KR101378681B1 - 통신 시스템에서 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 인터워킹(interworking) 장치가 제1네트워크에 연결된 이동 단말에 대한 핸드오버 요청 메시지를 수신하고, 상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 이동 단말이 핸드오버하고자 하는 네트워크인 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하고, 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크로 송신하고, 상기 제2네트워크로부터 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지에 대한 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 주소를 이동 단말들의 이동성을 관리하는 홈 에이전트(Home Agent: HA)에 등록하고, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 IP 주소가 포함된 핸드오버 명령 메시지를 상기 이동 단말로 송신하며, 상기 등록하는 과정에서 상기 인터워킹 장치가 상기 이동 단말을 대신하여 상기 이동 단말의 IP 주소를 등록함을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 사용 가능한 통신 프로토콜에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 HA로 송신한다.

DSPMIP(Dual Stack Proxy Mobile Internet Protocol), WiMAX, 3G-LTE, Vertical Handover.

Description

통신 시스템에서 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 장치 및 방법{APPRATUS AND METHOD FOR SUPORTING A HANDOVER BETWEEN DIFFERENT NETWORKS IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 핸드오버를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 통신 시스템에서 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템은 사용자에게 위치적 제약이나 유선의 제약 없이 통신을 가능하게 할 수 있도록 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템은 기본적으로 음성 서비스를 제공하는 형태에서 출발하였으나, 현재에는 고속의 패킷 데이터를 제공할 수 있는 형태로 발전하고 있으며, 인터넷과 및 그 밖의 다른 다양한 시스템과 연동될 수 있도록 연구와 개발이 이루어지고 있다.

현재 유선 통신 시스템은 대체로 인터넷 프로토콜(Internet Protocol : 이하 "IP"라 함)을 이용하여 통신이 이루어지고 있다. 이러한 IP 방식들에 대하여 간략히 살펴보면 아래와 같다. 먼저 현재 IP 방식은 전형적인 IPv4 기반의 통신 방식과 보다 확장된 방식인 IPv6 방식이 혼용되어 사용되고 있다. IPv6는 IPv4 기반에 비하여 보다 많은 주소를 생성할 수 있으므로 점차로 발전하여 증가하는 인터넷 통신 을 가능하게 하기 위해 생성된 것이다.

한편 무선 통신 시스템에서도 이동성을 제공하는 IP 방식을 이용하기 위해 이동성 IP(Mobile IP : 이하 "MIP"라 함) 방식이 제안되어 있다. MIP 방식은 표준화 단체인 IETF에서 제안한 방식으로 이동성을 가지는 단말에 IP를 부여한다. 상기 MIP 방식에서는 홈 에이전트(Home Agent : 이하 "HA"라 함)와 다른 접속 지역에서의 관리 노드인 외부 에이전트(Foreign Agent : 이하 "FA"라 함)를 이용하여 IP가 이동 단말을 관리하고 통신을 제공할 수 있도록 하고 있다. 상기한 MIP 방식은 모든 호스트와 라우터가 MIP 스텍(stack)을 지원한다는 가정하에 스펙을 지원한다. 일반적인 상황에서는 모든 이동 단말이 MIP 기능을 지원하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 모든 이동 단말에 MIP 기능을 추가하기 보다는 네트워크만의 변경을 통해 이동성(mobility)을 제공하면서 IP 기능을 수행할 수 있어야 한다는 요구가 발생하였다. 이러한 요구에 부응하여 프락시 MIP(Proxy MIP : 이하 "PMIP"라 함) 방식이 제안되었다. 상기 PMIP 방식은 네트워크 상에서 액세스 라우터간 또는 라우터간에 mobility를 제공한다.

다른 한편, 무선 통신 기술 중 가장 대표적인 통신 방식은 셀룰라 시스템을 이용하고 있는 제3세대 이동통신 시스템이다. 상기 제3세대 이동통신 시스템은 현재 북미 방식인 3GPP2의 경우 이미 상용화되어 있으며, 유럽 방식인 3GPP의 경우 거의 상용화 단계에 이르렀다. 따라서 유럽 방식에서는 보다 진화된 방식에 대한 논의가 이루어지고 있다. 유럽 방식에서 제안되고 있는 표준을 3GPP-LTE라 한다. 상기 3GPP-LTE 방식은 현재 많은 부분에서 표준화 작업이 진행중에 있다.

다른 무선 통신 방식으로 최근 급격히 떠오른 방식으로 WiMAX 방식을 들 수 있다. 상기 WiMAX 방식은 직교 주파수 다중 접속(OFDMA) 방식을 이용하여 통신을 수행할 수 있도록 제안하고 있는 방식이다. 상기 WiMAX 방식은 기존의 제3세대 이동통신 시스템보다 넓은 대역폭을 가지고, 보다 많은 자원을 이용할 수 있으므로 고속 및 대용량의 데이터 통신에 유리하다는 장점을 가진다. 현재 상기 WiMAX 방식 또한 상용화에 박차를 가하고 있는 시점에 있다.

이상에서 상술한 무선 통신 시스템들은 각기 서로 다른 방식을 채택하고 있다. 따라서 3세대 이동통신 단말의 경우 WiMAX 방식의 네트워크에서 지원되지 않으며, 반대의 경우로 WiMAX 단말의 경우 3세대 이동통신 네트워크에서 지원할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 사용자들은 자신의 단말의 이동에 관계없이 원활하고 연속적인 통신을 원하고 있다. 이러한 사용자들의 요구를 충족할 수 있는 방법을 핸드오버(Handover : 이하 "HO"라 칭함)라 한다. 따라서 각 시스템들에서는 단말의 이동에 따른 핸드오버를 지원하기 위한 방식들을 제안하고 있다. 이는 3GPP-LTE 시스템에서도 핸드오버를 제공하기 위한 절차를 표준 규약으로 정의하고 있으며, PMIP 방식을 이용하는 경우에 대하여도 표준 규약을 정의하고 있다. 또한 WiMAX 시스템에서도 HO를 제공하기 위한 절차를 표준 규약으로 정의하고 있다.

그러면 먼저 3GPP-LTE 방식에서 제안되고 있는 PMIP 방식에 따른 HO의 절차에 대하여 살펴보기로 한다. 도 1은 3GPP 방식의 이동통신 시스템의 표준에서 제안하고 있는 핸드오버 시의 진행 절차도이다.

먼저 도 1은 3GPP TR 23.882에 명시되어 있는 3G-LTE 네트워크에서 PMIP(Proxy MIP)을 이용한 HO 절차도임을 밝혀둔다. 먼저 101단계에서 단말(User Equipment : 이하 "UE"라 함)과 Source RN간은 무선 채널을 통해 연결되어 있으며, Source RN과 Target RN간은 IP 베어러 서비스가 진행중인 상태이다. 이러한 경우에 HO가 필요하다고 판단되면, Source RN은 102단계에서 HO 초기화를 진행한다. 그리고 103단계에서 Source RN은 HO가 필요(Required)함을 Source MME/S-GW에게 알린다. 그러면 Source MME/S-GW는 104단계에서 Target MME/S-GW에게 Handover Prepation Request 메시지를 전송한다. 상기 메시지를 수신한 Target MME/S-GW는 105단계에서 Target RN에게 Handover Prepation Request 메시지를 전송하고, 106단계에서 상호간 자원 예약(Resource Reservation)을 수행한다. 그런 후 Target RN은 107단계에서 Handover Preparation Confirm 메시지를 Target MME/S-GW에게 전송한다. 상기 메시지를 수신한 Target MME/S-GW는 108단계에서 Handover Preparation Confirm 메시지를 Source MME/S-GW에게 전달하고, Source MME/S-GW는 109단계 및 110단계에서 Source RN을 통해 UE에게 Handover Command 메시지를 전달한다.

상기한 과정을 통해 핸드오버 명령 메시지가 전달되면, 111단계에서 UE에게 전달되는 데이터 손실(loss of data)을 최소화하기 위한 과정을 수행한다. 그러면 Target RN은 112단계에서 UE와 라디오 베어러 설정(Radio Bearer Establishment)을 수행하고, 113단계에서 Target MME/S-GW로 핸드오버 완료(Handover Complete) 메시지를 전송한다. 이에 따라 Tatget MME/S-GW는 114단계에서 PDN GW로 PMIP 등록 요규(Registration Request) 메시지를 전송하고, 115단계에서 PDN GW로부터 PMIP 등 록 응답 메시지(Registration Response)를 수신한 후 116단계에서 HO 완료 메시지를 Source MME/S-GW로 전달한다. 그러면 Source MME/S-GW는 117단계에서 UE와 라디오 베어러가 설정되어 있던 Source RN과 자원 해제(Resource Release) 과정을 수행한 후 118단계에서 Target MME/S-GW로 HO 완료 메시지를 전달한다. 상기한 과정이 완료되면, 119단계에서 UE의 위치 갱신 과정(Location Update Procedure)을 수행한다.

상기 도 1에서 설명한 MME/S-GW는 FA와 PMIP client의 기능을 모두 가지고 있기 때문에 PMIP client와 FA간의 등록 과정은 생략되었다. 도 1의 과정을 다시 간략히 살펴보면, Source RN에서 Serving MME/S-GW으로 HO를 요청하면 Serving MME/S-GW는 Target MME/S-GW에게 HO를 요청하고, Target MME/S-GW는 라디오 자원을 준비한다. 라디오 자원의 준비가 끝나면, Target MME/S-GW는 이를 Serving MME/S-GW에게 알리고, Serving MME/S-GW는 기지국에게 HO를 지시한다. UE가 HO 명령 메시지를 수신하고 나면, 바로 Target 기지국으로 동기화(synchronization)을 시작하게 되고, 동기화 과정이 완료되면, Target MME/S-GW는 PMIP client로서 UE를 대신하여 HA역할을 수행하는 PDN GW에 registration 혹은 binding update를 하게 된다.

이상에서 설명한 TR 23.882에 정의된 도 1의 HO 과정에서는 HA로의 등록 과정이 동기화 후에 진행된다.

다음으로 WiMAX에서 제안되고 있는 HO 절차에 대하여 살펴보기로 한다. 도 2는 WiMAX 표준화 문서에 제시되어 있는 HO 시의 진행 절차도이다. 상기 도 2에서는 라디오와 관련된 절차는 생략되어 있으며, MIP와 관련된 과정만이 기술되어 있으 며, 라디오와 관련된 HO 절차는 IEEE 802.16과 IEEE 802.16e 문서에 자세히 기술되어 있다. 또한 상기 도 2의 절차에 대하여도 IEEE 802.16 문서에 자세히 기재되어 있으므로, 여기서는 도 1과 대비하여 간략히만 살펴보기로 한다.

상기 도 2를 전술한 도 1과 대비하여 살펴보면, 도 1에서는 구성 요소를 표시함에 있어서, MME/S-GW가 PMIP 클라이언트(client)와 FA의 functionality를 함께 가지고 있는 형태로 표현되었다. 반면에 도 2에서는 논리적(logical)으로 PMIP 클라이언트와 FA를 분리시켜 기술하고 있다. 그러나 거의 대부분이 ASN Gateway 내에 구현될 기능들이므로, ASN Gateway와 MME/S-GW는 비슷한 성질의 것으로 파악할 수 있다. HO의 기능적 엔터티(functional entity)는 3G-LTE 시스템에서 기지국(Base Satation : 이하 "BS"라 함)에 구현될 수 있는 기능이므로, 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크 모두 HO를 초기화(initiation)하는 것은 BS로 볼 수 있다. 다만 도 2을 보면, PMIP 클라이언트(client)가 HO의 기능적 엔터티로부터 HO 요청을 의미하는 재등록 요구 메시지(relocation request message)를 받았을 때, 요청 확인 메시지라고 할 수 있는 재등록 응답 메시지(relocation response message)를 보내는 것은 전술한 도 1에서 설명한 3G-LTE 네트워크의 프로토콜과 WiMAX 네트워크의 프로토콜간 상이한 점이라 할 수 있다.

상술한 바와 같이 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크는 서로 다른 특징들을 가지고 있다는 점을 알 수 있다. 그런데 사용자들은 네트워크의 변경에 관계없이 이동성에 제약을 받지 않기를 원하고 있다. 따라서 서비스를 제공하는 사업자들은 상호간 또는 동일한 사업자가 서로 다른 네트워크인 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트 워크간 수직적 핸드오버(Vertical HO : 이하 "VHO"라 함)를 지원할 수 있기를 원하고 있다. 그러나 현재까지 제안된 바에서는 이러한 VHO를 지원할 수 있는 방법이 없다는 문제가 있다. 따라서 VHO를 지원하기 위해서는 이러한 문제를 해결해야만 한다.

본 발명에서는 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 시스템간 수직적 핸드오버를 제공할 수 있는 장치 및 방법과 그 시스템을 제공한다.

본 발명에서는 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 시스템간 MIP를 지원하는 또는 지원하지 않는 단말들에게 수직적 핸드오버를 제공할 수 있는 장치 및 방법과 그 시스템을 제공한다.

본 발명에서는 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 시스템간 끊김없는(seamless) 수직적 핸드오버를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 통신 시스템에서 인터워킹(interworking) 장치가 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 방법에 있어서, 제1네트워크에 연결된 이동 단말에 대한 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 이동 단말이 핸드오버하고자 하는 네트워크인 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하는 과정과, 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크로 송신하는 과정과, 상기 제2네트워크로부터 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지에 대한 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 주소를 이동 단말들의 이동성을 관리하는 홈 에이전트(Home Agent: HA)에 등록하고, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 IP 주소가 포함된 핸드오버 명령 메시지를 상기 이동 단말로 송신하는 과정을 포함하며, 상기 등록하는 과정은 상기 인터워킹 장치가 상기 이동 단말을 대신하여 상기 이동 단말의 IP 주소를 등록함을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 사용 가능한 통신 프로토콜에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 HA로 송신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 통신 시스템에서 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 인터워킹(interworking) 장치에 있어서, 제1네트워크에 연결된 이동 단말에 대한 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 수신부와, 상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 이동 단말이 핸드오버하고자 하는 네트워크인 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하는 제어부와, 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크로 송신하고, 상기 제2네트워크로부터 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지에 대한 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol:IP) 주소를 이동 단말들의 이동성을 관리하는 홈 에이전트(Home Agent:HA)에 등록하고, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 IP 주소가 포함된 핸드오버 명령 메시지를 상기 이동 단말로 송신하는 송신부를 포함하며, 상기 송신부는 상기 인터워킹 장치가 상기 이동 단말을 대신하여 상기 이동 단말의 IP 주소를 등록함을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 사용 가능한 통신 프로토콜에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 HA로 송신함을 특징으로 한다.

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본 발명에서는 IPv4 및 IPv6 단말기들을 DSPMIP 기술을 통하여 3G-LTE망과 WiMAX 네트워크에서 모두 지원이 가능하며, 단말기가 3G-LTE망과 WiMAX 네트워크 사이의 VHO 시 요구되는 추가적인 정보(IE)들을 시그널링 메시지들에 추가함으로써 두 네트워크가 사용하는 signaling protocol의 상이점을 극복할 수 있다. 또한 인 터워킹 장치의 설계를 통하여 3G-LTE망과 WiMAX망 사이에 단말기가 seamless handover를 지원받을 수 있는 signaling protocol 및 연동기능을 제안한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라서 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에서는 MIP를 갖지 않은 IPv4 및 IPv6 단말기들을 DSPMIP 기술을 통하여 3G-LTE망과 WiMAX망에서 모두 지원이 가능하며, 단말기가 3G-LTE망과 WiMAX망 사이의 vertical handover시 요구되는 추가적인 정보(IE)들을 signaling message들에 추가하고, 두 network이 사용하는 signaling protocol의 상이점을 극복할 수 있는 interworking unit의 설계를 통하여 3G-LTE망과 WiMAX망 사이에 단말기가 seamless handover를 지원받을 수 있는 signaling protocol 및 연동기능을 제안한다.

