의 종류에 따라 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 설정할 수 있다. 이동단말의 서비스의 종류에 따라 핸드오버 지연 민감도가 상이하므로, 각 서비스 종류에 따른 핸드오버 지연 민감도를 판단하고, 이에 따라 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정할 수도 있다. 또한, 상기 재인증 요청 시간은 사용자가 직접 설정하여 사용자 프로파일 관리 모듈에 저장하거나, 사용자 프로파일에서의 사용자의 정책 선택, 이동성 영역의 정책, 이동단말이 이용중인 서비스의 종류 등을 고려하여 시스템에 의해 사전에 설정되어 저장될 수 있다. 상기 재인증 요청 시간은 목표접속점으로 인증 요청 메시지를 전송한 후 일정 시간이 경과하였음에도 불구하고 핸드오버가 발생하지 않은 경우 목표 접속점으로 재접속 제한시간내에 재인증 요청 메시지를 전송하기 위한 것으로서, 재접속 제한시간(Reassociation Deadline Time)보다 수십~ 수백 밀리초 정도 짧은 시간으로 설정된다.

만약 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정하기 위한 사용자 프로파일 관리 모듈이 없다면, 단일의 이동성 영역 내에 다수의 이동단말이 있는 경우, 다수의 이동 단말이 재인증 요청 모듈을 적용하여 인증요청 메시지를 재전송하고 자원을 예약하게 됨으로써, 이에 따른 오버헤드로 인해 동일한 이동성 영역내의 통신이 원활하지 못할 수 있다. 따라서, 전술한 구성을 갖는 사용자 프로파일 관리 모듈을 구비함으로써, 이동단말이 현재 이용중인 서비스가 핸드오버 지연 민감도가 높은 서비스일 경우에는 재인증 요청 모듈을 적용하여 높은 이동성을 제공하며, 이동단말이 현재 이용 중인 서비스가 핸드오버 지연 민감도가 낮은 서비스일 경우에는 재인증 요청 모듈을 적용하지 않고 기존의 IEEE 802.11r 표준만을 적용하도록 할 수 있다.

상기 재인증 요청 모듈(440)은 내부에 타이머를 구비하고, 사용자 프로파일의 설정에 따라 재인증을 요청하는 인증 요청 메시지를 재접속 제한시간내에 목표접속점으로 전송한다. 상기 재인증 요청 모듈(440)은 상기 사용자 프로파일 관리 모듈의 사용자 프로파일에 따라 재인증 요청 여부를 결정한다. 재인증 요청이 결정되면, 이동단말이 핸드오버 준비과정에서 목표 접속점에 인증 요청메시지를 전송하는 시점부터 타이머를 구동시키며, 이때부터 재인증 요청 시간 및 재접속 제한 시간이 카운트된다. 타이머의 구동시간이 재인증 요청 시간이 경과한 후에도 핸드오버가 발생하지 않은 경우, 상기 재인증 요청 모듈은 핸드오버 관리 모듈로 재접속 제한 시간내에 목표 접속점으로 재인증 요청메시지를 전송하도록 요청한다.

