KR101790454B1 - System of Mobility Support for Mobility Supporting in Software Defined Network based Wireless LAN - Google Patents

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KR101790454B1
KR101790454B1 KR1020160160155A KR20160160155A KR101790454B1 KR 101790454 B1 KR101790454 B1 KR 101790454B1 KR 1020160160155 A KR1020160160155 A KR 1020160160155A KR 20160160155 A KR20160160155 A KR 20160160155A KR 101790454 B1 KR101790454 B1 KR 101790454B1
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석승준
김성실
강동훈
김순우
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경남대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a system for supporting mobility in a software-defined network-based wireless LAN. To maintain high quality communications without disconnection (discontinuation) of communications while a mobile terminal of the software-defined network-based wireless LAN moves, a relative location recognition method by analyzing a trend of signal change is used. In addition, provided is a handover function support system having functions of selecting wireless access points (APs) and managing data flow. Moreover, provided is an operation principle of the system for supporting mobility wherein whether the mobile terminal of the wireless LAN moves is determined by an SDN controller as a center without users intention and management of wireless APs to be accessed when the wireless LAN mobile moves and data flow are performed. High quality communications can be maintained even when a user of the mobile terminal of the wireless LAN moves.

Description

소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템{System of Mobility Support for Mobility Supporting in Software Defined Network based Wireless LAN}[0001] The present invention relates to a system for supporting mobility in a software defined network-based wireless LAN,

본 발명은 네트워크 기반의 이동성 지원 기술에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 단말이 무선접속점 선택 후 네트워크에 연결하는 기존 방식을 개선하고자 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동하는 단말이 무선접속점을 자동으로 접속하고 데이터 손실을 줄일 수 있도록 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a network-based mobility support technology, and in particular, to improve an existing method of connecting to a network after a terminal selects a wireless access point, a terminal moving in a software defined network- And a system for supporting mobility in a software-defined network-based WLAN that reduces data loss.

최근, 스마트 단말과 무선 랜(Wireless LAN)의 확대 보급으로 스마트 단말이 실내ㆍ외에서 자유롭게 이동하면서 단절 없는 통신이 가능하도록 하는 소프트웨어 정의 네트워크(Software-Defined Network, SDN) 기반 기술이 각광을 받고 있다.In recent years, a technology based on a Software Defined Network (SDN) has been attracting attention as a smart terminal can freely move indoors and outdoors by expanding the spread of smart terminals and wireless LANs.

SDN 기술은, 현재 데이터 통신과 같은 인터넷의 많은 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 네트워크 솔루션으로 부상되어 전 세계적으로 주목 받고 있다. 또한 SDN 기술은 핫스팟, 캠퍼스 네트워크(보안, 자원관리, 서비스 분야 등) 고도화를 위한 핵심기술로 인식되고 있기 때문에 향후 SDN 기반의 Wi-Fi(통신 단말이 인접한 네트워크간의 무선 접속 네트워킹 시스템) 무선 랜(Wireless LAN) 제품이 다량으로 출시될 경우 경제성이 높을 것으로 예측되고 있다.SDN technology has emerged as a new network solution capable of solving many problems of the Internet such as data communication at present and attracting worldwide attention. SDN technology is recognized as a key technology for the advancement of hotspots, campus networks (security, resource management, service field, etc.), and SDN-based Wi-Fi (communication terminal to wireless networking system between adjacent networks) Wireless LAN (LAN) products are expected to be more economical if they are released in large quantities.

하지만, 기존 무선 랜에서 단말이 이동함에 따라 현재 연결된 무선접속점(AP-1)에서 다른 무선접속점(AP-2)으로의 연결을 변경해야 하는 핸드오버(Hand-Over) 과정에서 의도하지 않는 통신 단절(끊김) 현상이 발생된다. 따라서 무선 랜 모바일 단말의 이동시 통신 품질 향상을 위해서는 핸드오버 후 통신이 재개되기까지 걸리는 시간을 최대한 줄이고 최적의 무선접속점을 찾는 방법이 요구된다.However, in a hand-over process in which a connection from a currently connected wireless access point AP -1 to another wireless access point AP -2 is changed as a terminal moves in an existing wireless LAN, unintended communication disconnection (Break) phenomenon occurs. Therefore, in order to improve the quality of communication when moving the wireless LAN mobile terminal, it is required to minimize the time taken until communication resumes after handover and to find an optimal wireless access point.

특히, 무선 랜 모바일 단말의 무선접속점(Access Point, AP)변경에 따른 핸드오버 과정은, 무선접속점(AP) 변경 필요를 결정하는 단계와, 연결 가능한 무선접속점을 찾는 단계와, 기존 무선접속점과의 연결을 종료하고 데이터 통신을 중지하는 단계와, 새로운 무선접속점에 등록을 신청하고 인증을 받는 단계와, 마지막으로 새로운 무선접속점을 통해 데이터 통신을 재개하는 단계로 이루어진다. 이 중 데이터통신을 중지한 후 재개하기까지 시간을 핸드오버 지연이라고 하며, 이 지연시간 동안 송ㆍ수신된 패킷은 손실되는 현상이 발생한다.In particular, the handover process according to a change of a wireless access point (AP) of a wireless LAN mobile terminal includes a step of determining a need for a wireless access point (AP) change, a step of finding a wireless access point capable of being connected, Terminating the connection and stopping the data communication, requesting registration at the new wireless access point and receiving the authentication, and finally restarting the data communication through the new wireless access point. Among these, the time until the data communication is stopped and then resumed is called a handover delay, and packets transmitted and received during this delay time are lost.

