KR102620678B1 - 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법은, (A) 모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인에서 제2 SDN 도메인으로 이동하는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단하는 단계; (B) 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청하는 단계; (C) 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로 전송하는 단계; 및 (D) 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는 단계를 포함한다.

Description

사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치 {Heterogeneous inter-domain handoff method and apparatus for IoT}

본 발명은 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치에 관한 것이다.

네트워크 트래픽이 크게 증가하고 새로운 문제가 발생한다. 사물인터넷(IoT)은 연결된 객체와 새로운 데이터 통신 기술을 기반으로 하는 엄청난 네트워크 유형 중 하나이다. 서비스 품질(QoS: Quality of Services)을 제공하도록 IoT 네트워크를 위한 빠르고 원활한 데이터 통신을 위해 다양한 방식, 프로토콜이 설계되었다. 이와 관련하여 IETF(Internet Engineering Task Force)는 IPv5(Internet Protocol version 5), IPv6(Internet Protocol version 5), MIPv6(Mobile Internet Protocol version 6), Proxy Mobile Internet Protocol version 6(IPv6)을 도입했다. 확장성, 차선의 라우팅 및 핸드오버 대기 시간을 처리할 수 있다. 불행히도 문제가 지속되고 느린 탐색, 느린 다운로드, 온라인 게임 지연 및 비디오 정지 관련 문제에 대한 사용자의 불만이 있다. 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network)는 여러 종류의 기술을 보유한 IoT 네트워크 장치를 중앙에서 제어하는 것을 의미한다.

SDN의 목적은 민첩하고 유연한 네트워크를 생성하여 최신 데이터 센터에 가상화된 서버 및 스토리지 인프라를 제공하는 것이다. SDN의 기본 요구 사항은 IoT 네트워크 관리자와 네트워크 엔지니어에게 용이성과 제어를 제공하는 것이다. 네트워크 관리자는 라우터 및 스위치의 개별 설정 변경에 관계없이 중앙 집중식 제어 시스템을 사용하여 원하는 방향으로 데이터 패킷을 쉽게 라우팅할 수 있다. SDN의 주요 이점은 기능 분리, 가상화 및 프로그래밍 가능성을 통한 자동화이다.

오픈플로우(OpenFlow) SDN 표준은 SDN 제어 평면과 데이터 평면 간의 통신을 위한 프로토콜을 정의한다. SDN 패러다임은 핸드오버 프로세스, 자동 관리, 저비용 데이터 포워딩 장치, 이질성 지원, 분할 지원 및 가상화 개념에서 수많은 장점이 있다. 또한 최종 사용자별 정책을 제공하므로 SDN 기술은 기존 기술에 비해 핸드오버 관리에 가장 적합한 옵션이다.

SDN에서 OpenFlow 스위치는 전달 결정이 대상 기반이 아닌 플로우 기반이고 기존 IoT 네트워크에서 사용되는 전달 객체로 설명된다. OpenFlow 스위치는 도 1에 도시된 바와 같이 패킷 처리에 사용되는 논리적 데이터 구조와 우선 순위 목록을 가진 플로우 테이블을 기반으로 한다. 플로우 테이블은 15개 행에 일련의 플로우 항목을 저장하는 데 사용하며 일부 필드는 선택 사항이지만 매칭 필드는 작업, 카운터, 우선 순위, 시간 초과이다. 도 1은 또한 기본 SDN 및 플로우 테이블 아키텍처를 보여준다.

핸드오버는 실행 중인 통신 세션을 한 PoA(Point of Attachment)에서 다른 PoA로 전송하는 프로세스이며 도메인 내 또는 도메인 간 핸드오버일 수 있다. 도메인 내 핸드오버에서 연결된 모바일 사용자는 한 PoA에서 다른 PoA로 이동하지만 두 PoA는 동일한 도메인에 속한다. 하나의 PoA에서 다음 PoA로 진행 중인 세션의 전송 절차는 도메인 내 핸드오버에 속한다. 도메인 간 핸드오버에서 모바일 사용자는 하나의 PoA에서 다른 PoA로 이동하며 두 PoA는 독립 도메인에 속하며 실행 중인 통신 세션을 이전 PoA에서 도메인 간 핸드오버라고 하는 다음 PoA로 전송한다. 도 2는 도메인 내(인트라-도메인) 핸드오프 및 도메인 간(인터-도메인) 핸드오프를 보여준다.

하기에 IoT, 플로우 규칙, 플로우 테이블 및 플로우 우선 순위 기술 간의 SDN에서 몇 가지 일반적인 핸드오프를 검토하며 본 발명에 의해 제안된 솔루션을 이해하기 위해 배경 지식을 제공한다.

참고문헌 [16]의 저자는 SDN에서 동적이고 안정적인 플로우 관리를 위한 우선 순위 기반 플로우 제어를 제안했다. Open-Flow SDN 아키텍처에서 플로우는 플로우 규칙에 의해 제어되는 네트워크 트래픽의 기본 단위이다. 표준 플로우 규칙에는 플로우 매칭 필드 집합, 플로우 우선 순위 및 플로우 작업 집합이 포함된다. 플로우 매칭 필드는 플로우를 구별하는 데 사용되며 수신 포트 식별자, 메타데이터, 소스 및 목적지 IP, 소스 및 목적지 포트, 프로토콜 유형과 같은 패킷 헤더 정보로 구성된다. 플로우 우선 순위는 실행할 플로우 규칙의 순서를 결정하는 데 사용된다. 플로우 작업 세트는 모든 작업이 플로우 패킷을 수정하거나 포트로 전달하는 작업으로 간주하는 작업 집합으로 사용한다. 또한 동일한 트래픽 플로우에 다양한 플로우 작업 집합을 적용한다.

