KR101104597B1 - 게이트 웨이를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치 - Google Patents

게이트 웨이를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치 Download PDF

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게이트 웨이를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치를 개시한다.
게이트 웨이 장치는, 차량 내에 위치한 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스를 통하여 통신을 수행하는 근거리 무선 인터페이스부와, 광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크의 기지국과 통신을 수행하는 광역 무선 인터페이스부 및 상기 근거리 무선 인터페이스와 상기 광역 무선 인터페이스를 연동 시키기 위한 시그널링을 관리하는 시그널링 관리 엔티티(Signaling Management Entity)를 포함한다.

Description

게이트 웨이를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치{Soft Switching Signaling Scheme for Gateway Interface between local area network and wide area network}
근거리 네트워크와 광역 네트워크의 연동 기술에 관한 것으로서, 게이트 웨이(Gateway)를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 근거리 네트워크는 예를 들어, IEEE 802.11 및 Wi-Fi 규격에 따른 근거리 무선 인터페이스 일 수 있다. 광역 네트워크는 예를 들어, IEEE 802.16 규격에 따른 광역 무선 인터페이스 일 수 있다. 광역 네트워크의 예는, WiBro, WiMax 등이 있다.
차세대 차량에서는 무선통신 인프라 이용을 통한 다양한 정보의 신속한 제공이 중요한 서비스 분야이다. 그러나, 현재 CDMA 이동통신은 고가의 통신 요금에 비하여 데이터 전송속도가 상대적으로 낮기 때문에 다양한 정보의 신속한 제공은 활성화가 어려운 상태이다.
차세대 IMT-Advanced 이동통신 기술은 IP 기반으로 고속 이동 환경에서 최대 100Mbps 제공이 가능하다. 따라서, 향후에는 차량의 오피스화가 급속히 발전될 가능성이 있다. 차세대의 유비쿼터스 환경에서는 소규모 자가용, 10명 내외의 중규모 버스, 100명 이상의 대규모 KTX 기차 등의 차량 내의 탑승자에게 고속, 고품질, 고신뢰도의 인포테인먼트 서비스 제공이 필요하며, 차량의 오피스화로 발전될 것으로 예상된다.
차량의 오피스화로 진화를 위해 기존의 이동통신 시스템에서 사용되는 일반 소형 단말기를 사용할 경우 공간적인 제약과 전력 사용의 제약 등으로 단말기에서 통신 서비스의 성능 향상 기술을 적용하기가 쉽지 않다. 또한, 셀 경계 지역에서 셀간 간섭으로 인하여 일반 소형 단말기에서는 성능이 크게 열화되는 문제점이 있다.
현재 KTX는 차량의 오피스화를 위하여 승객들에게 인터넷 서비스를 제공하고 있다. 고속열차는 3GPP와 무선랜 간의 정합을 통하여 무선랜 사용자에게 인터넷 서비스를 제공하고 있다. 그러나, KTX는 무선랜 사용자에게 인터넷 서비스를 제공하기 위하여, 항시적으로 3GPP연결을 설정하여야 한다. 따라서, 필요 없는 연결 설정을 통한 비용의 낭비를 초래하고 있다.
종래 기술의 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고효율 안테나를 탑재한 G/W와의 연동을 통하여 통신품질을 향상시킬 수 있는, 게이트 웨이를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 이동단말과 근거리 무선 인터페이스를 통하여 사용자정보 및 상호인증 파라미터를 획득하고 이를 이용하여 광역 네트워크의 기지국과 시그널링 연동을 통한 통신 연결을 수행함으로써, 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 게이트 웨이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 게이트 웨이 장치는, 차량 내에 위치한 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스를 통하여 통신을 수행하는 근거리 무선 인터페이스부와, 광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크의 기지국과 통신을 수행하는 광역 무선 인터페이스부 및 상기 근거리 무선 인터페이스와 상기 광역 무선 인터페이스를 연동 시키기 위한 시그널링을 관리하는 시그널링 관리 엔티티(Signaling Management Entity)를 포함한다.
이때, 상기 근거리 무선 인터페이스는 IEEE 802.11 규격이고, 상기 광역 무선 인터페이스는 IEEE 802.16 규격일 수 있다.
