KR20050019729A - 이동 ｉｐ 및 고정 라벨 교환 경로들을 조절하기 위한 홈 에이전트 최적화 시스템 - Google Patents

이동 ｉｐ 및 고정 라벨 교환 경로들을 조절하기 위한 홈 에이전트 최적화 시스템 Download PDF

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Abstract

최적화된 IP-라우팅을 위하여, 본 발명은 전송자(CN13)로부터 무선 액세스 네트워크(RAN, HA, FA 11)를 통해 이동 호스트(MS2)로 이어지는 경로를 통해 IP 패킷을 전송하기 위한 방법 및 홈 에이전트에 관한 것이다. 홈 에이전트(HA)가 목적지 어드레스(MS2-어드레스 137.21.16.5)를 가진 이동 호스트(MS2)를 위하여 결정된 입력 데이터 패킷을 수신할때, 상기 홈 에이전트(HA 15)는 상기 홈 에이전트(HA)의 리스트에 저장된 서브네트워크 어드레스들(137.21.16.0; 137.22.25.0)의 리스트에 저장된 외부 에이전트(FA 11)의 서브네트워크 어드레스(FA 11-어드레스: 137.21.16.0)와 목적지 어드레스(MS2-어드레스:137.21.16.5)간에 매칭이 이루어지는지를 검사하며; 상기 목적지 어드레스(MS2-어드레스: 137.21.16.5) 및 외부 에이전트의 서브네트워크 어드레스(FA 11-어드레스:137.21.16.0)간에 매칭이 이루어진 경우에 상기 홈 에이전트는 상기 홈 에이전트(HA)로부터 상기 외부 에이전트까지 미리 구성된 경로가 존재하는지를 검사하며, 상기 홈 에이전트(HA)는 상기 외부 에이전트로의 라벨 교환 경로(37)가 존재하는 경우에 상기 미리 구성된 라벨 교환 경로(37)를 통해 상기 패킷을 상기 외부 에이전트(FA 11)에 전송한다.

Description

이동 ＩＰ 및 고정 ＭＰＬＳ(다중프로토콜 레벨 스위칭)을 조절하기 위한 홈 에이전트 최적화 시스템{HOME AGENT OPTIMIZATION FOR HANDLING MOBILE IP AND STATIC MPLS (MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING}
본 발명은 송신자로부터 무선 액세스 네트워크를 통해 이동 호스트로 이어지는 경로를 통해 IP 데이터그램들을 전송하기 위한 방법 및 최적화 홈 에이전트에 관한 것이다.
이동 IP 프로토콜은 IP 관련 서비스들의 전송동안 사용자 이동 문제를 다루기 위한 개념이다. 선행조건으로서, 액세스 네트워크 뿐만아니라 코어 네트워크는 네트워크 계층 프로토콜로서 IP를 사용하며 더욱이 이동 IP 프로토콜을 실행할 수 있다. 이동 IPv4에 대한 네트워크 구조는 이동 호스트가 네트워크로부터 서비스들을 요구하기 위한 다른 액세스 포인트에 접속하기 위하여 홈 네트워크 밖으로 이동할때 전송 IP 터널들을 구축하기 위하여 홈 에이전트들 및 외부(foreign) 에이전트들을 포함한다. 외부 에이전트는 그것이 홈 네트워크외부의 액세스 포인트에 접속되는 경우에 이동 호스트에 대한 디폴트 라우터를 나타낸다. 대응 노드가 다른 위치에 현재 등록된 이동 호스트에 패킷들을 전송할때, 홈 에이전트는 이동 호스트에 대한 모든 패킷들을 인터셉트하여 이들을 새로운 위치에 재라우팅한다. 홈 에이전트의 빈딩 캐시(binding cashe)는 다른 액세스 포인트들에 현재 접속된 모든 이동 호스트들에 대한 재라우팅 정보를 포함한다. 캐리 오브 어드레스(care-of-address)는 다른 위치에 등록한후에 이동 노드의 일시적으로 획득된 호스트 어드레스를 특정한다.