다른 연구[21]에서 저자들은 SDN 스위치에서 플로우 규칙 배치를 위한 새로운 알고리즘을 제안했다. SDN 스위치 플로우 규칙은 플로우 테이블의 플로우 항목으로 간주된다. 플로우 처리 프로세스의 단계는 다음과 같다. SDN 스위치가 데이터 패킷을 수신하면 플로우 매칭 프로세스의 첫 번째 단계는 플로우 테이블을 수신 패킷 플로우와 매칭시키는 것으로 시작된다. 가장 높은 우선 순위 규칙이 선택되어 관련 플로우 규칙을 사용할 수 있는 경우 해당 플로우 작업 집합이 적용된다. 그렇지 않고 매칭하는 플로우 규칙을 사용할 수 없는 경우 테이블 누락 작업이 실행된다.

또한 [22,23]에서는 SDN에서 동적이고 안정적인 플로우 관리를 위해 우선 순위 기반 플로우 제어를 사용하고 SDN에서 확장 가능한 플로우별 제어를 사용했다. SDN의 기본 기능은 SDN-컨트롤러에 의해 SDN 스위치에서 동적으로 처리되는 플로우 프로세스를 처리하는 것이다. 플로우 규칙은 SDN의 컨트롤러 계층에서 생성할 수 있으며 컨트롤러를 통해 삭제하거나 수정할 수 있다. SDN-컨트롤러는 로드 밸런싱, 서비스 바인딩 및 빠른 재라우팅과 같은 네트워크 조건 및 규칙에 따라 포워딩 동작을 동적으로 변경할 수 있다.

이동성 관리는 두 PoA 간의 성공적인 핸드오프를 위한 핵심 요소이다. 따라서 [24]의 저자들은 OF-PMIPv6(OpenFlow-enabled Proxy Mobile IPv6)과 같이 제어 경로와 데이터 경로를 분리하여 SDN에서 이동성 관리를 제안했다. 이동성 관련 제어는 제어 계획에 있으며 MAG(Mobility Access Gateway)와 LMA(Local Mobility Anchor) 간의 데이터 경로는 IP 데이터 터널로 보존된다

[25,26]에서 저자는 액세스 라우터에서 이동성 기능을 제거하고 플로우별 이동성 지원을 제공하는 SDN 기반 분산 이동성 관리(S-DMM) 방법을 제시했다. S-DMM은 이동성 관리를 용이하게 하고 레거시 DMM과 유사한 핸드오프 성능을 개발한다.

SDN의 기술을 고려하기 위해서는 OpenFlow 아키텍처에 대한 이해가 필요하다. [27]에서 저자들은 OpenFlow 아키텍처의 이점에 대해 논의했다. [13]에서 저자는 새로운 OpenFlow 기반 Proxy Mobile IPv6(OPMIPv6) 체계로 아키텍처를 제안했다. OPMIPv6, SDN 컨트롤러는 LMA 기능을 보유하고 MAG는 컨트롤러에서 구현되거나 스위치에 액세스한다. OpenFlow 테이블은 IP-in-IP 터널링의 오버헤드를 최소화하는 데 사용된다.

다른 연구[28]에서 저자는 SDN-DMM을 개발하는 데 활용되는 SDN 아키텍처를 제안했다. SDN-DMM에서 이동성 제어는 컨트롤러 SDN 기술에 대한 응용 프로그램으로 분산 IP 이동성 관리에 사용된다. 이 체계는 단일 실패 지점을 제거했다. 또한 여러 컨트롤러를 사용하여 분배 메커니즘의 성능과 균형을 향상시키고 중앙 컨트롤러 부하를 최소화한다. 모든 SDN 기반 솔루션은 이동성 관리 및 핸드오프에 유용하고 효율적이다.

기존 솔루션을 검토한 결과, 기존 솔루션의 대부분은 사용자 장비의 핸드오프 프로세스를 처리할 수 없고 기본(primary) SDN 도메인에서 제공되는 서비스의 제공을 보장할 수 없다는 것이 관찰되었다. 기본 도메인 간 핸드오프 규칙이 다음 SDN 도메인에 존재하더라도 기본 도메인 서비스를 제공하기에는 충분하지 않다(표 1 참조).