이때, 상기 이동 단말은 IEEE 802.11 규격에 따른 주기적인 스캔을 통하여 상기 게이트 웨이를 탐색할 수 있다.
이때, 상기 근거리 무선 인터페이스부는 상기 이동 단말로부터 상기 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 상호 인증 정보를 수신하고, 상기 시그널링 관리 엔티티는 상기 상호 인증 정보를 수신하면, 상기 광역 네트워크의 기지국과 통신을 수행하도록 상기 광역 무선 인터페이스부를 제어할 수 있다.
이때, 상기 상호 인증 정보는 상기 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 인증 방법에 대한 정보와 QoS관련 파라미터 및 상호 인증 파라미터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 시그널링 관리 엔티티는 상기 상호 인증 정보를 사용하여 상기 광역 네트워크의 기지국과 인증 과정을 수행하도록 상기 광역 무선 인터페이스부를 제어할 수 있다.
이때, 상기 시그널링 관리 엔티티는 복수의 사용자 별로 서로 다른 채널을 통해 데이터 프레임을 전송함으로써, 상기 복수의 사용자 별로 독립적인 통신이 제공되도록, 상기 근거리 무선 인터페이스부 및 상기 광역 무선 인터페이스부를 제어할 수 있다.
이때, 상기 광역 무선 인터페이스부를 통해 전송되는 패킷의 MAC 헤더는 몇 명의 사용자에 대한 데이터가 패키징(Packaging)되었는지에 대한 정보를 담고 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법은, 차량 내에서 근거리 무선 인터페이스를 지원하는 게이트 웨이를 탐색하는 단계와, 상기 게이트 웨이로 조인(join) 요청 메시지를 전송하고, 상기 조인 요청 메시지에 대한 응답을 수신하는 단계와, 상기 게이트 웨이와 근거리 무선 인터페이스 연결설정을 완료하는 단계와, 상기 게이트 웨이로 광역 무선 인터페이스 접속을 위한 상호 인증 정보를 전달하는 단계 및 상기 게이트 웨이로부터 광역 무선 인터페이스로의 스위칭 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른, 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법은, 근거리 무선 인터페이스를 통하여 이동 단말로부터 조인(join) 요청 메시지를 수신하고, 상기 조인 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계와, 상기 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스 연결 설정을 완료하는 단계와, 상기 이동 단말로부터 광역 무선 인터페이스 접속을 위한 상호 인증 정보를 수신하는 단계와, 광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크로의 진입을 시도하고, 상기 상호 인증 정보를 사용하여 상기 광역 네트워크의 기지국과 인증 절차를 수행하는 단계와, 상기 광역 무선 인터페이스 연결 설정을 완료하는 단계 및 상기 근거리 무선 인터페이스를 통하여 스위칭 완료 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
고효율 안테나를 탑재한 G/W와의 연동을 통하여 통신품질을 향상시킬 수 있는, 게이트 웨이를 통한 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법 및 그 장치가 제공된다.
또한, 이동단말과 근거리 무선 인터페이스를 통하여 사용자정보 및 상호인증 파라미터를 획득하고 이를 이용하여 광역 네트워크의 기지국과 시그널링 연동을 통한 통신 연결을 수행함으로써, 고품질의 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 내 근거리 무선 네트워크 및 광역 네트워크 연동을 위한 전체 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말에서의 근거리 네트워크 접속 과정을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법을 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 방법을 보다 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 종래 기술에 따른 G/W에서 사용하는 MAC 헤더 포맷을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 G/W에서 사용하는 MAC 헤더 포맷을 나타낸다.
도 8은 IEEE 802.16 인터페이스의 QoS 관련 파라미터를 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
하기의 설명에 있어서, 근거리 네트워크는 예를 들어, IEEE 802.11 규격에 따른 근거리 무선 인터페이스 일 수 있다. 광역 네트워크는 예를 들어, IEEE 802.16 규격에 따른 광역 무선 인터페이스일 수 있다. 또한, 경우에 따라서 근거리 네트워크는 근거리 무선 인터페이스 또는 IEEE 802.11 인터페이스(Interface) 또는 IEEE 802.11 네트워크로, 광역 네트워크는 광역 무선 인터페이스 또는 IEEE 802.16 인터페이스 또는 IEEE 802.16 네트워크로 표현될 수 있다.
