KR20040056440A

KR20040056440A - 거리기반 위치 등록을 이용한 효율적인 아이피 페이징방법

Info

Publication number: KR20040056440A
Application number: KR1020020082598A
Authority: KR
Inventors: 장인동; 이준섭; 김형준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-07-01
Also published as: KR100545775B1

Abstract

본 발명은 차세대 유무선 통신망에서의 IP 페이징에 관한 것으로, 특히 이전의 2계층에서 제안되어진 거리기반 위치등록 방법으로 RIP 라는 라우팅 프로토콜을 사용하여 효율적인 IP 페이징을 수행하는 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 IP 망에서의 페이징에 있어서, 거리기반 위치등록 방법을 사용하여 IP 페이징을 수행함으로써, IP망에서 효율적인 페이징을 수행할 수 있으며, 페이징 영역이 고정되지 않고, 홉 수를 기반으로 동적으로 페이징 영역의 설정이 가능하게 된다. 이에 따라 IP망내 모든 FA가 페이징 관련 기능을 수행하여, 망전체로 볼 때 데이터를 버퍼링하고 페이징 관련 기능을 수행하는 FA를 분산시킬 수 있게 된다. 또한 망 구조가 바뀔 때마다 망 관리자에 의해 수동으로 페이징 영역을 설정해주는 번거로움 없이 단말이 등록 시 동적으로 페이징 영역이 설정되므로 확장성이 개선된다.

Description

거리기반 위치 등록을 이용한 효율적인 아이피 페이징 방법{IP PAGING METHOD USING LOCATION REGISTRATION BASED ON DISTANCE}

본 발명은 차세대 유무선 통신망에서의 IP 페이징에 관한 것으로, 특히 거리기반 위치 등록 방법으로 RIP라우팅 프로토콜을 이용하는 효율적인 IP 페이징 방법에 관한 것이다.

인터넷의 대중화와 이동통신의 발전은 자연스럽게 무선 인터넷이 등장하게 되는 배경이 되었고, 무선 인터넷의 등장으로 기존의 인터넷 호스트에는 이동성이 필요하게 되었다. 이에 인터넷 표준화 단체인 IETF 에서는 이미 1996년에 인터넷에서의 호스트의 이동성을 제공하기 위해 모바일 IP를 제안하였다.

도 1은 종래 모바일 IP의 엔티티간 기본적인 동작 과정을 도시한 것으로, 상기 도 1을 참조하면, 모든 모바일 에이전트(Mobile Agent: MA)들은 자신의 이동성 지원을 알리기 위하여 에이전트 광고(Agent Advertisement) 메시지를 주기적으로 방송하며, 이동 호스트는 자신이 위치한 네트워크에 속하는 MA에게 에이전트 광고 메시지를 요청하기 위한 에이전트 요청(Agent Solicitation) 메시지를 전송할 수 있으며, 에이전트 광고 메시지를 수신함으로서 자신이 홈네트워크에 위치하는지 또는 새로운 외부 네트워크로 이동하였는지를 판단할 수 있다. 이동 호스트는 홈 주소와 COA의 이동성 바인딩을 설정하기 위해 홈 에이전트(Home Agent: HA)에게 등록 요청(Registration Request)메시지를 전송하고 등록 응답(Registration Reply) 메시지를 받는다. 이렇게 HA에 등록이 완료된 이후 이동 호스트로의 데이터 패킷은 도 2에서와 같이 홈 네트워크의 HA 에게 전달되고 HA가 이동 호스트(MN)의 COA로 터널링을 수행하여 외부 네트워크에 위치한 이동 호스트(MN)에게 패킷을 전달하게 된다.

그러나 상기 초기의 모바일 IP는 새로운 셀룰러 환경에 그대로 적용하기에는 많은 문제점이 있었다.

페이징 기법은 현재 셀룰러의 위치관리 기법에서 사용중인 2계층 기술로, 단말의 정확한 위치관리를 위해 발생하는 시그널링을 줄여 망의 부하를 줄이고, 단말의 전력소비를 줄이는 장점이 있다. 이때 위치 등록 방법과 페이징 기법을 사용함으로써 단말에서는 도 3에서와 같이 액티브 모드(Active mode)와 도먼트 모드(dormant mode)를 지원한다. 즉 상기 도 3을 참조하면, 액티브 모드(300)에 있는 단말은 이동 할 때마다 망에게 알리지만(S1), 단말이 전원 절약 모드인 도먼트 모드(302)에 있을 때는 페이징 영역을 벗어날 때에만 망에게 알리고(S4), 페이징 영역 안에 있을 때는 망에게 알리지 않는다. 단말이 액티브 모드(300)에서는 일정 시간동안 통신이 없어 타임아웃 되면 다시 전원 절약 모드인 도먼트 모드(302)로 바뀌고(S2), 도먼트 모드(302)에서는 단말이 보낼 데이터가 있거나, 또는 망으로부터 페이징 요구 메시지를 받게 되면 다시 액티브 모드(300)로 바뀌게 된다.