이하에서 설명되는 본 발명에서는 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크간의 VHO가 단말이 아닌 네트워크의 액세스 라우터(access router) 입장에서 가능하게 하는 것을 기반으로 설명할 것이다. 이러한 구성을 위해 DSPMIP 시그널링(signaling) 기술의 동작 주체인 DSPMIP 클라이언트(Client)와 L2/L3 시그널링의 동작 주체인 인터워킹 장치(interworking unit)와의 실질적 연동 관계에 대하여 설명될 것이다.

그러면 먼저 DSPMIP에 대하여 간략히 살펴보기로 한다. DSPMIP 기술은 IPv4와 IPv6간의 인터워킹(interworking)을 가능하게 하기 위한 기술로, IPv4를 사용하는 네트워크와 IPv6를 사용하는 네트워크를 모두 사용할 수 있다. DSPMIP 기술은 크게 IPv4 네트워크를 위한 DSPMIPv4 기술과 IPv6 네트워크를 위한 DSPMIPv6 기술로 나눌 수 있다.

DSPMIP 기술이 현재 개발중인 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크에 구현되기 위해서는 target 네트워크의 PMIP 클라이언트가 이동 단말을 위해 미리 RRQ 혹은 BU(Binding Update)를 수행하여야 한다. 3G-LTE의 네트워크와 WiMAX의 네트워크에서는 DSMIP(Dual Stack Mobile IP)과 PMIP(Proxy Mobile IP)의 상이한 이동성 운영(mobility management) 방식 때문에 두 가지 기술을 동시에 사용할 수 없고 또한 상호 연동이 안된다. 따라서 본 발명에서는 DSPMIP 기술을 적용하여 3G-LTE의 네트워크와 WiMAX의 네트워크 사이의 VHO 및 연동이 가능하게 하기 위해서 명시되어 있는 시그널링 메시지 내에 추가적인 IE들을 포함시킴으로써 target 네트워크로의 정보 전달을 수행할 수 있도록 한다. 또한 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크에서 사용하는 시그널링 프로토콜이 다르기 때문에 두 네트워크의 프로토콜을 모두 이해하고, 이종 네트워크로부터 받은 메시지를 번역하고, 그에 대한 적절한 응답을 보내줄 수 있는 인터워킹 장치를 제안한다.

상기한 바와 같이 DSPMIP 클라이언트와 인터워킹 장치는 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크의 액세스 라우터인 MME/S-GW, ASN 게이트웨이(gateway : GW), 그리고 본 발명에서 HA의 역할을 하는 PDN(Process Data Netwokr) GW에 구축될 수 있다. 3G-LTE/SAE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 혹은 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 VHO을 수행하게 되는 이동 단말이 MIP 기능을 가지지 않을 경우 MN가 IP 네트워크 상의 mobility을 지원하기 위해, 이동 단말 자체로는 MIP 기능의 부재로 인한 mobility 지원이 불가하므로, 이를 해결하기 위하여 액세스 라우터들인 3G-LTE/SAE 네트워크의 MME/S-GW와 WiMAX 네트워크의 ASN GW에서 이러한 mobility를 지원할 수 있어야 한다. 또한 3G-LTE/SAE 네트워크와 WiMAX 네트워크의 IP 버전(version)에 따른 시그널링 방법이 IPv4간 시그널링, IPv6간 시그널링, 그리고 IPv4와 IPv6간 시그널링으로 상이한 경우에 따른 상호 연동 및 호환성을 구축하기 위하여 Host 기반의 mobility를 이동 단말 대신 액세스 라우터들인 3G-LTE/SAE 네트워크의 MME/S-GW와 WiMAX 네트워크의 ASN GW에서 구축된 DSPMIP 클라이언트가 이러한 기능을 수행한다. 그러므로 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크의 액세스 라우터인 MME/S-GW와 ASN GW에 구현된 DSPMIP 클라이언트는 3G-LTE 네트워크상의 MME/S-GW나 PDN GW, 혹은 WiMAX 네트워크상의 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 서빙(serving) 네트워크와 타겟(target) 네트워크간 상이한 프로토콜로 인한 차이를 인식해야 한다. 또한 인터워킹 장치는 메시지 해석 및 요청 메시지 전송 등을 수행 하기 위한 기반으로, 이동 단말이 serving BS와의 연결을 끊고 target BS로의 동기화(synchronization) 과정을 끝내고 target 네트워크로 진입 하기 전에, MIP를 지원하고, IP 버전에 따른 IPv4, IPv6를 적응적으로 지원하기 위한 HA 등록 과정을 사전 수행하는 역할을 수행해야 한다. 즉 기존의 3GPP 표준 문서를 참조하면 DSPMIP 클라이언트는 인터워킹 장치의 동작 과정에서, MIP 시그널링을 통한 사전 HA로의 등록 과정 수행을 위해 요구되는 IE들이 존재하지 않는다. 따라서 이를 인터워킹 장치가 VHO를 위해 동작 절차 시 전송되는 메시지의 인식, 해석 및 이러한 각 메시지 내에 DSPMIP 클라이언트가 DSMIPv4, DSMIPv6, PMIPv4, PMIPv6 기능을 수행하는데 요구되는 정보를 IE의 형태로 추가시킨다. 그러므로 DSPMIP 클라이언트 기능을 위한 IE들이 추가된 메시지의 교환은 인터워킹 장치가 실질적인 L2 시그널링을 위한 VHO 관련 메시지를 target 네트워크에 작동될 수 있는 포맷으로 해석 후 전송하는 과정으로 수행된다. 즉 기존 기술에서는 VHO 메시지에 MIP 시그널링을 위한 정보가 부재하여, HA 등록 과정이 이동 단말이 target BS로의 synchronization 후에나 가능했지만, 본 발명에서는 이동 단말의 mobility 지원 여부와 IP 버전의 호환성 여부와는 독립적으로, 액세스 라우터에 구현된 DSPMIP 클라이언트가 HA에 등록을 미리 할수 있도록 해야한다. 따라서 인터워킹 장치는 VHO 관련 동작 수행 시 발생하는 각각 메시지에 필요한 IE를 추가할 수 있는 기능을 가져야 한다. 상기 각각의 메시지에 필요한 IE들은 후술할 DSPMIP 옵션들을 이용하여 추가적인 내용을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이를 통해 인터워킹 장치는 DSPMIP 기술을 적용한 mobility와 IP 버전 호환성 확보를 할 수 있어 네트워크 차원의 VHO를 수행할 수 있는 기반이 된다.

이러한 DSPMIP 클라이언트와 인터워킹 장치간의 동작 연동 관계를 통한 고속 핸드오버 IP 셋업(fast handover IP setup) 및 timing gap 감소, packet data loss 등을 줄이는 연결 요소가 된다. 즉, 이동 단말이 MIP 기능을 가지며 IPv4, IPv6를 모두 지원한다면, VHO 시 DSPMIP 기술이 요구되지 않는다. 그러나 본 발명에서 언급된 기술은 MIP 기능을 가지지 않은 이동 단말이 3G-LTE/SAE 네트워크이나 WiMAX 네트워크의 액세스 라우터나 HA에 인터워킹 장치를 구현함으로써 이동 단말에 독립적인 네트워크 기반의 VHO를 지원할 수 있다. 따라서 이러한 인터워킹 장치의 동작 구축 기반으로 DSPMIP 클라이언트가 VHO를 위한 MIP 시그널링 및 IP 버전 호환성 등의 기능을 이동 단말이 아닌 네트워크 차원의 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크의 액세스 라우터에 구현함으로써, 이동 단말이 MIP 기능과 IP version 호환성을 가지지 않은 경우도 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크간 VHO의 기본 요건이 되는 DSPMIP 클라이언트와 인터워킹 장치간 동작 연동 관계가 구축된다.

그러면 본 발명에 따른 인터워킹 장치에 대하여 좀 더 살펴보기로 한다.

본 발명에서 인터워킹 장치는 DSPMIP 기술 기반에서 단말기가 VHO를 지원받아야 할 때에 단말기와 현재 연결된 네트워크, 그리고 이종 네트워크 사이에 주고 받는 메시지들을 이용하여 VHO 및 연동을 가능하게 한다. 이를 위해 인터워킹 장치는 기존의 시그널링 메시지에 추가적인 IE들을 포함시켜 정보 전달을 수행하고, 두 네트워크에서 사용하는 시그널링 프로토콜의 차이를 인식하고 이종 네트워크로부터 받은 메시지를 번역 및 응답을 수행하는 역할을 수행해야 한다. 또한 인터워킹 장치는 3G-LTE 네트워크상의 MME/S-GW나 PDN GW, 혹은 WiMAX 네트워크상의 ASN Gateway에 구현된다. 3G-LTE 네트워크상의 MME/S-GW나 PDN GW, 혹은 WiMAX 네트워크상의 ASN Gateway에 구현된 인터워킹 장치는 자신이 VHO 수행 시 serving 네트워크인 경우, target 네트워크의 시그널링 메시지에 적합하도록 HO 요청 메시지를 변형하여 target 액세스 네트워크에 전달한다. 3G-LTE 네트워크상의 MME/S-GW나 PDN GW, 혹은 WiMAX 네트워크상의 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 자신이 VHO 수행 시 target 네트워크인 경우, serving 액세스 네트워크로부터 기존 serving 네트워크의 시그널링 포맷(format)으로 전달된 HO 요청 메시지를 자신인 target 액세스 네트워크에서 사용되는 메시지로 변환을 시켜주며 target 액세스 네트워크에 적합한 동작을 수행하는 역할을 한다.

인터워킹 장치의 구현을 3G-LTE 네트워크상의 MME/S-GW와 WiMAX 네트워크상의 ASN GW와 같은 액세스 라우터 차원의 구현 경우와, 3G-LTE 네트워크상의 PDN GW에 HA에 구현 경우로 구분하는 이유는 MME/S-GW나 ASN GW에 인터워킹 장치를 구현 시, serving 네트워크와 target 네트워크의 동일 level의 액세스 네트워크 차원의 연결을 구현하여 본 발명에 따라 구현된 R4a interface를 통한 serving 액세스 네트워크와 target 액세스 네트워크간 직접적인 통신이 가능하도록 하는 경우를 위한 것이다. 즉 R4a interface를 통한 serving 네트워크와 target 네트워크간 직접적인 통신은 R4a interface의 부재 시, HPLMN상의 PDN GW를 통한 통신이 수행되어, 이때 VPLMN상의 MME/S-GW, ASN Gateway와 PDN GW와의 통신 과정에서 발생하는 time delay를 발생시키지 않을 수 있으므로 round trip gain을 확보할 수 있는 효과가 있다.

반면 PDN GW에 인터워킹 장치를 구현 시, PDN GW는 HA의 역할을 수행하면서 비동일 level 차원의 PDN GW와 target 액세스 네트워크간의 통신을 가능케 하여, serving 네트워크와 target 네트워크간 동일 level 차원의 통신의 필요성을 경감시키는 경우를 위한 것이다. 이러한 기능을 위해 본 발명에 구현된 인터워킹 장치가 서로 다른 이종 네트워크간의 프로토콜을 잘못 이해하거나 필요한 메시지를 전송해주지 않는다면 네트워크 엔터티간의 유기적인 시스템의 흐름이 멈추게 된다. 따라서 핸드오버를 더 이상 진행할 수 없으므로 인터워킹 장치의 올바른 동작 절차는 VHO의 수행을 위한 중요한 역할을 한다.

이하에서 설명될 본 발명의 구체적인 실시 예는 크게 3G-LTE 네트워크에 존재하는 MME/S-GW가 수직 핸드오버를 위한 인터워킹 장치를 포함하는 경우와 PDN GW가 수직 핸드오버를 위한 인터워킹 장치를 포함하는 경우, 그리고 WiMAX 네트워크에 존재하는 ASN Gateway가 수직 핸드오버를 위한 인터워킹 장치를 포함하는 경우로 구분할 수 있다. 이를 각각의 실시 예로서 살펴보기로 한다.

< 제 1 실시 예 >

본 발명의 제 1 실시 예에서는 MME/S-GW가 수직 핸드오버를 위한 인터워킹 장치를 포함하는 경우이다. 이 경우에 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 수직 핸드오버를 수행하게 되는 경우 MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 WiMAX의 시그널링 메시지에 맞도록 핸드오버 요청 메시지를 변형하여 target이 되는 ASN GW로 전달한다. 또한 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 수직 핸드오버를 수행할 때, target MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 serving ASN GW로부터 WiMAX 네트워크의 시그널링 포맷으로 전달된 핸드오버 요청 메시지를 3G-LTE 네트워크에서 사용하는 메시지로 변환시켜주며, 3G-LTE에 적합한 동작을 수행한다.

도 3은 본 발명에 따라 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크간 상호 연동을 위한 연결 인터페이스를 도식화한 도면이다.

도 3에서 제1기지국인 BS1(304)은 3G-LTE 네트워크의 MME/S-GW(301)와 연결되어 있는 3G-LTE 네트워크의 기지국이고, 제2기지국인 BS2(305)는 WiMAX 네트워크의 ASN GW(302)와 연결되어 있는 WiMAX 네트워크의 기지국이다. 도 3에 도시한 바와 같이 MME/S-GW(301)와 ASN GW(302)는 모두 DSPMIP를 지원할 수 있는 DSPMIP 클라이언트 기능을 가지고 있다. MME/S-GW(301)와 ASN GW(302)사이에 있는 R4a connection은 본 발명에 따라 MME/S-GW와 ASN GW간 연결을 위한 인터워킹 장치가 구현되었을 경우 사용하게 되는 interface로서 두 네트워크 앤터티간의 통신의 통로가 된다. 즉, 본 발명에 따라 이동 단말(308)이 BS1(304)에서 BS2(305)로 연결을 바꾸거나 혹은 BS2(305)에서 BS1(304)로 연결을 바꿀 때 일어나는 것을 VHO이며, PDN GW(303)는 HA(Home Agent)의 역할을 하는 경우를 가정한 것이다. HSS(306)는 3G-LTE 네트워크의 AAA(Authentication, Authorization, Accounting)를 담당하는 서버이며, H-AAA(307)는 WiMAX 네트워크의 AAA를 담당하는 서버이다. MME/S-GW(301)와 PDN GW(303)간에 존재하는 interface는 S5로 MME/S-GW(301)와 PDN GW(303)간의 통신 통로가 된다. S5는 3GPP 액세스 혹은 non 3GPP 액세스를 위한 non-roaming 구조에서 MME/S-GW(301)와 PDN GW(303)간의 터널링과 터널링 관리를 위한 사용자 평면(user plane)을 제공한다. 현재 TS 23.401, TS 23.402에 개시되어 있는 Technical Specification 표준을 참조하면 home routed traffic에서 3GPP 액세스를 위한 로밍(roaming) 구조에서는 S5의 inter PLMN variant인 S8a가 VPLMN 상의 MME/S-GW(301)와 HPLMN 상의 PDN GW(303)간의 통신 통로가 된다. 또한 Home routed traffic에서 non-3GPP 액세스를 위한 roaming 구조에서는 S8b가 관련 제어를 위한 사용자 평면을 제공하여 VPLMN 상의 MME/S-GW(301)과 HPLMN 상의 PDN GW(303)간의 통신 통로가 된다. PDN GW(303)와 ASN GW(302) 사이에 존재하는 interface는 S2a2로 두 앤터티간의 통신 통로가 된다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따라 MME/S-GW(301)에 인터워킹 장치가 구현된 경우, R4a interface를 통하여 ASN GW(302)와 바로 통신이 가능하며, 인터워킹 장치의 도움으로 MME/S-GW(301)와 ASN GW(302)간에 주고 받는 메시지의 포맷들은 모두 WiMAX의 포맷을 따른다. 앞에서 전술한 바와 같이 만약 MME/S-GW(301)와 ASN GW(302)가 모두 DSPMIP를 지원할 수 있는 DSPMIP 클라이언트를 가지고 있지 않다면, 이동 단말은 자신이 사용하는 IP와 버전이 다른 네트워크에서는 통신을 지원 받을 수 없고 핸드오버 시 연결이 종료되는 문제가 발생한다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따라 MME/S-GW(301)에 인터워킹 장치가 구현된 경우, 이동 단말는 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 VHO를 수행하는 경우 ASN GW(302)는 DSPMIP을 지원하기 위한 정보를 MME/S-GW(301)로부터 전달 받아야 한다. 만일 VHO를 위해 필요한 정보가 부족한 경우, 일부 이동 단말은 서비스를 지원받지 못할 수 있으며, DSPMIP을 이용한 PDN GW(303)으로의 등록을 완료할 수 없다. 따라서 이동 단말(308)은 BS1(304)와 연결을 종료하고 BS2(305)로의 동기화(synchronization) 과정을 끝내고 WiMAX 네트워크로 진입하는 과정에서 지연이 생길 수 있다. 이와 관련된 정보에 대한 기술은 하기에 명시하도록 하겠다. 또한 네트워크단에서의 준비가 완료되지 않으면 bi-casting과 데이터 전달(data forwarding)과 같은 기술을 적용할 수 없기 때문에 데이터의 손실이 생길 수 있다. 이는 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 VHO를 수행할 때도 동일하다.