따라서, 하기의 설명에 있어서, IEEE 802.11 인터페이스 및 IEEE 802.16 인터페이스를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 실시 예가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 내 근거리 무선 네트워크 및 광역 네트워크 연동을 위한 전체 시스템을 나타낸다.
이동 단말(100)은 무선통신을 위하여 광역 네트워크의 기지국(300)과 IEEE802.16 Interface를 통하여 통신하고, 게이트 웨이 장치(G/W Gateway)(200)와 IEEE 802.11 Interface를 통하여 통신한다. 이동 단말(100)은 IEEE 802.11 및IEEE 802.16의 Dual Interface를 사용할 수 있다.
이동 단말(100)은 IEEE802.11 Interface 상의 주기적인 스캔을 통하여 G/W(200)의 존재를 찾는다. 또한, 이동 단말(100)은 사용자가 단말을 On 하거나 네트워크 접속 명령을 실행하는 경우 G/W(200)을 탐색할 수 있다. 이동단말이 G/W(200)를 발견할 경우 G/W(200)와의 IEEE802.11 네트워크 접속절차를 실행한다. G/W(200)와의 IEEE802.11 네트워크 접속절차는 도 2에 도시된 바와 같다.
G/W(200)는 IEEE802.16 Interface를 통하여 광역 네트워크의 기지국(300)과 통신한다. G/W(200)는 근거리 무선 인터페이스부(210), 시그널링 관리 엔티티(Signaling Management Entity)(220) 및 광역 무선 인터페이스부(230)를 포함한다.
근거리 무선 인터페이스부(210)는 차량 내에 위치한 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스를 통하여 통신을 수행한다. 이때, 근거리 무선 인터페이스부(210)는 IEEE802.11 Interface의 물리 계층(PHY) 동작을 담당하는 PHY 및 IEEE802.11 Interface의 매체접근제어 계층(MAC) 동작을 담당하는 MAC를 포함한다.
광역 무선 인터페이스부(230)는 광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크의 기지국과 통신을 수행한다. 광역 무선 인터페이스부(230)는 IEEE802.16 Interface의 물리 계층(PHY) 동작을 담당하는 PHY 및 IEEE802.16 Interface의 매체접근제어 계층(MAC) 동작을 담당하는 MAC를 포함한다.
시그널링 관리 엔티티(230)는 근거리 무선 인터페이스(IEEE802.11 Interface)와 상기 광역 무선 인터페이스(IEEE802.16 Interface)를 연동 시키기 위한 시그널링을 관리한다. 또한, 시그널링 관리 엔티티(230)는 G/W(200)의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 근거리 무선 인터페이스부(210)는 이동 단말(100)로부터 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 상호 인증 정보를 수신하고, 시그널링 관리 엔티티(220)는 상호 인증 정보를 수신하면, 광역 네트워크의 기지국(300)과 통신을 수행하도록 광역 무선 인터페이스부(230)를 제어할 수 있다. 또한, 시그널링 관리 엔티티(220)는 상호 인증 정보를 사용하여 광역 네트워크의 기지국(300)과 인증 과정을 수행하도록 광역 무선 인터페이스부(230)를 제어할 수 있다.
이때, 상호 인증 정보는 상기 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 인증 방법에 대한 정보와 QoS관련 파라미터 및 상호 인증 파라미터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상호 인정 정보에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
시그널링 관리 엔티티(230)는 복수의 사용자 별로 서로 다른 채널을 통해 데이터 프레임을 전송함으로써, 상기 복수의 사용자 별로 독립적인 통신이 제공되도록, 근거리 무선 인터페이스부(210) 및 광역 무선 인터페이스부(230)를 제어할 수 있다.
여기서, 광역 무선 인터페이스부(230)를 통해 전송되는 패킷의 MAC 헤더는 몇 명의 사용자에 대한 데이터가 패키징(Packaging)되었는지에 대한 정보를 포함할 수 있다.