전송 네트워크가 다양한 액세스 포인트들을 상호접속하기 위하여 대안적인 터널링 메커니즘들을 이미 제공한 경우에, 홈 에이전트 및 외부 에이전트간에 IP 터널들을 사용하는 것은 비효율적이다. MPLS라 불리는 라벨 스위칭 방법은 비연결성 IP 기반 네트워크들에 가상 회로 교환 서비스들을 도입함으로서 IP 트래픽 엔지니어링을 지원한다. MPLS의 다른 장점들은 가성 사설 네트워크들을 설정할 수 있고 경로(터널)의 두개의 엔드포인트들간에 전용 지정 대역폭을 가진 트래픽 트렁크들을 제공할 수 있다는 점이다. 라벨 스위칭이 활성화될때, 패킷 전송은 라우팅 테이블의 프리픽스 또는 IP 네트워크 어드레스대신에 고정 라벨에 기초한다. 라벨은 MPLS 경로의 진입 라우터인 라벨 진입 라우터에 의하여 접속된다. 라벨 출구 라우터는 MPLS 터널의 엔드포인트를 나타낸다. 경로 셋업은 경로 등에 대하여 요구된 대역폭 및 사용될 라벨들과 같은 경로 속성값들에 동의하는 신호 프로토콜을 요구하다. 예들은 CR-LDP, RSVP-TE 또는 BGP 인핸스먼트(enhancement)들이다.
네트워크 오퍼레이터는 MPLS에 대하여 엔지니어링된 네트워크에서 이동 IP 기반 서비스들을 제공하기 위한 방식이 존재하는 한 수렴 문제를 다루어야 한다. 이동 IP 및 MPLS에 대한 기본적인 소자들은 앞서 기술된 상황에서 동일한 네트워크 노드에 배치될 수 있다. 예컨대, 한 네트워크 노드는 동시에 홈 에이전트 및 라벨 에지 라우터 기능을 포함할 수 있다. 동일한 사항이 이동 외부 에이전트에 적용된다. 이동 홈/ 외부 에이전트가 MPLS와의 인터워킹(interworking)을 위하여 최적화되는 방식으로 네트워크 소자들에 대하여 통합된 해결책을 제공하는 것이 장비 제조업자들의 당면과제이다. 이는 기존의 MPLS 터널들이 개별 IP 터널을 병렬로 설정하는 대신에 이동 IP에 재라우팅하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 네트워크 오퍼레이터가 복잡한 네트워크 자원 관리에 대한 필요성 없이 MPLS 인프라스트럭처에 이동 서비스들을 용이하게 적용할 수 있도록 한다. MPLS 및 IP 터널들을 병렬로 관리할 필요가 없다.
이동 IP 및 MPLS는 떠오르고 있는 기술들이다. 비록 개념들의 정의가 안정적이라 할지라도, 더 널리 사용되지 않았다. 단순한 방법은 서로 무관하게 수렴의 가능성을 무시한 기술들을 전개하는 것이다. 따라서, MPLS 경로들은 방향 재설정 패킷들을 이동 외부 에이전트에 전송하는데 사용되지 않는다. 대신에, 트래픽 엔지니어링 목적을 위한 MPLS 터널들 및 이동 IP 지원을 위한 IP 터널들은 병렬로 존재한다. 그러나, 이종 네트워크는 터널들을 관리하기 위한 노력을 증대시키며 병렬로 전개될 다른 기술들로 인하여 네트워크 엔지니어링을 위한 부담을 나타낸다.
다른 방법은 MPLS 및 이동 IP간의 결합을 느슨하게 하는 것이다. 홈 에이전트 및 라벨 에지 라우터는 이들 소자들의 직접적인 상호작용없이 동일한 네트워크 노드에 배치된다. 동일한 사항이 라벨 에지 라우터 기능 소자들을 포함하는 외부 에이전트에 적용된다. 외부 액세스 포인트에 접속되는 이동 호스트로 전송되는 패킷들은 느슨한 결합을 위하여 IP 터널 및 MPLS 터널에 의하여 전송되어야 한다. 이러한 예에서 홈 에이전트는 추가 IP 헤더와 본래의 IP 패킷을 캡슐화한후에, 라벨은 라벨 스위칭 진입 라우터에 의하여 상기 패킷에 접속된다. 장점으로서, 순수한 MPLS 네트워크는 느슨한 결합을 위하여 외부 에이전트에 패킷들을 전송하는데 충분할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 라벨 교환 경로들의 장점은 추가 IP 터널이 요구되지 않기 때문에 완전하게 사용되지 않는다.
본 발명의 목적은 이동 IP 트래픽을 효율적으로 전송하는 것이다. 이러한 목적은 독립 청구항들에 기재된 발명에 의하여 달성된다.
도 1은 IP 네트워크의 블록도.