상기 소켓 인터페이스(450)는 단말과 인증서버 간 소켓통신을 위한 것이다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 전술한 구성을 갖는 이동단말이 핸드오버 하는 과정을 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동단말이 이동하는 무선랜 시스템을 전체적으로 도시한 구성도 및 이동단말에서의 접속점들과의 수신신호세기를 표시한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 IEEE 802.11r의 국제표준에 따른 무선랜환경에서 사용자 프로파일의 설정에 따라 재인증 요청 모듈을 적용한 이동단말과 동일한 이동성 영역에 속한 접속점(510, 520)으로 구성되어있다. 접속점 A(510)는 이동단말이 현재 접속하고 있는 접속점이며, 접속점 B(520)는 이동단말이 핸드오버를 수행할 목표 접속점(Target AP)이다. 이동 단말이 접속점 A의 서비스 영역에서 B의 서비스 영역으로 이동함에 따라 신호 감쇄가 일어나고 신호강도가 T1인 지점에서 핸드오버 준비과정을 수행하고 신호강도가 T2 지점에서 핸드오버가 발생한다. 이동단말이 수신하는 현재 접속점(510)으로부터의 신호가 감쇄하여 신호강도가 T1이 되는 α시점에 이동단말은 목표 접속점 B(520)로 핸드오버 준비과정으로서 인증요청 메시지를 전송한다. 인증요청 메시지가 전송되는 시점 α부터 재인증 요청 모듈의 타이머를 구동하여 재접속 제한시간 및 재인증 요청시간을 카운트하게 된다. 만약 이때 현재 접속점으로부터의 수신신호강도가 T1 이하이고 T2 이상인 지점에서 이동단말이 이동을 멈추고 정지하는 상황이 발생하면, 신호강도 T2 이하로 감쇄하지 않아 핸드오버 발생이 지연된다. 이때, 타이머 구동 시간이 재인증 요청 시간을 경과한 때 핸드오버가 발생되지 않은 경우 재접속 제한 시간내에 재인증 요청 메시지를 목표접속점으로 전송하게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동단말이 빠른 핸드오버 방법을 구현하기 위하여 접속점들과 송수신되는 데이터를 순차적으로 설명하기 위하여 도 시한 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 전술한 구조를 갖는 이동단말(500)은 초기 접속과정(단계 600)을 거쳐 현재 접속점과 통신을 하며, 수신하는 현재 접속점(510)의 신호세기가 T1이하가 되면 이동단말은 목표 접속점(520)으로의 핸드오버를 결정하고 인증요청 메시지를 목표 접속점(520)으로 전송하게 된다(단계601). 인증 요청 메시지를 전송한 후, 재인증 요청 모듈의 타이머를 구동하여 재인증 요청 시간 및 재접속 제한 시간을 카운트하며, 목표접속점(520)으로부터 인증 응답 메시지를 수신한다(단계 602).

이와 같이 상기 이동단말은 인증 요청 메시지를 전송하는 시점부터 재인증 요청 모듈의 타이머를 구동하게 된다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 현재 접속점으로부터의 수신신호세기가 제1 임계값(T1) 이하인 시점에 인증 요청 메시지를 전송하므로 타이머를 구동시키게 된다. 타이머 구동 시간이 재인증 요청 시간을 경과한 후에 핸드오버가 발생되었는지 여부를 확인한다. 예컨대, 이동단말이 현재접속점으로부터의 수신신호세기가 T1인 지점에서 정지해 있다면 재접속 제한시간 내에 핸드오버가 발생하지 않을 것이다. 이와 같이 재접속 제한 시간보다 약간 짧은 재인증 요청 시간이 경과한 후에도 핸드오버가 발생되지 않은 경우, 재접속 제한 시간내에 재인증 요청 메시지를 목표 접속점으로 전송한다(단계 610). 재인증 요청 메시지를 받은 목표접속점(520)은 새로운 재인증 응답 메시지를 전송하며(단계 612), 이때 새로운 재접속 제한시간이 설정된다.

이후 이동단말이 현재 접속점으로부터의 수신신호세기가 T2인 지점을 지나게 되면 핸드오버가 일어나게 되고 상기한 방법으로 핸드오버가 예측시점보다 늦게 발 생하더라도 이동단말은 재접속 요청 메시지를 전송하고(단계 620) 재접속 응답 메시지를 받는 절차를 통해 통신을 할 수 있게 된다(단계 622).

이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따라 전술한 구조를 갖는 이동단말에서의 빠른 핸드오버 방법을 구체적으로 설명한다. 도 7은 본 발명에 따라 전술한 구조를 갖는 이동단말이 무선랜 환경에서 빠른 핸드오버를 수행하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

먼저, IEEE 802.11r이 적용된 이동단말이 무선랜 환경에 진입하여, 접속점(Access Point)에 처음으로 접속을 요청할 때 초기 완전 인증 접속 과정을 수행한다(단계 700). 초기 완전 인증 접속 과정은 도 2에서 설명된 것과 동일한 것으로서, 공개 인증 요청 및 응답 과정, 접속 요청 및 응답 과정, 인증서버로의 사용자 인증 과정, 4단계 핸드쉐이크 과정으로 이루어진다. 이러한 과정을 거친 후, 이동 단말은 암호화된 정보를 전송하여 접속점과 통신을 하게 된다(단계 710).