또한, 인터워킹 장치가 두 이종 네트워크간의 프토토콜을 잘못 이해하거나 필요한 메시지를 전송해주지 않는다면 네트워크 엔터티간의 유기적인 시스템의 흐름이 멈추게 되므로 핸드오버를 더 이상 진행할 수 없다.

도 4는 도 3의 구성에서 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 인터워킹 장치가 MME/S-GW에 위치한 경우를 도식화한 도면이다. 상기 도 4는 인터워킹 장치가 MME/S-GW(301)에 위치하였다는 점을 제외하면 도 3과 동일하므로 다른 구성에 대하여는 동일한 것으로 가정하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 MME/S-GW의 인터워킹 장치에서 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 핸드오버 시 제어 흐름도이다.

500단계에서 MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 3G-LTE 네트워크에서 이동 단말을 담당하던 BS로부터 핸드오버 요청 메시지인 Handover Preparation Request를 수신한다. 상기 메시지를 수신하면, MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 502단계로 진행하여 VHO를 수행할 것인지의 여부를 결정한다. VHO를 수행할 것인가의 결 정은 네트워크의 무선 기지국의 위치 및 가장 적절한 기지국을 선택하는 방법 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 어떠한 경우에 VHO를 결정할 것인가에 대하여 상세히 살피지는 않기로 한다.

상기 502단계의 검사결과 만약 VHO를 수행할 필요가 없다면 MME/S-GW의 인터워킹 장치는 504단계로 진행하여 3GPP 표준 규격에 따른 핸드오버를 위한 절차를 수행한다. 반면에 502단계의 검사결과 VHO를 필요로 하는 경우 MME/S-GW의 인터워킹 장치는 506단계로 진행하여 이동 단말의 듀얼 라디오 능력(dual radio capability)을 검사한다. 즉, 본 발명에서는 이동 단말의 듀얼 라디오 능력에 따라 두 가지 방식으로 나누어 VHO를 지원하도록 제공한다. 이와 같이 2가지 방식으로 나누어 VHO를 지원하는 이유는 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원할 수 있다면, 듀얼 라디오 초기화(dual radio initiation) 메시지를 적절한 시점에 이동 단말에게 전송해주어야 하기 때문이다.

상기 506단계의 검사결과 이동 단말이 듀얼 라디오를 사용할 수 있는 단말인 경우, MME/S-GW의 인터워킹 장치는 508단계로 진행하여 WiMAX 네트워크의 ASN GWy로 Relocation Request 메시지를 전송한다. 그리고 MME/S-GW의 인터워킹 장치는 510단계로 진행하여 유효한(valid) Relocate Response 메시지를 기다린다. Relocate Response 메시지는 Relocate Request 메시지의 응답(Acknowledgement)메시지로 볼 수 있다. 3G-LTE 네트워크의 경우 Handover Preparation Request 메시지를 받은 MME/S-GW는 즉각적으로 Handover Preparation Request 메시지를 전송한 BS에게로 응답 메시지를 전송하지 않는다. 따라서 MME/S-GW의 인터워킹 장치에서 처 리하지 못한다면, WiMAX 네트워크로부터 전송된 Relocate Response 메시지에 대한 적절한 응답 및 동작을 취하지 못할 것이다.

MME/S-GW의 인터워킹 장치는 메시지의 수신을 대기하면서 특정 메시지가 수신되면 512단계로 진행하여 유효한 Relocate Response 메시지를 전송 받았는가를 검사한다. 상기 512단계의 검사결과 유효한 Relocate Response 메시지가 수신된 경우 인터워킹 장치는 514단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 508단계로 진행하여 WiMAX의 핸드오버 요청 메시지인 Relocate Request 메시지를 WiMAX 네트워크의 ASN GW로 재전송한다. 유효한 Relocate Response 메시지를 수신하여 514단계로 진행하면, 인터워킹 장치는 514단계로 진행하여 네트워크 등록(registration)의 완료를 의미하는 WiMAX 메시지인 Relocate Confirm 메시지의 수신을 기다린다. 그리고 인터워킹 장치는 516단계로 진행하여 Relocate Confirm 메시지가 수신된 경우 518단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 514단계를 유지한다. Relocate Confirm 메시지를 수신하면, 인터워킹 장치는 518단계로 진행하여 506단계에서 검사한 결과에 따라 이동 단말의 듀얼 라디오를 초기화하고, 520단계로 진행하여 핸드오버를 요청한 serving BS와 이동 단말에게 target 네트워크로 핸드오버를 지시한다.

한편, 506단계의 검사결과 이동 단말이 단일 라디오(single radio)를 사용하는 경우 530단계 내지 538단계까지는 듀얼 라디오를 사용하는 경우의 508단계 내지 516단계와 동일한 과정을 수행한다. 그런 후 인터워킹 장치는 Relocate Confirm 메시지를 수신하면, 540단계로 진행하여 핸드오버를 요청한 serving BS와 이동 단말에게 핸드오버를 지시한다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 MME/S-GW에서 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 핸드오버 시 제어 흐름도이다.

MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 600단계에서 WiMAX의 ASN GW로부터 Relocate Request 메시지를 수신하면, VHO임을 알 수 있다. 따라서 인터워킹 장치는 600단계의 WiMAX의 ASN GW로부터 handover 요청을 의미하는 Relocate Request 메시지를 전송 받게 되면, WiMAX의 메시지를 해석한다. 그리고 인터워킹 장치는 602단계로 진행하여 target이 되는 BS에게 Handover Preparation Request 메시지를 전송한다. 이후 인터워킹 장치는 604단계에서 Target BS와 함께 라디오 자원(radio resource)를 준비한다. 이와 같이 라디오 자원의 준비가 완료되면, 인터워킹 장치는 606단계로 진행하여 Target BS로부터의 Handover Preparation Confirm 메시지가 수신될 때까지 대기한다. 따라서 인터워킹 장치는 608단계로 진행하여 Handover Preparation Confirm 메시지가 수신되었는가를 검사하며, Handover Preparation Confirm 메시지가 수신된 경우 610단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 606단계를 유지한다.

상기 인터워킹 장치는 Handover Preparation Confirm 메시지를 수신하여 610단계로 진행하면, WiMAX의 ASN GW로 Relocate Response 메시지를 전송한다. 인터워킹 장치는 612단계로 진행하여 HA를 담당하고 있는 PDN GW와 DSPMIP registration 혹은 BU 과정을 수행한다. HA와의 등록 과정이 완료되면, 인터워킹 장치는 614단계로 진행하여 WiMAX의 ASN GW로 Relocate Confirm 메시지를 전송한다. 이후 인터워킹 장치는 616단계로 3G-LTE 네트워크의 Target BS로부터의 Handover Complete 메 시지의 수신을 대기한다. 따라서 인터워킹 장치는 618단계로 진행하여 Handover Complete 메시지가 수신되는가를 검사하고, Handover Complete 메시지가 수신되는 경우 상기 핸드오버와 관련된 절차를 종료한다.

다음으로 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 시그널링 과정에 대하여 살펴보기로 한다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로의 VHO 시의 시그널링 과정을 도시한 도면이다. 도 9에서는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 MME/S-GW에 인터워킹 장치를 구비하도록 구성하여 VHO를 지원할 때, 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로의 VHO를 수행하는 이동 단말이 단일 라디오를 사용하는 경우이다.

901단계에서 이동 단말은 3G-LTE 네트워크에서 IP 베어러(bearer)를 유지하고 있었음을 가정한다. 902단계에서 3G-LTE 네트워크의 BS1이 핸드오버가 필요함을 인지하고, 903단계에서 MME/S-GW로 Handover Required 메시지를 전송한다. 이때 MME/S-GW에 구비된 인터워킹 장치는 VHO가 필요함을 검출하고, 904a단계와 같이 WiMAX 네트워크의 액세스 라우터인 ASN GW의 mobility trigger를 위한 Relocate Request 메시지를 전송한다. 여기서 종래 기술에서 설명한 도 1에 기술된 3G-LTE/SAE 네트워크에서 PMIP을 이용한 핸드오버 과정을 참고하면, 3G-LTE/SAE 네트워크 관련 3GPP TR 23.882에는 Relocate Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능의 Registration Request 메시지가 존재한다. 또한 종래 기술에서 설명한 도 2에 기술된 WiMAX 네트워크에서 PMIP을 이용한 핸드오버 과정을 참고하면, WiMAX 네트워크 관련 NWG Stage 2 Part 2에는 Registration Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능인 Relocate Request 메시지가 존재한다. 그러므로 앞선 904a 단계에서 단순히 인터워킹 장치가 구현되지 않은 경우 source 네트워크인 3G-LTE/SAE 네트워크 상 MME/S-GW에서 target 네트워크인 WiMAX 네트워크 상 ASN GW로 Registration Request 메시지를 보낸다면, 이는 ASN GW에서는 자신의 프토토콜에 해당하는 메시지가 아닌 상이한 프토토콜의 메시지가 입력되므로 동작이 불가능하게 되는 상황이 발생한다. 그러므로 본 발명의 제 1 실시 예에서는 이러한 상이한 프토토콜간 메시지의 유기적인 입력과 출력을 연결하기 위해 MME/S-GW에 인터워킹 장치를 필요로 함을 알 수 있다. 또한 target 네트워크인 WiMAX 네트워크로 네트워크에서 해석 가능한 메시지인 relocate request 메시지를 전송해주어 ASN GW의 mobility trigger를 가능하게 한다. 즉 source 네트워크인 3G-LTE/SAE 네트워크에서 mobility trigger를 하기 위해 요구되는 메시지를 단순히 WiMAX 네트워크에 전송 시 WiMAX 네트워크에서는 전송된 메시지를 해석할 수 없으므로 자신의 네트워크에 동작을 가능하게 할 수가 없다. 따라서 이를 해결하고자 인터워킹 장치가 WiMAX 네트워크가 해석 가능한 mobility trigger 메시지인 Relocate Request 메시지를 전송해준다. 이와 같이 3G-LTE 네트워크의 노드인 MME/S-GW에서 WiMAX 네트워크로 전달하는 메시지는 아직 정의된 형태가 없다. 따라서 본 발명에 따라 MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 target 네트워크인 WiMAX 네트워크로 전달하는 메시지를 하기 <표 1>과 같이 생성한다. 이때 전달되는 메시지는 WiMAX 네트워크에서 사용하는 메시지를 이용할 수 있으며, 본 발명에 따라 하기 <표 1>에 도시한 메시 지는 VHO를 요구하고 있음을 알려야 한다. 따라서 하기 <표 1>의 메시지에는 VHO임을 알리기 위한 VHO 플래그가 메시지를 추가하였다. Relocate Request 메시지에 포함되어야 할 내용을 도시하면 하기 <표 1>과 같이 도시할 수 있다.

상기 <표 1>에 사용된 필드들을 살펴보면, DSPMIP을 지원하기 위한 목적과 VHO를 알리기 위한 필드들이 또한 상기 메시지 필드에 부가되는 DSPMIP 옵션 필드를 이용하여 이동 단말의 능력 정보 예를 들어 단일 라디오(Single Radio) 또는 듀얼 라디오(Dual Radio) 등의 정보를 포함하도록 할 수 있다. 또한 DSPMIP 옵션 필드를 이용하여 사용할 인터페이스 종류 등 VHO를 위한 내용을 표시할 수도 있다. 이하에서 설명되는 동일한 명칭의 메시지인 경우 별도의 표기가 없는 한 동일한 메시지임에 유의해야 한다.

앞서 기술한 904a 단계와 마찬가지로 904b 단계에서 WiMAX의 ASN GW는 Relocate Response 메시지를 MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치으로 전송한다. 상기 Relocate Response 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 2>와 같이 도시할 수 있다. 이러한 경우에도 역시 단순히 전송 시에 인터워킹 장치가 구현되지 않은 경우 MME/S-GW는 mobility trigger를 위한 Relocate Response 메시지는 WiMAX 네트워크에 의존적인 메시지이므로 이종 네트워크인 3G-LTE/SAE 네트워크의 프토토콜은 이를 해석할 수 없다. 따라서 상기 Relocate Response 메시지를 그대로 수신하면 MME/S-GW는 상기 메시지를 수신할 경우 동작이 제대로 되지 않는 문제가 있다. 이를 해결하고자 MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 WiMAX의 ASN GW로부터 수신된 Relocate Response 메시지를 3G-LTE/SAE 네트워크가 해석할 수 있도록 한다.

다음으로 905단계에서 ASN GW는 PDN GW로 Registration Request 메시지를 전송한다. 이때, 이동 단말의 식별자(ID)와 의탁 주소(Care of Address : 이하 "CoA"라 함)를 함께 전송한다. 그러면 PDN GW는 906a 단계에서 H-AAA로 Access Request 메시지를 전송한다. 상기 Access Request 메시지에는 단말의 식별자와 IP 주소(IP addr.) 및 보안 관련 파라미터들(Security Parameters) 등을 포함한다. 이에 응답하여 H-AAA는 906b 단계에서 PDN GW로 Access Response 메시지를 생성하여 전송한다. 상기 Access Response 메시지에는 사용자 프로파일(User's profile)과 단말의 타입(Handset Type) 및 단말의 기타 기능(other capability of MN) 정보를 포함하여 전송한다.

그런 후 PDN GW는 907단계에서 ASN GW로 Regigtration Reply 메시지를 생성하여 전송한다. 상기한 906a 단계와 906b 단계 및 907단계는 HA인 PDN GW로 DSPMIP Registration 및 BU를 수행하는 과정이다. 여기서 905단계의 Registration Request 메시지와 907 단계의 Registration Reply 메시지는 HA 역할인 PDN GW와 target 네트워크의 액세스 라우터인 ASN GW 사이에 교환되는 메시지로, 이동 단말의 동기화(synchronization) 전에 미리 HA로의 등록을 완료하여 serving BS와 연결을 끊고 동기화를 수행한 후 target 네트워크로 넘어오는 이동 단말에게 바로 패킷을 전송할 수 있도록 한다.

DSPMIP 등록 과정이 완료되면, 908a 단계에서 ASN GW는 MME/S-GW와 WiMAX 네트워크의 target BS로 이를 알리기 위하여 MME/S-GW로는 Relocate Confirm 메시지를 전송한다. 이때에도 MME/S-GW로 VHO가 이루어져야 함을 알려야 하기 때문에 상기 Relocate Confirm 메시지에도 VHO 플래그가 포함되어 전달된다. 또한 상기 Relocate Confirm 메시지에도 후술할 DSPMIP 옵션을 이용하여 이동 단말에게 어떠한 서비스를 제공할 수 있는가를 전달할 수도 있다. 이때 이용되는 DSPMIP 옵션은 후술할 미리 예약용 필드를 이용할 수도 있고, 다른 필드들을 변형하여 사용할 수도 있다. 상기 Relocate Confirm 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 3>과 같이 도시할 수 있다.