트레이드-오프(Trade-off) 관계에 있는 위치 등록 방법과 페이징 기법의 연구에서 항상 가장 큰 초점은 전체 비용을 낮추는 것으로, 도 4에서와 같이 2계층에서의 위치 등록 방법과 페이징 기법들은 이미 많은 방법이 제안되어 있다. 그러나, 여러 제안된 방안들은 이론적으로의 성능은 좋지만 실제 구현상 어려운 점이 많아 현재의 셀룰러 망에서는 비교적 간단한 LA-기반 갱신(LA-based Update) 알고리즘과 블랭킷 폴링(Blanket Polling)기법을 사용하고 있다.

한편, 인터넷과 이동통신의 발전으로 차세대 무선통신망에서도 IP 기반의 망이 될 것이라는 기대가 많다. 현재 IP 페이징에 관련해서 제안된 방안들은 페이징을 실제로 시작하는 주체에 따라 구분할 수 있는데, 모바일 IP 기본 구조를 벗어나지 않는 방법은 HA 페이징, FA 페이징이 있다.

도 5는 종래 페이징 절차를 도시한 것으로, 상기 도 5에서와 같이 단말로 향하는 데이터를 버퍼링하고, 페이징 영역에 있는 단말을 찾는 주체가 HA 이거나 FA가 되는 것이다. 상기 도 5의 (a)에 도시된 HA 페이징은 HA와 단말만 수정하면 되므로 구현하기에는 간단하지만, HA 하나에 너무 많은 부하를 주기 때문에 확장성과 신뢰성이 떨어지며, 실제로 페이징을 하는 HA와 단말이 멀리 떨어져 있는 경우 페이징 지연이 발생하는 문제점이 있다. 상기 도 5의 (b)에 도시된 FA페이징은 가장 최근에 등록된 BS인 FA가 페이징을 시작하는 방법으로 구현하기도 쉽고, HA 페이징에 비해 확장성도 좋다고 할 수 있다.

상기 도 5의 (c)에 도시된 도메인 페이징은 페이징의 주체가 도메인내에 있는 라우터, BS 중에 어떠한 것이라도 될 수 있다. 도메인 내에 있는 라우터들은 단말에 대한 페이징 정보를 소프트 스테이트로 가지고 있으며, 단말로 향하는 데이터는 DRR(Domain Root Router)로부터 내려오면서 자신이 페이징을 할 것인지를 결정하게 된다. 이러한 결정은 자체 알고리즘이 있으며, 결정이 되면 곧바로 데이터를 버퍼링하고, 페이징 영역내에서 단말을 찾게 된다. 이 방법은 페이징 처리에 대한 로드를 분산시켜 신뢰성을 높였지만, 도메인 내에 있는 모든 라우터들이 페이징처리 기능을 가져야 되므로, 구현하기에는 어려운 단점이 있다. 상기 도 5의 (d)에 도시된 PA(Paging Agent)라는 새로운 엔티티를 두어서 페이징에 대한 처리를 하는방식인 PA 페이징은 현재로서는 새로운 엔티티의 추가라는 부담이 있다.

근래에 들어 상기와 같은 위치 등록 방법과 페이징 기법도 IP 계층에서 동작 가능하게 하는 IP 페이징 또는 DMHA(Dormant Mode Host Alerting) 연구가 활발히 진행되고 있는데, 종래 2 계층에서의 기술이 3계층인 IP 계층에서의 이동성 프로토콜인 모바일 IP에 추가된다면 앞으로의 IP 기반 차세대 망에서도 효율적으로 모바일 IP 서비스를 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

