KR101582976B1

KR101582976B1 - ＰＭＩＰｖ６ 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법

Info

Publication number: KR101582976B1
Application number: KR1020140068291A
Authority: KR
Inventors: 이성로; 한경일; 민상원
Original assignee: 목포대학교산학협력단
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2016-01-06
Also published as: KR20150140060A

Abstract

본 발명은 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법은 PMIPv6 망에서 NEMO지원을 위한 메시지 형식을 보완하고, LMA의 터널, BCE 및 HA의 터널, BCE가 중복 생성되는 문제를 해결하여 프로세싱 오버헤드를 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, PMIPv6망에서 NEMO를 지원하며, 새로운 옵션 필드 추가 및 LMA의 기능 추가로 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있고, 패킷 손실을 줄일 수 있고, 즉 HA와 MR의 바인딩 과정을 줄여 핸드오버 지연 및 패킷 손실을 줄일 수 있으며, 특히 핸드오버 지연 및 패킷 손실을 줄일 수 있어서 차세대 네트워크의 가장 큰 이슈인 이동성 관리 지원을 해결할 수 있다.

Description

ＰＭＩＰｖ６ 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법{Handover Method for Network Mobility within PMIPv6}

본 발명은 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성(NEMO: Nework Mobility)을 지원하며 안정되고 향상된 라우팅이 이루어질 수 있도록 네트워크 기능요소 및 핸드오버 지연시간을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다.

최근 들어 스마트폰이나 태블릿 PC 등 무선 이동 단말의 사용이 폭발적으로 증가하면서, 이동 단말에 대한 이동성 관리가 중요시되고 있다.

IETF(internet engineering task force)는 이동 단말의 IP 이동성을 지원하기 위한 기술로 Mobile IPv4, MIPv6(mobile IPv6), PMIPv6(proxy mobile IPv6), FMIPv6(fast handover IPv6) 등 다양한 프로토콜에 대한 표준화를 진행하고 있다.

여기서 PMIPv6는 호스트 기반의 이동성 관리 기술의 대표 기술이다.

그러나, 이러한 이동성 관리 기술은 성능 및 자원이 한정되어 있는 이동 단말에 적용되기 어렵다는 문제점이 있다.

예컨대, 이동 단말이 이동성 관리 절차에 직접 참여하므로 전력 소비가 증가하고, 액세스 라우터와의 접속절차로 인해 무선구간에서의 자원 사용량이 증가하므로, PMIPv6와 같은 이동성 관리 기술이 이동 단말에 적용되는데 어려움이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 IETF의 NetLMM 워킹 그룹은 네트워크 기반의 이동성 관리 기술인 PMIPv6를 표준화하였다.

표준화된 PMIPv6는 기존의 MIPv6와 달리 네트워크상의 액세스 라우터가 MN(mobile node)대신 MN의 위치정보를 HA(home agent)와 BU(binding update) 메시지 교환을 통해 갱신할 수 있도록 한 로컬 이동성 관리 프로토콜이다.

또한 표준화된 PMIPv6에는 네트워크상의 이동성 관리 시그널링 절차를 수행할 LMA (local mobility anchor)와 MAG(mobile access gateway)가 새롭게 정의되어 있다.

한편, 이동 단말의 이동성을 지원하기 위한 프로토콜에 대한 연구는 점차 진보하여 네트워크 자체의 이동성에 대한 연구로 발전하였다.

IETF의 NEMO 워킹 그룹은 네트워크 이동성 지원을 위한 NEMO basic support protocol를 제안하였다.

NEMO(network mobility)는 버스, 기차, 비행기 등과 같이 이동하는 네트워크 환경에서 네트워크의 세션 지속성을 보장하는 기술이며, 네트워크의 이동뿐만 아니라 네트워크 내의 이동 단말에 대한 IP 연결을 지원한다.

