KR101214563B1 - 빠른 핸드오프 방법 및 이를 위한 네트워크 시스템 - Google Patents

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KR101214563B1
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Abstract

본 발명은 이동성 관리에 관한 것으로서, 특히 빠른 핸드오프에 관한 것이다. 본 발명은 이동성을 지원하는 모바일 노드와 네트워크들에 적용될 수 있다. 본 발명은 지연을 감소시키고 핸드오프 동안의 데이터 손실을 최소화한다. 더 특별하게는, 본 발명은 네트워크가 인식하는 빠른 핸드오프 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 모바일 노드(MN)가 이동하려고 한다는 힌트를 수신한 다음 버퍼링을 시작하는 단계, 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 주변의 액세스 포인트로 핸드오버 예상 메시지를 전송하여 다음의 액세스 포인트(NAP)가 모바일 노드(MN)에 부여할 계층 3 파라미터들을 준비할 수 있도록 하는 단계, 다음의 액세스 포인트(NAP)에서 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지를 전송하여, 모바일 노드(MN)와 다음의 액세스 포인트(NAP) 간에 계층 2 연결이 이루어질 때 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달할 수 있도록 하는 단계, 및 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 나머지(실제 이동되지 않은) 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 해제 메시지를 전송하여 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 하는 단계를 포함하는 네트워크가 인식하는 빠른 핸드오프 방법을 설명한다.

Description

빠른 핸드오프 방법 및 이를 위한 네트워크 시스템{Method of fast handoff and network system therefor}
도 1은 모바일 IPv6 네트워크의 구성 요소들과 그들이 어떻게 연결되어있는지를 나타내는 도면이다.
도 2는 빠른 핸드오버에 대한 참조 시나리오를 나타내는 도면이다.
도 3은 IDMP 구조의 논리적인 구성 요소들을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 적용할 수 있는 가능한 시나리오를 나타내는 도면이다.
도 5는 다음의 액세스 포인트 NAP와 NAP1이 모바일 노드(MN)가 연결된 주변의 액세스 포인트들인 경우의 본 발명에 의해 개시된 방법의 동작을 나타낸 도면이다.
<본 명세서에서 사용되는 용어들과 그들의 정의들>
AP : Access Point(액세스 포인트) - 계층 3의 장치
CN : Correspondent Node(상대 노드)
CoA : Care of Address(보조 주소)
FMIPv6 : Fast handovers for Mobile IPv6(모바일 인터넷 버전 6에 대한 빠른 핸드오버)
HA : Home Agent (홈 에이전트)
IDMP : Intra Domain Mobility Management Protocol(인트라 도메인 이동성 관리 프로토콜)
L2 : Layer 2 (계층 2) - 데이터 링크 계층
L3 : Layer 3 (계층 3) - 네트워크 계층(IP 계층)
MA : Mobility Agent(이동성 에이전트)
MIPv6 : Mobility support in IPv6 (IPv6에서의 이동성 지원)
MN : Mobile Node(모바일 노드)
NAP : Next Access Point(다음 액세스 포인트)
NAP1 : 나머지 다음 액세스 포인트 - 핸드오버 예상 메시지를 수신하였으나 실제 모바일 노드가 이동하지 않은 네트워크에 대응하는 액세스 포인트
NAR : Next Access Router(다음 액세스 라우터)
NCoA : New Care of Address(새로운 보조 주소)
ODAD : Optimistic Duplicate Address Detection (낙관적 중복 주소 탐지)
PAP : Previous Access Point (이전의 액세스 포인트)
PAR : Previous Access Router (이전의 액세스 라우터)
PCoA : Previous Care of Address (이전의 보조 주소)
SA : Subnet Agent (서브넷 에이전트)
본 발명은, 일반적으로 이동성 관리(mobility management) 및 그에서의 빠른 핸드오프(fast handoff)에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 이동성을 지원하는 모바일 노드들과 네트워크들에 적용 가능하다. 이 방법은 핸드오프 중에서의 지연을 감소시키고 데이터 손실을 최소화한다. 더 특별하게는, 본 발명은 네트워크를 인식하는 빠른 핸드오프 방법 및 시스템에 관한 것이다.
모바일 IPv6(mobile IPv6: MIPv6)에 대하여는 D. Johnson, C. E. Perkins, and J. Arkko, "Mobility Support in IPv6", RFC 3775, June 2004에 설명되어 있다. 상기 참조문헌은 노드들이 IPv6 인터넷 상에서 돌아다니는 동안 계속 접근이 가능하도록 허용하는 프로토콜을 설명한다. 모바일 노드(MN)는 인터넷에의 현재 접속점(current point of attachment)에는 상관없이 항상 그 홈 주소(HoA)에 의해 식별된다. 홈에서 멀리 떨어져 있을 때, 모바일 노드는 그 주된 "보조" 주소를 그 홈 링크에의 라우터에 등록하여, 이 라우터가 모바일 노드의 "홈 에이전트"로서 기능하도록 요구한다.