특히, 무선 랜(Wireless LAN)에서 핸드오버 단말의 성능을 향상시키기 위해서는 핸드오버의 횟수를 줄여 우수한 채널을 갖는 무선접속점(Access Point, AP)과 연결하고 핸드오버의 지연시간을 줄여야 한다. 그래야만 중앙집중식 네트워크 구조를 가지고 있는 SDN이 캠퍼스 혹은 데이터센터 네트워크와 같은 밀집형 네트워크에 효과적으로 사용할 수 있기 때문에 최근 이 분야에 대한 관심과 연구가 집중되고 있다.In particular, in order to improve the performance of a handover terminal in a wireless LAN, it is necessary to reduce the number of handovers and to shorten the handover delay time by connecting to a wireless access point (AP) having a good channel. Therefore, SDN, which has a centralized network structure, can be effectively used in dense networks such as campus or data center networks.

이를 위해 대한민국 [1]등록특허공보 제10-1528544호(2015.06.08)의 'SDN을 이용한 WiFi 서비스 영역 사이의 핸드오버 방법'과, [2]공개특허공보 제10-2016-0101075호(2016.08.24)의 '소프트웨어 정의 네트워킹에서의 핸드오버'가 제안된 바 있다.To this end, a handover method between WiFi service areas using SDN of Korean Patent Registration No. 10-1528544 (May 2015.06.08) and a method of handover between areas of WiFi service using SDN are disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0101075 24] has proposed a " handover in software defined networking ".

그러나, 기존 특허기술의 무선 랜 이동성 지원 방식을 면밀히 살펴보면, 위 특허기술 [1]은 소프트웨어 정의 네트워크 기술을 활용한 Wi-Fi 인증(Authentication) 및 등록(Association) 절차 개선에 관한 발명이고, 위 특허기술 [2]는 3GPP와 같은 이동통신망에서 핸드오버를 위해 소프트웨어 정의 네트워크 기술을 사용하고 있다는 점이다.However, if the existing patented technology supports the wireless LAN mobility support, the patented technique [1] is an invention related to improvement of Wi-Fi authentication and association procedures using software defined network technology, Technology [2] uses software defined network technology for handover in mobile communication networks such as 3GPP.

따라서, 본 발명에서는 기존 무선 랜 이동성 지원 방식과 달리 신호 변화 추이를 분석한 상대적 위치 인식 방식을 사용하고, SDN 환경에서 사용자 개입 없이 단말의 이동성을 지원하기 위한 핸드오버 결정과 이동 AP 선택에 따른 새로운 방식을 제안하고 있다는 점에서 종래 기술과의 차별화를 꾀하였다.Therefore, in the present invention, a relative location recognition method that analyzes the signal change trend unlike the existing wireless LAN mobility support method is used, and a handover decision to support the mobility of the terminal without user intervention in the SDN environment and a new Which is different from the conventional technology.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 의사가 개입되지 않고 네트워크 제어기가 중심이 되어 모바일 단말의 이동여부와 이동시 접속할 무선접속점 및 데이터 플로우 관리를 수행하도록 핸드오버 기능 지원을 구성함으로써, 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜(Wireless LAN)에서 단말이 이동하면서 통신 단절(신호 끊김) 없이 높은 품질의 통신을 지속할 수 있도록 한, 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the problems of the related art, and more particularly, to provide a mobile terminal and a data flow management method, Defined network-based WLAN, which enables a high-quality communication without communication disconnection (signal interruption) to continue while the terminal moves in a software defined network-based wireless LAN (WLAN) Provides a system for mobility support.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 기반 무선 랜에서 단말 이동시 통신 품질을 향상하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 짧은 주기로 주위 AP(Access Point, 무선접속점)들의 신호세기를 스캔 후, 메시지 형식으로 SDN 제어기 내 모빌리티 엔진 모듈로 전달하기 위한 무선 랜 모바일 단말에서 동작하는 모바일 에이전트 모듈과; 상기 모바일 에이전트 모듈에서 전달된 AP별 신호세기 추이를 반영하여 무선 랜 모바일 단말이 접속할 AP와 추후 이동 가능한 AP그룹을 결정하여 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈로 전달하기 위한 SDN 제어기에서 동작하는 모빌리티 엔진 모듈과; 상기 모빌리티 엔진 모듈과 함께 SDN 제어기에서 동작하되, 상기 모빌리티 엔진 모듈에서 전송된 무선 랜 모바일 단말의 이동 가능한 AP그룹과 이동할 접속 AP정보를 수신 받으며, 상기 수신 AP에서 우선 AP그룹에 속한 AP까지 무선 랜 모바일 단말로 향하는 데이터가 전달되는 네트워크 내부 플로우 테이블이 설정되고, 상기 이동할 접속 AP에만 무선 랜 모바일 단말로 데이터가 전달되는 플로우 테이블이 설정되고, 다른 AP는 데이터가 전달되지 않도록 플로우 테이블이 설정되는 네트워크 스위치 관리를 통해 등록 즉시 패킷이 수신되도록 하는 플로우 관리 모듈이 포함되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for improving communication quality when moving a terminal in a software defined network (SDN) based wireless LAN, the system comprising: A mobile agent module operating in a wireless LAN mobile terminal for delivering the signal strength of the signals to the mobility engine module in the SDN controller in a message format; A mobility engine module operating in an SDN controller for determining APs to be connected to the wireless LAN mobile terminal and AP groups to be moved later by reflecting the signal intensity trends of the APs transmitted from the mobile agent module to the SDN controller flow management module, ; Receiving a connection AP information to be moved with a mobile AP group of a wireless LAN mobile terminal transmitted from the mobility engine module in an SDN controller together with the mobility engine module, A flow table in which data to be transmitted to the mobile terminal is transmitted is set and only a flow table in which data is transferred to the wireless LAN mobile terminal is set in only the access AP to be moved, And a flow management module for receiving a packet immediately after registration through switch management.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 모빌리티 엔진 모듈은, 핸드오버가 필요 없는 경우에도 단말의 이동 상황에 따라 이동 가능한 무선접속점들이 변경 정보를 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈로 전달되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the mobility engine module is characterized in that the mobile access points, which are movable according to the movement status of the mobile station, transmit change information to the SDN controller flow management module even when no handover is required.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 플로우 관리 모듈은, 현재 연결된 AP을 통해서만 무선 랜 모바일 단말이 데이터 플로우를 받도록 무선접속점 내 플로우 테이블이 설정되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the flow management module is characterized in that a flow table in the wireless access point is set such that the wireless LAN mobile terminal receives the data flow only through the currently connected AP.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 모바일 에이전트 모듈은, 초기 AP 혹은 접속 AP에 등록이 확인될 경우, 상기 신호세기 스캔 후 전달된 메시지 응답을 통해 모빌리티 엔진 모듈로부터 핸드오버 지시(혹은 접속 AP 변경) 여부와 핸드오버 시 접속할 AP를 수신하여 필요시 새로운 핸드오버(혹은 신규 무선접속점 등록) 절차를 수행하되, 상기 핸드오버 지시(혹은 접속 AP 변경)가 없을 경우는 초기 위치에서 초기 AP 혹은 접속할 AP에 등록 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when the registration is confirmed in the initial AP or the access AP, the mobile agent module transmits a handover instruction (or connection AP) from the mobility engine module through the message response transmitted after the signal strength scan (Or new access point registration) procedure if necessary, and if there is no handover instruction (or access AP change), the initial AP or access point And confirms whether or not the AP is registered.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 모빌리티 엔진 모듈은, 상기 무선 랜 모바일 단말로부터 수신된 AP 신호세기 메시지에 대한 각 AP의 신호변화 추이를 분석하고, 상기 분석된 정보를 사용하여 상기 무선 랜 모바일 단말의 핸드오버 여부와 접속할 AP 및 추후 이동 가능한 AP그룹을 결정(혹은 계산)하는 알고리즘을 수행하며, 상기 계산된 알고리즘 정보를 상기 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈과 상기 무선 랜 모바일 단말의 모바일 에이전트 모듈로 메시지 응답에 실어서 전달되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the mobility engine module analyzes a signal change trend of each AP with respect to an AP signal strength message received from the wireless LAN mobile terminal, (Or calculating) an AP to be connected and a mobile group that can be moved later, and transmits the calculated algorithm information to the SDN controller flow management module and the mobile agent module of the WLAN mobile terminal In the message response.