IEEE802.16 Interface를 사용하여 통신하는 기존의 이동단말은 안테나 성능 제약과 같은 문제점으로 인하여 특히 셀 Edge영역에서의 간섭 등에 의한 에러 등에 의해 전송률이 급격하게 감소하는 문제가 발생한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이동단말(100)이 차량 내 IEEE 802.16고효율 안테나(203)를 탑재한 G/W(200)와의 연동을 통하여 통신품질을 향상시킬 수 있다. 고효율 안테나(201, 203)를 탑재한 G/W(200)는 이동단말(100)과 IEEE 802.11인터페이스를 통하여 사용자 정보 및 상호인증 파라미터를 획득하고 이를 이용하여 IEEE802.16 기지국(300)과 시그널링 연동을 통한 통신 연결을 수행하여 고품질의 서비스를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말에서의 IEEE 802.11 네트워크 접속 과정을 나타낸다.
이동 단말은 G/W를 발견하면, S210 단계에서 IEEE802.11 네트워크 진입을 시작한다.
네트워크 진입이 시작되었을 경우 이동단말은 주기적인 Scan을 통하여 IEEE802.11 인터페이스를 가지고 있는 G/W을 탐색하게 된다(S220).
이동단말이 성공적으로 G/W에 대한 Scan을 수행했을 경우, 이동단말은 G/W에게 Join 요청 메시지를 보낸다. G/W는 이에 대한 응답을 보냄으로써 Join 단계(S230)가 완료 된다.
Join단계(S230) 후에 이동단말과 G/W는 Authentication단계(S240)를 수행한다. Authentication단계(S240)에서는 이동단말과 G/W간의 인증 및 키 교환이 이루어진다. 이때, 키는 예를 들어, 인증을 위한 키일 수 있다.
이동단말과 G/W가 성공적으로 Authentication 단계(S240)를 마치면 Association 단계(S250)를 통하여 서로의 네트워크 등록을 마침으로써 IEEE802.11 인터페이스 연결설정이 완료된다(S260).
이동단말과 G/W는 IEEE802.11 네트워크 접속절차를 통하여 연결되며 IEEE802.16 접속을 위한 상호인증방법 유형에 따른 파라미터를 전달한다. 이동단말은 자신의 인증을 위한 파라미터를 G/W에게 전달한다. IEEE802.16의 상호인증방법은 서비스사업자에 따라 다음과 같은 3가지 유형이 있을 수 있다.
1) X.509 디지털 인증서 (EAP-TLS 인증방법을 사용할 경우)
2) ID/Password (EAP-TTLS 인증방법을 사용할 경우)
3) UICC (EAP-AKA 인증방법을 사용할 경우)
이동단말은 위 3가지 인증방법 중 자신이 사용하는 인증방법 정보 및 상호인증 파라미터를 IEEE802.11 데이터프레임을 통하여 G/W로 전달할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법을 나타낸다. 도 3에 도시된 방법은 이동 단말에 의하여 수행될 수 있다.
이동 단말은 S310단계에서, 차량 내에서 근거리 무선 인터페이스를 지원하는 게이트 웨이를 탐색한다. 이때, 이동 단말은 사용자의 수동 동작 혹은 주기적인 IEEE 802.11 Scan을 통하여 G/W의 존재를 발견할 수 있다.
이동 단말은 S320 단계에서, 게이트 웨이로 조인(join) 요청 메시지를 전송한다.
이동 단말은 S330 단계에서, 상기 조인 요청 메시지에 대한 응답을 수신하기 위하여 대기한다. 이동단말은 일정한 시간 동안 G/W로부터 응답이 오지 않으면 Scan 단계로 돌아가서 다시 G/W의 존재를 찾을 수 있다.
이동 단말은 조인 요청 메시지에 대한 응답을 수신하면, S340 단계에서 게이트 웨이와 근거리 무선 인터페이스 연결설정을 완료한다. 이때, 근거리 무선 인터페이스 연결설정은 도 2에서 설명한 Authentication단계(S240)를 포함한다. 그리고, 이동단말이 성공적으로 G/W로부터 Authentication 프레임 전송에 대한 응답을 받을 경우 이동단말은 Association 프레임을 전송 하고 만약 일정 시간 내 응답을 받지 못할 경우 Scan 단계로 돌아가서 다시 G/W를 탐색할 수 있다. 또한, 이동단말은 G/W에게 Association 프레임을 전송 하고 일정 시간 동안 G/W로부터 응답을 기다린다. 이 시간 동안 성공적으로 G/W로부터 응답이 왔을 경우 이동단말과 G/W간의 IEEE802.11 네트워크 연결이 완료 된다. 아닐 경우 이동단말은 Scan 단계로 돌아가서 G/W의 존재를 찾을 수 있다.
