KR20050057704A

KR20050057704A - 핸드오버 방법 및 핸드오버 장치

Info

Publication number: KR20050057704A
Application number: KR1020030089362A
Authority: KR
Inventors: 이민호; 김평수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CN1627858A; US20050128969A1; CN101083835A

Abstract

본 발명에 따라 핸드오버 방법 및 핸드오버 장치가 개시된다. 상기 본 발명에 따른 핸드오버 방법은, 모바일 노드의 이동 속도를 기초로 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 단계를 포함한다. 이상과 같은 본 발명에 의하면, 모바일 IPv6 환경에서 고속 이동 단말의 핸드오버 과정에서 핸드오버 래턴시 및 패킷 손실을 줄일 수 있다.

Description

핸드오버 방법 및 핸드오버 장치{Handover methods and Handover apparatuses}

본 발명은 모바일 IPv6 환경에서 핸드오버 방법 및 핸드오버 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 모바일 IPv6 환경에서 고속 이동 단말을 위한 핸드오버 방법 및 핸드오버 장치에 관한 것이다.

최근들어, wireless 네트워크 액세스는 노드들 사이에서 적당한 속도로 통신과 네트워크 액세스 동안 이동을 허용하기 때문에, 점점 흥미로운 관심분야가 되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 IPv6 wireless 네트워크 구조를 설명하기 위한 참고도이다. 모바일 IPv6는 wireless IPv6 네트워크 사이에서 모바일 노드의 이동을 관리하도록 설계된다.

도 1을 참조하면, 모바일 노드(100)가 액세스 라우터 old AR(110)의 셀로 정해지는 그의 홈네트워크에 있을 때는 그것은 상대 노드와 또다른 IPv6 노드처럼 통신하지만, 모바일 노드(100)가 new AR(120)의 셀로 정해지는 다른 서브넷의 새로운 포인트로 이동할 때는, 그것의 홈 어드레스는 더 이상 유효하지 않고, 상대 노드에 의해 전송되는 패킷들은 그 홈 네트워크로 전달된다. 따라서, 모바일 노드는 방문한 서브넷에서의 새로운 유효한 어드레스인 「케어오브 어드레스(care-of address)」를 얻고, 이 새로운 케어오브 어드레스를 그것의 홈에이전트(130)와 상대 노드에 등록할 필요가 있다. 이와 같이 모바일 노드의 홈 어드레스와 현재 케어오브 어드레스사이를 연결시키는 것을 「바인딩(binding)」이라고 한다.

동일한 서브넷에 속한 액세스 포인트들사이에서 모바일노드의 이동은 레이어 2(L2) 프로토콜에 의해 관리된다. 반면에, 모바일 노드가 다른 서브넷에 있는 액세스 포인트와 연결한다면, 모바일 노드의 IPv6 어드레스는 더 이상 유효하지 않고, 따라서 이러한 종류의 이동은 L3 프로토콜에 의해 관리되어야 한다. L3 프로토콜은, 모바일 노드가 하나의 무선 포인트로부터 다른 서브넷에 있는 또다른 무선 포인트로 이동할 때 IPv6 모바일 노드에 L3 핸드오버(handover)라 불리는 끊김없는 연결을 제공한다.

이하에서는, 상기 핸드오버 프로시져를 간단히 설명한다.

모바일 노드는 액세스 라우터에 의해 주기적으로 보내지는 라우터 광고(Router Advertizement)를 분석함으로서 모바일 노드가 새로운 서브넷으로 이동했는지를 검출한다. 모바일 노드는 라우터 요청(Router solicitation)이라는 메시지를 보냄으로써 라우터 광고를 보내달라고 액세스 라우터에게 요청할 수도 있다. 이러한 라우터 광고에 포함된 정보는 모바일 노드가 새로운 케어오브 어드레스를 생성할 수 있도록 도와준다. 모바일 노드는 주어진 정보를 토대로 어드레스 생성 작업을 수행한다. 먼저 링크로컬 어드레스와 라우터 광고에 포함된 네트워크 프리픽스로 어드레스 자동구성을 수행하여 CoA를 만든 후, 이 어드레스로 중복 어드레스 검출을 수행하여 이 어드레스의 유일함을 검증한다.