상기 <표 3>에 도시한 바와 같이 DSPMIP 메시지에는 이동 단말의 식별자, HoA의 주소, CoA의 주소, 이동 단말 및 기기국의 NAI, 기지국의 IP 주소 및 인증과 관련된 파라미터들이 전송되어야 하며, 서비스를 제공하는 QoS 파라마터 등의 정보가 함께 제공되며, 앞에서 상술한 바와 같이 VHO 식별자가 포함된다. 상기한 메시지는 MME/S-GW에 구비된 인터워킹 장치가 상기 정보들을 3G-LTE 프로토콜에 맞춰 변환한 후 이를 MME/S-GW로 제공한다.

또한 ASN GW는 908b 단계에서 target BS로는 네트워크 Registration Completion 메시지를 전송한다. 이때 target BS로 전송되는 메시지 내에는 WiMAX 네트워크로 넘어올 이동 단말의 정보를 포함할 수 있다. 상술한 908a 및 908b단계에서 904a단계 및 904b 단계와 같이 Relocate Confirm 메시지를 받은 MME/S-GW는 이 메시지가 WiMAX 네트워크에 의존적이므로 3G-LTE/SAE 네트워크에선 해석이 불가하다. 따라서 본 발명에서는 MME/S-GW의 내부에 인터워킹 장치를 구현하여 3G-LTE/SAE 네트워크에서 상기 메시지를 해석한 후 이후 동작이 가능 하도록 한다. 908b 단계를 완료한 후 MME/S-GW는 909단계에서 serving BS로 Handover Command 메시지를 전송한다. 상기 Handover Command 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 4>와 같이 도시할 수 있다. 하기 <표 4>의 메시지는 인터워킹 장치에서 전술한 <표 3>의 정보를 변환하여 MME/S-GW에 포함된 DSPMIP 클라이언트로 제공하면, 상기 DSPMIP 클라이언트가 생성하여 BS로 제공하는 것이다.

상기 <표 4>에서 도시한 바와 같이 DSPMIP 클라이언트는 타켓 네트워크의 DSPMIP 클라이언트 IP 주소와 타겟 BS의 식별자, QoS 정보를 함께 알려준다. 또한 본 발명을 적용함에 따라 VHO 플래그를 BS로 제공하며, 듀얼 라디오의 사용 여부를 알려주는 듀얼 라디오 플래그 및 네트워크 등록 플래그도 함께 제공한다. 상기 듀얼 라디오 플래그는 시스템의 설계에 따라 포함하지 않고 구성할 수도 있다.

상기 MME/S-GW가 전송한 Handover Command 메시지를 수신한 Serving BS는 이를 910단계와 같이 이동 단말에게 Handover Command 메시지를 전송하여 핸드오버를 진행해야 함을 알린다. Handover Command를 수신한 이동 단말은 911a 내지 91h 단계를 통해 WiMAX 네트워크의 target BS와 동기화(synchronization)를 수행한다. 이 과정이 완료되면 이동 단말은 912a단계 및 913b단계와 같이 네트워크 re-entry 과정에 들어간다. 상기한 과정은 912a 단계 내지 913b단계는 WiMAX 네트워크에 등록되는 과정이므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다. 상기와 같은 과정이 완료되면, 614단계와 같이 3G-LTE 네트워크의 기지국과 이동 단말간 자원을 해제한다. 그리고 새로 만들어진 Intra-ASN 데이터 경로(data path)를 통해 계속해서 데이터를 전송하거나 전송 받을 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로의 VHO 시의 신호 흐름도이다. 상기 도 10은 도 9와 달리 핸드오버를 요구하는 이동 단말이 듀얼 라디오를 사용한다는 점이다. 따라서 도 10의 설명에서는 도 9와 대비하여 달라지는 점만 살펴보기로 한다.

MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 1022단계의 Relocate Confirm 메시지를 수신한 후 1026단계의 Handover Command 메시지보다 먼저 1023단계에서 Dual Radio initiation 메시지를 전송하는 것이 단일 라디오와 다른 점이라 할 수 있다. 상기 Dual Radio initiation 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 5>과 같이 도시할 수 있다.

상기 <표 5>에서도 앞에서 상술한 바와 같이 시스템의 설계에 따라 듀얼 라디오 플래그는 필수 구성요소(M)로 볼 수도 있고, 옵션으로 사용하도록 구성할 수도 있다.

1019단계의 Registration Request 메시지와 1021 단계의 Registration Reply 메시지는 HA 역할인 PDN GW와 target 네트워크의 액세스 라우터인 ASN GW 사이에 교환되는 메시지로, 이동 단말의 synchronization 전에 미리 HA로의 등록을 완료하여 serving BS와 연결을 끊고 synchronization 수행 후 target 네트워크로 넘어오는 이동 단말에게 바로 패킷을 전송할 수 있도록 한다. 상기한 메시지는 도 9에서 살펴보았으므로 이하에서는 더 살피지 않기로 한다.

MME/S-GW의 인터워킹 장치는 Dual Radio Initiation 메시지를 생성하여 Dual radio setup의 시작을 지시한다. 상기 Dual Radio Initiation 메시지는 기존의 3G-LTE 네트워크의 시그널링 메시지에는 존재하지 않는 것이다. 즉, 본 발명에서 이동 단말의 듀얼 라디오 능력(dual radio capability)을 고려하여 추가된 메시지이며, 상기 <표 5>에 도시한 Handover Command와 유사한 성격을 가진다. 따라서 Handover Command 메시지에 네트워크 Registration 플래그(flag)를 추가하여 Handover Command와 구분되도록 하였다. 그 이하의 과정은 앞에서 상술한 도 9의 과정과 동일하므로 여기서는 더 살피지 않기로 한다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 VHO를 수행할 경우 신호 흐름도이다. 도 11에서는 이동 단말이 단일 라디오나 듀얼 라디오를 사용하는 경우를 따로 구분하지 않았다. 따라서 만약 이동 단말이 듀얼 라디오 기능을 지원 가능하다면 단일 라디오의 경우와 핸드오버 진행상의 흐름은 동일하며, 단일 라디오보다 동기화 과정 및 물리적 링크 설정(physical link setup)에 시간상 많은 이득이 발생하는 것이 차이점이라 할 수 있다.

1101단계에서 WiMAX 네트워크에서 이동 단말을 지원하던 BS2가 핸드오버가 필요하다고 판단되면, 1102단계에서 BS2는 ASN GW로 Relocate Request 메시지를 전송한다. Relocate Request 메시지를 수신한 ASN GW에서 VHO가 필요하다는 것을 판단하고 1103단계에서 Relocate Request를 3G-LTE 네트워크의 MME/S-GW에게로 전송한다. 1103단계를 참고하면, WiMAX 네트워크의 ASN GW는 3G-LTE 네트워크의 MME/S-GW로 VHO trigger를 위한 Relocate Request 메시지를 전송한다. 여기서 종래 기술에서 설명한 도 1에 기술된 3G-LTE 네트워크에서 PMIP을 이용한 핸드오버 처리 과정을 참고하면, 3G-LTE 네트워크 관련 3GPP TR 23.882에는 Relocate Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능의 Registration Request 메시지가 존재한다. 또한 종래 기술에서 설명한 WiMAX 네트워크에서 PMIP을 이용한 핸드어보 처리 과정을 참고하면, WiMAX 네트워크 관련 NWG Stage 2 Part 2에는 Registration Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능인 Relocate Request 메시지가 존재한다. 그러므로 앞선 1103단계에서 만일 인터워킹 장치가 구현되지 않았을 경우, source 네트워크인 WiMAX 네트워크 상의 ASN GW에서 target 네트워크인 3G-LTE/SAE 네트워크 상의 MME/S-GW로 Registration Request 메시지를 먼저 보낸다면, 이는 MME/S-GW에서는 자신의 프토토콜에 해당하는 메시지가 아닌 상이한 프토토콜의 메시지가 입력되므로 되므로 동작이 불가능하게 되는 상황이 발생한다. 그러므로 본 발명의 제 1 실시 예에서는 이러한 상이한 프토토콜 간 메시지의 유기적인 입력과 출력을 연결해주고자 MME/S-GW에 인터워킹 장치를 구현하여 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크로 Relocate Request 메시지를 네트워크에서 해석 가능한 메시지로 인식하여 VHO trigger를 가능하게 한다. 즉 source 네트워크인 WiMAX 네트워크에서 VHO trigger를 하기 위해 요구되는 메시지를 단순히 3G-LTE 네트워크에 전송 시 3G-LTE 네트워크에서는 전송된 메시지를 해석하여 자신의 네트워크에 동작을 가능하게 할 수 가 없다. 따라서 본 발명에 따른 인터워킹 장치가 3G-LTE 네트워크가 해석 가능하도록 변환해준다.

이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 판단하기 위하여 1104단계에서 AAA 과정을 거치게 된다. 즉, 이동 단말에 따라 VHO를 지원할 수도 있고, 그렇지 않은 경우도 존재할 수 있기 때문이다. 인증이 완료되면, 1105단계에서 MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 Handover Preparation Request 메시지를 3G-LTE 네트워크의 target BS1로 전송한다. 상기 Handover Preparation Request 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 6>과 같이 도시할 수 있다.

상기 <표 6>에 도시한 바와 같이 Handover Preparation Request 메시지는 VHO를 진행해야 하므로 본 발명에 따라 VHO 식별자를 포함한다. 또한 시스템의 설계에 따라 이동 단말의 듀얼 라디오 지원 가능 여부를 알리는 듀얼 라디오 프래그도 포함할 수 있다.

그 후 MME/S-GW와 target BS1는 1106단계에서 이동 단말을 위한 라디오 자원(radio resource)을 준비한다. 라디오 자원의 준비가 끝나면 target BS1는 1107단계에서 MME/S-GW로 Handover Preparation Confirm 메시지를 생성하여 전송한다. 상기 Handover Preparation Confirm 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 7>과 같이 도시할 수 있다.

상기 Handover Preparation Confirm 메시지를 수신한 앞서 기술한 1103 단계와 마찬가지로 1108 단계에서 3G-LTE 네트워크의 MME/S-GW는 Relocate Response 메시지를 WiMAX 네트워크의 ASN GW으로 전송한다. 이때, 인터워킹 장치가 구현되지 않은 경우 MME/S-GW는 VHO trigger를 위한 Relocate Response 메시지 자체를 발생시킬 수 없으므로, 동작이 제대로 되지 않는 문제가 있다. 따라서 본 발명에 따른 인터워킹 장치는 WiMAX의 ASN GW로 송신될 Relocate Response 메시지를 3G-LTE 네트워크에서 해석할 수 있는 기능을 수행한다. 즉, MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 1108단계에서 ASN GW로 Relocate Response를 전송하고 이를 수신한 ASN GW는 1109단계에서 이 메시지를 원래 핸드오버를 요청했던 WiMAX 네트워크의 serving BS2로 전송한다. 그후, BS2에서 이동 단말을 3G-LTE 네트워크의 target BS1으로 강제로 핸드오버를 시키는 1110단계와 3G-LTE 네트워크에서 DSPMIP Registration 혹은 BU를 하는 1112, 1113단계가 진행이 된다. 1111a단계에서 이동 단말이 target BS1으로의 동기화 과정을 수행한다. MME/S-GW에 구현된 인터워킹 장치는 DSPMIP 등록 과정을 완료하면 ASN GW로 Relocate Confirm 메시지를 전송하고, 이를 수신한 ASN GW는 이를 WiMAX 네트워크의 serving BS로 전송한다. 만약 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원한다면 1111단계가 1112, 1113단계보다 빨리 완료 될 수도 있다. 1111a단계가 완료되면, 1111b, 1111c 단계에서 Handover Complete 메시지가 전송 된다. 1115단계에서 1103, 1108 단계와 같이 Relocate Confirm 메시지를 송신할 MME/S-GW는 Relocate Confirm 메시지가 WiMAX 네트워크에 의존적이므로 3G-LTE/SAE 네트워크에서는 송신을 위한 해석이 불가하다. 따라서 본 발명의 제 1 실시 예에서는 MME/S-GW에 인터워킹 장치를 구현하여 3G-LTE/SAE 네트워크에서 이 메시지를 WiMAX 네트워크로 송신 할 수 있는 동작이 가능하게 한다. 1116단계 이후의 단계들이 나타낸 것은 WiMAX 네트워크에서의 session termination 과정으로 target 네트워크로의 핸드오버가 완벽히 완료되고 난 후 진행된다. 여기서는 1117 단계 내지 1121단계에 대하여는 더 상술하지 않기로 한다.

< 제 2 실시 예 >

본 발명의 제 2 실시 예에서는 PDN GW가 VHO를 위한 인터워킹 장치를 포함하는 경우이다. 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 VHO를 수행하게 되는 경우 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 MME/S-GW로부터 요청된 VHO를 인식하고, WiMAX네트워크의 ASN GW로 HO 요청 메시지를 전송한다. 이때 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 HO 요청 메시지를 WiMAX 네트워크의 시그널링 프토토콜에 맞는 형태로 변형시켜준다. 또한 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 HO를 수행하는 경우 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 ASN GW로부터 요청된 VHO를 인식하고, MME/S-GW에 알맞게 HO 요청 메시지를 변환하여 전송한다. 그 밖에 프토토콜간의 차이에 의해 요구되는 동작 및 PDN GW에서 지원하며 프토토콜간의 차이에 의해 요구되는 동작에 대한 내용은 하기에 기술하도록 하겠다.

또한 이하 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크 사이의 VHO를 수행하기 위한 절차를 도면을 참조하여 설명할 것이다. 후술될 도면에서는 VHO 수행과 관련된 엔터티들 중에서 본 발명의 주요한 특징에 관련된 부분만을 설명할 것이다. 구체적으로는, AAA 과정에 대한 자세한 절차와 serving 네트워크의 라디오 자원 해제(radio resource release) 방법 등의 절차에 대한 설명은 생략할 것임에 유의해야 한다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 PDN GW에 인터워킹 장치가 구현된 경우의 시스템 구성도이다.

PDN GW(303)에 인터워킹 장치가 구현된 경우, MME/S-GW(301)와 ASN GW(302)간의 직접적인 시그널링의 필요성은 많이 줄어게 된다. 또한 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크 사이의 시그널링은 PDN GW(303)와 ASN GW(302) 사이에 주로 존재한다. PDN GW(303)에 구현된 인터워킹 장치의 도움으로 PDN GW(303)와 ASN GW(302)가 주고 받는 메시지의 포맷은 모두 WiMAX의 포맷을 따라야 한다. 이때 R4a interface는 시그널링에 사용되지 않으며, IP 패킷의 통로 역할만을 한다.

PDN GW(303)에 인터워킹 장치가 구현된 경우, 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 VHO를 수행할 때에 PDN GW(303)는 ASN GW(302)에게 DSPMIP을 지원하기 위한 정보를 MME/S-GW(301)로부터 받아서 WiMAX 시그널링 포맷에 맞게 메시지를 구성하여 정보를 전달해야 한다. 이때 전달해준 정보가 부족한 경우에 발생할 수 있는 문제점들은 MME/S-GW(301)가 인터워킹 장치를 담당할 때와 같다. 또한, PDN GW(303)에 인터워킹 장치가 구현된 경우에도 서로 다른 이종 네트워크간의 프토토콜을 잘못 이해하거나 필요한 메시지를 전송해주지 않는다면 네트워크 엔터티간의 유기적인 시스템의 흐름이 멈추게 되므로, HO를 더 이상 진행할 수 없는 문제가 발생한다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 PDN GW에 인터워킹 장치가 구현된 경우의 PDN GW의 VHO를 위한 동작 흐름도이다.