따라서, 본 발명의 목적은 3계층에서 RIP 라는 라우팅 프로토콜을 사용하여 거리기반 위치등록 방법을 모바일 IP 에 적용시켜 IP 망에서 효율적인 페이징이 수행되도록 하는 거리기반 위치등록을 이용한 IP 페이징 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 거리기반 위치 등록을 이용한 효율적인 IP 페이징 방법에 있어서, (a)이동 단말이 현재 자신이 속한 페이징 영역을 벗어나 외부 망으로 이동되는 경우 HA로 새로운 모바일 IP 등록을 요청하는 단계와; (b)상기 단말로부터의 새로운 모바일 IP 등록이 요청되는 경우 등록 응답 메시지에 해당 단말이 이동된 위치의 페이징 영역에 대한 정보를 추가하여 단말로 전송하는 단계와; (c)상기 페이징 영역에 대한 정보를 수신한 단말은 도먼트 모드시 이동된 위치의 새로운 FA의 광고메시지를 수신하여 새로운 FA가 상기 페이징 영역 리스트에 포함되어 있는지 여부를 검사하는 단계와; (d)상기 새로운 FA가 페이징 영역 리스트에 존재하지 않는 경우 상기 새로운 FA를 페이지 영역 리스트에 저장시키고 단말의 위치 정보를 갱신시켜 모바일 IP 등록을 완료시키는 단계;를 포함하는것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 모바일 IP의 신호처리 흐름도,

도 2는 종래 모바일 IP에서 이동 호스트로의 패킷 전달과정을 도시한 도면,

도 3은 종래 페이징 기법을 이용한 단말의 상태 다이어그램,

도 4는 종래 2계층에서 제안된 위치등록 및 페이징 기법 리스트 예시도,

도 5는 종래 IP 페이징 구조들의 예를 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 IP 페이징 망구조와 페이징 영역 설정 예시도,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FA에 구비되는 페이징 영역 리스트 예시도,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 등록 응답메시지에 추가되는 페이징 영역 리스트 포맷도,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말에서 위치등록 처리 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 IP 페이징 개념을 도시한 것으로, 본 발명에서는 특히 지금까지 제안된 페이징 프로토콜 방법 중에 FA 페이징의 망을 기본구조로서 선택하여 설명하고자 한다. 이는 현재 기본적인 모바일 IPv4망과 가장 유사하고 추가, 확장되는 사항이 가장 적으면서도 성능이 좋기 때문이다.

상기 도 6을 참조하면, BS는 FA의 역할을 겸하고 있는 망의 최하위 끝단에 있는 라우터이며, 도먼트 모드의 단말로 향하는 데이터가 도착할 때 데이터를 버퍼링하고 페이징을 시작하는 주체이기도 하다. 이러한 구조는 FA(BS)를 제외한 단말과 HA 등의 다른 엔티티들은 페이징 기능을 위한 확장이 필요하지 않고, 기본적인 모바일 IP 기능만을 수행하게 된다. 즉, 도먼트 모드의 단말로 향하는 데이터가 HA에 도착하게 되면 기본적인 모바일 IP로 터널링하여 이전 등록된 FA로 데이터를 보내주게 된다. 여기까지는 기본적인 모바일 IP 동작과 같다. 이전에 등록된 FA에 데이터가 도착하면, 상기 FA는 바로 데이터를 버퍼링하고, 페이징영역에서 단말을 찾게 되는데, 이는 FA 페이징에서 단말을 찾는 기본절차이다.

한편, 본 발명에서는 상기 도 6의 M1에서와 같이 단말이 BS2에서 새로운 모바일 IP 등록이 이루어지게 되면, 등록 응답 메시지에 페이징영역에 대한 정보를 추가하여 단말로 보내주게 된다. 도 6의 경우에는 페이징 영역을 홉(hop)=1로 준경우인데, BS2에서 단말로 가는 등록 응답 메시지에는 BS2에서 홉수가 '1'내에 있는 FA의 리스트인 {BS1, BS2, BS3}가 추가되어 보내져서 페이징 영역 1과 같이 영역이 설정된다. 하나의 페이징 영역에 속하는 FA 들의 리스트는 도 7에 도시된 바와 같은 IP 주소의 정보를 갖게 되고, 이때 등록 응답 메시지에 추가되는 페이징영역에 속하는 FA 리스트의 메시지 형식은 도 8에서 보여지는 바와 같다.

홉 수에 대한 정보는 RIP 와 같은 라우팅 프로토콜을 이용해 BS마다 항상 유지하고 있으며, 홉의 값은 도메인 관리자가 고정된 값으로 정할 수도 있고, 사용자 단말의 이동 패턴에 따라 정해질 수도 있다. 홉의 값이 크면 페이징 영역이 커지고, 홉의 값이 작으면 페이징 영역이 작아지게 되는데, 차후 사용자의 이동패턴에 따라 페이징 영역의 크기를 정할 수도 있다.