KR 10-1767472 B1

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사후 핸드오프 조건에서 이기종 SDN 도메인 간에 효율적으로 플로우 규칙을 교환함으로써, 기본 도메인에서 모바일 사용자에게 제공되는 서비스 품질(QoS)과 동일한 서비스 품질을 현재의 도메인에서 제공할 수 있도록 하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법은,

(A) 모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인에서 제2 SDN 도메인으로 이동하는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단하는 단계;

(B) 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청하는 단계;

(C) 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로 전송하는 단계; 및

(D) 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법은, 상기 단계 (A) 이후에,

상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 사용할 수 있는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는 단계; 및

상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법은, 상기 단계 (A) 이후에,

상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 사용할 수 있는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법은, 상기 단계 (D) 이후에,

상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법에 있어서, 상기 모바일 기기는 사용자 단말 또는 사물인터넷 기기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법에 있어서, 상기 SDN 제어 평면은 SDN 컨트롤러를 포함하고, 상기 SDN 데이터 평면은 SDN 스위치를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법에 있어서, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면은 이스트/웨스트 바운드(east/west bound) 응용 프로그램 인터페이스(API)를 사용하여 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로부터 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 획득할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 장치는,

프로세서; 및

상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함하고,

상기 메모리는 상기 프로세서에 의해 실행되도록 구성되는 하나 이상의 모듈을 포함하며,

상기 하나 이상의 모듈은,

모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인에서 제2 SDN 도메인으로 이동하는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단하고,

상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청하며,

상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 전송하는 경우, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로부터 수신된 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로 전송하고,

상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는, 명령어들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치에 의하면, 사후 핸드오프 조건에서 이기종 SDN 도메인 간에 효율적으로 플로우 규칙을 교환함으로써, 기본 도메인에서 모바일 사용자에게 제공되는 서비스 품질(QoS)과 동일한 서비스 품질을 현재의 도메인에서 제공할 수 있다.

도 1은 IoT 아키텍처에서 SDN 및 플로우 테이블 구조를 도시한 도면.
도 2는 도메인 내 핸드오프 및 도메인 간 핸드오프를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 장치의 블록도.
도 4는 플로우 규칙(FR) 교환 모듈이 포함된 Ryu 컨트롤러를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법의 흐름도.
도 6은 플로우 규칙 교환 프로세스를 도시한 알고리즘.
도 7은 토폴로지 및 SDN 컨트롤러를 사용하는 플로우 규칙 교환을 도시한 도면.
도 8은 네트워크 토폴로지 및 업그레이드 프로세스를 도시한 도면.
도 9는 c0 및 s2 간의 패킷 전송을 도시한 도면.
도 10은 이기종 도메인 간 핸드오프 이전의 이전 도메인과 현재의 도메인에서의 처리량과 플로우의 수를 도시한 도면.
도 11은 이기종 도메인 간 핸드오프 이후의 이전 도메인과 현재의 도메인에서의 처리량과 플로우의 수를 도시한 도면.
도 12는 이기종 도메인 간 핸드오프 이전의 이전 도메인과 현재의 도메인에서의 지연을 분석한 도면.
도 13은 이기종 도메인 간 핸드오프 이후의 이전 도메인과 현재의 도메인에서의 지연을 분석한 도면.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

사물인터넷(IoT)은 수많은 연결된 장치로 구성된 이기종 네트워크 중 하나이다. 이러한 네트워크에는 예상되는 데이터 생성 증가를 수용할 수 있는 스마트 아키텍처가 필요하다. 소프트웨어 정의 네트워크(SDN)는 자동화된 프로비저닝과 IoT 네트워크 리소스 관리의 용이성을 위한 핵심 요소로 인기를 얻었다. 유비쿼터스 적용 범위를 위해 이러한 네트워크는 사용자 장치의 원활한 핸드오프를 포함하여 사용자 요구에 따라 서비스를 제공한다.

기본적인 도메인 간 핸드오프 규칙은 다음 SDN 도메인에 존재하지만 IoT 네트워크에 기본(primary) 도메인 서비스, 즉 주 도메인 서비스를 제공하기에 충분하지 않다. 이 문제는 핸드오버 후 성능 저하로 이어진다. 본 발명에서는 SDN-컨트롤러가 이스트/웨스트 바운드(East/West bound) 응용 프로그래밍 인터페이스(API)를 사용하여 플로우 규칙을 교환할 수 있도록 하는 SDN 기반의 이종 도메인간 핸드오프 시스템(SDN-HIIoT: SDN based Heterogeneous Inter-Domain Hadnoff system)을 제안한다.

본 발명에 의해 제안되는 시스템은 모바일 사용자에게 기본(primary) 도메인과 동일한 서비스 품질(QoS: Quality of Services)을 제공하기 위해 이기종 SDN 도메인에서 하이브리드 플로우 규칙을 실행하는 프로세스를 사용한다. 제안된 시스템이 핸드오프 후 성능을 크게 향상시키고 유비쿼터스 서비스를 제공할 수 있음을 입증하기 위한 실험 결과가 제공된다.

본 발명에서는 두 개의 이기종 SDN 도메인 사이에 성공적으로 핸드오프가 이루어졌으나 다음 도메인에서 기본(primary) 도메인, 즉 주(primary) 도메인에서 제공된 패킷 우선순위, 대역폭, 라우팅 우선순위 등과 같은 서비스를 새롭게 이동된 모바일 사용자에게 제공할 수 없는 경우 사후 핸드오프 시나리오, 즉 핸드오프 이후의 시나리오가 고려된다.