빠른 모바일 IPv6(fast mobile IPv6: FMIPv6)에 대하여는 Rajeev Koodli, "Fast Handovers for Mobile IPv6", draft-ietf-mipshop-fast-mipv6-03.txt, October 2004에 설명되어 있다. 상기 참조문헌은 모바일 IPv6 절차, 즉 이동 탐지, 새로운 "보조 주소" 설정 및 바인딩 갱신 등에 의한 핸드오버 지연을 개선하는 프로토콜을 설명한다. 이 프로토콜은, 모바일 노드(MN)가 현재의 서브넷에 연결되어 있는 동안에 새로운 액세스 포인트와 관련된 서브넷 프리픽스를 제공함에 의해, 모 바일 노드(MN)가 새로운 서브넷으로 이동하였음을 신속하게 감지할 수 있도록 한다. 이러한 정보를 사용함에 의해, 모바일 노드(MN)는 PAR(이전의 액세스 라우터)와 연결되어 있는 동안에 이동 후의 "새로운 보조 주소"(NCoA)를 생성한다. 바인딩 갱신에 의한 지연을 줄이기 위해, 상기 프로토콜은 "이전의 보조 주소"(PCoA)와 새로운 보조 주소(NCoA) 사이의 터널을 지정한다.
인트라 도메인 이동성 관리 프로토콜(Intra Domain Mobility Management Protocol: IDMP)에 대하여는 Archan Misra, Subir Das, Ashutish Dutta, Anthony McAuley and Sajal K. Das, "IDMP-Based Fast Handoffs and Paging in IP-Based 4G Mobile Networks", IEEE Communications Magazine, March 2002에 설명되어 있다. IDMP는 "복수의 보조 주소"를 사용한 인트라 도메인 이동성 해결 방법이다. 상기 참조문헌은 또한 지속 기간(duration)이 제한된 순방향 패킷 멀티캐스팅 솔류션을 사용하는 빠른 인트라 도메인 핸드오프 방식을 설명한다. 그것은 또한 현재의 셀룰라 페이징 구조를 복제하는 페이징 체계를 제안한다.
도 1을 참조하여 MIPv6의 동작을 설명한다.
1. 홈에서 멀리 떨어져 있는 동안, 모바일 노드(MN)는 바인딩 갱신 메시지를 전송함에 의해 자신의 "주 보조 주소"를 자신의 홈 링크(20)에 있는 홈 에이전트(HA)에 등록한다.
2. 홈 에이전트(HA)는 바인딩 통지 메시지를 회신함에 의해 모바일 노드(MN)로 응답한다.
3. 모바일 노드(MN)는 상대 등록(correspondent registration)에 의해 자신 의 현재 위치를 상대 노드(CN)로 전달한다.
4. 이 절차의 일부로서, 바인딩을 확립하기 위한 복귀 경로 가능성 테스트(return routability test)가 수행된다.
5. 모바일 노드(MN)와 상대 노드(CN) 간의 통신에는 두 가지 가능한 모드가 있다.
5.1 홈 에이전트(HA)와 모바일 노드(MN) 간의 양방향 터널.
이 모드는 상대 노드(CN)이 모바일 IPv6를 지원할 것을 요구하지 않는다.
5.2 경로 최적화를 사용하여 상대 노드(CN)으로부터의 패킷들이 직접 모바일 노드(MN)의 보조 주소로 라우팅된다.
6. 이는 모바일 노드(MN)에서 시작되는 방법이다.
도 2를 참조하여 FMIPv6에 대하여 설명한다.
1. 모바일 노드(MN)는 "프록시 광고를 요청하는 라우터 요청"(RtSolPr) 메시지를 액세스 라우터로 보내서 하나 또는 그 이상의 액세스 포인터의 식별자들을 서브넷 특정의 정보로 결정한다.
2. 액세스 라우터는 서브넷 특정의 정보를 포함하는 프록시 라우터 광고(PrRtAdv)를 보낸다.
3. 모바일 노드(MN)는 장래의 "새로운 보조 주소"(NCoA)를 생성한다.
4. 지연을 줄이기 위하여, 프로토콜은 PCoA와 NCoA 간의 터널을 특정한다. 모바일 노드(MN)는 이 터널을 확립하도록 하는 빠른 바인딩 갱신(FBU) 메시지를 이전의 액세스 라우터로 보낸다. 이 장래의 주소는 빠른 바인딩 통지(FBack)를 수신 한 다음 사용될 수 있다.
5. 액세스 라우터들은 핸드오버 개시(HI) 및 핸드오버 통지(Hack) 메시지들을 교환하여 제안된 NCoA가 적절하여 받아들여질 수 있는 것인지를 확인한다.
6. 모바일 노드(MN)는 새로운 연결을 빠른 이웃 광고(FNA) 메시지를 통하여 알리고, 이에 의해 다음 액세스 포인트(NAR)는 모바일 노드(MN)가 도달 가능하다고 간주하게 된다.
7. 이는 기본적으로 모바일 노드(MN)에 의해 시작되는 방법이며, 상기 참조 문헌은 또한 네트워크에 의해 시작되는 핸드오프에 의해서도 기술하고 있으나, 이 방법은 모바일 노드(MN)에 의해 시작되는 방법과 같으며, 단지 RtSolPt 메시지가 모바일 노드(MN)에 의해 전송되지 않는다는 차이점이 있을 뿐이다.
도 3을 참조하여 IDMP에 대하여 설명한다.