이러한 페이징 영역에 대한 정보를 받을 때의 단말의 상태는 액티브 모드이므로, 파워를 절약해야 되는 모던트 모드에서의 추가적인 무선링크 낭비는 일어나지 않는다. 그리고, 상기 도 6의 M2에서와 같이 같은 도먼트 모드에서 페이징 영역 내에서의 이동시에는 BS3의 광고메시지를 받고, 단말이 가지고 있는 페이징 영역 리스트에 있는 BS이므로 무시하게 된다. 그리고, M3에서와 같이 이동시에는 단말은 BS4에서의 광고메시지를 받게 되고, 자신의 페이징 영역 리스트에 없는 BS이므로 새로운 위치등록을 요청하게 되고, 이때 등록 응답 메시지에는 {BS3, BS4, BS5}와 같은 리스트가 추가되어 보내져서 페이징 영역 2와 같은 영역이 설정된다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 위치등록 처리 흐름을 도시한 것이다. 상기 도 9을 참조하면, 단말은 새로운 FA로 이동하는 경우(S900), 새로운 FA의 광고메시지를 수신하고(S902), 상기 새로운 FA가 페이징 영역 리스트에 존재하는지 여부를 검사한다(S904). 이때 상기 새로운 FA가 페이징 영역에 존재하지 않는 경우 이동 단말은 상기 FA를 페이징 영역 리스트에 저장시키고, 위치를 갱신시킴으로써 위치등록을 수행하게 된다(S906).

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 IP 망에서의 페이징에 있어서, 거리기반 위치등록 방법을 사용하여 IP 페이징을 수행함으로써, IP망에서 효율적인 페이징을 수행할 수 있으며, 페이징 영역이 고정되지 않고, 홉 수를 기반으로 동적으로 페이징 영역의 설정이 가능하게 된다. 이에 따라 IP망내 모든 FA가 페이징 관련 기능을 수행하여, 망전체로 볼 때 데이터를 버퍼링하고 페이징 관련 기능을 수행하는 FA를 분산시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 망구조가 바뀔 때마다 망 관리자에 의해 수동으로 페이징 영역을 설정해주는 번거로움 없이 단말이 등록 시 동적으로 페이징 영역이 설정되므로 확장성이 개선되는 이점이 있다.

Claims

거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법에 있어서,

(a)이동 단말이 현재 자신이 속한 페이징 영역을 벗어나 외부 망으로 이동되는 경우 HA로 새로운 모바일 IP 등록을 요청하는 단계와;

(b)상기 단말로부터의 새로운 모바일 IP 등록이 요청되는 경우 등록 응답 메시지에 해당 단말이 이동된 위치의 페이징 영역에 대한 정보를 추가하여 단말로 전송하는 단계와;

(c)상기 페이징 영역에 대한 정보를 수신한 단말은 도먼트 모드시 이동된 위치의 새로운 FA의 광고메시지를 수신하여 새로운 FA가 상기 페이징 영역 리스트에 포함되어 있는지 여부를 검사하는 단계와;

(d)상기 새로운 FA가 페이징 영역 리스트에 존재하지 않는 경우 상기 새로운 FA를 페이지 영역 리스트에 저장시키고 단말의 위치 정보를 갱신시켜 모바일 IP 등록을 완료시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 (c)단계에서, 상기 이동 단말이 액티브 모드에 있는 경우, (c1)상기 이동 단말은 수신된 페이징 영역 정보를 이용하여 그대로 모바일 IP 등록을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 (d)단계이후, (e)상기 이동 단말로 데이터 전송 요청이 있는 경우 상기 새로운 FA는 HA로부터 전송 요청된 데이터 패킷을 수신하는 단계와;

(f)상기 데이터 패킷을 버퍼링한 후, 해당 단말로 패킷을 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b)단계에서 페이징 영역은, 거리기반 위치등록 방법을 이용하여 동적으로 생성되는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.
제4항에 있어서,

상기 거리기반 위치 등록 방법은, RIP 라우팅 프로토콜을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.
제4항에 있어서,

상기 (b)단계에서, 상기 페이징 영역은, 관리자에 의해 정해진 홉(hop)수에 기반하여 FA에서 정해지며, 상기 홉수가 2로 줄어드는 경우, 라우팅 프로토콜인 RIP에 기반하여 자신과 홉수가 2내에 있는 라우터들의 리스트가 HA에서 단말로 전송되는 등록 응답 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 (a)단계에서, 상기 홉수가 2로 설정되는 경우 이동 단말은 최초 등록한 FA에서 거리가 "2"를 초과하는 경우에만 새로운 모바일 IP 등록을 요청하며, "2"이하의 거리 이동시에는 새로운 모바일 IP 등록을 요청하지 않는 것을 특징으로 하는 거리기반 위치 등록을 위한 IP 페이징 방법.