본 발명은 PMIPv6 망에서 NEMO지원을 위한 메시지 형식을 보완하고, LMA의 터널, BCE 및 HA의 터널, BCE가 중복 생성되는 문제를 해결하여 프로세싱 오버헤드를 줄일 수 있는 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명의 목적은 핸드오버시 중복된 터널 및 BCE 관리를 통해 핸드오버를 빠르게 수행하고, 패킷 손실 및 지연 시간을 줄이는 데 있다

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법은 MAG(Mobile Access Gateway)으로부터 수신된 메시지의 MR(Mobile Router) 연결 옵션을 확인하고, 확인결과를 토대로 MR의 핸드오버 여부를 판단하는 단계; 및 판단결과, MR이 핸드오버한 것이면, MR의 바인딩 절차 없이 MN(Mobile Node)과 CN(Correspondent node)이 연결되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, PMIPv6망에서 NEMO를 지원하며, 새로운 옵션 필드 추가 및 LMA의 기능 추가로 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있고, 패킷 손실을 줄일 수 있다.

즉, HA와 MR의 바인딩 과정을 줄여 핸드오버 지연 및 패킷 손실을 줄일 수 있다.

특히, 핸드오버 지연 및 패킷 손실을 줄일 수 있어서 차세대 네트워크의 가장 큰 이슈인 이동성 관리 지원을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MR connection option을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 MN과 MR의 초기 접속 절차를 설명하기 위한 도면.
도 4는 MR과 MAG 간의 핸드오버 절차를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PMIPv6망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법을 설명하기에 앞서 PMIPv6망에서 NEMO(Network Mobility)의 연동, 즉 PMIPv6망에서 NEMO를 지원하는 방법을 먼저 설명한다.

PMIPv6망의 LMA(Local Mobility Anchor)는 MR(Mobile Router)의 CoA(Care of address)의 토폴로지 상의 앵커이고, NEMO의 HA(home agent)와 연동한다.

MR은 PMIPv6 도메인에서 이동하더라도 동일한 HA를 기반으로 하기 때문에 주소가 바뀌지 않으며, NEMO의 이동성을 지원한다.

MN(Mobile Node)은 MR이 네트워크의 이동성을 지원하므로 이동성과 관련된 절차를 직접 처리하지 않아도 되어 PMIPv6 스택이 탑재되지않는다.

한편, NEMO의 구성 요소로 MN(mobile network node), MR(mobile router) 그리고 MNP(mobile network prefix) 등이 있다.

MN은 MNP가 포함된 주소를 지닌다.

MR는 이동 네트워크에 장착된 엔티티로서, 이동 네트워크(mobile network)를 구성하이고, 기본 게이트웨이(default gateway)의 역할을 수행한다.

예컨대, MR은 Mobile network가 새로운 네트워크에 연결되더라도 mobile network에 속한 모든 MN에게 주소변환 없이 논리적 연결을 유지할 수 있도록 한다.

MNP는 MR이 mobile network에 전송하는 IPv6 prefix로서, MN은 mobile network에서 부팅 하면 MR로부터 전송된 MNP를 이용하여 주소를 생성한다.

MR은 글로벌 홈 주소를 갖고, 이 홈 주소는 HA로부터 획득한 prefix를 기반으로 자동으로 설정되거나 DHCP 등을 통해 정적으로 설정될 수 있다.

본 발명은 HA가 할당한 prefix를 통해 MR의 주소가 생성되는 상황만을 고려한다.

이하, 기존 PMIPv6 메시지 구조를 설명한다.

PMIPv6망에서 LMA와 MAG가 서로 간의 이동성을 관리하기 위해 송수신하는 PBU, PBA(proxy binding acknowledgement) 메시지는 기존의 MIPv6의 BU, BA(binding acknowledgement) 메시지를 수정하여 확장한 것이다.

즉, PBU, PBA 메시지는 기존의 MIPv6 BU 메시지에서 P 플래그가 더 포함된 것이다.