본 발명의 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The system for supporting mobility in the software defined network-based WLAN of the present invention has the following effects.

본 발명은, 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 모바일 단말의 핸드오버를 지원하는 것으로, 사용자의 의사가 개입되지 않고 SDN 제어기가 중심이 되어 무선 랜 모바일 단말의 이동여부와, 무선 랜 모바일 단말의 이동시 접속할 무선접속점 결정, 그리고 데이터 플로우 관리를 수행하도록 구현함으로써,The present invention supports the handover of a mobile terminal in a software defined network-based wireless LAN, in which a SDN controller is centralized without the intention of the user, and whether the mobile terminal is moved or not Wireless access point determination, and data flow management,

(1) 최근 제시되고 있는 미래 인터넷 기술인 소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 기반 Wi-Fi 무선 랜 모바일 단말의 이동성 문제인 통신 단절(신호 끊김) 현상을 해소할 수 있다.(1) Wi-Fi wireless LAN based on software definition network (SDN), which is a future Internet technology that is being proposed recently, can solve the problem of communication disconnection which is a mobility problem of a mobile terminal.

(2) 주위 여러 AP(무선접속점)까지의 다중 경로를 미리 설정하는 데이터 플로우 관리를 함으로써, 무선 랜 모바일 단말 이동에 따른 패킷 손실을 최소화할 수 있다.(2) By carrying out the data flow management for presetting the multiple paths up to the surrounding APs (wireless access points), the packet loss due to the movement of the wireless LAN mobile terminal can be minimized.

(3) 무선 랜 모바일 단말의 이동 시 단말과 주위 AP 사이의 상대적 위치 변화를 고려하여 핸드오버 여부와 이동할 AP를 결정할 수 있기 때문에 무선 랜 모바일 단말의 사용자가 이동 중에도 높은 품질의 통신을 지속할 수 있는 효과가 있다.(3) Wireless LAN When the mobile terminal moves, it can determine the handover and the AP to be moved considering the relative positional change between the terminal and the surrounding AP, so that the user of the wireless LAN mobile terminal can continue high- There is an effect.