이후, 이동 단말은 S350 단계에서, 게이트 웨이로 광역 무선 인터페이스 접속을 위한 상호 인증 정보를 전달한다. 이동단말과 G/W간 IEEE802.11 연결이 완료되면, 이동단말은 G/W에게 상호인증에 관련된 파라미터를 전송할 수 있다. 이 파라미터는 앞에서 설명한 인증서 및 도 8에 도시된 QoS관련 파라미터를 포함할 수 있다.
이동 단말은 S360 단계에서, 스위칭 완료 메시지(또는 프레임)를 수신하기 위하여 대기한다. 이때, 이동단말은 G/W로부터 성공적인 Switching 완료 프레임을 받지 못할 경우 상호 인증 파라미터를 전송하고 Switching 완료 프레임의 수신을 대기할 수 있다.
이동 단말은 스위칭 완료 메시지(또는 프레임)를 수신하면, S370 단계에서 G/W를 통하여 통신을 수행한다. 이때, 이동단말은 IEEE802.11 인터페이스를 사용하여 G/W를 통하여 통신을 수행할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법을 나타낸다. 도 4에 도시된 방법은 게이트 웨이 장치(200), 즉 G/W에 의하여 수행될 수 있다.
G/W는 S410 단계에서, 근거리 무선 인터페이스를 통하여 이동 단말로부터 조인(join) 요청 메시지를 수신한다.
G/W는 S420 단계에서, 조인 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 이동 단말로 전송한다. 즉, G/W는 IEEE802.11 인터페이스를 통하여 이동단말로부터 Join 요청 프레임을 전송 받을 경우, 그에 대한 응답 프레임을 전송한다.
G/W는 S430 단계에서, 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스 연결 설정을 완료한다. 이때, 근거리 무선 인터페이스 연결설정은 도 2에서 설명한 Authentication단계(S240)를 포함한다. 즉, Join 응답프레임을 전송한 G/W는 이동단말로부터 Authentication을 수신 받는다. 성공적으로 Authentication 프레임을 수신 받을 경우 그에 대한 응답 프레임을 전송하고 일정시간 동안 Authentication 프레임을 수신하지 못할 경우 Join 요청 프레임을 기다린다. 또한, Authentication 프레임에 대한 응답을 보낸 G/W는 Association 프레임 수신을 기다린다. G/W가 성공적으로 프레임을 수신할 경우 Association 프레임에 대한 응답을 함으로써 이동단말과 G/W간 IEEE802.11 연결이 성공적으로 이루어진다. 만약 G/W가 일정 시간 동안 이동단말로부터 Association을 수신하지 못할 경우 G/W는 Join 요청 프레임수신을 기다린다.
G/W는 S440 단계에서, 이동 단말로부터 광역 무선 인터페이스 접속을 위한 상호 인증 정보를 수신한다. 즉, G/W와 이동단말간 성공적으로 IEEE802.11 연결이 이루어졌을 경우 G/W는 이동단말로부터 상호인증 파라미터에 대한 수신을 기다린다.
G/W는 S450 단계에서, 광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크로의 진입을 시도하고, 상기 상호 인증 정보를 사용하여 상기 광역 네트워크의 기지국과 인증 절차를 수행한다. 즉, G/W가 IEEE802.11 인터페이스를 통하여 성공적으로 상호인증 파라미터를 전달받게 되면, G/W는 IEEE802.16 기지국에 네트워크 진입을 시도한다.