1. 모바일 노드(MN)는 "지역 보조 주소"(local care of address: LCoA)와 "광역 보조 주소"(global care of address: GCoA)라는 두 개의 보조 주소를 동시에 획득한다.
2. 원격의 상대 노드(CN)로부터의 패킷들은 터널을 통하여 또는 터널을 통하지 않고서 GCoA로 전달되고 이동성 에이전트(MA)에 의해 가로채어진다. 이동성 에이전트(MA)는 이들 패킷들을 LCoA로 터널링한다.
3. 모바일 노드(MN)는 그 서브넷을 변경할 때마다 그것의 새로운 LCoA를 이동성 에이전트(MA)에 있는 GCoA와 바인딩한다.
4. 그것은 또한 멀티캐스트에 기반한 빠른 핸드오프 방법을 제공한다.
5. 모바일 노드(MN) 또는 서브넷 에이전트(SA)는 즉시이동(MovementImminent) 메시지를 모바일 노드(MN)를 지원하는 이동성 에이전트(MA)로 전송한다.
6. 이 메시지를 받으면, 이동성 에이전트(MA)는 수신하는 모든 패킷들을 이웃하는 서브넷 에이전트들의 전체 집합으로 멀티캐스트한다.
7. 이는 모바일 노드(MN) 또는 베이스 스테이션(Base Station: BS)에서 시작될 수 있다. 그러나 이 방법은 양쪽 경우 모두에 대해서 거의 같다.
상기 관련 기술의 문제점/취약점은 다음과 같다.
1. 모바일 노드(MN)가 시작하는 빠른 핸드오프 방법들은, 모바일 노드(MN)와 액세스 포인트(AP) 또는 액세스 라우터(AR) 간의 상호 작용이 있기 때문에, 비싼 무선 대역폭(계층 3 연결을 위하여)을 소비한다.
2. 현존의 네트워크가 시작하는 방법들은 또한 모바일 노드(MN)와 액세스 포인트(AP) 또는 액세스 라우터(AR) 간의 상호 작용(계층 3 연결을 위하여)이 발생하므로 상당한 무선 대역폭의 소비가 있게 된다.
3. 모바일 노드(MN) 쪽의 구현 상의 변화가 또한 많이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 핸드오프에서의 지연을 감소하고 데이터 손실을 최소화하는 방법과 이를 위한 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 핸드오프 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공 하는 것이다.
미래의 광대역 무선 네트워크들은 패킷 스위칭 기술에 의존할 것이며 무선 네트워크이건 유선 네트워크이건 IP 프로토콜에 전적으로 기초하게 될 것이다. IP가 이동성을 염두에 두고 디자인된 프로토콜이 아니기 때문에, 올-IP(all-IP) 무선 네트워크가 전적으로 채택되기 위해서는 많은 문제들이 해결되어야 한다. 첫번째 지적할 문제는, IP 네트워크 내부에서 IP 주소가 노드와 노드의 위치 양쪽을 나타내는데 사용된다는 것이다. 따라서 모바일 노드가 네트워크의 내부로 이동하면, 그것의 IP 주소는 변경되어야만 한다.
IP 네트워크에서 이동성을 지원하기 위하여 많은 접근 방식들이 제안되었는데, 이들은 때로 특정한 문제들을 해결하기 위해 디자인된 것이었다. 핸드오버 지연, 신호 전달, 패킷 손실 등이 지적할 필요가 있는 주요한 문제들이다.
따라서, 본 발명의 주요한 목적은 지연과 패킷 손실을 효율적으로 취급하고, 무선 대역폭(모바일 노드와 IP 접속점 간의 상호 작용에 의한 것)을 효율적으로 사용하고 모바일 노드(MN)의 변화를 최소화하는 빠른 핸드오프 방법을 발명하는 것이다.
본 발명은 핸드오프에서의 지연을 감소하고 데이터 손실을 최소화하는 방법을 제안한다. 본 발명은 모바일 노드가 시작하는 방법이 아니라 네트워크가 시작하는 방법이다. 본 발명은 새로운 "보조 주소" 설정 시간을 감소함에 의해 핸드오프 지연을 감소한다. 본 발명은 패킷 버퍼링에 의해 데이터 손실이 없도록 취급한다.
따라서, 본 발명은 (a) 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 모바일 노드(MN)가 이동하려고 한다는 힌트를 수신한 다음 버퍼링을 시작하는 단계; (b) 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 주변의 액세스 포인트로 핸드오버 예상 메시지를 전송하여 다음의 액세스 포인트(NAP)가 모바일 노드(MN)에 부여할 계층 3 파라미터들을 준비할 수 있도록 하는 단계; (c) 다음의 액세스 포인트(NAP)에서 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지(handover acknowledgement)를 전송하여, 모바일 노드(MN)와 다음의 액세스 포인트(NAP) 간에 계층 2 연결이 이루어질 때 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달할 수 있도록 하는 단계; 및 (d) 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 나머지(실제 이동되지 않은) 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 해제 메시지를 전송하여 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빠른 핸드오프 방법을 설명한다.