본 발명은 이기종 SDN 도메인을 위한 효율적인 플로우 규칙(FR: Flow Rules) 교환 시스템으로서 사물인터넷을 위한 SDN 기반의 이기종 도메인간 핸드오프 시스템(SDN-HIIoT: SDN based Heterogeneous Inter-Domain Handoff system for IoT)을 제안한다.

QoS를 유지하려면 기본(Primary) 도메인의 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 다음 도메인, 즉 현재의 도메인에 제공하는 것이 필수적이다. 두 개의 독립적인 SDN 도메인 간의 핸드오프 프로세스 이후 현재의 SDN 도메인은 반드시 동일한 정책(FR)을 가질 필요는 없다.

이러한 시나리오에서는 핸드오프가 성공하지 않거나 사후 핸드오프 상황에서 성능에 영향을 미친다. 이를 처리하기 위해 현재의 SDN 도메인은 동일하거나 최소한의 필수 규칙을 제공해야 하므로 기본 도메인에서 모바일 기기의 모바일 사용자에게 제공되는 서비스 품질(QoS)이 현재의 도메인에서 제공될 수 있다. 본 발명은 사후 핸드오프 조건에서 이기종 SDN 도메인 간의 효율적인 플로우 규칙 교환 방법을 개발하는 것을 목표로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 모바일 기기는 사용자 단말 또는 사물인터넷 기기를 포함할 수 있다.

이기종 도메인간 핸드오프(Heterogeneous Inter-Domain Handoff)의 목적은 기본 도메인에서 제공되는 것과 동일한 서비스를 모바일 기기의 모바일 사용자에게 제공하는 것이다. 본 발명에서 제안하는 시스템은 SDN 스위치의 하드웨어 수정 없이 SDN 컨트롤러에 쉽게 적용할 수 있는 소프트웨어 기반이지만, 반드시 소프트웨어 기반일 필요는 없고, 하드웨어로도 구현될 수 있으며, SDN 컨트롤러 내부에 적용될 수 있거나, SDN 컨트롤러 외부에 별도로 구현될 수도 있다.

본 발명의 주요 기여는 다음과 같다.

- 사후 핸드오프 시나리오는 두 개의 이기종 SDN 도메인 간에 성공적으로 핸드오프가 이루어진 경우를 고려한다.

- 효율적인 플로우 규칙(FR: Flow Rules) 교환 시스템으로 IoT용 이기종간 핸드오프 시스템 제안.

- 제안된 시스템을 QoS 파라미터로 평가하기 위한 실험 결과 제시

SDN-HIIoT 시스템 제안

이 섹션에서는 사후 핸드오프 조건에서 이기종 SDN 도메인간 효율적인 플로우 규칙 교환 방법의 설계 및 개발 단계를 제시한다. 이기종 도메인간 핸드오프의 목적은 기본 도메인에서 제공되는 것과 동일한 서비스를 모바일 사용자에게 제공하는 것이다. 제안하는 시스템은 SDN 컴포넌트의 하드웨어 수정이나 추가 없이 SDN 컨트롤러에 쉽게 적용할 수 있는 소프트웨어 기반이다, 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하드웨어로 구현될 수도 있고, SDN 컨트롤러 외부에 별도로 구현될 수도 있다.

네트워크 모델

SDN은 “N”개의 OpenFlow 스위치 세트에 의해 설정되는데, 여기에서, N={1, 2, 3, …, n}이고 각 스위치에는 여러 “M” 플로우 테이블 세트가 있으며, 여기서 M= {1, 2, 3, …, m} 이다.

SDN 기술에서는 하나의 컨트롤러 “C1”이 모든 IoT 네트워크 장치를 관리한다. 모든 스위치는 전달 객체로 작동하고 컨트롤러는 애플리케이션 계층에서 작동한다. SDN 컨트롤러는 애플리케이션 계층에서 명령을 받아 데이터 계층에 새로운 정책이나 변경 사항을 구현한다.

이기종 도메인간 핸드오프에서는 현재의 SDN-컨트롤러가 이스트/웨스트 바운드(East/West Bound) API를 사용하여 획득한 기본(primary) 도메인 플로우 규칙을 현재의 SDN 스위치에 적용하여 핸드오프 후 새로 이동된 사용자의 기본(primary) 도메인과 동일한 통신 우선 순위를 제공한다.

“C2” 및 “C2”에 속한 스위치(Sw)에 대한 기존의 플로우 테이블은 수학식 1 및 수학식 2와 같다.

플로우 규칙(Flow Rule)은 "C1"에서 "C2"로 전송되고 획득한 플로우 테이블은 “k”로 간주된다. 플로우 테이블을 수신한 후 "C2" 도메인에 존재하는 테이블들의 그룹은 수학식 3과 같을 것이다.

이와 관련하여 "C2"는 새 사용자에게 서비스를 제공하는 스위치에 플로우 테이블을 설치할 것이다. 스위치에 플로우 규칙(FR)이 설치된 후 수학식 4와 같이 될 것이다.