다음, 이동단말은 접속점과의 수신 신호가 감쇄하면, 목표접속점으로의 핸드오버를 결정한다(단계 720). 이때, 목표접속점으로의 핸드오버를 결정하는 것은 도 5에 도시된 바와 같이 현재 접속점과의 수신 신호 세기가 사전에 설정된 제1 임계값(T1)이하로 감쇄한 경우이다.

핸드오버의 결정에 따라, 목표 접속점으로 인증요청(Authentication Request)메시지를 전송한다(단계 730). 다음, 이동 단말은 사용자 프로파일의 설정 정보를 판독하여 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정한다(단계 740).

단계 740에서 재인증 요청 모듈이 적용되지 않는 경우, IEEE 802.11r 표준에 따라 인증 응답 메시지를 수신하고(단계 780), 재접속 제한 시간(τ)내에 핸드오버가 발생하는 경우(단계 782) 목표접속점과 재접속 요청 메시지 및 재접속 응답 메시지를 송수신하여(단계 770/775) 목표접속점으로의 핸드오버를 완료하게 된다. 그렇지 않은 경우, 목표접속점으로의 접속을 포기하고 초기 완전인증 접속절차를 다시 수행하게 된다.

단계 740에서 재인증 요청 모듈의 적용이 결정되면 타이머를 구동한다(단계 745). 다음, 이동 단말은 목표접속점으로부터 인증 응답(Authentication Response)메시지를 수신한다(단계 750). 다음, 이동단말은 상기 타이머가 사전 설정된 재인증 요청 시간내에 핸드오버가 발생했는지 여부를 판단한다(단계 760). 이때, 이동 단말은 기존의 접속점과의 수신신호세기가 제2 임계값 (T2)이하로 떨어지지 않으면 핸드오버를 수행하지 않으며, 기존의 접속점과의 수신신호세기가 제2 임계값(T2) 이하로 떨어지고 목표 접속점과의 수신 신호세기가 제2 임계값(T2) 이상인 경우에 목표접속점으로 핸드오버를 하게 된다. 여기서, 이동 단말은 목표접속점으로 재접속 요청 메시지를 전송한 경우에는 핸드오버가 발생했다고 판단한다.

단계 760에서 재인증 요청 시간내에 핸드오버가 발생한 경우, 목표접속점으로 재접속 요청 메시지를 전송하고(단계 770) 목표접속점으로부터 재접속 응답 메시지를 수신함으로써(단계 775), 핸드오버를 완료하게 된다.

단계 760에서 재인증 요청 시간내에 핸드오버가 발생되지 않은 경우, 재접속 제한 시간내에 목표 접속점으로 재인증 요청 메시지를 전송하여 재인증을 요청하게 된다(단계 730).

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동단말이 인정정보 재전송 요청 타이머 모듈을 적용하는 경우, 상기 타이머 모듈을 이용해 사전에 설정된 재인증 요청 시간 내에 이동단말이 핸드오버를 수행하지 않으면 목표접속점으로 다시 인증요청 매시지를 전송하고 인증 응답 메시지를 수신하여 목표접속점으로의 인증이 유효한 상태를 유지하도록 하고 초기 완전인증 접속단계를 반복하는 것을 방지한다.