이전의 액세스 포인트(PAP), 다음의 액세스 포인트(NAP), 및 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)는 모바일 노드(MN)가 연결될 수 있는 가능한 주변 액세스 포인트들이다. 핸드오프를 피할 수 없는 때에는 이전의 액세스 포인트(PAP)가 네트워크가 인식하는 핸드오프를 시작한다. 다음의 액세스 포인트(NAP) 및 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)가 모바일 노드(MN)와 연결된 주변의 액세스 포인트들인 경우, 모바일 노드(MN)가 이동하려 한다는 힌트를 수신한 다음, 이전의 액세스 포인트(PAP)가 패킷 버퍼링을 시작하고 가능한 주변의 액세스 포인트(AP)로 핸드오버 예상 메시지를 전송한다.
모바일 노드(MN)가 다음 액세스 포인트(NAP) 중의 하나와 연결된 후에, 다음 의 액세스 포인트(NAP)는 이전의 액세스 포인트(PAP)로 모바일 노드(MN)가 다음의 액세스 포인트(NAP)와 연결되었음을 알리는 핸드오버 통지 메세지를 전송하여, 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달하도록 한다. 이전의 액세스 포인트(PAP)는 모바일 노드(MN)가 이동한다는 것을 알리는 트리거 형태의 힌트를 받으면 패킷 버퍼링을 시작한다. 버퍼링은 고정 크기의 버퍼를 사용하고 수행되며, 새로운 패킷에 대한 공간이 없는 경우에는 가장 오래 전에 입력된 패킷과 교체된다. 모바일 노드(MN)의 계층 2 주소를 포함하는 메시지가 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 하나 또는 그 이상의 주변의 액세스 포인트들로 전송된다. 상기 메시지를 수신하고 난 후, 주변의 액세스 포인트들은 계층 3 주소를 생성하고 상기 주소에 대한 프록시로서 작동할 수 있도록 하는 계층 3 파라미터를 준비한다.
지정된 주소 생성 방법이 다음의 액세스 포인트(NAP)의 링크에서 사용되는 경우, 주소의 생성이 다음의 액세스 포인트(NAP)에서 수행된다. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 생성된 새로운 계층 3 주소가 유일한 것임을 확인한다. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 프리픽스와 계층 2 연결이 이루어지면 즉시 라우팅 광고(RA)를 전송한다. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 생성된 주소를 설정된 시간 후에 자동으로 반환하도록 하기 위한 타이머를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법. 모바일 노드(MN)는 새로운 액세스 포인트(AP)와 연결된 후에, 요청된 노드 멀티캐스트 주소를 생성하고 그 주소로 전달되는 패킷이 있는지를 기다린다. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 상기 모바일 노드(MN)의 요청된 노드 멀티캐스트 주소로 새로운 계층 3 주소와 링크 식별자를 포함하는 라우터 광고를 전송한다. 하나 이상의 노드가 라우 터 광고 패킷을 수신한 경우, 새로운 계층 2 연결을 수행한 노드만이 새로운 주소 옵션을 고려한다. 다음의 액세스 포인트(NAP)는, 프리픽스를 포함한 라우터 광고(RA) 메시지를 즉시 전송함에 의해 상기 모바일 노드(MN)의 요청된 노드 멀티캐스트 주소로 새로운 계층 3 주소와 링크 식별자를 포함하는 라우터 광고를 전송하고, 낙관적 중복 주소 탐지(Duplicate Address Detection: DAD)를 사용한다. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 모바일 노드(MN)가 상기 다음의 액세스 포인트(NAP)의 링크에 있다는 것을 나타내기 위하여 이전의 액세스 포인트(PAP)로 모바일 노드(MN)의 새로운 계층 3 주소를 포함하는 통지 메시지를 전송한다. 이전의 액세스 포인트(PAP)는 버퍼링된 패킷을 모바일 노드(MN)의 새로운 주소로 전달하고, 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)는 이전에 모바일 노드(MN)가 그들의 링크로 이동할 수 있다고 알려주었던 (그러나 실제 이동하지 않은) 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 모바일 노드(MN)에 대하여 할당한 자원들을 반납하도록 하는 해제 메시지를 전송한다.
따라서, 본 발명은 (a) 모바일 노드(MN)가 이동하려고 한다는 힌트를 수신한 다음 버퍼링을 시작하는 이전의 액세스 포인트(PAP); (b) 주변의 액세스 포인트로 핸드오버 예상 메시지를 전송하여 다음의 액세스 포인트(NAP)가 모바일 노드(MN)에 부여할 계층 3 파라미터들을 준비할 수 있도록 하는 이전의 액세스 포인트(PAP); (c) 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지(handover acknowledgement)를 전송하여, 모바일 노드(MN)와 다음의 액세스 포인트(NAP) 간에 계층 2 연결이 이루어질 때 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달할 수 있도록 하는 다 음의 액세스 포인트(NAP); 및 (d) (만약 존재한다면) 나머지(실제 이동되지 않은) 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 해제 메시지를 전송하여 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 하는 이전의 액세스 포인트(PAP)를 포함하는 빠른 핸드오프를 위한 네트워크 시스템을 더 설명한다.