SDN 및 이기종 도메인간 핸드오프

오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜 플로우 테이블은 SDN의 제어 평면과 데이터 평면 간의 데이터 통신을 위해 스위치에서 사용한다. OpenFlow 스위치는 여러 플로우 테이블을 유지할 수 있다. 모든 플로우 테이블이 연결되고 플로우 테이블에는 매칭(match) 필드 및 동작 필드가 포함된 플로우 테이블 항목이 있다. 매칭 필드는 들어오는 패킷을 매칭하고 해당 동작도 적용한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치에서 SDN은 단순히 스위치에 도착하고 SDN 컨트롤러와 연결된 외부 패킷을 보내는 것이다. 이기종 도메인간 핸드오프 프로세스의 세 가지 중요한 단계는 다음을 포함해야 한다.

- 매칭 플로우 규칙이 스위치에 존재한다.

- 스위치에서 플로우 규칙을 사용할 수 없는 경우 플로우 규칙에 대한 요청이 컨트롤러로 전달된다.

- 컨트롤러는 기본 도메인에서 플로우 규칙을 가져와 스위치에 피드백하고 스위치의 플로우 테이블을 업데이트한다.

SDN 컨트롤러는 스위치의 물리적 구성 요소가 아니더라도 IoT 네트워크에서 중요한 역할을 한다. 도 3a는 본 밟명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법 및 장치에서 이기종 도메인간 핸드오프와 SDN을 보여준다.

플로우 규칙(FR) 교환 모듈(304)은 전체 시나리오에서 이스트/웨스트 바운드(East/West Bound) API(312)를 사용하여 기본(primary) SDN 컨트롤러(300)와 현재의 SDN 컨트롤러(302) 간의 정보 교환 서비스를 제공하는 이기종 도메인간 핸드오프의 작은 부분이다.

참조번호 306은 현재의 SDN 스위치를 나타내고, 참조번호 310은 SDN 스위치(306)에 포함된 플로우 테이블을 나타낸다. 참조번호 308은 SDN 스위치(306)에서 플로우 테이블 항목 매칭 여부를 판단하는 모듈이다.

도 3a에서, 플로우 규칙(FR) 교환 모듈(304)은 도 3b에 도시된 바와 같이 하드웨어로 별도로 구현될 수 있거나, 도 4에 도시된 바와 같이 RYU 컨트롤러에 내장된 소프트웨어 기반 모듈로 구현될 수 있다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 장치의 블록도로서, 도 3a의 플로우 규칙 교환 모듈(304)의 하드웨어 구성도이다.

도 3b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 장치는, 프로세서(314) 및 상기 프로세서(314)에 연결된 메모리(316)를 포함할 수 있다.

상기 메모리(316)는 상기 프로세서(314)에 의해 실행되도록 구성되는 하나 이상의 모듈을 포함하며, 상기 하나 이상의 모듈은, 모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인에서 제2 SDN 도메인으로 이동하는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단하고, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청하며, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 전송하는 경우, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로부터 수신된 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로 전송하고, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는, 명령어들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인은 도 3a에 도시된 기본 SDN 컨트롤러(300) 및 기본 SDN 스위치(미도시)를 포함하는 제어 평면을 의미할 수 있고, 상기 제2 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인은 도 3a에 도시된 현재의 SDN 컨트롤러(302) 및 현재의 SDN 스위치(306)를 포함하는 제어 평면을 의미할 수 있다.

또한, 플로우 규칙(FR) 교환 모듈(304)은 도 4에 명확하게 설명된 대로 RYU 컨트롤러에 내장된 소프트웨어 기반 플로우 규칙(FR) 교환 모듈(400)일 수 있다.

도 3a에서 현재의 SDN 컨트롤러(302)는 기본 SDN 컨트롤러(300)로부터 플로우 규칙(FR)을 획득하고 컨트롤러 내부의 테이블 그룹에 저장한다. 이제 모바일 기기는 현재의 SDN 도메인에 등록하고, 현재의 SDN 컨트롤러(302)는 모든 패킷을 수신하며, 도 3a에 설명된 대로 기본 도메인으로부터 수신한 플로우 테이블에 따라 목적지로 패킷을 보낼 수 있다.

Ryu 컨트롤러

NTT(통신 회사) 클라우드 데이터 센터는 오픈 소스 2.0 아파치(Apache) 라이선스 Ryu 컨트롤러를 배포했고, Ryu 컨트롤러는 파이썬(Python)을 완벽하게 지원한다. 소스 코드는 GitHub(Ryu 커뮤니티에서 지원)에서 찾을 수 있다. Ryu 컨트롤러는 다른 모든 SDN 컨트롤러와 마찬가지로 OpenFlow 프로토콜을 지원하며 OpenFlow 수신/발신 패킷도 생성 및 관리한다. 패킷 처리 작업을 위한 많은 수의 라이브러리가 있다. Ryu는 도 4와 같이 사우스바운드(Southbound) 프로토콜과 XFlow, Netflow, Sflow, NETCONF, OF-Config, Open vSwitch, GRE, VLAN 및 Database Management Protocol(OVSDB) 등에서도 지원된다. RYU 컨트롤러는 OpenFlow 프로토콜에 기반한다.

본 발명의 일 실시예에서는 사용자에게 기본 도메인 서비스 제공을 위해 “플로우 규칙(FR) 교환 모듈(400)”을 추가하여 기능을 향상시켰는데, 이것은 이전의 RYU 컨트롤러에서는 불가능한 것이었다. 제안한 작업 시뮬레이션을 수행한 후 본 발명은 성공적인 결과를 얻었다.