여기에 기술된 발명은 IP 이동 서비스들을 도입하면서 기존의 정적 MPLS 인프라스트럭처의 최적의 사용을 제공한다. 여기서, 정적은 라벨 교환 경로들이 트래픽 엔지니어링과 같은 메커니즘에 기초하여 구성되었다는 것을 의미한다. 주로, 네트워크 오퍼레이터가 이동성 문제에 포함된 모든 네트워크 노드들을 제어하는 단일 관리 영역에 집중된다. 메커니즘은 단일 네트워크 영역에 제한되지 않는다. 도입된 개념에서, 기존 MPLS 네트워크의 완전한 장점이 이동 IP 전송시에 획득될 수 이다. 현재의 관리 영역에서 이동 홈 에이전트들 및 외부 에이전트들간의 패킷들의 방향을 재설정하기 위하여 사용될 수 있는 라벨 교환 경로들의 메시가 트래픽 엔지니어링에 의하여 설정되는 것이 가정된다. 이동 IP를 위하여, 추가 라벨 교환 경로들이 생성되거나 또는 수정되지 않아야 한다. 또한, 홈 에이전트 및 외부 에이전트사이에서 IP 터널들이 IP 터널들이 요구되지 않는다. 수렴에 대한 해결책은 라벨 에지 라우터 기능을 효율적으로 통합함으로서 이동 홈/ 외부 에이전트들을 계획하는 것이다. MPLS 및 이동 IP간의 단단한 결합이 달성된다. 이동 IP 또는 라벨 분배 프로토콜과 같은 기존의 프로토콜들을 변경하는 것이 요구되지 않는다. 이동 에이전트들간의 방향 재설정 패킷들의 전송을 위한 미리 설정된 라벨 교환 경로들의 효율적인 사용은 이동성을 위한 트래픽 엔지니어링을 요구한다. 이와 관련하여, 이동 사용자들의 동작에 대한 지식, 즉 홈 네트워크들을 유지하는 주파수, 외부 액세스 포인트들에서 요구될 서비스들 등을 획득하는 것이 필요하다.
MPLS 및 이동 IP간의 수렴을 위하여 기술된 메커니즘은 다른 관리 영역들까지 연장될 수 있다. 매크로 이동성은 지리적으로 분리된 영역에서 다른 관리 권한에 의하여 제어되는 액세스 포인트에 이동 사용자가 접속될 수 있는 상황을 기술한다. 이동 IP 전송 및 개별 영역들간의 MPLS 경로는 서비스 레벨 승락이 인정 네트워크 영역들사이에서 설정되는 경우에 인에이블될 수 있다.
본 발명의 유리한 특징은 라벨 에지 라우터 능력을 포함하는 수정된 홈 에이전트이다. 방문 네트워크의 임의의 이동 호스트로의 패킷 전송은 이동 홈 및 외부 에이전트들을 상호접속하는 라벨 교환 경로들에 의하여 배타적으로 수행된다. 따라서, 홈 에이전트의 새로운 이동 빈딩들에 대하여, 라벨 교환 경로들의 생성 또는 수정이 요구되지 않는다.
또한, 본 발명의 유리한 특징은 홈 에이전트에서 이동 전송을 위한 확장된 알고리즘이다. 만일 이동 빈딩 캐시가 입력 패킷의 목적지 어드레스에 대응하는 엔트리를 포함하면, 홈 에이전트는 잠재적인 방문 서브네트워크들의 리스트에 대한 서브 네트워크 어드레스로의 이동 노드의 캐리-오브-어드레스의 매핑을 시도한다. 정확한 방문 서브네트워크가 식별된후에, 홈 에이전트는 패킷 전송을 위한 적절한 라벨 교환 경로를 결정한다. 각각의 서브 네트워크는 홈 에이전트에서 사용하기 위하여 정확한 진입 인터페이스 및 라벨과 연관된다.
또한, 본 발명의 유리한 특징은 다중목적 라벨 교환 경로들의 사용이다. 이들 경로들은 이동 IP에 대하여 전용되지 않으며 이에 따라서 임의의 다른 목적을 위하여 패킷을 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 유리한 특징은 오퍼레이터들의 네트워크 영역에서의 잠재적인 방문 서브네트워크들의 리스트이다. 이 리스트는 네트워크 영역의 각각의 홈 에이전트에 의하여 유지되며 네트워크 관리 원리들에 의하여 구성된다. 리스트는 방문 네트워크로의 이동국 노드들 캐리 오브 어드레스들을 매핑하도록 요구된다.