G/W는 S460 단계에서, 광역 무선 인터페이스 연결 설정을 완료한다. 광역 무선 인터페이스 연결 설정의 상세과정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 즉, IEEE802.16 네트워크 진입을 위하여, G/W는 IEEE802.16 인터페이스를 사용하여 IEEE802.16 기지국의 DCD(Downlink Channel Descriptor) 메시지 수신을 통하여 Downlink 채널 스캔 및 동기화 단계를 수행할 수 있다. 그리고, 성공적으로 Downlink 채널 스캔 및 동기화가 수행되면, G/W는 UCD 메시지 분석을 통하여 전송 파라미터를 획득할 수 있다. G/W가 성공적으로 전송파라미터를 획득하면, G/W는 Ranging을 실행함으로써 전송 출력 및 시간에 대한 Offset을 수정할 수 있다.
G/W가 성공적으로 Ranging (10)을 수행하면, G/W는 IEEE802.16 기지국과 Basic capability 에 대한 협상을 한다.
G/W와 IEEE802.16 기지국간 Basic capability (11)가 끝난 후, G/W와 IEEE802.16 기지국은 인증 및 키를 교환한다. 이때 G/W는 IEEE802.11 데이터프레임을 통하여 이동단말로부터 전송 받은 인증서를 사용할 수 있다.
G/W가 이동단말로부터 전송 받은 인증서를 통하여 성공적인 인증 및 키 교환이 이루어졌을 경우 IEEE802.16 네트워크에 등록(13)절차를 수행한다.
G/W는, 등록절차를 수행할 때 도 8과 같은 IEEE802.16 QoS 관련 파라미터를 사용하여 QoS에 관련된 협상을 수행할 수 있다.
G/W가 IEEE802.16 네트워크에 등록(13)이 끝난 후 IP 연결설정, TOD (Time of Day) 설정 및 운영파라미터 설정 단계 수행을 통하여, G/W의 IEEE802.16 네트워크에 대한 연결설정이 완료 된다.
이후, G/W는 S470 단계에서, 근거리 무선 인터페이스를 통하여 스위칭 완료 메시지를 상기 이동 단말로 전송한다. 즉, G/W와 IEEE802.16 기지국간 연결설정이 (성공적으로 이루어지면 G/W는 IEEE802.11 인터페이스를 사용하여 이동단말에게 Switching 완료 메시지를 전송한다. Switching 완료 메시지를 전송한 G/W는 IEEE802.16 기지국과 이동단말간의 시그널링 연동을 수행한다.
이동단말이 연결을 종료할 경우에는 IEEE802.11 Interface를 통하여 G/W로 연결해제(Disassociation) 프레임을 전송한다. 연결해제 프레임을 전달받은 G/W는 IEEE802.11 연결을 종료하고 IEEE802.16 연결을 종료할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 방법을 보다 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 단계 S501 내지 단계 S513은 IEEE 802.11 인터페이스를 통하여 수행된다. 또한, 단계 S535 및 단계 S357은 IEEE 802.11 인터페이스를 통하여 수행된다.
도 5를 참조하면, 단계 S515 내지 단계 S533은 IEEE 802.16 인터페이스를 통하여 수행된다.
도 5에 도시된 각 단계는 도 4의 상세 설명과 대응하며 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들에 있어서, 이동단말이 연결을 종료할 경우에는 IEEE802.11 Interface를 통하여 G/W로 연결해제(Disassociation) 프레임을 전송한다. 연결해제 프레임을 전달받은 G/W는 IEEE802.11 연결을 종료하고 IEEE802.16 연결을 종료할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예는, 이동 단말로부터 연결 해제 프레임을 수신하면, 상기 근거리 무선 인터페이스 및 상기 광역 무선 인터페이스의 연결을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, G/W는 IEEE802.11 Interface를 통하여 다중의 이동단말이 접속될 수 있다. 이때 G/W는 다량의 CID를 관리하게 되는데 이를 가지고 각 사용자 별로 다른 채널에 데이터프레임을 전송함으로써 사용자 별로 독립적인 통신이 가능하도록 한다. 즉, 본 발명의 일 실시 예는, G/W가 복수의 사용자 별로 서로 다른 채널을 통해 광역 네트워크의 기지국으로 데이터 프레임을 전송함으로써, 상기 복수의 사용자 별로 독립적인 통신을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 G/W는 서비스 타입 별로 다수의 사용자 데이터를 Packaging 하여 광역 네트워크의 기지국으로 보낼 수 있다. G/W는 IEEE802.16 기지국과의 통신시에 여러 데이터를 Packaging하여 전송을 하게 될 경우 과금 등의 문제가 발생 할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 MAC헤더를 확장하여 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광역 무선 인터페이스 연결 설정이 완료된 이후에, 광역 무선 인터페이스를 통해 전송되는 패킷의 MAC 헤더는 몇 명의 사용자에 대한 데이터가 패키징(Packaging)되었는지에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 6은 종래 기술에 따른 G/W에서 사용하는 MAC 헤더 포맷을 나타내고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 G/W에서 사용하는 MAC 헤더 포맷을 나타낸다.