도 1의 (가), (나)는 종래 기술에 따른 SDN을 이용한 핸드오버를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 단말이 이동하는 본 발명이 적용되는 네트워크 환경을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템의 전체 기술적 구성에 대한 시스템을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 랜 모바일 단말의 모바일 에이전트 모듈의 동작 순서를 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소프트웨어 정의 SDN 제어기 내 모빌리티 엔진 모듈의 동작 순서를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 소프트웨어 정의 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈의 동작 순서를 도시한 도면1 (a) and 1 (b) schematically show a handover using an SDN according to the prior art
2 is a diagram illustrating a network environment to which the present invention in which a mobile station moves in a software defined network-based wireless LAN according to an embodiment of the present invention
3 is a diagram illustrating a system for an overall technical configuration of a system for supporting mobility in a software defined network-based WLAN according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart illustrating an operation procedure of a mobile agent module of a wireless LAN mobile terminal according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating an operation procedure of a mobility engine module in a software defined SDN controller according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart showing an operation sequence of a flow management module in a software defined SDN controller according to an embodiment of the present invention

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. Although the same reference numerals are used in the different drawings, the same reference numerals are used throughout the drawings. The prior art should be interpreted by itself. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템 에 대하여 상세하게 설명한다.2 to 6, a system for supporting mobility in a software defined network-based WLAN according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명은 배경기술에서 전술한 바와 같이, 기존 무선 랜 이동성 지원 방식과 달리 차별화를 위하여 다음과 같이 제안한다.First, as described above in the background, the present invention proposes to differentiate from the existing wireless LAN mobility support method as follows.

[1] 네트워크 주도의 무선 랜 이동성 지원 문제를 해결하기 위해 중앙집중식 소프트웨어 정의 네트워크(Software-Defined Network : SDN) 기반 무선 랜을 구축하고 SDN 네트워크 제어기 기능을 설계한다.[1] To solve the network-driven WLAN mobility support problem, a centralized software-defined network (SDN) based wireless LAN is constructed and the SDN network controller function is designed.

[2] SDN 제어기(120)를 통해서 내부 무선접속점(110)까지의 경로 제어가 가능함을 이용하여 네트워크 중심의 무선 랜 핸드오버를 위한 효율적인 무선접속점 선택과 새로운 무선접속점으로의 빠른 데이터 플로우(Flow) 이동을 위한 방법 및 기능을 SDN 제어기와 스마트 단말을 통해 제시한다.[2] Since it is possible to control the path from the SDN controller 120 to the internal wireless access point 110, it is possible to efficiently select a wireless access point for network-centric wireless LAN handover and a fast data flow to a new wireless access point, The method and function for movement are presented through SDN controller and smart terminal.

[3] SDN 제어기에서 핸드오버 가능성이 높은 무선접속점들을 미리 선정하고, 이들 무선접속점까지의 네트워크 내부 데이터 경로를 미리 설정함으로써 같은 데이터를 여러 무선접속점까지 미리 보내놓도록 한다.[3] The SDN controller preliminarily selects radio access points with high possibility of handover, and sets the network internal data paths to these radio access points in advance, so that the same data is sent to various radio access points in advance.

[4] 이후, 핸드오버 타이밍이 되면 SDN 제어기는 단말을 이들 중 하나의 무선접속점과 연결해줌으로써, 핸드오버 과정에서 발생할 수 있는 데이터 손실을 줄일 수 있도록 한다.[4] Thereafter, when the handover timing is reached, the SDN controller connects the UE to one of the wireless access points, thereby reducing data loss that may occur during the handover process.

이러한 제안에 따른 본 발명의 특징은, 결국 핸드오버 횟수를 줄이고 우수한 채널을 갖는 무선접속점과 연결하여 핸드오버 지연시간을 줄여 줌으로써, 무선 랜(Wireless LAN)에서 핸드오버 단말의 성능을 향상시켜서 중앙집중식 네트워크 구조를 갖는 SDN이 캠퍼스 혹은 데이터센터 네트워크와 같은 밀집형 네트워크에 효과적으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.A feature of the present invention according to the present invention is to improve the performance of a handover terminal in a wireless LAN by reducing the number of handover and connecting with a wireless access point having a superior channel to reduce a handover delay time, SDN with a network structure can be effectively used in a dense network such as a campus or a data center network.

도 2는, 본 발명이 적용되는 네트워크 환경으로 소프트웨어 정의 네트워크 (Software-Defined Network : SDN) 기반 무선 랜(Wireless LAN)에서 단말이 이동하는 경우를 나타내고 있다.FIG. 2 shows a case where a terminal moves in a software-defined network (SDN) -based wireless LAN as a network environment to which the present invention is applied.

도 2에서, 무선 랜 단말(100)은 주위의 여러 무선접속점으로부터 신호를 받을 수 있으나 통신 품질에 직접 영향을 미치는 신호의 품질은 단말(100)과 SDN 무선접속점(110) 사이의 거리와 장애물에 직접 영향을 받게 된다.2, the WLAN terminal 100 can receive signals from various surrounding wireless access points, but the quality of the signal that directly affects the quality of the communication depends on the distance between the terminal 100 and the SDN wireless access point 110, It will be directly affected.

따라서, 본 발명은 통신 품질을 향상시키기 위해 신호의 품질이 우수한 단말(100)과 SDN 무선접속점(110)이 연결될 수 있도록 이동 시에도 사용자가 의식적으로 개입하지 않는 SDN 무선접속점 선택과 관리 방안을 제안한다. 즉, SDN 제어기(120)는 이동하는 단말(100)의 SDN 무선접속점(110)을 신호 품질이 우수한 다른 SDN 무선접속점(110)으로 변경(AP-1에서 AP-4로)하여 통신을 지속하는 핸드오버(Hand-Over)를 결정하고 단말(100)에게 핸드오버 절차를 시작하도록 지시한다.Accordingly, the present invention proposes a method of selecting and managing an SDN wireless access point in which the user does not intentionally intervene even when the mobile terminal 100 is connected to the SDN wireless access point 110 in order to improve communication quality. do. That is, the SDN controller 120 changes the SDN wireless access point 110 of the mobile terminal 100 to another SDN wireless access point 110 having excellent signal quality (from AP- 1 to AP- 4 ) Determines handover and instructs the terminal 100 to start the handover procedure.