그럼에도 불구하고, 모바일노드는 그 핸드오버가 종료되기 전까지는 그 새로운 포인트에서 IP 패킷을 수신할 수가 없다. 이러한 시간은, 새로운 서브넷에서 새로운 프리픽스 발견하는데 걸리는 시간, 새로운 케어오브 어드레스를 설정하는데 걸리는 시간, 모바일 노드의 새로운 위치를 상대 노드와 홈 에이전트로 통보하는데 걸리는 시간을 포함하며, 이를 「핸드오버 래턴시(handover latency)」 라 부른다.

실제로, 이러한 핸드오버 래턴시는 실시간 멀티미디어 응용에서는 너무 길 수 있다. 많은 경우에, 이러한 핸드오버 래턴시는 모바일 노드의 IPv6 스트림의 품질을 현저히 악화시킬 수 있다.

이러한 모바일 노드의 핸드오버로 인한 핸드오버 래턴시 및 패킷 손실을 줄이기 위해 고속 핸드오버(fast handover) 개념이 도입되었다.

기존의 핸드오버 방법이 레이어 3의 정보 만을 이용하여 핸드오버를 수행하기 때문에 상기와 같은 단점들이 나타나므로, 고속 핸드오버 방법은 레이어 2의 정보를 이용하여 좀더 능동적으로 핸드오버 과정을 수행하자는 것이다. 고속 핸드오버(fast handover)는 모바일 노드의 이동을 최적화하기 위해 두가지 방법으로 핸드오버 작업을 수행한다. 그 하나는 L2 트리거를 이용한 예측 핸드오버(anticipated handover)이고, 다른 하나는 터널 기반 핸드오버(tunnel-based handover)이다.

예측 핸드오버는, 모바일 노드가 새로운 네트워크로 이동하였다는 사실을 라우터 광고 신호를 받아 인식하는 것이 아니라, 새로운 네트워크로 이동하는 순간 레이어2에서의 신호(L2 트리거)를 받아들여 인식한다. 이렇게 함으로써 좀더 빨리 네트워크 상황의 변화를 인식하여 핸드오버를 수행할 수 있게 된다.

도 2는 종래 기술에 따라 고속 핸드오버 방법중 "예측 핸드오버(anticipated handover)"를 설명하기 위한 참고도이다.

예측 핸드오버에서, 모바일 노드나 현재 액세스 라우터는 모바일 노드가 L2 핸드오버를 수행하려고 한다는 L2 트리거를 수신한다. 이러한 트리거는 타겟 액세스 라우터의 식별을 허용하는 정보를 담고 있다.

모바일 노드가 L2 트리거를 수신하면, 핸드오버를 개시하고, 현재 액세스 라우터에게 고속 핸드오버를 요청한다. 그러면, 현재 액세스 라우터는 모바일 노드와 타겟 액세스 라우터로 새로운 서브넷의 이용가능한 IPv6 어드레스를 보낸다.

그러면, 타겟 액세스 라우터는 그 수신된 어드레스가 그 서브넷에서 이용가능한지를 검증하고, 이용가능하다면 현재 액세스 라우터에게 검증 결과를 보내준다. 그 어드레스가 이용가능하다면, 현재 액세스 라우터는 모바일 노드로 그 어드레스를 이용해도 좋다는 인증 메시지를 전송한다.

그리고 모바일노드가 새로운 액세스 포인트와 연결을 설정했을 때 즉시 그것의 나가는 패킷의 소스 어드레스로 새로운 케어오브 어드레스를 사용하고, 홈에이전트와 상대 노드로 바인딩 업데이트를 전송할 수 있다.