또한, 본 발명의 유리한 특징은 집합 FTN 테이블(다음 호프 라벨 전송 엔트리로의 등가 클래스 전송)이다. 일반적으로, MPLS 라벨 스위칭에 대하여, 진입 라우터는 특정 목적지 어드레스를 위하여 사용하기 위한 필요한 라벨 및 인터페이스를 결정하는 테이블을 유지한다. 홈 에이전트는 각각의 이동 빈딩에 대한 개별 엔트리 대신에 각각의 잠재적인 방문 서브네트워크에 대한 단일 엔트리를 가진 테이블을 유지한다. 따라서, 동일한 방문 서브네트워크에 접속된 모든 이동 호스트들은 결합된 MPLS/이동성 방식에 대한 확장성을 도입한 FTN 테이블의 하나 그리고 동일한 엔트리에 대응한다.
또한, 본 발명의 유리한 특징은 안정적으로 관리되는 재구성된 라벨 스위칭 경로들을 가진 네트워크이다. 이동성 핸드오버를 위하여 경로가 생성 또는 수정되지 않아야 한다. 결과적으로, 네트워크의 신호화 로드는 감소되며, 핸드오버 지연은 라벨 교환 경로들에 대한 셋업 시간과 무관하다. 이들 경로들은 이동 사용자들을 성공적으로 핸드오버하기 위하여 충분한 대역폭 용량을 제공해야 한다. 따라서, 트래픽 엔지니어링은 통계적으로 관리되는 라벨 교환 경로들을 가진 이동 IP에 대한 주요 문제가 된다.
또한, 본 발명의 유리한 특징은 이동 IP 및 MPLS의 기본적인 엔트리들이 공동 배치되나 상관되지 않는 외부 에이전트이다. 따라서, 라벨 진입 라우터 소자는 동일한 호스트에서 병렬로 실행된다.
본 발명의 추가 장점은 도 1에 기술된 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백해진다.
3개의 이동국들(MS1, MS2, MS3)는 임의의 무선 링크 계층 기술을 사용하여 IP 기반 무선 액세스 네트워크(4)에 접속한다. 대응하는 기지국들(BS5, BS6, BS7)은 무선 인터페이스를 종료한다. 무선 액세스 네트워크는 이동성 지원을 제공하며, 본 발명과 관련하여 이미 기술된 바와같이 내부 전송을 위한 라벨 교환 경로(LSP37, 62)를 사용한다. 전송 네트워크들(14)에의 접속은 관리 영역들을 분리하는 경계 라우터들(BR8, BR9)을 통해 달성된다. 본 실시예에서, 모든 3개의 이동국들(1, 2, 3)은 동일한 홈 네트워크(4)에 배치되며, 또한 홈 에이전트(15) 기본 소자를 동시에 포함하는 동일한 에지 라우터에 의하여 액세스를 획득한다. MS2 및 MS3은 현재 다른 액세스 포인트들(BS6, BS7)로 이동되며, 각각 외부 에이전트들(FA11, FA12)를 통해 네트워크에 접속한다. 두개의 LSP(37, 62)는 홈 에이전트(HA15) 및 이부 에이전트(FA11, FA12)간의 라벨 스위칭을 위하여 기술된다. 로컬 네트워크(4) 외부의 임의의 액세스 포인트에 배치된 대응 노드(CN13)는 모든 3개의 이동국(1,2,3)에 데이터를 전송해야 한다. MS(1)로 전송되는 패킷들에 대하여 빈딩 캐시(15 내부)내의 엔트리가 이용가능하지 않으며, 이에 따라 패킷들은 MS(1)로 직접 전송된다.
지금 CN(13)이 MS(2)에 데이터를 전송한다. 홈 에이전트(HA15)는 캐리-오브-어드레스(137.21.16.5)를 가진 MS(2)에 대한 빈딩을 포함한다. 구성된 시스템 리스트로부터, 홈 에이전트는 MS(2)가 서브네트워크(137.21.16.0)를 통해 현재 도달가능하다는 것을 안다. 최종적으로, 서브네트워크에 대한 FTN 테이블의 대응 엔트리는 적절한 라벨 교환 경로(37)에 패킷을 전송하기 위하여 인터페이스(eth0)를 통해 "라벨 3"을 코딩할 필요가 있다. LSP들이 단방향성이기 때문에, LSP들은 HA로 방향이 정해지며 FA에서 종료된다. 본 실시예는 패킷들을 정확한 목적지로(FA12 및 BS7을 통해 MS3으로) 전송하기 위하여 또 다른 라벨 교환 경로(LSP 62)가 사용되는 다른 액세스 포인트(BS7)에 접속되는 MS3에 대한 추가 예를 포함한다.