도 3은, 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 단말 이동시 통신 품질을 향상하기 위한 시스템을 나타내는 구성도이다.3 is a configuration diagram illustrating a system for improving communication quality in a mobile station in a software defined network-based wireless LAN.

본 발명에 따른 시스템 구성은, 스마트 모바일 단말 혹은 무선 랜 모바일 단말(200)에서 동작하는 모바일 에이전트 모듈(210)과 소프트웨어 정의 네트워크(280) 기반의 SDN 제어기(230)에서 동작하는 모빌리티 엔진 모듈(240) 및 플로우 관리 모듈(260)을 포함한다.The system configuration according to the present invention includes a mobile agent module 210 operating in a smart mobile terminal or a wireless LAN mobile terminal 200 and a mobility engine module 240 operating in an SDN controller 230 based on a software definition network 280 And a flow management module 260.

상기 모바일 에이전트 모듈(210)은, 스마트 모바일 단말 혹은 무선 랜 모바일 단말(200)에서 동작하는 수단으로, 짧은 주기로 주위 무선접속점(290)들의 신호세기를 스캔 후, 메시지 형식으로 SDN 제어기(230) 내 모빌리티 엔진 모듈(240)로 전달한다(220).The mobile agent module 210 is a device operating in a smart mobile terminal or a wireless LAN mobile terminal 200. The mobile agent module 210 scans the signal strengths of the neighboring wireless access points 290 in a short period of time, To the mobility engine module 240 (220).

상기 모빌리티 엔진 모듈(240)은, 소프트웨어 정의 네트워크(280) 기반의 SDN 제어기(230)에서 동작하는 수단으로, 무선접속점별 신호세기 추이를 반영하여 무선 랜 모바일 단말(200)이 접속할 무선접속점(290)과 추후 이동 가능한 무선접속점 그룹을 결정한다. 만약, 핸드오버가 필요 없는 경우에도 단말의 이동 상황에 따라 이동 가능한 무선접속점들은 변경될 수 있다. 이 정보는 SDN 제어기(230) 내 플로우 관리 모듈(260)로 전달된다(250).The mobility engine module 240 is a means for operating in the SDN controller 230 based on the software definition network 280. The mobility engine module 240 is a means for operating the wireless connection point 290 ) And a group of later movable wireless connection points. Even if no handover is required, the mobile access points that can be moved according to the movement of the terminal can be changed. This information is conveyed to the flow management module 260 in the SDN controller 230 (250).

상기 플로우 관리 모듈(260)은, 상기 모빌리티 엔진 모듈(240)과 함께 소프트웨어 정의 네트워크(280) 기반의 SDN 제어기(230)에서 동작하는 수단으로, 단말(200)이 이동할 접속 무선접속점(290)뿐만 아니라, 이동 가능한 무선접속점(290) 그룹에게까지 단말(200)의 데이터 플로우(Flow)가 전달되도록 SDN 스위치(130) 내 플로우 테이블(Flow Table)을 설정한다(270).The flow management module 260 operates in the SDN controller 230 based on the software definition network 280 together with the mobility engine module 240. The flow management module 260 includes an access wireless access point 290 to which the terminal 200 is to be moved The flow table of the SDN switch 130 is set so that the data flow of the terminal 200 is transferred to the mobile wireless access point 290 group.

또한, 상기 플로우 관리 모듈(260)은, 현재 연결된 무선접속점(290)을 통해서만 단말이 데이터 플로우(Data Flow)를 받도록 무선접속점(290) 내 플로우 테이블(Flow Table)을 설정한다(270).The flow management module 260 sets a flow table in the wireless access point 290 so that the terminal receives the data flow only through the currently connected wireless access point 290.

도 4는 무선 랜 단말(200)의 ①모바일 에이전트 모듈(210)의 동작 순서를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating the operation sequence of the mobile agent module 210 of the WLAN terminal 200. Referring to FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 모바일 에이전트 모듈(210)은, 초기 AP(무선접속점) 혹은 접속 AP에 등록 여부를 확인하되, 등록이 확인될 경우, 먼저, 짧은 주기로 주위 무선접속점들의 신호세기를 스캔(310) 후, 주위 AP들의 신호세기 리포트 메시지를 생성시켜(320) SDN 제어기(230) 내 모빌리티 엔진 모듈(240)에게 전달한다(330).Referring to FIGS. 3 and 4, the mobile agent module 210 checks whether registration is made with an initial AP (wireless access point) or an access AP, and if registration is confirmed, A signal strength report message of neighboring APs is generated 320 and transmitted to the mobility engine module 240 in the SDN controller 230 in operation 330.

여기서, 상기 모바일 에이전트 모듈(210)은, 초기 AP 혹은 접속 AP에 등록 여부를 확인하여 등록이 없을 경우 종료하게 된다.Here, the mobile agent module 210 confirms whether it is registered in the initial AP or the access AP, and ends when there is no registration.