기존 MAC헤더에는 2개의 Reserved 필드(610, 620)가 있으며 0으로 설정되어 있다. 이중 첫 번째 Reserved 필드(610, 9번째 Bit)를 활용하여 MAC 헤더를 확장할 수 있다. 9번째 Reserved 필드가 1로 설정되었을 경우 다중접속 정보를 위한 MAC헤더 확장이 이루어진다. MAC헤더 확장은 도면 7과 같이 나타낼 수 있으며 참조번호 730으로 표시한 부분이 확장이 된 MAC 헤더이다. 이때, 참조 번호 710 및 720에 해당하는 필드는 1로 설정되어 있음을 나타낸다.
Extend LEN 필드를 통하여 몇 개의 사용자가 Packaging 되었는지 표시하며 그 뒤에 추가 사용자의 MAC 헤더를 추가함으로써 다중 사용자의 정보를 표시할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예는, 이동단말이 G/W와의 통신을 중단하고, 독자적으로 광역 네트워크와 통신하는 절차를 포함한다.
즉, 이동 단말(100)은 G/W(200)와 연결되어 통신이 진행되는 동안, G/W(200)와 멀어짐에 따라 G/W(200)와의 통신을 중단하고, 독자적으로 IEEE802.16 기지국과 통신할 수 있다. 이때, 이동 단말(100)은 SINR 값과 같은 신호세기의 측정을 통하여 G/W(200)와의 통신 링크의 상황을 인지할 수 있다. 이때, 일정한 Threshold값을 정하여 통신 링크의 품질이 기준값보다 작아질 경우 이동단말은 G/W로부터 멀어진다고 판단하며 Seamless하게 G/W와의 종료 절차를 수행한다. 종료 절차는 이동단말이 G/W에게 IEEE802.11 Interface를 통하여 G/W와의 연결 종료 메시지를 전송하게 되면 G/W와 이동단말은 동기화를 통하여 Clock Time을 동기화 시키고 Switching 시간을 협상한다. 또한 이때 G/W는 IEEE802.16기지국과 통신을 하던 인증 파라미터를 이동단말에게 전송한다. IEEE802.16 통신 인증을 위한 파라미터는 다음과 같다.
1) MAC header
MAC header내에는 CID, MAC Address 정보 등을 포함하고 있으며, MAC 헤더 포맷은 도7에 도시된 바와 같다.
2) EKS (Encryption Key Sequence)
데이터 프레임 암호화를 위하여 사용되며 TEK (Traffic Encryption Key) 및 IV (Initialization Vector)가 있다.
Switching 시간이 되면 G/W는 IEEE802.16 기지국과 통신을 종료하고 이동단말은 G/W를 통하지 않고 직접 IEEE802.16 기지국과 통신을 연결한다.