Claims (9)

  1. 전송자(CN13)로부터 무선 액세스 네트워크(BS 6, HA 15, FA 11)를 통해 이동 호스트(MS2)로 이어지는 경로를 통해 IP 패킷을 전송하기 위한 방법으로서,
    홈 에이전트(HA 15)가 목적지 어드레스(MS2-어드레스 137.21.16.5)를 가진 이동 호스트(MS2)를 위하여 결정된 입력 데이터 패킷을 수신할때, 상기 홈 에이전트(HA 15)는 상기 홈 에이전트(HA)에 저장된 서브네트워크 어드레스들(137.21.16.0; 137.22.25.0)의 리스트에 리스트된 외부 에이전트(FA 11)의 서브네트워크 어드레스(FA 11-어드레스: 137.21.16.0)와 상기 패킷의 목적지 어드레스(MS2-어드레스:137.21.16.5)간에 매칭이 이루어지는지를 검사하며;
    상기 목적지 어드레스(MS2-어드레스: 137.21.16.5) 및 외부 에이전트의 서브네트워크 어드레스(FA 11-어드레스:137.21.16.0)간에 매칭이 이루어진 경우에 상기 홈 에이전트는 상기 홈 에이전트(HA 15)로부터 상기 외부 에이전트까지 미리 구성된 경로가 존재하는지를 검사하며, 상기 홈 에이전트(HA 15)는 상기 외부 에이전트로의 라벨 교환 경로(37)가 존재하는 경우에 상기 미리 구성된 라벨 교환 경로(37)를 통해 상기 패킷을 상기 외부 에이전트(FA 11)에 전송하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 홈 에이전트(HA 15)는 상기 홈 에이전트(HA 15)의 전송 인터페이스(eth0)의 포트를 통해 패킷을 전송함으로서 상기 미리 구성된 라벨 교환 경로(37)를 통해 상기 외부 에이전트(FA 11)에 상기 패킷들을 전송하며, 상기 포트는 경로 번호 (37)를 가진 경로를 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 홈 에이전트(HA 15)는 상기 홈 에이전트(HA 15)의 빈딩 캐시에 엔트리(MS2-어드레스: 137.21.16.5)가 존재하는 경우에만 상기 패킷의 목적지 어드레스(MS-어드레스:137.21.16.5) 및 외부 에이전트(FA 11)의 서브네트워크 에이전트(FA 11-어드레스: 137.21.16.0)간에 매칭이 이루어지는지를 검사하며, 상기 엔트리는 상기 입력 패킷의 목적지 어드레스(MS2-어드레스:137.21.16.5)에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 한 외부 에이전트로부터 다른 외부 에이전트로 이동 호스트(MS1)의 핸드오버는 상기 이동 호스트의 홈 에이전트 및 외부 에이전트간의 경로를 생성 또는 수정하지 않고 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 경로(37)는 미리 구성되고 통계적으로 관리되는 다목적 라벨 교환 경로인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동국 IP 및 다목적 라벨 스위칭 MPLS의 기본 엔티티들은 공동으로 배치되나 외부 에이전트(FA 11)에서 상관되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 외부 에이전트(FA 11) 및 홈 에이전트(HA 15)는 IP 네트워크의 패킷 교환 노드들인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 따른 방법이 구현되는 홈 에이전트(HA 15).
  9. 제 8항에 있어서, 외부 에이전트들의 서브네트워크 어드레스들(137.21.16.0;137.22.25.0)의 리스트를 포함하는 메모리;
    패킷이 전송될 외부 에이전트(FA 11)를 결정하기 위하여 이동 호스트(MS2)를 위하여 결정된 입력 데이터 패킷의 목적지 어드레스와 외부 에이전트들(FA 11, FA12)의 저장된 서브네트워크 어드레스들(137.21.16.0;137.22.25.0)을 비교하는 비교수단;
    상기 결정된 외부 에이전트(FA 11) 어드레스(137.21.16.0)와 외부 에이전트(FA 11, FA12)의 저장된 어드레스들(137.21.16.0;137.22.25.0)을 비교함으로서 상기 외부 에이전트(FA 11)에 패킷을 전송하기 위한 경로(37)를 결정하는 수단 ― 상기 외부 에이전트(FA 11, FA 12) 및 상기 홈 에이전트(HA 15)사이에는 경로(37, 62)가 존재함 ―; 및
    상기 결정되고 미리 구성된 경로(37)를 통해 패킷을 결정된 외부 에이전트(FA 11)에 전송하기 위한 인터페이스(eth0)를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에이전트.
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