다음은, 상기 모바일 에이전트 모듈(210)은 메시지 응답을 통해 모빌리티 엔진 모듈(240)로부터 핸드오버(무선접속점 변경) 지시를 수신한다(340).Next, the mobile agent module 210 receives a handover (wireless access point change) instruction from the mobility engine module 240 through a message response (340).

마지막으로, 핸드오버 지시(혹은 접속 AP 변경)를 수신하는 경우(350), 즉시 새로운 무선접속점(AP)에 등록절차를 수행한다(360).Finally, when receiving the handover instruction (or changing the access AP) (350), the registration procedure is immediately performed at the new wireless access point (AP) (360).

여기서, 핸드오버 지시(혹은 접속 AP 변경)를 수신하지 아니한 경우는 초기 위치(300)에서 초기 AP 혹은 접속 AP에 등록 여부를 확인하게 된다.Here, when the handover instruction (or the access AP change) is not received, the initial AP 300 or the access AP confirms whether or not the handover instruction is registered.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 모바일 에이전트 모듈(210)은, 짧은 주기로 주위 무선접속점들의 신호세기를 스캔 후, 소프트웨어 정의 SDN 제어기(230) 내 모빌리티 엔진 모듈(240)로 전달하고, 응답으로 핸드오버 여부와 핸드오버 시 접속할 무선접속점을 받아 필요 시 핸드오버(신규 무선접속점 등록) 절차를 수행할 수 있다.Accordingly, the mobile agent module 210 in accordance with an embodiment of the present invention scans the signal strengths of the neighboring wireless access points in a short period of time and then transmits the signals to the mobility engine module 240 in the software-defined SDN controller 230, Upon receipt of a handover or a handover, a handover (new wireless access point registration) procedure can be performed if necessary by receiving a wireless access point to be connected.

도 5는 소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 제어기(230) 내 ②모빌리티 엔진 모듈(240)의 동작 순서를 도시한 도면이다.5 is a diagram showing the operation sequence of the mobility engine module 240 in the software definition network (SDN) controller 230. As shown in FIG.

도 5를 참조하면, 상기 모빌리티 엔진 모듈(240)은, 먼저, 상기 무선 랜 모바일 단말(200)로부터 수신된 무선접속점(AP) 신호세기 리포트 메시지에 대한 각 무선접속점의 신호변화 추이를 분석한다(400).5, the mobility engine module 240 first analyzes the signal change trend of each wireless access point with respect to the wireless AP signal strength report message received from the wireless LAN mobile terminal 200 400).

다음은, 상기 모빌리티 엔진 모듈(240)은, 분석된 정보를 사용하여 상기 무선 랜 모바일 단말(200)이 이동 가능한 무선접속점(AP) 그룹과 상기 무선 랜 모바일 단말(200)이 이동할 무선접속점(AP) 그룹을 선택(혹은 계산)하기 위한 알고리즘을 수행한다(410).Next, the mobility engine module 240 uses the analyzed information to identify a group of a wireless access point (AP) to which the wireless LAN mobile terminal 200 can move and a wireless access point AP to which the wireless LAN mobile terminal 200 moves ) Algorithm (step 410).

그리고, 상기 모빌리티 엔진 모듈(240)은, 계산된 알고리즘 정보를 상기 SDN 제어기(230) 내 플로우 관리 모듈(260)에게 전달(420)함과 동시에 상기 무선 랜 모바일 단말(200)의 모바일 에이전트 모듈(210)로 메시지 응답에 실어서 보낸다(430).The mobility engine module 240 transfers the calculated algorithm information to the flow management module 260 in the SDN controller 230 and transmits the calculated algorithm information to the mobile agent module 200 of the WLAN mobile terminal 200 210) to the message response (430).

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 모빌리티 엔진 모듈(240)은, 무선 랜 모바일 단말(200)로부터 수신된 무선접속점별 신호세기 추이를 분석하여 상기 무선 랜 모바일 단말의 이동과 무선접속점 위치 관계 파악을 통해 상기 무선 랜 모바일 단말의 핸드오버 여부와 접속할 무선접속점과 그리고 추후 이동 가능한 무선접속점 그룹을 결정하는 알고리즘에 대한 정보를 상기 SDN 제어기(230)의 내부 플로우 관리 모듈(260)과 상기 무선 랜 모바일 단말의 모바일 에이전트 모듈로 메시지 응답에 실어서 전달할 수 있다.Therefore, the mobility engine module 240 according to the embodiment of the present invention analyzes the signal strength trend of each wireless access point received from the wireless LAN mobile terminal 200, and analyzes the movement of the wireless LAN mobile terminal and the location of the wireless access point Information on an algorithm for determining whether or not to perform a handover of the WLAN mobile terminal and a wireless access point to be connected and an algorithm for determining a wireless mobile access point group to be moved to the WLAN mobile terminal 200 through the internal flow management module 260 of the SDN controller 230, The message can be delivered in the message response to the mobile agent module of the terminal.

도 6은, 소프트웨어 정의 네트워크 제어기(230) 내 ③플로우 관리 모듈(260)의 동작 순서를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing an operation procedure of the (3) flow management module 260 in the software defined network controller 230.

도 6을 참조하면, 상기 플로우 관리 모듈(260)은, 먼저, 무선 랜 모바일 단말(200)의 이동 가능한 무선접속점(AP) 그룹과 이동할 접속 무선접속점(AP) 정보를 수신 받는다(500).Referring to FIG. 6, the flow management module 260 receives (500) information on an access wireless access point (AP) to be moved with a group of a wireless access point (AP) of the wireless LAN mobile terminal 200.