700단계에서 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 MME/S-GW로부터 Handover Preparation Request 메시지를 수신한다. PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 MME/S-GW가 자신에게 HO를 요청한 것을 통하여 VHO가 필요함을 인식할 수 있다. 따라서 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 702단계로 진행하여 이동 단말이 듀얼 라디오 모드(dual radio mode)를 지원하는지 여부에 따라 두 가지 방식으로 동작하게 된다.

먼저 702단계의 검사결과 이동 단말이 듀얼 라디오를 사용하지 못하는 단말인 경우 730단계로 진행하여 WiMAX 네트워크의 H-AAA 서버에 Access Request 메시지를 전송한다. 그 후 732단계로 진행하여 Access response를 기다린다. 따라서 인터워킹 장치는 734단계를 통해 Access request가 수신되는가를 검사할 수 있다. 상기 검사결과 Access reqeust가 수신되면, 이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 확인한 후 736단계와 같이 HO 요청 메시지인 ASN GW로 Relocate Request를 전송한다.

3G-LTE 시스템의 경우 handover 요청 메시지를 전송한 후 즉시 응답(acknowledgement) 메시지를 전송 받지 않지만, WiMAX 네트워크의 시그널링의 구조를 유지하기 위하여, 인터워킹 장치는 738단계에서 ASN GW로부터의 Relocate Response 메시지를 기다린다. 따라서 인터워킹 장치는 740단계에서 Relocate Response 메시지의 수신을 검사한다. 상기 검사결과 Relocate Response 메시지가 수신된 경우 742단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 736단계로 진행하여 ASN GW로 Relocate Request 메시지를 재전송한다.

상기 742단계로 진행하면, PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 HA로서 DSPMIP Registration 혹은 Binding update 과정을 수행한다. 그 후 744단계에서 인터워킹 장치는 Relocate Confirm 메시지의 수신을 대기한다. 따라서 인터워킹 장치는 746단계로 진행하여 Relocate Confirm 메시지의 수신 여부를 검사하고 Relocate Confirm 메시지가 수신된 경우 748단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 744단계를 유지한다. 748단계로 진행하면, 인터워킹 장치는 MME/S-GW로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송함으로써 MME/S-GW가 이동 단말과 BS에게 Handover Command를 trigger할 수 있도록 한다.

한편, 상기 702단계의 검사결과 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원하는 경우, 단일 라디오의 같이 먼저 704단계 및 706단계에서 AAA 절차를 수행한다. 그리고 708단계에서 Access Response 메시지가 도착하면 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 710단계에서 이동 단말에게 dual radio initiation 메시지를 전송한다. 그 후 712단계 내지 724단계까지의 동작은 단일 라디오인 경우의 736단계부터 748단계까지의 동작과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 VHO를 수행할 때 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치의 동작 흐름도이다.

WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 HO를 설명하면, 800단계에서 WiMAX의 ASN GW로부터 Relocate Request 메시지를 받게 되면서, WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 HO가 시작된다. 그리고 인터워킹 장치는 802단계에서 MME/S-GW로 Handover Preparation Request 메시지를 보낸 후, 804단계에서 Handover Preparation Confirm 메시지의 수신을 대기한다. 따라서 인터워킹 장치는 806단계에서 Handover Preparation Confirm 메시지의 수신을 검사하고, Handover Preparation Confirm 메시지가 수신된 경우 808단계로 진행하며, Handover Preparation Confirm 메시지가 수신되지 않은 경우 804단계를 유지한다.

상기 Handover Preparation Confirm 메시지를 수신하면, 인터워킹 장치는 808단계에서 WiMAX의 ASN GW로 Relocate Response 메시지를 전송한다. 그리고 810단계에서 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 HA로서 MME/S-GW와 DSPMIP과 관련된 Registration 혹은 Binding update를 수행한다. 이 과정이 완료되면,인터워킹 장치는 812단계와 같이 3G-LTE 네트워크의 target BS로부터 Handover Complete 메시지의 수신을 대기한다. 따라서 인터워킹 장치는 814단계에서 Handover Complete 메시지가 수신되는가를 검사하고, Handover Complete 메시지가 수신된 경우 816단계로 진행하며 Handover Complete 메시지가 수신되지 않은 경우 812단계를 유지한다.

816단계에서 MME/S-GW가 Handover Complete 메시지를 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치으로 전달하면, 820단계에서 인터워킹 장치는 바로 MME/S-GW로 Handover Complete Ack 메시지를 전송한다. 820단계에서 ASN GW로 Relocate Confirm 메시지를 보내는 것을 끝으로 HO와 관련된 시그널링은 종료된다. 이 밖에 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 HA로서 기존의 트래픽 데이터 경로(traffic date path)의 해제시 발생하는 종료(termination) 과정에 관여될 수 있다.

또한 DSPMIP에서는 이동 단말이 IPv4이던 IPv6이던 관계없이 모두 지원이 가능하며 MIP(Mobile IP) 등록하는 과정에 IPv4 또는 IPv6의 경우에 따라서 등록하는데 쓰이는 메시지들이 다르다. DSPMIP 과정에서는 IPv4를 지원하기 위해서 MIP 등록하는 과정에 RRQ(Registration Request)를 보내게 되며, RRQ를 승인하는 의미의 응답으로 RRP(Registration Reply)를 받게 된다. 반면에 DSPMIP 과정에서는 IPv6를 지원하기 위해서 MIP 등록하는 과정에서는 RRQ 대신 BU(Binding Update)를 보내게 되며, BU를 승인하는 의미의 응답으로 RRP 대신 BA(Binding Acknowledgement)를 받게 된다. 아래의 실시 예들에서는 IPv4를 가정하여 MIP 등록과정에서 RRQ 및 RRP를 쓰는 것만을 보여 준다. 하지만 DSPMIP의 기능 때문에 IPv6 작업이 필요한 경우에는 RRQ 대신 BU를 쓰며 RRP 대신에 BA를 쓸 것이다.

기존의 3GPP TR 23.882에 정의된 HO 절차에서는 HA로 등록을 수행하는 과정이 serving BS와 연결을 끊고 동기화(synchronization) 이후에 진행되므로 이동 단말이 target BS와의 동기화가 완료된 후, HA로 등록을 수행하여 패킷을 요청하게 되는 경우, source 네트워크에서 전송하지 못한 패킷의 양이 클 수 있다. 따라서 패킷의 손실(packet loss)이 커지고, 네트워크 자원의 낭비가 큰 문제점이 있었다. 일반적으로 동기화를 완료한 후, HA에 등록을 수행할 때까지 모든 패킷은 source 네트워크로 이동해 있으므로, 미리 HA에 등록을 수행 후에 요청된 적정 시점에 source 네트워크에서 target 네트워크로 패킷을 전송하여 queuing한 후 이동 단말이 동기화를 완료하고 네트워크 등록(registration)을 요청할 시 바로 패킷을 넘겨주는 경우가 queuing 지연 및 패킷 손실을 감소시킬 수 있다. 따라서 timing gap을 줄일 수 있으며, 네트워크 자원의 낭비도 줄일 수 있는 장점이 있다. 즉, 동기화 수행 전에 미리 HA에 등록이 완료하여 backbone 네트워크에서 target 네트워크로 전송 경로를 미리 변경시켜 놓을 수 있으므로 패킷 처리가 수월하게 되는 장점을 가진다. 또한 기존의 3GPP TR 23.882에 고려되지 않았던 고속 HO를 위한 IP setup procedure를 사전에 수행을 함으로써 상기 언급한 이득을 취할 수 있다. 이러한 동기화 완료 전에 미리 HA로의 등록 수행 과정을 기존 기술에서 수행하지 못했던 이유는 target 네트워크에서 기존 3G-LTE/SAE 관련 표준 문서들에 언급된 VHO 관련 메시지에는 L3 MIP 시그널링을 위해 필요한 IE 정보들이 부족하여, HA의 주소를 미리 알지 못했기 때문에, 항상 이동 단말이 동기화를 수행한 후에 이동 단말으로부터 수신된 정보를 기반으로 등록을 수행해야만 했기 때문이다. 또한 네트워크 단에서 준비가 완료되지 않을 경우 bi-casting이나 데이터 전달(data forwarding) 기술을 적용할 수 없음으로 인한 데이터 손실 등의 추가적인 문제점도 있다. 그러므로 본 발명에서는 단순히 기존의 이동 단말의 동기화와 MIP 시그널링을 기반으로 하는 HA의 등록 과정의 순서를 바꿀 뿐 아니라 동기화 수행 전에 미리 HA에 등록이 완료될 수 있도록 하기 위한 절차에서 발생하는 상기 언급된 문제점을 해결하기 위하여, 기존 3G-LTE/SAE 관련 VHO 메시지에 동기화 수행 전에 미리 HA에 등록을 완료 시키기 위한 MIP 시그널링 관련 IE들을 포함시키는 과정을 추가하였다. 즉 기존의 VHO 관련 메시지로는 동기화 수행 전에 미리 HA에 등록을 위한 정보를 인식할 수 있는 방법이 없었으므로 이러한 HA에 미리 등록을 위한 MIP 시그널링 관련 정보를 VHO 관련 메시지에 IE를 추가하는 방식으로 해결한다.

도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 단일 라디오를 지원할 수 있는 단말의 VHO 진행 시 신호 흐름도이다.

1301단계에서 이동 단말은 3G-LTE 네트워크에서 IP 베어러(bearer)를 유지하고 있었음을 가정한다. 802단계에서 3G-LTE 네트워크의 BS1이 HO가 필요함을 인지하고, 1303단계에서 MME/S-GW로 Handover Required 메시지를 전송한다. 이때 MME/S-GW에서는 VHO가 필요함을 인식하고 1304단계와 같이 PDN GW로 VHO 플래그를 1로 설정한 Handover Preparation Request 메시지를 전송한다. PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 1305a단계 및 1305b단계에서 먼저 AAA 과정을 통해 이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 확인한 후 1306a단계에서 WiMAX 네트워크의 ASN GW로 ASN GW의 mobility trigger를 위한 Relocate Request 메시지를 전송한다. 여기서 종래 기술에서 설명한 도 1에 기술된 3G-LTE 네트워크에서 PMIP을 이용한 HO 절차와 대비하여 살펴보면, 3G-LTE 네트워크 관련 3GPP TR 23.882에는 Relocate Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능의 Registration Request 메시지가 존재한다. 또한 종래 기술에서 설명한 도 2에 기술된 WiMAX 네트워크에서 PMIP을 이용한 HO 절차와 대비하여 살펴보면, WiMAX 네트워크 관련 NWG Stage 2 Part 2에는 Registration Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능인 Relocate Request 메시지가 존재한다. 그러므로 앞선 1306a 단계에서 인터워킹 장치는 source 네트워크인 3G-LTE 네트워크 상 PDN GW에서 target 네트워크인 WiMAX 네트워크 상 ASN GW로 Registration Request 메시지를 ASN GW에서는 해석할 수 있도록 변환하여 전송한다. 이를 통해 ASN GW mobility trigger를 가능하게 한다. 이때, PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 target 네트워크인 WiMAX 네트워크에 VHO임을 알리기 위하여 VHO 플래그가 메시지에 추가되어야 하며, 이러한 메시지들은 앞에서 살핀 바와 같다.

앞서 기술한 1306a 단계와 마찬가지로 1306b 단계에서 WiMAX의 ASN GW는 Relocate Response 메시지를 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치로 전송한다. 이때, 단순히 인터워킹 장치가 구현되지 않은 경우의 전송 시 PDN GW는 mobility trigger를 위한 Relocate Response 메시지는 WiMAX 네트워크에 의존적인 메시지이므로 이종 네트워크인 3G-LTE 네트워크의 프토토콜은 이를 해석할 수 없으므로 인터워킹 장치는 WiMAX의 ASN GW로부터 수신된 Relocate Response 메시지를 3G-LTE 네트워크가 해석할 수 있도록 변환하여 제공한다. 즉 1306b 단계에서 WiMAX의 ASN GW는 Relocate Response 메시지를 PDN GW로 전송한다. 이때, ASN GW는 WiMAX 네트워크의 프로토콜에 따라 메시지를 생성하여 전송한다. 그리고 1307단계와 1308단계에서 HA인 PDN GW와 DSPMIP RRQ 및 RRP를 수행한다. 여기서 1307단계의 Registration Request 메시지와 1308단계의 Registration Reply 메시지는 HA 역할인 PDN GW와 target 네트워크인 ASN GW간 이동 단말의 동기화 전에 미리 HA로의 등록을 완료하여 serving BS와 연결을 끊고 동기화 수행 후 target 네트워크로 넘어오는 이동 단말에게 바로 패킷을 전송할 수 있도록 한다.

DSPMIP 등록 과정이 완료되면, 1309a 단계에서 ASN GW는 PDN GW로는 Relocate Confirm 메시지를 전송한다. 1309a단계에서는 1306a단계 및 1306b 단계와 같이 Relocate Confirm 메시지를 받은 PDN GW는 Relocate Confirm 메시지가 WiMAX 네트워크에 의존적이므로 3G-LTE 네트워크에선 해석이 불가능하다. 따라서 PDN GW에 인터워킹 장치는 Relocate Confirm 메시지를 해석 가능하도록 변환한다. 이후 1309b 단계에서 ASN GW는 target BS2로 Network Registration Completion 메시지를 전송한다. 이때 target BS로 전송되는 메시지 내에는 WiMAX 네트워크로 넘어올 이동 단말의 정보를 포함할 수 있다. 상기 Network Registration Completion 메시지를 표로 도시하면 하기 <표 8>과 같이 도시할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시 예에서는 인터워킹 장치가 PSN GW에 위치하고 있으므로, 상기 <표 8>의 메시지는 WiMAX 방식에 따른 메시지가 된다. 1309a단계에서 Relocate Confirm 메시지를 받은 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 1310단계에서 HO를 요청한 MME/S-GW로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. Handover Preparation Confirm 수신한 MME/S-GW는 1311단계에서 serving BS1로 Handover Command를 지시하며, 이를 수신한 Serving BS1은 1312단계에서 이동 단말에게 알린다. Handover Command를 수신한 이동 단말은 1313단계에서 WiMAX 네트워크의 target BS와 동기화를 수행한다. 이 과정이 완료되면 이동 단말은 1314단계 및 1315단계와 같이 네트워크 re-entry 과정에 들어간다. 상기 re-entry 과정이 완료되면 1316단계와 같이 3G-LTE 네트워크의 자원을 해제한다. 그리고 새로 만들어진 Intra-ASN 데이터 경로를 통해 계속해서 데이터를 전송하거나 수신할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 <표 1> 내지 <표 8>에 포함되는 각 IE들을 모두 도시하면 하기 <표 9>와 같이 도시할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 단일 라디오만을 지원하는 단말의 VHO 진행 시 신호 흐름도이다. 도 14에서는 이동 단말이 단일 라디오를 지원하는 경우와 유사한 구조를 가지므로 다른 부분에 대하여 살펴보기로 한다.

1411b단계에서 이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 알자마자 1411c단계에서 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치가 이동 단말로 듀얼 라디오를 초기화(initiation)함으로써, WiMAX 네트워크의 target BS로 일찍 동기화를 수행할 수 있다는 장점이 있다. 또한 1415단계의 Registration Request 메시지와 1416단계의 Registration Reply 메시지는 HA 역할인 PDN GW와 target 네트워크의 액세스 라우터인 ASN GW 사이에 교환되는 메시지로, 이동 단말의 동기화 전에 미리 HA로의 등록을 완료하여 serving BS와 연결을 끊고 동기화를 수행한 후 target 네트워크로 넘어오는 이동 단말에게 바로 패킷을 전송할 수 있도록 한다. 따라서 1419단계와 1420단계를 통하여 이동 단말이 Handover Command 메시지를 수신하고 WiMAX 네트워크의 BS2로 HO를 수행하게 되는 경우 끊김없는 HO를 할 수 있다. PDN GW의 인터워킹 장치는 Dual Radio Initiation 메시지를 생성하여 dual radio setup의 시작을 지시하는데, 이 메시지는 기존의 3G-LTE 네트워크의 시그널링 메시지에는 존재하지 않는다. 이는 본 발명에서 이동 단말의 듀얼 라디오 능력을 고려하여 추가된 메시지이며, Handover Command와 유사한 성격을 가지므로, Handover Command 메시지에 네트워크 Registration 플래그를 추가하여 Handover Command와 구분되도록 하였다.