본 발명에 대하여 상술된 것을 포함한 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 도면들과 청구항들을 관련하여 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 지금부터 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명된다. 하지만 개시된 실시예들은 단지 본 발명에 대한 예일 뿐이며, 다양한 형태로 실시될 수 있음을 이해하여야 한다. 다음의 설명과 도면들은 발명을 제한하는 방향으로 해석되어서는 아니되며, 다양한 자세한 설명들은 본 발명을 철저히 이해하기 위하여 제공되는 것으로서, 청구항들의 기초가 되며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 기술을 가진 자에게 본 발명을 어떻게 만들고/만들거나 사용하는지를 가르쳐주기위한 기초가 되는 것이다. 그러나, 본 발명을 상세히 나타내는 것을 불필요하게 방해하는 것을 막기 위하여, 어떤 경우에는 잘 알려지거나 통상적인 것에 관한 상세한 설명은 서술되지 않는다.
끊김 없는 핸드오프(seamless handoff)를 위하여 빠른 모바일 IPv6(FMIPv6), IDMP 등과 같은 다수의 빠른 핸드오프 방법들이 현재 제안되고 있다. 이러한 방법들은 대부분 모바일 노드(MN)에서 시작하는 방법들이다. 몇몇 빠른 핸드오프 방법들은 핸드오프의 문제점들 중 단지 몇몇만을 다루고 있다.
도 1은 모바일 IPv6 네트워크의 구성 요소들과 그들이 어떻게 연결되어있는 지를 나타내는 도면이다. 이 도면에서, 홈 링크(20)란 홈 서브넷 프리픽스가 배정된 링크이며, 홈 서브넷 프리픽스란 모바일 노드(MN)가 홈 주소를 획득하기 위하여 사용하는 프리픽스이다. 홈 에이전트(HA)는 홈 링크(20)에 존재한다. 외부 링크(30)란 모바일 노드의 홈 링크가 아닌 링크이다.
모바일 노드(MN)는 홈으로부터 떨어져 있을 때에는 그것의 "주 보조 주소"를 홈 에이전트에 등록한다. 모바일 노드(MN)는 상대 노드 등록(correspondent registration)을 통하여 자신의 현재 위치를 상대 노드(CN)로 알려 줄 수 있다.
도 2는 빠른 핸드오버에 대한 참조 시나리오를 나타내는 도면이다. 모바일 노드(MN)는 현재의 네트워크에 연결되어 있는 때에 프리픽스 정보를 획득한다. 모바일 노드(MN)는 새로운 네트워크에서 사용할 "장래 사용할 새로운 보조 주소"를 생성하고, 유효성을 검증한다. 모바일 노드(MN)는 이 주소를 이전의 액세스 라우터(Previous Access Router: PAR, 50)에 바인딩하도록 하여, 이전의 액세스 라우터(PAR)가 패킷들을 버퍼링하고 포워딩할 수 있도록 한다.
새로운 네크워크와 연결된 후에는, 버퍼링된 패킷들을 수신하게 될 것이다. 반대 방향으로는, 모바일 노드(MN)는 이전의 액세스 라우터(50)로 패킷들을 터널링하여, 그 패킷들을 포워딩할 수 있도록 한다.
도 3은 IDMP 구조의 논리적인 구성 요소들을 나타내는 도면이다. 모바일 노드(MN)가 하나의 서브넷에서 도메인 내의 다른 서브넷으로 이동할 때에, 이동성 에이전트(MA)와 바인딩하여 신호 전달이 도메인 내부에서만 제한되도록 한다. 모바일 에이전트(MA)는 패킷들을 모바일 노드(MN)의 "지역 보조 주소"로 터널링할 것이다. 모바일 노드(MN)는 "광역 보조 주소"와 "지역 보조 주소"의 두 개의 주소를 유지한다.
IDMP는 무선 전달되는 패킷들을 지키기 위하여(즉, 데이터 손실을 방지하기 위하여), 빠른 핸드오프 방법의 일부로서 멀티캐스트 기반의 방법을 사용한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 적용할 수 있는 가능한 시나리오를 나타내는 도면이다. 이전의 액세스 포인트(PAP)는 모바일 노드(MN)가 현재 연결되어 있는 액세스 포인트이다. 도면에서, 다음의 액세스 포인트 NAP와 NAP1은 모바일 노드(MN)가 연결될 수 있는 주변의 액세스 포인트들이다.
핸드오프를 피할 수 없게 되었을 때, 이전의 액세스 포인트(PAP)는 본 명세서에 기재되어 있는 네트워크가 인식하는 빠른 핸드오프 방법을 시작한다.
도 5는 다음의 액세스 포인트 NAP와 NAP1이 모바일 노드(MN)가 연결된 주변의 액세스 포인트들인 경우의 본 발명에 의해 개시된 방법의 동작을 나타낸 도면이다.
모바일 노드(MN)가 이동할 것이라는 힌트를 수신한 다음(S100), 이전의 액세스 포인트(PAP)는 패킷 버퍼링을 시작하고(S110), 가능한 주변의 액세스 포인트(AP)로 핸드오버 예상 메시지를 전송한다(S120, S130). 모바일 노드(MN)가 다음의 액세스 포인트(NAP) 중의 하나와 연결된 후에(S140), 다음의 액세스 포인트(NAP)는 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지 메시지를 전송하여 모바일 노드가 자신과 연결되었다는 것을 알리며(S150), 이에 의해 이전의 액세스 포인트(PAP)는 버퍼링된 패킷들을 전달(포워딩)할 수 있게 된다(S160). 이전의 액세스 포인트(PAP)는 모바일 노드와 연결되지 않은 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)가 있다면 그 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 릴리즈(해제) 메시지를 전송하여(S170), 그것들이 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 한다(S180).