다음은, 상기 플로우 관리 모듈(260)은, 우선 무선접속점 그룹에 속한 무선접속점(AP)까지 무선 랜 모바일 단말(200)로 향하는 데이터가 전달되도록 네트워크 내부 플로우 테이블(Flow Table)을 설정한다(510).Next, the flow management module 260 sets up a network internal flow table so that data directed to the wireless LAN mobile terminal 200 is transferred to a wireless access point (AP) belonging to the wireless access point group ).

그리고, 이동할 접속 무선접속점(520)에만 무선 랜 모바일 단말(200)에게 데이터가 전달되도록 플로우 테이블을 설정하고 다른 무선접속점에서는 데이터가 전달되지 않도록 플로우 테이블을 설정해야 한다(530).A flow table is set so that data is transferred to the wireless LAN mobile terminal 200 only at the access wireless access point 520 to be moved, and a flow table is set at 530 to prevent data from being transmitted from other wireless access points.

다시 말해서, 신규로 접속할 AP가 데이터를 무선 랜 모바일 단말로 포워딩하도록 AP 내 SDN 스위치(130) 설정을 변경한다.In other words, the setting of the SDN switch 130 in the AP is changed so that the AP to be newly connected forwards the data to the wireless LAN mobile terminal.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 플로우 관리 모듈(260)은, 무선 랜 모바일 단말(200)이 등록된 무선접속점(AP)을 통해 데이터 플로우를 받도록 소프트웨어 정의 네트워크 내부 스위치(SDN S/W)와 접속 무선접속점(AP)의 플로우 테이블을 설정하는 한편, 상기 모빌리티 엔진 모듈(240)에 의해 이동 가능한 것으로 분류된 무선접속점(AP)까지 미리 데이터 플로우가 전달되도록 네트워크 스위치를 설정하고 관리할 수 있다.Accordingly, the flow management module 260 according to an embodiment of the present invention includes a software defined network internal switch (SDN S / W) so that the wireless LAN mobile terminal 200 receives a data flow through a registered wireless access point (AP) And the network switch can be set and managed such that the data flow is transferred to the wireless access point AP classified as movable by the mobility engine module 240 in advance .

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 플로우 관리 모듈(260)은, 무선 랜 모바일 단말(200) 사용자가 데이터 손실, 끊김 현상, 그리고 여러 가지 서비스 품질 현상을 줄이기 위해 무선 랜 모바일 단말이 이동 가능한 여러 무선접속점들에게 미리 데이터를 전달하고, 이들 중 한 무선접속점으로 무선 랜 모바일 단말이 핸드오버 하는 경우, 등록 즉시 패킷을 수신할 수 있는 플로우 관리가 가능하다.In addition, the flow management module 260 according to an embodiment of the present invention is configured to allow a user of the wireless LAN mobile terminal 200 to transmit data to the wireless LAN mobile terminal 200 in order to reduce data loss, It is possible to manage the flow in which data can be transmitted to the wireless access points in advance and the wireless LAN mobile terminal can perform handover to one of the wireless access points by receiving the packet immediately after registration.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템은, 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜 모바일 단말이 이동하면서 통신 단절(끊김) 없이 높은 품질의 통신을 지속할 수 있도록 하기 위해 신호 변화 추이를 분석한 상대적 위치 인식 방식을 사용하고, 또한, 무선접속점(AP) 선택과 데이터 플로우 관리 기능을 갖는 핸드오버 기능 지원 시스템과 그리고 사용자의 의사가 개입되지 않고 SDN 제어기가 중심이 되어 무선 랜 모바일 단말의 이동여부와, 무선 랜 모바일 단말의 이동시 접속할 무선접속점, 그리고 데이터 플로우 관리를 수행하도록 하는 이동성 지원을 위한 시스템의 동작 원리를 제공함으로써, 무선 랜 모바일 단말 사용자가 이동 중에도 높은 품질의 통신을 지속할 수 있도록 하는 독특한 특징이 있다.As described above, the system for supporting mobility in the software defined network-based WLAN according to the preferred embodiment of the present invention is characterized in that the software defined network-based WLAN mobile terminal can continue to perform high quality communication without disconnection (AP) selection and a data flow management function. Also, it is possible to use a handover function supporting system which does not intervene the user 's intention and the SDN controller And provides the operation principle of the system for supporting the mobility to allow the wireless LAN mobile terminal to move, the wireless access point to connect when moving the wireless LAN mobile terminal, and the data flow management, Continue to communicate quality There is a unique feature to lock.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100, 200 : 무선 랜 단말(혹은 무선 랜 모바일 단말)
110, 290 : 무선접속점(AP) 120, 230 : SDN 제어기
130 : SDN 스위치(혹은 네트워크 스위치)
210 : 모바일 에이전트 모듈 240 : 모빌리티 엔진 모듈
260 : 플로우 관리 모듈
280 : 소프트웨어 정의 네트워크(SDN)100, 200: wireless LAN terminal (or wireless LAN mobile terminal)
110, 290: radio access point (AP) 120, 230: SDN controller
130: SDN switch (or network switch)
210: mobile agent module 240: mobility engine module
260: Flow management module
280: Software Defined Network (SDN)

Claims (6)