터널기반 핸드오버는 기존의 네트워크와 새로운 네트워크의 라우터들이 서로 채널을 형성하고, 이 채널을 통해 새로운 CoA가 생성되는 핸드오버 작업동안의 패킷들을 처리할 수 있도록 한다. 이러한 방법은 CoA의 생성을 늦추어 새로운 통신이 설정되기 전까지는 기존의 CoA를 활용할 수 있도록 함으로써 패킷의 손실을 줄일 수 있게 한다.

도 3은 종래 기술에 따라 고속 핸드오버 방법중 "터널 기반 핸드오버(Tunnel based handover)"를 설명하기 위한 참고도이다.

도 3을 참조하면, 터널 기반 핸드오버에서, 모바일 노드(300)는 그것이 현재 액세스 라우터 AR0(310)에서 새로운 액세스 라우터 AR1(320)로 이동할 때 새로운 케어오브 어드레스의 설정을 지연시킨다. 따라서, 모바일 노드는 단지 L2 핸드오버만 수행하고, 새로운 서브넷에서 그것의 이전 케어오브 어드레스를 계속 사용한다. 더욱이, 모바일 노드는 어떠한 패킷도 교환할 필요가 없다. 두 개의 액세스 라우터 AR0(310)와 AR1(320) 이 모바일 노드와 상호작용 없이 L2 트리거로부터 양방향 터널을 설정한다. 모바일 노드로 향하는 패킷들은 이전 서브넷으로 도착하고, 이전 액세스 라우터 AR0(310)에 의해 새로운 액세스 라우터 AR1(320)로 포워드된다. 모바일 노드에서 나가는 패킷들은 새로운 액세스 라우터 AR1(320)로부터 이전 액세스 라우터 AR0(310)로 역 경로를 거친다.

이후에 모바일 노드는 통신과 함께 새로운 케어오브 어드레스를 생성하고 등록한다. L2 트리거의 사용은 액세스 라우터가 어떠한 패킷 전송의 필요없이 모바일 노드의 이동을 검출할 수 있게 해준다.

한편, IPv6 사용의 다양화에 따라 자동차, 고속 철도 등의 고속 이동 수단에 IPv6 단말이 탑재될 것으로 예상된다. 이렇게 고속 이동하는 단말들은 보통 특정한 방향으로 이동하는 방향성을 가지고 있으므로, 그 움직임을 예측할 수 있다는 특수한 상황을 가진다.

상기 설명된 예측 핸드오버와 터널 기반 핸드오버는 두가지 개념으로 요약되는 고속 핸드오버는 기존 모바일 IPv6의 핸드오버 과정의 단념을 많이 해소할 수 있다. 그러나, 그러한 단점들을 완전히 해소하지는 못하고, 특히 고속으로 이동하는 단말의 경우, 아래와 같은 문제점들이 나타난다.

예측 핸드오버의 경우, 모바일 노드가 L2 트리거 시점에 핸드오버를 시작하여, 기존의 네트워크에서 패킷을 전송받지 못하고 새로운 네트워크를 이용해야 하는 시점에서 이미 핸드오버 과정이 끝나 있는 상황일 때 그 효과가 극대화된다. 이러한 경우에는 L2 트리거 시점보다 더 빨리 핸드오버 과정을 수행하여야 하며, 속도가 매우 높은 경우에 대해서는 핸드오버가 끝났을 때 이미 다른 네트워크로 모바일 단말이 이동하여 있는 경우도 발생할 수 있다. 따라서, 좀더 빨리 핸드오버를 시작해야 하는 고속 이동 단말에서는 그 해결책을 제시하지 못한다.

터널 기반 핸드오버의 경우, 고속 이동 단말이 많은 상황에서는 각 라우터에서 채널을 형성하는데 드는 부담이 매우 커지게 되고, 각 모바일 단말에 대한 채널 정보를 라우터가 관리해야 하므로, 고속 이동 단말이 집중되는 고속도로, 고속철도의 경우 라우터의 부담이 심해진다. 따라서, 고속 이동 단말에 대해 원활한 핸드오버 기능을 제공하기 위해서는, 빠른 핸드오버 시작 시간과 라우터에 부담을 가능한 한 덜 주는 구조의 핸드오버 과정이 요구된다.