본 발명에서는 핸드오프 이슈들을 취급하는 빠른 핸드오프 방법을 제안한다.
도 4 및 도5에는 본 발명이 도움이 되는 예제 시나리오가 도시되어 있다.
본 발명에 있어서, 액세스 포인트(AP)는 계층 3 장치라고 가정하였다. 또한 액세스 포인트(AP)는 모바일 노드(MN)이 이동할 것이라고 알려주는 트리거(trigger)를 수신한다고 가정하였다. 이러한 트리거는, 모바일 노드(MN)와 액세스 포인트(AP) 간의 연결이 끊어지거나, 재전송이 이루어지거나(모바일 노드가 멀어져서 신호 대 잡음비가 떨어짐에 의해 재전송이 증가한다), 또는 모바일 노드(MN)가 명시적으로 이동할 것이라는 힌트를 전송함에 의해, 발생할 수 있다.
제안된 방법은 액세스 포인트(AP) 측에서 구현될 것이다. 현재의 모바일 노드(MN)의 구성에는 최소한의 변경만이 요구된다.
본 발명의 동작을 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
1. 이전의 액세스 포인트(PAP)가 모바일 노드(MN)가 이동할 것이라는 트리거를 수신한 때에, 이는 이동이 피할 수 없다는 것을 의미하며(S100), 이전의 액세스 포인트(PAP)는 패킷들을 버퍼링하기 시작한다(S110).
2. 버퍼링은 고정 크기 버퍼를 이용하여 수행될 수 있는데, 이때 새로운 패킷에 대한 공간이 없는 경우 가장 오래 전에 입력된 패킷의 자리에 교체되어 저장될 수 있다.
3. 이전의 액세스 포인트(PAP)는 하나 또는 그 이상의 주변의 액세스 포인트들(도 4 및 도 5의 예에서는 NAP 및 NAP1)로 "핸드오버 예상" 메시지를 전송한다(S120, S130). 이 메시지는 통상적으로 모바일 노드(MN)의 계층 2(L2) 주소를 포함한다.
4. 핸드오버 예상 메시지를 수신한 후에, 주변의 액세스 포인트(AP)들은 계층 3(L3) 주소를 생성하고, 서브넷이 변경된 경우에는 계층 3(L3) 파라미터를 준비하고, L3 주소에 대한 프록시로서 동작한다.
5. 다음의 액세스 포인트(NAP)에서의 주소의 생성은 다음 방법들 중의 하나에 기초하여 수행된다.
a. 상기 지정된 주소 생성 방법이 다음의 액세스 포인트(NAP)의 링크에서 사용되는 경우, 다음의 액세스 포인트(NAP)는 새로운 L3 주소에 대해 준비할 수 있다.
b. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 새로운 L3 주소를 생성할 수 있고, 새로운 L3 주소의 유일성을 확인할 수 있다.
c. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 프리픽스와의 L2 연결이 이루어진 다음 즉시 라우터 광고(RA) 메시지를 전송할 수 있으며, 이에 의해 모바일 노드(MN)는 ODAD(낙관적 중복 주소 탐지, Optimistic Duplicate Address Detection) 등을 채용함에 의해 주소를 설정할 수 있다.
6. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 생성된 주소에 대한 타이머를 유지하며, 이에 의해 주소는 설정된 시간이 경과하면 자동으로 반납된다.
7. 모바일 노드(MN)가 새로운 액세스 포인트(AP)와 연결된 후에, 모바일 노드(MN)는 요청된 노드 멀티캐스트 주소를 생성하고 이 주소로 전달되는 패킷을 기다린다.
8. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 새로운 L3 주소와 링크 식별자를 포함하는 라우터 광고를 모바일 노드(MN)의 요청된 노드 멀티캐스트 주소로 전송한다.
a. 하나 이상의 노드가 라우터 광고 패킷을 수신한 경우, 새로운 L2 연결을 형성한 노드만이 새로운 주소 옵션을 고려한다.
b. 다른 방법은 프리픽스를 포함한 라우터 광고(RA) 메시지를 즉시 전송하고 낙관적 DAD를 사용하는 것이다.
9. 다음의 액세스 포인트(NAP)는 모바일 노드(MN)의 새로운 L3 주소를 포함하는 "핸드오버 통지" 메시지를 이전의 액세스 포인트(PAP)로 전송하여 모바일 노드(MN)가 자신의 링크에 있음을 알린다(S150).
10. 이전의 액세스 포인트(PAP)는 모바일 노드(MN)의 새로운 주소로 버퍼링된 패킷들을 전달한다(S160).
11. 이전의 액세스 포인트(PAP)는, 만일 모바일 노드(MN)가 그들의 링크로 이동할 것이라고 알려주었으나 실제 연결되지 않은 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)가 있다면, 이들 다음의 액세스 포인트로 "핸드오버 릴리즈" 메시지를 전송하여(S170), 이들 액세스 포인트에서 모바일 노드(MN)에 대해 할당한 자원들(통상적으로 주소, 메모리 등)을 반납(릴리즈)하도록 한다(S180).