이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 빠른 핸드오버 방법의 다른 실시예를 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 시스템 구성도이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 IEEE 802.11r에서 사용자 프로파일 관리 모듈의 설정에 따라 재인증 요청 타이머 모듈을 적용한 이동단말과 동일한 이동성 영역에 속한 접속점(810, 820)으로 구성되어있다. 접속점 A(810)는 이동단말이 현재 접속하고 있는 접속점이며, 접속점 B(820)는 이동단말이 핸드오버를 수행할 목표 접속점(Target AP)이다. 이동 단말이 접속점 A의 서비스 영역에서 B의 서비스 영역으로 이동함에 따라 신호 감쇄가 일어나고 신호강도가 T1 지점에서 핸드오버 준비과정을 수행하기 위해 인증요청 메시지를 전송해야 하나 목표 접속점B(820)의 신호강도가 T2보다 약해서 인증요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송할 수 없는 상황이다. 본 발명을 적용한 이동단말은 이런 상황에서, T1시점이 아니라 t1시점 즉, 현재 접속점으로부터의 신호 강도가 T1 이하이고 목표 접속점의 신호 강도가 T2 이상이 되면, 목표접속점으로 인증요청 메시지를 전송하여 핸드오버 준비과정을 수행한다. 이때 재접속 제한시간 및 재인증 요청 시간은 인증 요청 메시지를 전송한 α시점부터 적용된다. 따라서, 인증 요청 메시지를 전송한 α시점부터 재인증 요청 시간이 경과한 후에도 핸드오버가 발생되지 않은 경우에는 재접속 제한 시간내에 목표접속점으로 재인증 요청 메시지를 전송하게 된다.

이러한 과정을 통해, 목표접속점으로 핸드오버하지 않은 상태에서 재접속 제한 시간이 경과하더라도, 재인증 요청 시간 경과후 재접속 제한 시간이 초과하기 전의 시점에 재인증 요청 과정을 수행함으로써 빠른 핸드오버를 할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 무선랜(Local Area Network: LAN) 환경에서 빠른 핸드오버를 제공하기 위하여 널리 사용될 수 있으며, 특히 국제전기전자기술자협회(IEEE) 802.11r 작업그룹의 표준 문서인 “802.11r-Amendment 2: Fast Basic Service Set(BSS) Transition”에서 사용자 단말의 핸드오버 시 같은 이동성 영역 내에서 빠른 로밍을 지원해줄 수 있는 방법에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 무선랜 기반의 모바일 환경에서 이동 단말이 같은 이동성 영역에 속한 새로운 목표 접속점 (Target Access Point)의 서비스 구역으로 핸드오버하는 경우에 사용자 프로파일 관리 모듈의 설정에 따라 재인증 요청 타이머 모듈을 적용함으로써, 고속 핸드오버 방법을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 IEEE 802.11r이 적용되는 무선랜 시스템 구성도이다.

도 2는 종래 IEEE 802.11r 및 본 발명이 적용된 이동단말의 무선 접속점으로의 초기 접속절차에 관한 신호 순서도이다.

도 3은 종래 IEEE 802.11r의 빠른 이동이 적용된 메시지 신호 순서도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동단말의 모듈 구조도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 IEEE 802.11r에서 핸드오버 성능개선을 위한 사용자 프로파일 관리 모듈의 설정에 따라 재인증 요청 타이머 모듈이 적용된 실시 구성예이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 IEEE 802.11r에서 핸드오버 성능개선을 위해 사용자 프로파일 관리 모듈의 설정에 따라 재인증 요청 타이머 모듈이 적용된 이동단말의 신호 순서도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 단말에서의 빠른 핸드오버 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

400 : 이동 단말

410 : 키 관리 모듈(Key Management Module)

420 : 핸드오버 관리 모듈(Handover Management Module)

430 : 빠른 이동 관리 모듈(FT Management Module)

440 : 재인증 요청 모듈

450 : 사용자 프로파일 관리 모듈

460 : 소켓 인터페이스(Socket Interface)

Claims

무선랜 환경에서의 이동 단말의 핸드오버 방법에 있어서,

(a) 현재 접속점으로부터의 수신신호세기가 사전에 설정된 제1 임계값(T1) 이하로 떨어지는 경우, 목표접속점으로의 핸드오버를 결정하고 목표접속점으로 인증요청 메시지를 전송하는 단계;