LMA는 P 플래그가 1로 설정된 PBU 메시지를 수신하면, MAG가 BU(Binding Update)를 요구한 것으로 판단하여 PBA 메시지를 전송한다.

이때 LMA는 PBA 메시지가 PBU에 대한 응답메시지인 것을 알리기 위해 PBA 메시지의 P 플래그를 1로 설정한다.

이하, 기존 MN과 MR의 초기접속 절차를 설명한다.

먼저, 이동 네트워크와 MN의 초기접속 절차를 설명한다.

MR이 HA의 네트워크에 초기 접속하면 MR은 HA로부터 prefix를 할당받아 MR-HoA(Home of Address)를 형성한다.

MNN(Mobile Network Node)은 이동 네트워크에서 부팅(boot-up) 되어 초기 접속을 하고, 이동 네트워크의 MNP(Mobile Network Prefix)를 기반으로 HoA를 생성한다.

MR이 홈 링크를 떠나 새로운 액세스 라우터에 접속하면, PMIPv6의 MN과 마찬가지로 방문 링크(visited link)로부터 CoA(Care of Address)를 획득하고, CoA를 획득하자마자 HA로 BU(Binding Update) 메시지를 전송한다.

HA는 MR이 전송한 BU 메시지를 수신하면 MR이 HoA를 현재 접속한 지점의 CoA 정보로 바인딩하기 위해 BCE(Binding Cache Entry)를 생성한다.

이때 MR이 보내는 BU 메시지의 prefix information option에 현재 자신의 이동 네트워크에 속해 있는 MNP를 포함시켜 HA에게 알린다.

이를 전송받은 HA는 각각의 MNP들에 전송되는 패킷들을 MR의 CoA로 포워딩하도록 설정한다.

BU 메시지를 수신한 HA는 BA(Binding Acknowledgement) 메시지를 MR로 전송한다.

R flag가 설정된 BA는 HA가 이동 네트워크에 대한 전송기능을 설정했다는 것을 나타낸다.

바인딩 절차가 완료되면, HA와 MR 사이의 양방향 터널이 형성되고, 터널의 end-point는 MR의 CoA와 HA의 주소이다.

MR은 이동 네트워크로부터 수신된 패킷의 소스주소가 이동 네트워크 prefix, 즉 MNP인 경우 터널을 통해 HA로 패킷을 전송한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MR connection option을 설명하기 위한 도면이고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3은 MN과 MR의 초기 접속 절차를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 MR과 MAG 간의 핸드오버 절차를 설명하기 위한 도면이다.

먼저 종래의 PMIPv6 망에서 NEMO 지원 방안은 하기와 같은 문제점이 있다.

종래의 PMIPv6 망에서 초기 연결시 MAG와 LMA, MR과 HA은 서로 간에 중복된 터널을 생성하고, LMA와 HA은 MR에 대해 중복된 BCE를 생성한다.

이로 인해 MR 또는 이동네트워크에 속한 MN이 CN(Correspondent Node)과 패킷을 송수신할 경우 프로세싱 오버헤드가 증가한다.

또한 MR이 MAG간 핸드오버시 새로운 MAG에 접속하더라도, 새로운 MAG을 통해 LMA로부터 얻은 prefix값은 이전 MAG을 통해 LMA로부터 얻은 prefix값과 같기 때문에 이전과 동일한 HoA를 설정한다.

따라서 MR이 핸드오버하여 새롭게 접속한 MAG을 통해 바인딩 절차를 다시 수행할 경우 BCE 설정이 중복되고 터널링이 중복된다.

본 발명은 전술된 중복현상을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 PBU 메시지에 MR connection option(MR 연결 옵션) 필드가 추가된 PBU 메시지를 이용한다.

예컨대, MR 연결 옵션은 도 1에 도시된 바와 같고, MR이 초기 접속인지 핸드오버인지를 나타내는 필드로서, PBU 메시지에 포함되며, MAG는 연결중인 MR의 연결 상태를 MR 연결 옵션에 반영한 후 PBU 메시지를 LMA에 전달한다.