소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 기반 무선 랜에서 단말 이동시 통신 품질을 향상하기 위한 시스템에 있어서,
상기 시스템은, 짧은 주기로 주위 AP(Access Point, 무선접속점)들의 신호세기를 스캔 후, 메시지 형식으로 SDN 제어기 내 모빌리티 엔진 모듈로 전달하기 위한 무선 랜 모바일 단말에서 동작하는 모바일 에이전트 모듈과;
상기 모바일 에이전트 모듈에서 전달된 AP별 신호세기 추이를 반영하여 무선 랜 모바일 단말이 접속할 AP와 추후 이동 가능한 AP그룹을 결정하여 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈로 전달하기 위한 SDN 제어기에서 동작하는 모빌리티 엔진 모듈과;
상기 모빌리티 엔진 모듈과 함께 SDN 제어기에서 동작하되, 상기 모빌리티 엔진 모듈에서 전송된 무선 랜 모바일 단말의 이동 가능한 AP그룹과 이동할 접속 AP정보를 수신 받으며, 상기 이동가능한 AP 그룹에서 우선 AP그룹에 속한 AP까지 무선 랜 모바일 단말로 향하는 데이터가 전달되는 네트워크 내부 플로우 테이블이 설정되고, 상기 이동할 접속 AP에만 무선 랜 모바일 단말로 데이터가 전달되는 플로우 테이블이 설정되고, 다른 AP는 데이터가 전달되지 않도록 플로우 테이블이 설정되는 네트워크 스위치 관리를 통해 등록 즉시 패킷이 수신되도록 하는 플로우 관리 모듈이 포함되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템.
A system for improving communication quality when moving a terminal in a software defined network (SDN) based wireless LAN,
The system comprises: a mobile agent module operating in a wireless LAN mobile terminal for transmitting a signal intensity of an access point (AP) to a mobility engine module in an SDN controller in a message format after a short period;
A mobility engine module operating in an SDN controller for determining APs to be connected to the wireless LAN mobile terminal and AP groups to be moved later by reflecting the signal intensity trends of the APs transmitted from the mobile agent module to the SDN controller flow management module, ;
Receiving a connection AP information to be moved with a mobile AP group of a wireless LAN mobile terminal transmitted from the mobility engine module, in an SDN controller together with the mobility engine module; receiving, from the mobile AP group, A flow table in which data to be transmitted to the wireless LAN mobile terminal is transmitted is set and only a flow table in which data is transferred to the wireless LAN mobile terminal is set to the AP to be moved, And a flow management module for allowing a packet to be received immediately upon registration through network switch management.
제1 항에 있어서,
상기 모빌리티 엔진 모듈은, 핸드오버가 필요 없는 경우에도 단말의 이동 상황에 따라 이동 가능한 무선접속점들이 변경 정보를 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈로 전달되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the mobility engine module transfers mobility information to the SDN controller in the SDN controller based on the mobility of the terminal even when no handover is required. For the system.
제1 항에 있어서,
상기 플로우 관리 모듈은, 현재 연결된 AP을 통해서만 무선 랜 모바일 단말이 데이터 플로우를 받도록 무선접속점 내 플로우 테이블이 설정되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the flow management module sets a flow table in the wireless access point so that the wireless LAN mobile terminal receives the data flow only through the currently connected AP.
제1 항에 있어서,
상기 모바일 에이전트 모듈은, 초기 AP 혹은 접속 AP에 등록이 확인될 경우, 상기 신호세기 스캔 후 전달된 메시지 응답을 통해 모빌리티 엔진 모듈로부터 핸드오버 지시(혹은 접속 AP 변경) 여부와 핸드오버 시 접속할 AP를 수신하여 필요시 새로운 핸드오버(혹은 신규 무선접속점 등록) 절차를 수행하되,
상기 핸드오버 지시(혹은 접속 AP 변경)가 없을 경우는 초기 위치에서 초기 AP 혹은 접속할 AP에 등록 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템.
The method according to claim 1,
When the registration is confirmed in the initial AP or the access AP, the mobile agent module determines whether a handover instruction (or access AP change) from the mobility engine module through the message response transmitted after the signal strength scan and an AP And performs a new handover (or new wireless access point registration) procedure if necessary,
If the handover instruction (or the access AP change) does not exist, whether the initial AP or the AP to be connected is registered is checked at the initial position.
제1 항에 있어서,
상기 모빌리티 엔진 모듈은, 상기 무선 랜 모바일 단말로부터 수신된 AP 신호세기 메시지에 대한 각 AP의 신호변화 추이를 분석하고,
상기 분석된 정보를 사용하여 상기 무선 랜 모바일 단말의 핸드오버 여부와 접속할 AP 및 추후 이동 가능한 AP그룹을 결정(혹은 계산)하는 알고리즘을 수행하며,
상기 계산된 알고리즘 정보를 상기 SDN 제어기 내 플로우 관리 모듈과 상기 무선 랜 모바일 단말의 모바일 에이전트 모듈로 메시지 응답에 실어서 전달되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 정의 네트워크 기반 무선 랜에서 이동성 지원을 위한 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the mobility engine module analyzes a signal change trend of each AP with respect to an AP signal strength message received from the wireless LAN mobile terminal,
And performs an algorithm for determining whether or not to perform a handover of the WLAN mobile terminal and an AP to be connected and a group of APs that can be moved later using the analyzed information,
And the calculated algorithm information is transmitted in a message response to the flow management module in the SDN controller and the mobile agent module of the WLAN mobile terminal. 삭제delete
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Chen, Y. T. Lin, L. H. Yen, M. C. Chan and C. C. Tseng, "Mobility management for low-latency handover in SDN-based enterprise networks," 2016 IEEE, 2016.4.3.
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