핸드오프가 시작된 후, 현재의 오픈플로우(OpenFlow) 스위치는 플로우 테이블 내부에 기본(primary) 도메인과 동일한 플로우 규칙(FR)이 존재하는 지 확인한다. 현재의 SDN의 데이터 계층에서 FR을 사용할 수 있는 경우 기본 도메인과 동일한 서비스가 모바일 기기의 모바일 사용자에게 전달된다. FR이 SDN 데이터 계층에서 사용할 수 없지만 SDN 제어(RYU) 계층에서 사용할 수 있는 경우, SDN 컨트롤러(RYU)는 새로 등록된 모바일 사용자를 위한 데이터 계층에 특정 FR을 설치한다.

FR이 SDN 제어 계층과 데이터 계층 모두에서 사용할 수 없는 경우, 현재의 SDN 컨트롤러는 기본 도메인에서 모바일 사용자에게 제공된 서비스 제공을 위해 FR을 보내도록 기본 SDN 컨트롤러에 요청을 생성한다. 현재의 SDN 컨트롤러는 기본 SDN 컨트롤러에서 FR을 획득하고 현재의 SDN 데이터 계층에 FR을 구성한다.

본 발명의 일 실시예에서, 제어 계층 및 제어 평면은 동일한 의미로 사용되고, 데이터 계층 및 데이터 평면을 동일한 의미로 사용된다.

모바일 사용자(모바일 기기)가 한 도메인에서 다른 도메인으로 이동하면 핸드오프 프로세스가 성공적으로 완료된다. 이제 모바일 사용자는 새 SDN 도메인에 연결되고 데이터는 새 경로에서 전송된다. 모바일 사용자가 기본 도메인에서 다음 도메인으로 전환된 후 모바일 사용자는 현재의 SDN 도메인의 FR을 준수해야만 데이터를 전달할 수 있다.

기본 도메인과 현재의 도메인이 이질적이며 패킷 우선순위에 대한 맞춤형 정책이 다른 경우 사용자의 요구에 맞는 QoS를 제공하기 어렵다. 서비스가 모바일 사용자의 기본 도메인에서 제공된 대로 제공되지 않기 때문에 QoS가 손상된다. 따라서 기본 도메인과 현재의 도메인이 모두 SDN 기술에서 구성되고 핸드오프 프로세스가 성공적으로 완료된다는 몇 가지 가정을 고려했다(표 2 참조.)

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법의 흐름도로서, 도 3a에 도시된 플로우 규칙 교환 모듈(304), 도 3b에 도시된 프로세서(314) 또는 도 4에 도시된 플로우 규칙 교환 모듈(400)에 의해 실행될 수 있다.

도 3a 및 도 5를 참조하면, 단계 S500에서, 모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인(이하, 기본 SDN 도메인이라고 함)에서 제2 SDN 도메인(이하, 현재의 SDN 도메인이라고 함)으로 이동하는 경우, 현재의 SDN 도메인의 데이터 평면에 포함되는 SDN 스위치(306)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단한다.

현재의 SDN 도메인의 데이터 평면에 포함되는 SDN 스위치(306)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는 경우, 단계 S506에서, 상기 현재의 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면에 포함되는 SDN 스위치(306)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송한다.

한편, 현재의 SDN 도메인의 데이터 평면에 포함되는 SDN 스위치(306)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 단계 S502에서, 상기 현재의 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 포함되는 현재의 SDN 컨트롤러(302)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단한다.

상기 현재의 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 포함되는 현재의 SDN 컨트롤러(302)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는 경우, 단계 S504에서, 현재의 SDN 도메인의 데이터 평면에 포함되는 적어도 하나의 스위치에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 설치하고, 단계 S506으로 진행한다.

상기 현재의 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 포함되는 현재의 SDN 컨트롤러(302)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 단계 S508에서, 상기 현재의 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 포함된 현재의 SDN 컨트롤러(302)가 상기 기본 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 포함된 기본 SDN 컨트롤러(300)에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청한다.

단계 S510에서, 상기 기본 SDN 컨트롤러(300)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 현재의 SDN 컨트롤러(302)로 전송한다.

단계 S512에서, 상기 현재의 SDN 컨트롤러(302)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 현재의 SDN 스위치(306)의 플로우 테이블(310)을 업데이트한다.

상기 단계 S512 이후에, 단계 S506으로 진행하여, 현재의 SDN 스위치(306)가 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 모바일 기기는 사용자 단말 또는 사물인터넷 기기를 포함할 수 있다.

상기 현재의 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 포함된 현재의 SDN 컨트롤러(302)는 이스트/웨스트 바운드(east/west bound) 응용 프로그램 인터페이스(API)를 사용하여 상기 기본 SDN 도메인의 기본 SDN 제어 평면의 기본 SDN 컨트롤러(300)로부터 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 획득할 수 있다.

도 6은 플로우 규칙 교환 프로세스의 알고리즘을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 현재의 "SDN 컨트롤러"에서 플로우 규칙에 대한 프로세스를 시작한다. 제안된 알고리즘은 현재의 SDN 도메인 내에서 플로우 규칙(FR)을 찾는다(도 6에 도시된 알고리즘 라인 1 내지 라인 5).