도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 VHO 진행 시 신호 흐름도이다. 도 15에서는 이동 단말이 단일 라디오인 경우와 듀얼 라디오인 경우를 따로 구분하지 않았다. 따라서 만약 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원할 수 있다면 단일 라디오의 경우와 HO 진행상의 흐름은 동일하며, 단일 라디오보다 동기화 및 물리적 링크 설정(physical link setup) 과정에 시간을 단축시키는 이득이 있다.

1501단계에서 WiMAX 네트워크에서 이동 단말을 지원하던 BS2가 HO가 필요하다고 결정하면 1502단계에서 BS2는 ASN GW로 Relocate Request 메시지를 전송한다. Relocate Request 메시지를 수신한 ASN GW는 VHO가 필요한가를 검사하여 VHO가 필요한 경우 1503단계에서 WiMAX 네트워크의 ASN GW에서 3G-LTE 네트워크의 인터워킹 장치를 포함한 PDN GW로 VHO trigger를 위한 Relocate Request 메시지를 전송한다. 여기서 종래 기술에서 설명한 도 1에 기술된 3G-LTE 네트워크에서 PMIP을 이용한 HO 과정과 대비하여 살펴보면, 3G-LTE 네트워크 관련 3GPP TR 23.882에는 Relocate Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능의 Registration Request 메시지가 존재한다. 또한 종래 기술에서 설명한 도 2의 WiMAX 네트워크에서 PMIP을 이용한 HO 과정과 대비하여 살펴보면, WiMAX 네트워크 관련 NWG Stage 2 Part 2에는 Registration Request 메시지가 존재하지 않으며, 이와 유사한 기능인 Relocate Request 메시지가 존재한다. 그러므로 앞선 1503단계에서 인터워킹 장치는 source 네트워크인 WiMAX 네트워크 상 ASN GW에서 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크 상 PDN GW로 Registration Request 메시지를 먼저 보내며, 이때, PDN GW의 인터워킹 장치는 구현하여 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크로 relocate request 메시지를 네트워크에서 해석 가능한 메시지로 변환하여 전송함으로써 3G-LTE 네트워크에서 인식하여 VHO trigger를 가능하게 한다. PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크에 VHO임을 알리기 위하여 VHO 플래그가 메시지에 추가되어야 한다.

이동 단말의 VHO 지원가능 여부를 판단하기 위하여 1504단계에서 AAA 과정을 거치게 되며, 1505단계에서, PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 MME/S-GW로 Handover Preparation Request를 전송한다. 이를 수신한 MME/S-GW는 906 단계에서 Handover Preparation Request 메시지를 3G-LTE 네트워크의 target BS로 전송한다. 그 후 MME/S-GW와 target BS는 이동 단말을 위한 라디오 자원을 1507단계에서 준비하고 라디오 자원의 준비가 끝나면 target BS는 1508단계에서 MME/S-GW로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. 상기 Handover Preparation Confirm 메시지를 수신한 MME/S-GW는 1509단계에서 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치으로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. 앞서 기술한 1503 단계와 마찬가지로 1510 단계에서 3G-LTE 네트워크의 PDN GW는 Relocate Response 메시지를 WiMAX 네트워크의 ASN GW으로 전송한다. 이때, PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 WiMAX의 ASN GW로 송신될 Relocate Response 메시지를 3G-LTE 네트워크에서 해석할 수 있도록 변환하여 제공한다. 즉 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 1510단계에서 ASN GW로 Relocate Response를 전송하고 이를 수신한 ASN GW는 1511단계에서 이 메시지를 원래 handover를 요청했던 WiMAX 네트워크의 serving BS로 전송한다. 그 후, 이동 단말을 3G-LTE 네트워크의 target BS로 강제로 HO시키는 1512단계가 진행 된다. 3G-LTE 네트워크에서는 DSPMIP RRQ 및 RRP를 하는 1514단계 및 1515단계가 진행 된다. 1513a단계에서 이동 단말이 target BS로의 동기화를 수행하는 동안 DSPMIP 등록 과정을 완료한 MME/S-GW는 1516단계에서 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치으로 Handover Complete 메시지를 전송하고, 이를 수신한 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치는 1517단계에서 MME/S-GW에게로 Handover Complete ACK 메시지를 전송하며, 1518단계에서 ASN GW로 Relocate Confirm 메시지를 전송하고, 이를 수신한 ASN GW는 1519단계에서 이를 WiMAX네트워크의 serving BS로 전송한다.

만약 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원한다면 1513단계가 1514단계 및 1515단계보다 빨리 완료 될 수도 있다. 따라서 1513a단계가 완료되면, 1513b단계 및 1513c 단계에서 이동 단말은 Handover Complete 메시지를 보내게 된다. 또한 1518단계에서 1503, 1510 단계와 같이 Relocate Confirm 메시지를 송신할 PDN GW는 3G-LTE 네트워크에서 해석할 수 있도록 PDN GW에 인터워킹 장치에서 이를 변환하여 전송한다. 1520단계 이후의 단계들이 나타낸 것은 WiMAX 네트워크에서의 세tus 종료(session termination) 과정으로 Target 네트워크로의 HO가 완벽히 완료되고 난 후 진행 된다.

< 제 3 실시 예 >

본 발명의 제 3 실시 예에서는 ASN GW가 VHO를 위한 인터워킹 장치를 포함하는 경우이다. 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 VHO를 수행하게 되는 경우 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 MME/S-GW로부터 요청된 VHO를 인식하고, MME/S-GW에서 PDN GW를 거쳐 WiMAX 네트워크의 ASN GW로 전송된 HO 요청 메시지를 WiMAX 네트워크가 인식할 수 있는 시그널링 프토토콜에 적합한 형태로 해석한다. WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 HO를 수행하는 경우 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 ASN GW로부터 요청된 VHO를 인식하고, MME/S-GW와 PDN GW에 적합한 시그널링 포맷인 HO 요청 메시지로 변환하여 전송한다. 그 밖에 프토토콜간의 차이에 의해 요구되는 동작 및 ASN GW에서 지원하며 프토토콜간의 차이에 의해 요구되는 동작에 대한 내용은 하기에 기술하도록 하겠다.

도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 ASN GW에 인터워킹 장치가 구현된 경우의 시스템 구성도이다.

도 16에서는 앞에서 설명한 바와 같이 MME/S-GW(301)와 R4a interface를 통하여 직접 통신, 혹은 HA인 PDN GW(303)를 거쳐 MME/S-GW(301)로 통신이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 인터워킹 장치는 MME/S-GW(301), PDN GW(303)와 ASN GW(302)간에 주고 받는 메시지를 변환하여 제공한다. 이때 각 메시지들의 포맷들은 모두 3G-LTE의 포맷을 따른다. 또한 ASN GW(302)에 인터워킹 장치가 구현된 경우, 이동 단말이 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 VHO를 수행하는 경우, ASN GW(302)는 DSPMIP을 지원하기 위한 정보를 3G-LTE 시그널링 포맷에 맞게 메시지를 구성하여 PDN GW(303)를 통하여 MME/S-GW(301)에 정보를 전달해야 한다. 이와 관련된 정보가 부족한 경우, 일부 이동 단말은 서비스를 지원받지 못할 수 있다. 또한 DSPMIP을 이용한 PDN GW(303)로의 등록을 완료할 수 없기 때문에 이동 단말(308)가 BS1(304)와 연결을 종료하고 BS2(305)로의 동기화 과정을 끝내고 3G-LTE 네트워크로 진입하는 과정에서 지연이 생길 수 있다. 이와 관련된 정보에 대한 기술은 하기에 명시하도록 하겠다. 그리고 네트워크단에서의 준비가 완료되지 않으면 bi-casting과 데이터 전달(data forwarding)과 같은 기술을 적용할 수 없기 때문에 데이터의 손실이 생길 수 있다. 이는 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 VHO를 수행할 때도 동일하다. 또한, 인터워킹 장치가 서로 다른 이종 네트워크간의 프토토콜을 잘못 이해하거나 필요한 메시지를 전송해주지 않는다면 네트워크 엔터티간의 유기적인 시스템의 흐름이 멎게 되므로, HO를 더 이상 진행할 수 없다.

도 17은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 듀얼 라디오를 사용하는 이동 단말의 VHO 시 신호 흐름도이다.

1701단계에서 이동 단말은 3G-LTE 네트워크에서 IP 베어러를 유지하고 있었음을 가정한다. 1702단계에서 3G-LTE 네트워크의 BS1이 HO가 필요함을 인지하고, 1703단계에서 MME/S-GW로 Handover Required 메시지를 보낸다. 1704단계에서 MME/S-GW는 PDN GW로 Handover Preparation Request 메시지를 전송하기 전에, AAA 관련 parameter 등의 정보를 HSS와 유지하고 있음을 알린다. 이때 MME/S-GW는 VHO가 필요함을 인지하고, 1705단계와 같이 PDN GW로 VHO 플래그를 1로 설정한 Handover Preparation Request 메시지를 전송한다. 그러면 1706단계에서 PDN GW는 인터워킹 장치가 구현된 ASN GW로 3G-LTE 시그널링 포맷인 Handover Preparation Request 메시지를 그대로 전송한다. 이때 인터워킹 장치는 Handover Preparation Request 메시지를 WiMAX 네트워크에서 인식할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 본 발명의 제 3 실시 예에서는 source 네트워크인 3G-LTE 네트워크에서 mobility trigger를 하기 위해 요구되는 메시지를 단순히 WiMAX 네트워크에 전송 시 WiMAX 네트워크에서 상이한 프토토콜간 메시지의 해석이 가능하도록 메시지를 변형하여 ASN GW mobility trigger를 가능하게 한다.

ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 target 네트워크인 WiMAX 네트워크에 VHO임을 알리기 위하여 VHO 플래그가 메시지에 추가되어야 하며 Handover Preparation Request 메시지 등의 앞으로 시그널링에 사용되는 메시지에 추가적으로 포함되어야 할 변수들은 앞에서 상술한 <표 9>에 정의하였다.

다음으로 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 1707단계에서 AAA 과정을 통해 이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 확인한다. 1708단계 및 1009단계에서 이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 알자마자 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 PDN GW, MME/S-GW를 거쳐 이동 단말로 듀얼 라디오 초기화(initiation)를 수행함으로써, WiMAX 네트워크의 target BS로 일찍 동기화를 수행할 수 있게 한다. 1710a단계 내지 1710h 단계에서 이동 단말은 WiMAX 네트워크의 target BS와 동기화를 수행한다.

그리고, 1711단계의 Registration Request 메시지와 1712단계의 Registration Reply 메시지는 HA 역할인 PDN GW와 target 네트워크의 액세스 라우터인 ASN GW 사이에 교환되는 메시지로, 이동 단말의 동기화 전에 미리 HA로의 등록을 완료하여 serving BS와 연결을 끊고 동기화를 수행한 후 target 네트워크로 넘어오는 이동 단말에게 바로 패킷을 전송할 수 있도록 한다.

DSPMIP 등록 과정이 완료되면, 1713단계에서 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 PDN GW가 인식할 수 있는 3G-LTE 시그널링 포맷인 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. 즉, 만일 ASN GW에 구비되느 인터워킹 장치는 Relocate Confirm 메시지를 PDN GW으로 전송할 때, 3G-LTE 네트워크의 PDN GW에서 해석이 가능하도록 변경한 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. 그리고 1714 단계에서 ASN GW는 target BS2로 네트워크 Registration Completion 메시지를 전송한다. 이때 target BS로 전송되는 메시지 내에는 WiMAX 네트워크로 넘어올 이동 단말의 정보를 포함할 수 있다. Handover Preparation Confirm 메시지를 받은 PDN GW는 1715단계에서 핸드오버를 요청한 MME/S-GW로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전달한다. 그러면 Handover Preparation Confirm 메시지를 수신한 MME/S-GW는 1716단계에서 serving BS1로 Handover Command 메시지를 전달하여 Serving BS1이 1717단계에서 이동 단말에게 Handover Command 메시지를 제공하도록 한다. 상기 1716단계와 1717단계를 통하여 이동 단말이 Handover Command 메시지를 수신하고 WiMAX 네트워크의 BS2로 HO를 수행하게 되는 경우 끊김없는(seamless) 핸드오버를 지원할 수 있다.

또한 ASN GW의 인터워킹 장치는 Dual Radio Initiation 메시지를 발생시켜서 듀얼 라디오 셋업의 시작을 지시하는데, Dual Radio Initiation 메시지는 기존의 3G-LTE 네트워크의 시그널링 메시지에는 존재하지 않는 것이다. 이는 본 발명에서 이동 단말의 듀얼 라디오 능력을 고려하여 추가된 메시지로, Handover Command 메시지와 유사한 성격을 가지므로, Handover Command 메시지에 네트워크 Registration flag을 추가하여 Handover Command 메시지와 구분되도록 하였다. 상기 과정이 완료되면 이동 단말은 1718단계 및 1019단계와 같이 네트워크 re-entry 과정을 수행한다. 상기 네트워크 re-entry 과정이 완료되면 1720단계와 같이 3G-LTE 네트워크의 자원을 해제한다. 그리고 새로 만들어진 Intra-ASN 데이터 경로를 통해 계속해서 데이터를 전송하거나 수신할 수 있게 된다.

도 18은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 VHO 진행 시 신호 흐름도이다. 도 11에서는 이동 단말이 단일 라디오인 경우와 듀얼 라디오인 경우를 따로 구분하지 않았다. 따라서 만약 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원할 수 있다면, 단일 라디오의 경우와 대비하여 핸드오버 진행상의 흐름은 동일하다. 다만 단일 라디오보다 동기화 및 및 물리적 링크 설정(physical link setup) 과정에 시간을 단축시키는 이득이 있다.

1801단계에서 WiMAX 네트워크에서 이동 단말을 지원하던 BS2가 HO가 필요하다고 판단하면, 1802단계에서 BS2는 ASN GW로 Relocate Request 메시지를 전송한다. Relocate Request 메시지를 수신한 ASN GW는 VHO가 필요하다는 것을 인지하고, 1803단계에서 WiMAX 네트워크의 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 3G-LTE 네트워크의 PDN GW로 VHO trigger를 위해 UE/MS Context 등의 정보를 포함한 Handover Preparation Request 메시지를 전송한다. 여기서 본 발명에 따른 인터워킹 장치는 source 네트워크인 WiMAX 네트워크상 ASN GW에서 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크상 PDN GW로 Relocate Request 메시지를 전송할 시 프토토콜간 메시지의 유기적인 연결을 위해 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크에서 해석 가능한 시그널링 포맷으로 Handover Preparation Request 메시지를 변경하여 전송함으로써 VHO trigger를 가능하게 한다. ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 target 네트워크인 3G-LTE 네트워크에 VHO임을 알리기 위하여 VHO 플래그가 메시지에 추가되어야 하며 Handover Preparation Request 메시지 등 시그널링에 사용되는 메시지에 추가적으로 포함되어야 할 변수들은 전술한 <표 1>에서 정의한 바와 같다.