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖 는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
상기에 제시된 서술들은 본 발명을 수행하기 위하여 심사숙고한 최적의 모드에 대한 것이다. 그것을 제작하고 사용하는 방식과 과정은 매우 풍부하고, 명확하고, 간결하고 정확한 용어로 서술되어, 본 발명에 관련된 기술 분야의 숙련된 어떤 사람이라도 본 발명을 제작하고 사용할 수 있도록 한다. 특히 새로운 실시예가 본 발명의 범위 안에서, 의도적으로 다른 것들과 결합된 방식의 다른 예로서 생성될 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 개시된 바로부터 충분히 균등한 수정이나 대체적인 구성에 노출되어 있다. 따라서, 개시된 특별한 실시예들은 본 발명을 제한하기 위한 의도가 아니다. 반대로, 의도는 본 발명의 기술적 특징을 특별히 지적하고 명확하게 청구하는 다음 청구항들에 의해 일반적으로 표현되는 바에 따른 본 발명의 정신과 범위 내의 모든 수정과 대체적인 구성들을 모두 포함하기 위한 것이다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범 위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.
a. 모바일 노드(MN) 측에 요구되는 구성 상의 변화는 매우 적다.
b. 무선 인터페이스 상의 상호 작용은 매우 적다(NAP에서 MN로 주소를 포함하는 라우터 광고를 전송하는 것뿐임).
c. 예상된 셀과 다른 셀로 이동하는 등과 같은 비정상적인 이동들의 경우에 있어서도, 예상된 이동에서와 같은 복잡성과 동일한 지연으로 처리될 수 있다.
d. 이 방법은 또한 커버하는 영역이 서로 겹치지 않는 시나리오도 처리할 수 있다(종래의 빠른 핸드오프 방법들 중 일부는 이러한 경우 효율적으로 수행되지 않는다).
본 발명은 끊김없는 이동성을 제공하며, 동시에 모바일 노드(MN) 측에 현재 표준에 대한 변경을 최소화하며, 무선 인터페이스 시그날 통신 또한 최소화한다.

Claims (21)

  1. 빠른 핸드오프 방법에 있어서,
    (a) 모바일 노드(mobile node; MN)가 이동하기 전에 연결되어 있던 이전의 액세스 포인트(Previous Access Point: PAP)에서 모바일 노드(MN)가 이동하려고 한다는 힌트를 수신한 다음 버퍼링을 시작하는 단계;
    (b) 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 주변의 액세스 포인트(AP) 중 모바일 노드의 이동이 예상되는 네트워크의 액세스 포인트로 핸드오버 예상 메시지를 전송하여 상기 액세스 포인트가 모바일 노드(MN)에 부여할 계층 3 파라미터들을 준비할 수 있도록 하는 단계;
    (c) 상기 액세스 포인트 중에서 상기 모바일 노드가 이동한 네트워크에 해당하는 액세스 포인트인 다음의 액세스 포인트(Next Access Point: NAP)에서 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지(handover acknowledgement) 메시지를 전송하여, 모바일 노드(MN)와 다음의 액세스 포인트(NAP) 간에 계층 2 연결이 이루어질 때 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달할 수 있도록 하는 단계; 및
    (d) 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 상기 핸드오버 예상 메시지를 수신한 액세스 포인트 중 모바일 노드가 실제로 이동하지 않은 네트워크에 해당하는 액세스 포인트인 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 해제 메시지를 전송하여 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 오프 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    이전의 액세스 포인트(PAP), 다음의 액세스 포인트(NAP), 및 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)는 모바일 노드(MN)가 연결될 수 있는 가능한 주변 액세스 포인트들인 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    핸드오프를 피할 수 없는 때에는 이전의 액세스 포인트(PAP)가 네트워크가 인식하는 핸드오프를 시작하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP) 및 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)가 모바일 노드(MN)와 연결된 주변의 액세스 포인트들인 경우, 모바일 노드(MN)가 이동하려 한다는 힌트를 수신한 다음, 이전의 액세스 포인트(PAP)가 패킷 버퍼링을 시작하고 가능한 주변의 액세스 포인트(AP)로 핸드오버 예상 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    모바일 노드(MN)가 상기 액세스 포인트(AP) 중의 하나인 다음의 액세스 포인 트(NAP)와 연결된 후에, 다음의 액세스 포인트(NAP)는 이전의 액세스 포인트(PAP)로 모바일 노드(MN)가 다음의 액세스 포인트(NAP)와 연결되었음을 알리는 핸드오버 통지 메세지를 전송하여, 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    이전의 액세스 포인트(PAP)는 모바일 노드(MN)가 이동한다는 것을 알리는 트리거 형태의 힌트를 받으면 패킷 버퍼링을 시작하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    버퍼링은 고정 크기의 버퍼를 사용하고 수행되며, 새로운 패킷에 대한 공간이 없는 경우에는 가장 오래 전에 입력된 패킷과 교체되는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    모바일 노드(MN)의 계층 2 주소를 포함하는 메시지가 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 하나 또는 그 이상의 주변의 액세스 포인트(AP)로 전송되는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 메시지를 수신하고 난 후, 상기 주변의 액세스 포인트(AP)는 계층 3 주소를 생성하고 상기 