플로우 규칙(FR)을 사용할 수 없는 경우 FR을 제공하기 위해 기본 SDN 도메인에 요청이 생성된다(도 6에 도시된 알고리즘 라인 6 내지 라인 8). FR을 수신한 후 SDN 컨트롤러는 데이터 계층의 서빙 스위치에 FR을 설치한다(도 6에 도시된 알고리즘 라인10). FR이 현재의 SDN 도메인 내에 존재하는 경우 사용자의 핸드오프 후에 서비스가 제공될 수 있다.

시나리오 1: 현재의 SDN 스위치는 새로 등록된 모바일 사용자를 위한 FR 제공을 위해 SDN 컨트롤러에 FR 요청을 보내는 현재의 SDN 데이터 계층에 존재한다. 현재의 SDN 컨트롤러는 사용자의 원활한 연결을 위해 FR을 전송하기 위해 기본 SDN 컨트롤러에 요청을 제출한다. 현재의 SDN 컨트롤러는 기본 SDN 컨트롤러에서 FR을 얻었고 현재의 SDN 컨트롤러는 SDN 현재 스위치를 업그레이드한다.

시나리오 2: 도 7에서 볼 수 있듯이 현재의 GW(게이트웨이) 스위치는 새로 등록된 모바일 사용자에게 서비스를 제공하기 위해 기본 게이트웨이(GW)에 FR 요청을 보낸다. 현재의 GW는 기본 GW로부터 요청된 FR을 얻은 다음 현재의 GW는 플로우 테이블을 업그레이드하고 기본 도메인과 동일한 서비스를 모바일 사용자에게 제공한다. 도 7은 SDN 컨트롤러와 토폴로지를 사용하는 플로우 교환을 보여준다.

결과 및 논의

에뮬레이터이자 SDN 오케스트레이션 시스템인 Mininet을 사용했다. 그것은 경량 가상화 플랫폼 내에서 IoT 네트워크 시뮬레이션 환경을 제공한다. 그것은 리눅스(Linux) 커널에서 라우터, 스위치, 호스트 및 링크를 실행할 수 있다. 또한 그것은 토폴로지 사용자 정의, 패킷 전달 프로그래밍, 실제 프로그램과의 상호 작용에 대한 일부 기능을 제공하고 시나리오 및 결과를 만드는 데 도움이 된다.

MiniEdit는 드래그 앤드 드롭 방식을 사용하여 GUI를 사용하는 매우 유용한 도구인 토폴로지 작성에 사용된다. 제안된 시스템에 대해 두 개의 SDN 컨트롤러(c0, c1) 두 개의 스위치(s1, s2)와 두 개의 호스트(h1, h2)를 고려했다. 도 8은 MiniEdit에서 생성된 테스트 토폴로지를 보여준다. Mininet 에뮬레이터 CLI를 설정하여 토폴로지를 실행하고 2개의 컨트롤러, 2개의 스위치 및 2개의 호스트를 구성한다.

이제 네트워크가 설정되었으며 작업을 테스트하기 위해 "pingall" 명령을 실행한다. 이제 h1은 c0에서 c1 도메인으로 이동하고, c1 도메인에 h1이 새로 등록되어 c1은 h1 노드에 대한 플로우 규칙(FR) 제공을 c0에 요청했다. 이전 도메인은 현재의 도메인에 플로우 규칙(FR)을 제공하고, 현재의 SDN 컨트롤러는 유비쿼터스 및 심리스 서비스를 위해 h1에 대한 데이터 계층의 플로우 규칙(FR)을 업데이트 또는 업그레이드한다. 도 8은 토폴로지와 업그레드 과정을 보여준다.

통신 채널 테스트를 위해 컨트롤러 c0과 스위치 s2(c0에 속함) 간에 ping 명령을 실행한다. 도 9는 c0과 s2 사이에 85개의 패킷이 전송될 때 패킷 손실이 없음을 보여준다.

Mininet은 시뮬레이터로 사용되고 Ryu 컨트롤러는 SDN 컨트롤러로 사용되며, 모두 동일한 VMware에 설치된다. 이 시뮬레이션에서 Open vSwitch(OVSK-Switch)는 OpenFlow 커널 스위치 Openflow 프로토콜 활성화 모드로 알려져 있다. 파이썬(Python) 프로그래밍 언어는 Ryu 컨트롤러로 전환, 호스트로 전환, 스위치 사양으로 전환을 포함하여 제안된 토폴로지를 만드는 데 사용된다. 이기종 도메인간 핸드오프 이전에 현재의 SDN 도메인은 데이터 전달에 대한 자체 플로우 규칙을 따른다. 현재의 SDN 도메인에 기본 도메인 플로우 규칙을 구현한 후 현재의 도메인은 이전 도메인의 정책을 채택하고 기본 도메인의 특정 사용자에게 서비스를 제공한다. 데이터 플로우의 기본 도메인과 현재의 도메인의 비교는 도 10에 나와 있으며 기본 도메인에 대한 플로우 규칙에 대해 구현된 현재의 도메인에서 데이터 플로우가 증가한다. 기본 도메인 플로우 규칙을 설치한 후 현재의 SDN 도메인 성능은 도 11과 같이 기본 도메인과 동일하게 증가한다.