이동 단말의 VHO 지원 가능 여부를 판단하기 위하여 1804단계에서 AAA 과정을 수행한 후 1805단계에서, PDN GW는 MME/S-GW로 Handover Preparation Request 메시지를 전송한다. Handover Preparation Request 메시지를 수신한 MME/S-GW는 1806 단계에서 Handover Preparation Request 메시지를 3G-LTE 네트워크의 target BS1으로 전송한다. 그 후 MME/S-GW와 target BS는 이동 단말을 위한 라디오 자원을 1807단계에서 준비한다. 상기 라디오 자원의 준비가 끝나면 target BS는 1808단계에서 MME/S-GW로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. Handover Preparation Confirm 메시지를 수신한 MME/S-GW는 1809단계 및 1810단계에서 PDN GW를 거쳐 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치으로 Handover Preparation Confirm 메시지를 전송한다. 앞서 기술한 1803 단계와 마찬가지로 1810 단계에서 3G-LTE 네트워크의 PDN GW의 인터워킹 장치는 Handover Preparation Confirm 메시지를 WiMAX 네트워크의 ASN GW으로 전송할 때, ASN GW가 VHO trigger를 위한 Handover Preparation Confirm 메시지 자체를 해석할 수 있도록 변환하여 제공한다. 이와 같이 1810단계에서 인터워킹 장치가 PDN GW로부터 ASN GW로 전달되는 Handover Preparation Confirm 메시지를 해석하여 전송하면, Handover Preparation Confirm 메시지를 수신한 ASN GW는 1811단계에서 Relocate Response 메시지를 원래 HO를 요청했던 WiMAX 네트워크의 serving BS로 전송한다. 그런 후, 이동 단말을 3G-LTE 네트워크의 target BS로 강제로 HO 시키는 1812단계가 진행 된다.

또한 1814단계 및 1815단계에서 3G-LTE 네트워크는 DSPMIP RRQ 및 RRP를 송/수신하는 과정이 진행 된다. 또한 1813a단계에서 이동 단말이 target BS로의 동기화를 수행하는 동안 DSPMIP 등록 과정을 완료한 MME/S-GW는 1816단계 및 1817단계에서 PDN GW를 거쳐 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치로 Handover Complete 메시지를 전송한다. 그러면 Handover Complete 메시지를 수신한 ASN GW에 구현된 인터워킹 장치는 1818단계 및 1819단계에서 PDN GW를 거쳐 MME/S-GW에게로 Handover Complete ACK 메시지를 전송한다. 그리고 1820단계에서 ASN GW는 Relocate Confirm 메시지를 WiMAX 네트워크의 serving BS2로 전송한다. 만약 이동 단말이 듀얼 라디오를 지원한다면 1813단계가 1814단계 및 1815단계보다 빨리 완료될 수도 있다. 1813a단계가 완료되면, 1113b단계 및 1113c단계에서 이동 단말은 Handover Complete 메시지를 traget BS1을 통해 MME/S-GW로 전송한다.

1821단계 이후에 도시된 단계들은 WiMAX 네트워크에서의 세션 종료(session termination) 과정으로 Target 네트워크로의 핸드오버가 완료되고 난 후 진행되는 과정으로 여기서는 상세히 살피지 않기로 한다.

그러면 이상에서 상술한 인터워킹 장치의 구조와 DSPMIP 클라이언트의 구조에 대하여 살펴보기로 한다. 이하에서 설명되는 인터워킹 장치의 구조는 인터워킹 장치의 기능적 구성을 도시한 것이다. 따라서 인터워킹 장치가 어디에 위치하던 동일한 구조를 가짐에 유의해야 한다.

도 20은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인터워킹 장치의 기능 블록 구성도이다. 인터워킹 장치를 구성하는 기본 요소들은 시그널링 메시지 및 패킷 데이터를 수신하는 입력단과 이를 변환하여 출력하는 출력단을 포함한다. 다만 도 20에서는 이에 대한 참조부호를 부여하지 않았다.

입력단으로 수신된 패킷 또는 시그널링 메시지는 입력 인터페이스(2012)에서 수신한다. 입력 인터페이스(2012)는 패킷이 수신된 경우 수신된 패킷의 종류에 대한 정보를 추출하여 이를 제어부(2011)로 알리고, 패킷에 포함된 IP 및 파라미터는 데이터 베이스(2013)에 수신된 패킷의 필요한 정보 및 변수 값들을 저장한다. 또한 입력 인터페이스(2012)는 WiMAX 네트워크로부터 3G-LTE 네트워크로 전달해야 하는 패킷 또는 시그널링 메시지가 수신된 경우 3G-LTE 메시지 변환부(2014)로 수신된 패킷 또는 시그널링 메시지를 출력하며, 3G-LTE 네트워크로부터 WiMAX 네트워크로 전달해야 하는 패킷 또는 시그널링 메시지가 수신된 경우 WiMAX 메시지 변환부(2015)로 수신된 시그널링 메시지를 출력한다.

패킷 구성부(2016)는 3G-LTE 메시지 변환부(2014)로부터 또는 WiMAX 메시지 변환부(2015)로부터 수신된 패킷 또는 시그널링 메시지를 해당하는 네트워크에서 사용 가능한 형태에 맞춰 패킷으로 구성한다. 이와 같이 구성된 패킷은 출력 인터페이스(2017)를 통해 해당하는 네트워크의 노드로 전달된다.

제어부(2011)는 입력 인터페이스(2012), 출력 인터페이스(2017), 데이터 베이스(2013), 3G-LTE 메시지 변환부(2014), WiMAX 메시지 변환부(2015) 및 패킷 구성부(2016)의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 입력 인터페이스로부터 특정 패킷 또는 시그널링 메시지를 수신하면 그에 맞춰 IE 및 파라미터들을 데이터 베이스(2013)에 저장하도록 제어하며, 3G-LTE 메시지 변환부(2014)의 메시지 변환 과정과, WiMAX 메시지 변환부(2015)의 메시지 변환 과정 및 패킷 구성부에서 이루어지는 패킷 구성 과정 등 전체적인 동작의 제어를 수행한다.

도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DSPMIP 클라이언트의 기능 블록 구성도이다. DSPMIP 클라이언트를 구성하는 기본 요소들은 시그널링 메시지 및 패킷 데이터를 수신하는 입력단과 이를 변환하여 출력하는 출력단을 포함한다. 다만 도 21에서는 도 20과 마찬가지로 이에 대한 참조부호를 부여하지 않았다.

입력단으로 수신된 패킷 또는 시그널링 메시지는 입력 인터페이스(2112)에서 수신한다. 입력 인터페이스(2112)는 패킷이 수신된 경우 수신된 패킷의 종류에 대한 정보를 추출하여 이를 제어부(2111)로 알리고, 패킷에 포함된 IP 및 파라미터는 데이터 베이스(2113)에 수신된 패킷의 필요한 정보 및 변수 값들을 저장한다. 또한 입력 인터페이스(2112)는 수신된 시그널링 메시지 및 패킷을 DSPMIP 구동부(2120)로 제공한다.

상기 DSPMIP 구동부(2120)는 전술한 각 실시 예에 따른 절차에 필요한 동작을 수행한다. 즉, DSPMIP 구동부(2120)는 각 실시 예의 절차에 필요한 메시지의 정보와 메시지의 형태를 정보를 패킷 구성부(2114)로 제공한다. 상기 DSPMIP 구동부(2120)는 내부에 HA 기능부(2121)와 FA 기능부(2122) 클라이언트 기능부(2123)을 포함한다. 또한 후술한 DSPMIP 옵션에 관련된 정보를 생성하여 DSPMIP 옵션 처리부(2115)로 제공한다. 상기 HA 기능부(2121)는 serving하는 이동 단말의 HA에 대한 정보 또는 HA와 동작에 필요한 기능을 수행한다. 그리고 FA 기능부(2122)는 이동 단말의 FA 기능 또는 중계 역할을 하는 FA의 기능들에 대한 처리를 수행한다. 클라이언트 기능부(2123)는 클라이언트로서의 기능에 필요한 처리를 수행한다.

패킷 구성부(2114)는 전송할 패킷을 구성하는데, 이때, DSPMIP 옵션 처리부(2115)에서 수신된 옵션 값에 따라 구성하는 패킷의 형태가 다르게 결정된다. 상기 패킷 구성부(2114)에서 생성된 패킷은 출력 인터페이스(2116)를 통해 해당하는 노드로 전달된다.

제어부(2111)는 입력 인터페이스(2112), 출력 인터페이스(2116), 데이터 베이스(2113), DSPMIP 구동부(2120), 패킷 구성부(2114) 및 DSPMIP 옵션 처리부(2115)의 전반적인 동작을 제어한다.

그러면 이하에서는 DSPMIP 옵션(Option)에 대하여 살펴보기로 한다.

DSPMIP 옵션은 새로운 옵션으로서 DSPMIP의 등록 및 데이터 패킷의 전송 과정에 사용된다. DSPMIP 옵션은 DSPMIP 사용시에 필수적으로 사용 되어야 하며 그 외의 경우에는 선택적으로 사용 가능하다.

도 19는 DSPMIP Option의 형태를 도시한 도면이다.

DSPMIP의 포맷을 살펴보면, 종류(Type)를 표시하기 위한 8비트의 필드와 길이를 나타내기 위한 8비트의 필드와 D, P, V 플래그와 미래 예약용 필드가 존재한다. 상기 DSPMIP 옵션은 제 3 계층(layer 3)인 IP 계층 프로토콜로, MIPv4 또는 MIPv6 헤더의 뒤에 연결된 확장(extension) 영역에 추가되는 옵션으로 사용 가능하다. 또한 제 2 계층(layer 2)인 네트워크 액세스 계층 프로토콜의 제어 필드(control field)에 3 bit으로도 사용 가능하다. DSPMIP 옵션이 제 3 계층 프로토콜로 쓰이는 경우에는 도 19에 도시한 것과 같이 MIPv4 표준에 나오는 mobile IP simple extension format에 의거한 형태를 가진다. 이에 대하여는 RFC3344의 표준 문서에 기재되어 있다.

또한 DSPMIP 옵션의 대한 변형된 형태도 가능하다. 우선 추가적인 기능들이 늘어나게 되면 플래그들(Flags)을 추가해야 하는 경우가 생길 수 있다. 이와 같이 추가적인 기능들이 생길 경우 미래 예약용(Reserved)으로 표시된 비트들을 이용할 수 있다.

DSPMIP 옵션의 역할은 각 이동 단말들이 DSPMIP 클라이언트를 거쳐서 HA와 쓰게 되는 통신 프로토콜 형태 즉, MIPv4 또는 DSMIPv4 또는 MIPv6/DSMIPv6 또는 PMIPv4 또는 PMIPv6 또는 DSPMIPv4 또는 DSPMIPv6의 형태로 HA 또는 중계하는 DSPMIP 클라이언트/FA에게 알리는 역할을 한다. 또한 상기 DSPMIP 옵션을 이용하여 앞에서 전술한 과정을 표시하도록 변경할 수 있다. 이러한 변경은 DSPMIP 옵션의 사용하지 않고 있는 즉, 미래 예약용 필드를 이용하여 새롭게 정의할 수도 있고, 기존의 정의를 변경하여 사용할 수도 있다.

DSPMIP 옵션은 이동통신 네트워크에서 기지국을 지원하는 DSPMIP 클라이언트는 WLAN 또는 이종 무선 시스템들 즉, 3GPP에서 일컫는 non-3GPP 액세스 시스템들의 접속과 구분 짓기 위한 방법으로 이동 단말과의 통신이 DSPMIP 클라이언트를 거쳐서 HA에게 연결이 되어 있다는 것을 DSPMIP 클라이언트가 HA에게 알릴 때에 사용된다. 이동통신 네트워크의 HA가 DSPMIP 옵션을 알아야 하는 이유는 이동통신 네트워크에서 이동 단말의 이동성이 많기 때문에 이동 단말을 지원하는 DSPMIP 클라이언트가 자주 바뀔 가능성이 있으며 또한 이동통신 네트워크에서는 이동 단말의 이동 범위가 큰 경우에는 proxy 기반의 hierarchical MIPv6를 쓰는 경우에 DSPMIP 클라이언트가 다른 DSPMIP 클라이언트 또는 원래의 HA와 FN의 다른 HA에게 CoA 전달 역할을 맡기는 경우(즉, forwarding from the previous care-of address)에 이동 단말을 지원할 DSPMIP 클라이언트의 지원 모드(mode)를 다른 시스템들(즉, CoA 전달 역할을 맡긴 다른 DSPMIP 클라이언트 또는 FN의 HA)이 알아야 한다. 만약 연결 모드를 알지 못할 경우 이동 중인 이동 단말이 새로운 FN에 들어갈 경우 새로운 DSPMIP 클라이언트가 이전 FN의 DSPMIP 클라이언트 또는 FA 또는 HA에게 CoA 전달 역할을 맡기는 경우 등록, 인증, 및 보안이 원래의 HA와 이뤄지지 않을 수 있는 문제가 있을 수 있다. 따라서 새로운 DSPMIP 클라이언트가 이전 FN의 DSPMIP 클라이언트 또는 FA 또는 HA에게 CoA 전달 역할을 맡기는 경우 새로운 DSPMIP 클라이언트가 이동 단말의 지원 모드를 알리는 것이 필요하다. 이러한 정보를 DSPMIP 옵션을 이용하여 알릴 수 있다.

DSPMIP을 쓰지 않을 경우 원래 MIPv4 및 MIPv6에서는 이동 단말이 직접 FN의 HA에게 CoA 전달 역할을 맡기는 경우 즉, hierarchical MIPv6를 쓰는 경우 이동 단말이 직접 인증, 보안 및 등록을 수행하므로 FN의 HA와 CoA 전달 등록 시에 필요한 IP네트워크 보안기술(IPsec) 및 보안 협의사항(SA(security agreement))들을 이동 단말이 직접 다루기 때문에 문제가 없다. 하지만 이동운영 기능이 없는 IPv4 또는 IPv6를 쓰는 이동 단말의 경우에는 DSPMIP 클라이언트가 이동 단말을 대신하여 모든 등록 작업을 대신 수행하기 때문에 DSPMIP 클라이언트가 쓰는 IP 네트워크 보안기술(IPsec) 및 보안 협의사항(SA)들을 이동 단말 대신 받아 줄 수 있도록 HA에게 DSPMIP 클라이언트의 통신 프로토콜 형태를 알려주는 것이 필요하다.

이하에서는 본 발명에 따라 DSPMIP 옵션의 사용에 대하여 살펴보기로 한다.

DSPMIP 옵션은 앞에서 살펴본 바와 같이 등록 과정에서 IPsec를 이용한 보안과 인증의 절차들에서 사용된다. 인증과 관련된 내용, SA(security agreement), 보안 키(security key), 등의 정보가 필요하다. 특히 PMIPv4, PMIPv6, DSMIPv4, DSMIPv6, DSPMIPv4, 또는 DSPMIPv6의 어떤 경계를 지나가는 경우 새로운 이종 네트워크에서 Proxy 클라이언트가 이동 단말의 재등록이 어떻게 변화가 되는지 HA에게 정확히 알려야 한다. 따라서 PMIP과 DSPMIP의 경우에는 Proxy 클라이언트 즉, MPA, MAG, 또는 DSPMIP 클라이언트가 이동 단말을 대신하여 등록과 인증 및 보안에 대한 절차들을 이동 단말 대신 수행해 주고 있다는 것을 HA 또는 중계를 하는 DSPMIP 클라이언트들 또는 FA들은 알아야 하기 때문에 DSPMIP 옵션이 본 발명에서 필요하다.

이러한 종류의 구분은 DSPMIP 옵션의 D 플래그와 P 플래그와 V 플래그에 의해서 구분이 가능하다.

앞에서 살펴본 DSPMIP 옵션의 각 요소들은 다음과 같이 정의 된다.

(1) 종류(Type) : IANA에서 지정 받아야 함.

(2) 길이(Length) : 1 octect를 나타낸다.

(3) 플래그들(Flags)

- D 플래그(1 비트) : DSPMIP를 사용하지 않는 경우에 0으로 정해지며 DSPMIP를 사용하는 경우에 1로 정해진다.

- P 플래그(1 비트) : 특별한 의미를 가지지 않으나 D, P, V 플래그를 이용하여 8가지 경우를 나타내는데 쓰인다.

- V 플래그(1 비트) : IPv4 기반인 경우 0으로 정해지며, IPv6 기반인 경우 1으로 정해진다.

이상에서 살펴본 바와 같이 D, P, V 플래그로 표시할 수 있는 경우의 수는 하기의 8가지의 경우가 된다.