MR connection 필드는 8bits로 구성되고, 0부터 255까지의 값이 설정될 수 있으며, 0 값은 Reserved이고, 1 값은 초기 접속이며, 2 값은 핸드오버이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버 방법은 도 2에 도시된 바와 같다.

LMA는 MAG1로부터 수신된 PBU 메시지의 MR 연결 옵션을 확인한다(S100).

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 MR은 MN이 boot up되면 초기 접속한 것임을 알 수 있으며, RS메시지를 통해 MAG1에 초기 접속한다.

MAG1은 PBU 메시지의 MR 연결 옵션 필드에 MN의 초기접속한 것임을 알리는 값을 설정하고, 설정된 PBU 메시지를 LMA에 전송하며, LMA는 수신된 PBU 메시지의 MR 연결 옵션을 확인한다.

단계(S100) 확인결과를 토대로 MR이 핸드오버한 것인지 여부를 판단한다(S101).

판단결과, MN이 초기접속한 것이면, LMA는 바인딩을 거쳐 MN과 CN이 연결되도록 한다(S102).

예컨대, MR은 PBA 메시지를 통해 LMA로부터 prefix 값을 획득하고, 바인딩 절차를 거쳐 R flag와 HoA, MN의 prefix 값을 HA로 전송하며, HA는 MR과의 사이에 터널을 생성한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 MR은 MAG1의 접속을 끊고 MAG2로 이동할 경우, RS 메시지를 통해 MAG2가 LMA로 전송하는 PBU 메시지에 MR connection option 필드에 MR이 핸드오버임을 알리는 값을 설정하여 전송한다.

LMA는 MAG2로부터 수신한 PBU 메시지의 MR 연결 옵션을 확인하고(S100), 확인결과를 토대로 MR이 핸드오버한 것인지 여부를 판단한다(S101).

판단결과, MR이 핸드오버한 것이면, MR의 바인딩 절차 없이 MN과 CN이 연결되도록 한다(S102).

예컨대, LMA는 BCE를 설정하고, MAG2와 터널을 생성한 뒤 R flag를 체크하여 PBA 메시지를 MAG2에게 전송하며, MAG2는 BA 메시지를 MN에게 전송하여 MN과 CN 간 통신 가능함을 알린다.

따라서 MR이 바인딩 절차를 거치지 않고 바로 CN과 연결되어 MN과 CN 간 데이터 전송이 가능해진다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, PMIPv6망에서 NEMO를 지원하며, 새로운 옵션 필드 추가 및 LMA의 기능 추가로 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있고, 패킷 손실을 줄일 수 있다. 즉, HA와 MR의 바인딩 과정을 줄여 핸드오버 지연 및 패킷 손실을 줄일 수 있다.

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

PMIPv6 망에서 네트워크 이동성 지원을 위한 핸드오버하는 방법에 있어서,
LMA(Local Mobility Anchor)가 MAG(Mobile Access Gateway)으로부터 MR(Mobile Router) 연결 옵션이 포함된 PBU(Proxy Binding Update) 메시지를 수신하는 단계;
상기 MAG으로부터 수신된 상기 PBU 메시지의 상기 MR 연결 옵션을 확인하고, 확인결과를 토대로 MR의 핸드오버 여부를 판단하는 단계; 및
판단결과, MR이 핸드오버한 것이면, MR의 바인딩 절차 없이 MN(Mobile Node)과 CN(Correspondent node)이 연결되도록 하는 단계
를 포함하는 핸드오버 방법.
제1항에 있어서,
상기, 판단결과, 상기 MR이 핸드오버한 것이 아니면, 상기 MR의 바인딩 절차에 따라 상기 MN과 상기 CN이 연결되도록 하는 단계
를 더 포함하는 핸드오버 방법.