도 12와 같이 이기종 도메인간 핸드오프 이전의 현재의 SDN 도메인에서 지연이 높다. 기본 SDN 도메인의 플로우 규칙을 현재의 SDN 도메인에 설치한 후 현재의 SDN 도메인의 성능은 도 13에서와 같이 기본 도메인과 동일하게 증가한다.

기존 방식에서는 현재의 SDN 도메인이 기존 사용자와 동일한 서비스를 제공하므로 사용자 경험이 불만족스럽다. 몇 가지 기능을 더 추가하여 SDN 컨트롤러를 개선한 후 SDN 도메인은 QoS를 프로비저닝하는 데 효율적이 된다. 도 13과 같이 그래픽 표현도 이전 방식과 새로운 방식을 차별화한다. 서비스는 도 12보다 좋다.

도 13에 기본 SDN 도메인과 현재의 SDN 도메인의 비교를 그래픽으로 제시했다. 기본 SDN 도메인의 플로우 규칙(FR)을 현재의 SDN 도메인에 설치한 후 현재의 SDN 도메인은 기본 SDN 도메인으로 작동하며 사용자는 기본 SDN 도메인 환경을 쉽게 얻을 수 있다.

결론

SDN 기반 IoT 네트워크는 리소스 관리에 사용된다. 유비쿼터스 커버리지를 위해 IoT 네트워크는 사용자 장비의 원활한 핸드오프를 위해 SDN을 채택하고 기본 SDN 도메인을 보장한다. 기존 솔루션은 기본 도메인 서비스를 제공할 수 없으며 핸드오버 후 성능에 심각한 서비스 저하를 초래한다. 본 발명에서는 SDN-컨트롤러가 이스트/웨스트(East/West) 응용 프로그래밍 인터페이스를 사용하여 플로우 규칙을 교환할 수 있도록 하는 SDN-HIIoT 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 기본 도메인과 동일한 QoS를 모바일 사용자에게 제공하기 위해 이기종 SDN 도메인에서 하이브리드 플로우 규칙을 실행하는 프로세스를 사용한다. 제안하는 시스템은 현재의 SDN 도메인에서 기본 SDN 도메인의 환경을 제공하여 IoT에 원활하고 유비쿼터스 지원을 제공한다. 솔루션은 플로우 규칙 교환을 위한 두 SDN 도메인 간의 데이터 통신을 위한 유연하고 민첩한 시스템이다. 현재의 SDN에 대한 기본 SDN 도메인의 플로우 규칙의 업그레이드 후, 현재의 SDN 도메인의 사용자는 현재의 SDN 도메인의 리소스를 기본 SDN 도메인으로 사용할 수 있다. 시뮬레이션 결과는 QoS 측면에서 제안한 기법의 효율성을 보여주고 핸드오프 후 성능을 크게 향상시키며 유비쿼터스 서비스를 제공함을 보여준다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

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300 : 기본 SDN 컨트롤러 302 : 현재의 SDN 컨트롤러
304 : 플로우 규칙 교환 모듈 306 : SDN 스위치
308 : 플로우 테이블 항목 매칭 여부 판단 모듈
310 : 플로우 테이블 312 : 이스트/웨스트 바운드 API
314 : 프로세서 316 : 메모리
400 : 플로우 규칙 교환 모듈

Claims (8)

1. (A) 모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인에서 제2 SDN 도메인으로 이동하는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단하는 단계;
   (B) 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청하는 단계;
   (C) 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로 전송하는 단계; 및
   (D) 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는 단계를 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (A) 이후에,
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 사용할 수 있는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는 단계; 및
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송하는 단계를 더 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (A) 이후에,
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 사용할 수 있는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송하는 단계를 더 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 (D) 이후에,
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 따라 상기 모바일 기기에 대한 플로우를 전송하는 단계를 더 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 모바일 기기는 사용자 단말 또는 사물인터넷 기기를 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 SDN 제어 평면은 SDN 컨트롤러를 포함하고, 상기 SDN 데이터 평면은 SDN 스위치를 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면은 이스트/웨스트 바운드(east/west bound) 응용 프로그램 인터페이스(API)를 사용하여 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로부터 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 획득하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 방법.
8. 프로세서; 및
   상기 프로세서에 연결된 메모리를 포함하고,
   상기 메모리는 상기 프로세서에 의해 실행되도록 구성되는 하나 이상의 모듈을 포함하며,
   상기 하나 이상의 모듈은,
   모바일 기기가 제1 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software-Defined Network) 도메인에서 제2 SDN 도메인으로 이동하는 경우, 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 있는지를 판단하고,
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면 또는 SDN 데이터 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 사용할 수 없는 경우, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면에 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙(FR: Flow Rules)을 요청하며,
   상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 전송하는 경우, 상기 제1 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로부터 수신된 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙을 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면으로 전송하고,
   상기 제2 SDN 도메인의 SDN 제어 평면이 상기 모바일 기기에 대한 플로우 규칙에 기반하여 상기 제2 SDN 도메인의 SDN 데이터 평면의 플로우 테이블을 업데이트하는,
   명령어들을 포함하는, 사물인터넷을 위한 이기종 도메인간 핸드오프 장치.
   

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