(0, 0, 0) = MIPv4 또는 DSMIPv4을 쓰는 이동 단말

(0, 0, 1) = MIPv6 또는 DSMIPv6을 쓰는 이동 단말

(0, 1, 0) = PMIPv4 mode

(0, 1, 1) = PMIPv6 mode

(1, 0, 0) = DSPMIP support of an IPv4 이동 단말

(1, 0, 1) = DSPMIP support of an IPv6 이동 단말

(1, 1, 0) = 아직 지정되지 않았음

(1, 1, 1) = 아직 지정되지 않았음

DSPMIP 클라이언트는 각 이동 단말들을 대상으로 다양한 기능들을 동시에 수행할 수 있다. 따라서 DSPMIP 옵션은 각 단말기에 대한 연결 상태를 HA에게 또는 중계를 하는 DSPMIP 클라이언트들 또는 FA들에게 확실히 구분시켜 주는 기능을 한다. DSPMIP 클라이언트가 단말기마다 어떤 역할을 하는지 HA에게 밝히기 위해서 D, P, V 플래그를 이용한다.

DSPMIP 옵션의 사용하는 예는 아래와 같다.

1. DSPMIP 클라이언트가 이동 단말을 대신한 HA와의 초기 등록 setup 시에 통신 모드를 정해서 통신 프로토콜 형태 즉, MIPv4/DSMIPv4, MIPv6/DSMIPv6, PMIPv4, PMIPv6, DSPMIPv4, DSPMIPv6를 HA에게 밝힌다.

2. DSPMIP 클라이언트와 HA 사이에 hierarchical MIPv6가 쓰이는 경우 hierarchical MIPv6의 설정 정착 및 변경 시기에 HA 또는 중계를 하는 DSPMIP 클라이언트들 또는 FA들에게 DSPMIP 클라이언트가 DSPMIP 기반의 작동을 수행 한다는 것을 알려주면서 이동 단말을 대신하여 등록을 수행하므로 IPsec 및 SA(security association) 설정을 이동 단말의 직접적인 등록 설정 없이 인증과정을 승인해 달라는 뜻을 지닌다.

3. MIPv4 또는 DSMIPv4를 갖춘 이동 단말인 경우에는 FA-CoA 방식을 쓰고자 하는 경우에는 DSPMIP 클라이언트는 FA의 역할을 해야 할 수 있다. 이때에는 DSPMIP 클라이언트는 DSPMIP Option의 (D, P, V) 플래그 설정을 (0, 0, 0)로 설정하여 HA에게 DSPMIP 클라이언트의 역할이 FA-CoA 기반의 FA이라는 것을 알리게 된다. 단말기가 MIPv4 또는 DSMIPv4 기반의 Co-CoA 방식을 사용한다면 DSPMIP 클라이언트의 기능은 필요하지 않기 때문에 DSPMIP Option을 (0, 0, 0)으로 설정하여 쓰거나 또는 쓰지 않을 수도 있다.

4. MIPv6 또는 DSMIPv6를 쓰는 이동 단말인 경우에는 이동 단말이 직접 HA와 등록 및 재등록을 수행하므로 DSPMIP 클라이언트는 IPsec 및 SA 설정에 대한 책임이 없음을 HA에게 알리는 의미에서 DSPMIP 옵션의 (D, P, V) flag 설정을 (0, 0, 1)로 설정 할 수 있다. 또는 DSPMIP 옵션을 쓰지 안아도 된다.

5. PMIPv4를 갖춘 단말기인 경우에는 DSPMIP 클라이언트는 PMIPv4의 MPA의 역할만을 수행해야 하기 때문에 이때에는 DSPMIP 클라이언트는 DSPMIP 옵션의 (D, P, V) 플래그 설정을 (0, 1, 0)로 설정하여 HA에게 DSPMIP 클라이언트의 역할이 PMIPv4의 MPA이라는 것을 알리게 된다. 따라서 MPA는 이동 단말을 대신하여 등록을 수행하므로 PMIPv4 절차에 따른 IPsec 및 SA 설정을 이동 단말의 직접적인 등록 설정 없이 인증과정을 승인해 달라는 뜻을 지닌다.

6. PMIPv6를 갖춘 단말기인 경우에는 DSPMIP 클라이언트는 PMIPv6의 MAG의 역할만을 수행해야 하기 때문에 이때에는 DSPMIP 클라이언트는 DSPMIP Option 의 (D, P, V) 플래그 설정을 (0, 1, 1)로 설정하여 HA에게 DSPMIP 클라이언트의 역할이 PMIPv6의 MAG이라는 것을 알리게 된다. 따라서 MAG는 이동 단말을 대신하여 등록을 수행하므로 PMIPv6 절차에 따른 IPsec 및 SA 설정을 이동 단말의 직접적인 등록 설정 없이 인증과정을 승인해 달라는 뜻을 지닌다.

7. IPv4를 갖춘 이동 단말이 FN의 DSPMIP 클라이언트에 연결되어 이동성 운영 지원을 받아야 하는 경우에는 DSPMIP 클라이언트는 DSPMIP Option의 (D, P, V) flag 설정을 (1, 0, 0)로 설정하여 DSPMIP 옵션의 이동 단말의 ID에 해당되는 HA에게 DSPMIP 클라이언트가 DSPMIP 기반의 작동을 수행 한다는 것을 알려주면서 IPv4 주소를 가진 이동 단말을 대신하여 등록을 수행하므로 IPsec 및 SA(security association)설정을 이동 단말의 직접적인 등록 설정 없이 인증과정을 승인해 달라는 뜻을 지닌다.

8. IPv6를 갖춘 이동 단말이 FN의 DSPMIP 클라이언트에 연결되어 이동성운영 지원을 받아야 하는 경우에는 DSPMIP 클라이언트는 DSPMIP Option의 (D, P, V) flag 설정을 (1, 0, 1)로 설정하여 DSPMIP Option의 이동 단말의 ID에 해당되는 HA에게 DSPMIP 클라이언트가 DSPMIP 기반의 작동을 수행 한다는 것을 알려주면서 IPv6 주소를 가진 이동 단말을 대신하여 등록을 수행하므로 IPsec 및 SA 설정을 이동 단말의 직접적인 등록 설정 없이 인증과정을 승인해 달라는 뜻을 지닌다.

이동통신 네트워크의 HA가 DSPMIP 클라이언트의 수행 역할을 알아야 하는 이유는 이동통신 네트워크에서 이동 단말의 이동성이 많기 때문에 이동 단말을 지원하는 DSPMIP 클라이언트가 자주 그리고 빠르게 바뀔 가능성이 있으며 또한 이동 범위가 큰 경우에는 proxy 기반의 hierarchical MIPv6를 쓰는 경우에 DSPMIP 클라이언트가 다른 DSPMIP 클라이언트 또는 원래의 HA와 다른 HA에게 CoA 전달 역할을 하는 경우에 이동 단말을 지원할 DSPMIP 클라이언트의 지원 모드(mode)를 다른 시스템들이 아는 것이 중요하다. 연결 모드를 알지 못할 경우 이동 중인 이동 단말의 새로운 FN에 들어갈 경우 인증, 보안 및 등록이 원래의 HA와 이뤄지지 않을 수 있다.

도 1은 3GPP 방식의 이동통신 시스템의 표준에서 제안하고 있는 핸드오버 시의 진행 절차도,

도 2는 WiMAX 표준화 문서에 제시되어 있는 HO 시의 진행 절차도,

도 3은 본 발명에 따라 3G-LTE 네트워크와 WiMAX 네트워크간 상호 연동을 위한 연결 인터페이스를 도식화한 도면,

도 4는 도 3의 구성에서 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 인터워킹 장치가 MME/S-GW에 위치한 경우를 도식화한 도면,

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 MME/S-GW의 인터워킹 장치에서 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 핸드오버 시 제어 흐름도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 MME/S-GW에서 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 핸드오버 시 제어 흐름도,

도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 PDN GW에 인터워킹 장치가 구현된 경우의 PDN GW의 VHO를 위한 동작 흐름도,

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로 VHO를 수행할 때 PDN GW에 구현된 인터워킹 장치의 동작 흐름도,

도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로의 VHO 시의 시그널링 과정을 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로의 VHO 시의 신호 흐름도,

도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 VHO를 수행할 경우 신호 흐름도,

도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 PDN GW에 인터워킹 장치가 구현된 경우의 시스템 구성도,

도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 단일 라디오를 지원할 수 있는 단말의 VHO 진행 시 신호 흐름도,

도 14는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 단일 라디오만을 지원하는 단말의 VHO 진행 시 신호 흐름도,

도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 VHO 진행 시 신호 흐름도,

도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 ASN GW에 인터워킹 장치가 구현된 경우의 시스템 구성도,

도 17은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 3G-LTE 네트워크에서 WiMAX 네트워크로 듀얼 라디오를 사용하는 이동 단말의 VHO 시 신호 흐름도,

도 18은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 WiMAX 네트워크에서 3G-LTE 네트워크로의 VHO 진행 시 신호 흐름도,

도 19는 DSPMIP Option의 형태를 도시한 도면,

도 20은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인터워킹 장치의 기능 블록 구성도,

도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DSPMIP 클라이언트의 기능 블록 구성도.

Claims (15)

1. 통신 시스템에서 인터워킹(interworking) 장치가 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 방법에 있어서,

   제1네트워크에 연결된 이동 단말에 대한 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 과정과,

   상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 이동 단말이 핸드오버하고자 하는 네트워크인 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하는 과정과,

   상기 변환된 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크로 송신하는 과정과,

   상기 제2네트워크로부터 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지에 대한 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 주소를 이동 단말들의 이동성을 관리하는 홈 에이전트(Home Agent: HA)에 등록하고, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 IP 주소가 포함된 핸드오버 명령 메시지를 상기 이동 단말로 송신하는 과정을 포함하며,

   상기 등록하는 과정은 상기 인터워킹 장치가 상기 이동 단말을 대신하여 상기 이동 단말의 IP 주소를 등록함을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 사용 가능한 통신 프로토콜에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 HA로 송신하는 과정을 포함하는 핸드오버 지원 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 핸드오버 응답 메시지를 상기 제1네트워크에서 사용되는 메시지로 변환하여 상기 제1네트워크로 송신하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 지원 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 변환된 핸드오버 요청 메시지는 상기 이동 단말이 상기 제2네트워크로 핸드오버를 할 것임을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 적어도 두 개의 채널을 사용할 수 있는 듀얼 라디오(Dual Radio) 기능을 지원하는지 여부에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 이동 단말이 적어도 두 개의 채널을 사용할 수 있는 듀얼 라디오(Dual Radio) 기능을 지원하는 이동 단말인 경우, 상기 핸드오버 명령 메시지를 송신하기 전에 상기 듀얼 라디오 기능을 초기화할 것을 지시하는 메시지를 상기 이동 단말로 송신하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 지원 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1네트워크는 3G(3Generation)-LTE(Long Term Evolution) 네트워크 및 와이맥스(WiMAX) 네트워크 중 하나이며, 상기 제2네트워크는 상기 3G-LTE 네트워크 및 상기 와이맥스 네트워크 중 상기 제1네트워크와 상이한 다른 하나의 네트워크임을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 인터워킹 장치는 상기 3G-LTE 네트워크에 포함된 MME(Mobility Management Entity)/서빙 게이트웨이(Serving-GateWay: S-GW), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network GateWay: PDN GW) 및 상기 와이맥스 네트워크에 포함된 액세스 서비스 네트워크(Access Service Network: ASN) 게이트웨이 중 하나에 포함됨을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하는 과정은,

   상기 인터워킹 장치가 상기 PDN GW에 포함된 경우, 상기 MME/S-GW로부터 수신된 이중 스택 프락시 모바일 인터넷 프로토콜(Dual Stack Proxy Mobile Internet Protocol: DSPMIP)에 대한 정보를 사용하여, 상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하는 과정을 포함하는 핸드오버 지원 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 인터워킹 장치가 상기 ASN 게이트웨이에 포함된 경우, 이중 스택 프락시 모바일 인터넷 프로토콜(Dual Stack Proxy Mobile Internet Protocol: DSPMIP)에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 3G-LTE 네트워크에서 사용되는 메시지로 변환하여 상기 MME/S-GW로 송신하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 지원 방법.
9. 통신 시스템에서 이종 네트워크 간 핸드오버를 지원하기 위한 인터워킹(interworking) 장치에 있어서,

   제1네트워크에 연결된 이동 단말에 대한 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 수신부와,

   상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 이동 단말이 핸드오버하고자 하는 네트워크인 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환하는 제어부와,

   상기 변환된 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크로 송신하고, 상기 제2네트워크로부터 상기 변환된 핸드오버 요청 메시지에 대한 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol:IP) 주소를 이동 단말들의 이동성을 관리하는 홈 에이전트(Home Agent:HA)에 등록하고, 상기 제2네트워크에서 사용할 상기 이동 단말의 IP 주소가 포함된 핸드오버 명령 메시지를 상기 이동 단말로 송신하는 송신부를 포함하며,

   상기 송신부는 상기 인터워킹 장치가 상기 이동 단말을 대신하여 상기 이동 단말의 IP 주소를 등록함을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 사용 가능한 통신 프로토콜에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 HA로 송신함을 특징으로 하는 인터워킹 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 핸드오버 응답 메시지가 수신되면, 상기 핸드오버 응답 메시지를 상기 제1네트워크에서 사용되는 메시지로 변환하여 상기 송신부를 통해 상기 제1네트워크로 송신함을 특징으로 하는 인터워킹 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 변환된 핸드오버 요청 메시지는 상기 이동 단말이 상기 제2네트워크로 핸드오버를 할 것임을 나타내는 정보 및 상기 이동 단말이 적어도 두 개의 채널을 사용할 수 있는 듀얼 라디오(Dual Radio) 기능을 지원하는지 여부에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 인터워킹 장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 이동 단말이 적어도 두 개의 채널을 사용할 수 있는 듀얼 라디오(Dual Radio) 기능을 지원하는 이동 단말인 경우, 상기 핸드오버 명령 메시지를 송신하기 전에 상기 듀얼 라디오 기능을 초기화할 것을 지시하는 메시지를 상기 이동 단말로 송신하도록 상기 송신부를 제어함을 특징으로 하는 인터워킹 장치.
13. 제9항에 있어서,

    상기 제1네트워크는 3G(3Generation)-LTE(Long Term Evolution) 네트워크 및 와이맥스(WiMAX) 네트워크 중 하나이며, 상기 제2네트워크는 상기 3G-LTE 네트워크 및 상기 와이맥스 네트워크 중 상기 제1네트워크와 상이한 다른 하나의 네트워크임을 특징으로 하는 인터워킹 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 인터워킹 장치가 상기 3G-LTE 네트워크에 포함된 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet Data Network GateWay: PDN GW)에 포함된 경우, MME(Mobility Management Entity)/서빙 게이트웨이(Serving-GateWay: S-GW)로부터 수신된 이중 스택 프락시 모바일 인터넷 프로토콜(Dual Stack Proxy Mobile Internet Protocol: DSPMIP)에 대한 정보를 사용하여, 상기 핸드오버 요청 메시지를 상기 제2네트워크에서 사용되는 핸드오버 요청 메시지로 변환함을 특징으로 하는 인터워킹 장치.
15. 제13항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 인터워킹 장치가 상기 와이맥스 네트워크에 포함된 액세스 서비스 네트워크(Access Service Network: ASN) 게이트웨이에 포함된 경우, 이중 스택 프락시 모바일 인터넷 프로토콜(Dual Stack Proxy Mobile Internet Protocol: DSPMIP)에 대한 정보가 포함된 메시지를 상기 3G-LTE 네트워크에서 사용되는 메시지로 변환하여 MME(Mobility Management Entity)/서빙 게이트웨이(Serving-GateWay: S-GW)로 송신하도록 상기 송신부를 제어함을 특징으로 하는 인터워킹 장치.

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