주소에 대한 프록시로서 작동할 수 있도록 하는 계층 3 파라미터를 준비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    지정된 주소 생성 방법이 다음의 액세스 포인트(NAP)의 링크에서 사용되는 경우, 주소의 생성이 다음의 액세스 포인트(NAP)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP)는 생성된 새로운 계층 3 주소가 유일한 것임을 확인하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP)는 프리픽스와 계층 2 연결이 이루어지면 즉시 라우팅 광고(RA)를 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP)는 생성된 주소를 설정된 시간 후에 자동으로 반 환하도록 하기 위한 타이머를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    모바일 노드(MN)는 새로운 액세스 포인트(AP)와 연결된 후에, 요청된 노드 멀티캐스트 주소를 생성하고 그 주소로 전달되는 패킷이 있는지를 기다리는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP)는 상기 모바일 노드(MN)의 요청된 노드 멀티캐스트 주소로 새로운 계층 3 주소와 링크 식별자를 포함하는 라우터 광고를 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 노드가 라우터 광고 패킷을 수신한 경우, 새로운 계층 2 연결을 수행한 노드만이 새로운 주소 옵션을 고려하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP)는, 프리픽스를 포함한 라우터 광고(RA) 메시지를 즉시 전송함에 의해 상기 모바일 노드(MN)의 요청된 노드 멀티캐스트 주소로 새로운 계층 3 주소와 링크 식별자를 포함하는 라우터 광고를 전송하고, 낙관적 중복 주소 탐지(Duplicate Address Detection: DAD)를 사용하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    다음의 액세스 포인트(NAP)는 모바일 노드(MN)가 상기 다음의 액세스 포인트(NAP)의 링크에 있다는 것을 나타내기 위하여 이전의 액세스 포인트(PAP)로 모바일 노드(MN)의 새로운 계층 3 주소를 포함하는 통지 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    이전의 액세스 포인트(PAP)는 버퍼링된 패킷을 모바일 노드(MN)의 새로운 주소로 전달하고, 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)는 이전에 모바일 노드(MN)가 그들의 링크로 이동할 수 있다고 알려주었으나 실제 이동하지 않은 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 모바일 노드(MN)에 대하여 할당한 자원들을 반납하도록 하는 해제 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 방법.
  20. 네트워크가 인식하는 빠른 핸드오프를 위한 시스템에 있어서,
    모바일 노드(mobile node; MN)가 이동하기 전에 연결되어 있던 액세스 포인트이며, 모바일 노드(MN)가 이동하려고 한다는 힌트를 수신한 다음 버퍼링을 시작하고, 주변의 액세스 포인트(AP) 중 모바일 노드의 이동이 예상되는 네트워크의 액 세스 포인트로 핸드오버 예상 메시지를 전송하여 상기 액세스 포인트가 모바일 노드(MN)에 부여할 계층 3 파라미터들을 준비할 수 있도록 하며, 상기 핸드오버 예상 메시지를 수신한 액세스 포인트 중 모바일 노드가 실제로 이동하지 않은 네트워크에 해당하는 액세스 포인트인 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 해제 메시지를 전송하여 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 하는 이전의 액세스 포인트(Previous Access Point: PAP); 및
    상기 액세스 포인트 중에서 상기 모바일 노드가 이동한 네트워크에 해당하는 액세스 포인트이며, 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지(handover acknowledgement) 메시지를 전송하여, 모바일 노드(MN)와의 사이에 계층 2 연결이 이루어질 때 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달할 수 있도록 하는 다음의 액세스 포인트(Next Access Point: NAP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 빠른 핸드오버를 위한 네트워크 시스템.
  21. (a) 모바일 노드(mobile node; MN)가 이동하기 전에 연결되어 있던 이전의 액세스 포인트(Previous Access Point: PAP)에서 모바일 노드(MN)가 이동하려고 한다는 힌트를 수신한 다음 버퍼링을 시작하는 단계;
    (b) 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 주변의 액세스 포인트(AP) 중 모바일 노드의 이동이 예상되는 네트워크의 액세스 포인트로 핸드오버 예상 메시지를 전송하여 상기 액세스 포인트가 모바일 노드(MN)에 부여할 계층 3 파라미터들을 준비할 수 있도록 하는 단계;
    (c) 상기 액세스 포인트 중에서 상기 모바일 노드가 이동한 네트워크에 해당하는 액세스 포인트인 다음의 액세스 포인트(Next Access Point: NAP)에서 상기 이전의 액세스 포인트(PAP)로 핸드오버 통지(handover acknowledgement) 메시지를 전송하여, 모바일 노드(MN)와 다음의 액세스 포인트(NAP) 간에 계층 2 연결이 이루어질 때 이전의 액세스 포인트(PAP)가 버퍼링된 패킷들을 전달할 수 있도록 하는 단계; 및
    (d) 이전의 액세스 포인트(PAP)에서 상기 핸드오버 예상 메시지를 수신한 액세스 포인트 중 모바일 노드가 실제로 이동하지 않은 네트워크에 해당하는 액세스 포인트인 나머지 다음의 액세스 포인트(NAP1)로 핸드오버 해제 메시지를 전송하여 할당된 자원들을 반납할 수 있도록 하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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