(b) 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정하는 단계;

(c) 상기 (b)단계의 결정에 따라 재인증 요청 모듈이 적용되면, 타이머를 구동하는 단계;

(d) 상기 목표접속점으로부터 인증응답 메시지를 수신하는 단계;

(e) 핸드오버가 수행되지 않은 상태에서 상기 타이머가 사전에 설정된 재인증 요청 시간을 경과한 경우, 사전에 설정된 재접속 제한 시간내에 상기 목표접속점으로 재인증 요청 메시지를 전송하는 단계;

(f) 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 수행되면, 목표접속점과 재접속 과정을 수행하는 단계;

를 구비하는 무선랜 환경에서의 이동단말의 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b)단계는 이동단말의 사용자 프로파일에 설정된 정보에 따라 재인증 요청 모듈의 적용 여부를 결정하는 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 프로파일에 설정된 정보는 사용자의 선택에 의해 설정되는 정보이거나, 이동단 말의 서비스의 종류에 따라 설정되는 정보인 것을 특징으로 하는 이동단말의 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 재인증 요청 시간은 상기 재접속 제한 시간보다 짧은 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 이동단말의 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 (e) 단계에서 이동단말이 목표접속점으로 재접속요청메시지를 전송하지 않은 경우 이동 단말이 목표접속점으로 핸드오버를 수행하지 않았다고 판단하는 것을 특징으로 하는 이동단말의 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 재인증 요청 모듈을 적용하지 않는 것으로 결정되는 경우, 목표접속점으로부터 인증응답메시지를 수신하고, 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 발생하면 목표접속점과 재접속 과정을 수행하며, 재접속제한시간내에 목표접속점으로 핸드오버가 발생하지 않으면 인증정보를 무효로 하는 것을 특징으로 하는 이동단말의 빠른 핸드오버 방법.
제1항에 있어서, 상기 재접속 제한 시간은 현재 접속점의 수신신호세기가 제1 임계값(T1)이하인 시점부터 시작되거나, 현재 접속점의 수신신호세기가 제1 임계값(T1)이하이고 목표접속점의 수신신호세기가 제2 임계값(T2) 이상인 시점부터 시작되며, 현재 접속점의 수신신호세기가 제2 임계값(T2) 이하인 시점에서 종료되는 것을 특징으로 하는 이동단말의 빠른 핸드오버 방법.
인증관련정보를 저장하는 키관리 모듈;

이동 단말에 대한 사용자 프로파일을 저장 및 관리하는 사용자 프로파일 관리 모듈;

이동단말이 수신하는 수신신호세기에 따라 목표접속점으로의 핸드오버를 준비하거나 목표접속점으로의 핸드오버를 수행하는 핸드오버 관리 모듈;

타이머를 구비하고, 상기 사용자 프로파일의 설정 조건에 따라 재인증 요청할지 여부를 결정하고, 상기 핸드오버 관리 모듈에 의해 목표 접속점으로 인증요청메시지를 전송한 때에 상기 타이머를 구동하고, 타이머의 구동 시간이 사전에 설정된 재인증 요청 시간을 경과한 후에도 핸드오버가 발생되지 아니한 경우에는 사전에 설정된 재접속 제한 시간내에 목표접속점으로 재인증 요청 메시지를 전송하는 재인증 요청 모듈;

을 구비하여 다수 개의 접속점을 갖는 무선랜환경에서 빠른 핸드오버를 제공하는 이동단말.
제7항에 있어서, 상기 재인증 요청 시간은 상기 재접속 제한 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 빠른 핸드오버를 제공하는 이동단말.
제7항에 있어서, 상기 사용자 프로파일은 상기 재인증 요청 모듈의 적용 여 부를 사용자의 선택에 의해 설정하거나, 이동단말이 이용하는 서비스의 종류에 따라 설정하는 것을 특징으로 하는 빠른 핸드오버를 제공하는 이동단말.