본 발명에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (17)

  1. 차량 내에 위치한 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스를 통하여 통신을 수행하는 근거리 무선 인터페이스부;
    광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크의 기지국과 통신을 수행하는 광역 무선 인터페이스부; 및
    상기 근거리 무선 인터페이스와 상기 광역 무선 인터페이스를 연동 시키기 위한 시그널링을 관리하는 시그널링 관리 엔티티(Signaling Management Entity)를 포함하고,
    상기 근거리 무선 인터페이스부는 상기 이동 단말로부터 상기 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 상호 인증 정보를 수신하고,
    상기 시그널링 관리 엔티티는 상기 상호 인증 정보를 수신하면, 상기 광역 네트워크의 기지국과 통신을 수행하도록 상기 광역 무선 인터페이스부를 제어하는 것을 특징으로하는,
    게이트 웨이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상호 인증 정보는 상기 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 인증 방법에 대한 정보와 QoS관련 파라미터 및 상호 인증 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 게이트 웨이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시그널링 관리 엔티티는 상기 상호 인증 정보를 사용하여 상기 광역 네트워크의 기지국과 인증 과정을 수행하도록 상기 광역 무선 인터페이스부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 게이트 웨이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시그널링 관리 엔티티는 복수의 사용자 별로 서로 다른 채널을 통해 데이터 프레임을 전송함으로써, 상기 복수의 사용자 별로 독립적인 통신이 제공되도록, 상기 근거리 무선 인터페이스부 및 상기 광역 무선 인터페이스부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 게이트 웨이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광역 무선 인터페이스부를 통해 전송되는 패킷의 MAC 헤더는 몇 명의 사용자에 대한 데이터가 패키징(Packaging)되었는지에 대한 정보를 담고 있는 것을 특징으로하는, 게이트 웨이 장치.
  8. 차량 내에서 근거리 무선 인터페이스를 지원하는 게이트 웨이를 탐색하는 단계;
    상기 게이트 웨이로 조인(join) 요청 메시지를 전송하고, 상기 조인 요청 메시지에 대한 응답을 수신하는 단계;
    상기 게이트 웨이와 근거리 무선 인터페이스 연결설정을 완료하는 단계;
    상기 게이트 웨이로 광역 무선 인터페이스 접속을 위한 상호 인증 정보를 전달하는 단계; 및
    상기 게이트 웨이로부터 광역 무선 인터페이스로의 스위칭 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 게이트 웨이와의 통신 링크의 품질이 임계값 보다 작으면, 상기 게이트 웨이와의 통신 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게이트 웨이와의 통신 연결을 해제하는 단계는,
    근거리 무선 인터페이스를 통해 연결 종료 메시지를 상기 게이트 웨이로 전송하는 단계; 및
    상기 게이트 웨이로부터 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 통신 파라미터를 수신하는 단계를 포함하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 상호 인증 정보는 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 인증 방법에 대한 정보와 QoS관련 파라미터 및 상호 인증 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    차량 내에서 근거리 무선 인터페이스를 지원하는 게이트 웨이를 탐색하는 단계는,
    주기적인 스캔을 통하여 수행되거나, 사용자의 조작에 의하여 개시되는 것을 특징으로 하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  13. 근거리 무선 인터페이스를 통하여 이동 단말로부터 조인(join) 요청 메시지를 수신하고, 상기 조인 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계;
    상기 이동 단말과 근거리 무선 인터페이스 연결 설정을 완료하는 단계;
    상기 이동 단말로부터 광역 무선 인터페이스 접속을 위한 상호 인증 정보를 수신하는 단계;
    광역 무선 인터페이스를 통하여 광역 네트워크로의 진입을 시도하고, 상기 상호 인증 정보를 사용하여 상기 광역 네트워크의 기지국과 인증 절차를 수행하는 단계;
    상기 광역 무선 인터페이스 연결 설정을 완료하는 단계; 및
    상기 근거리 무선 인터페이스를 통하여 스위칭 완료 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계를 포함하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상호 인증 정보는 상기 이동 단말이 상기 광역 네트워크와의 통신에서 사용하던 인증 방법에 대한 정보와 QoS관련 파라미터 및 상호 인증 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    복수의 사용자 별로 서로 다른 채널을 통해 상기 광역 네트워크의 기지국으로 데이터 프레임을 전송함으로써, 상기 복수의 사용자 별로 독립적인 통신을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광역 무선 인터페이스 연결 설정이 완료된 이후에, 상기 광역 무선 인터페이스를 통해 전송되는 패킷의 MAC 헤더는 몇 명의 사용자에 대한 데이터가 패키징(Packaging)되었는지에 대한 정보를 담고 있는 것을 특징으로하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 연결 해제 프레임을 수신하면, 상기 근거리 무선 인터페이스 및 상기 광역 무선 인터페이스의 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는,
    근거리 네트워크와 광역 네트워크의 소프트 스위칭 시그널링 방법.
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