또한, VoIP, 멀티미디어 스트리밍 등의 어플리케이션이 주요 어플리케이션이 되므로, 가능한 한 패킷 손실을 줄이는 한편, 패킷이 송신자 및 수신자가 원하는 시간에 수신자에게 도달할 수 있는 실시간 전송 개념 또한 다양한 어플리케이션의 적용을 위해 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 모바일 IPv6 환경에서 고속 이동 단말을 위해 핸드오버 래턴시를 줄이고 패킷 손실을 줄일 수 있는 핸드오버 방법 및 핸드오버 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징은, 핸드오버 방법에 있어서, a) 모바일 노드의 이동 속도를 기초로 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 단계를 포함하는 것이다.

여기서, 바람직하게는, 상기 a) 단계는, a1) 상기 모바일 노드의 이동 속도를 측정하거나, 상기 모바일 노드가 접속한 라우터들의 IP와 접속한 시간 정보를 기초로 상기 모바일 노드의 이동 속도를 계산하여 상기 모바일 노드의 이동 속도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 a) 단계는, a2) 상기 획득된 이동 속도 데이터를 기초로 모바일 노드의 L2 트리거전에 핸드오버 동작을 개시하는 고속이동 단말용 핸드오버 모드를 결정하는 단계와, a3) 상기 고속이동 단말용 핸드오버 모드로 결정한 경우에는 상기 모바일 노드의 L2 트리거전에 CoA 요청 메시지를 생성하여 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징은, 핸드오버 방법에 있어서, a) 모바일 노드의 목적지 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 목적지 액세스 라우터 까지의 경로에 있는 액세스 라우터들이 터널링에 참여하도록 터널링을 수행하는 단계를 포함하는 것이다.

여기서, 바람직하게는, 상기 a) 단계는, a1) 모바일 노드로부터 상기 목적지 액세스 라우터 정보를 포함하는 CoA 요청 메시지를 수신하는 단계와, a2) 상기 목적지 액세스 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 전송하는 단계와, a3) 상기 CoA 요청 메시지를 수신한 중간 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신하는 단계와, a4) 상기 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 상기 중간 액세스 라우터로 전송하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 또다른 특징은, 핸드오버 방법에 있어서, a) 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 액세스 라우터를 예측하고, 상기 예측된 액세스 라우터를 이용하여 핸드오버를 수행하는 단계를 포함하는 것이다.

여기서, 바람직하게는 상기 a) 단계는, a1) 상기 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 포함하는 CoA 메시지를 상기 모바일 노드로부터 수신하는 단계와, a2) 상기 CoA 메시지에 포함된 상기 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 액세스 라우터를 예측하는 단계와, a3) 상기 예측된 액세스 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 전송하는 단계와, a4) 상기 CoA 요청 메시지를 수신한 예측된 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신하는 단계와, a5) 상기 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 상기 예측된 액세스 라우터로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 여기서, 바람직하게는, 상기 a) 단계는, a6) 상기 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 포함하는 CoA 메시지를 액세스 라우터로부터 수신하는 단계와, a2) 상기 CoA 메시지에 포함된 상기 모바일 노드의 이동 속도 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 다음 액세스 라우터를 예측하는 단계와, a3) 상기 예측된 액세스 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 전송하는 단계와, a4) 상기 CoA 요청 메시지를 수신한 예측된 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신하는 단계와, a5) 상기 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 상기 예측된 액세스 라우터로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 특징은, 핸드오버 방법에 있어서, L2 트리거의 제1 시점에서 모바일 노드로부터 수신된 CoA 요청 메시지를 이전 액세스 라우터로부터 전달받아 CoA를 생성하고, 상기 생성된 CoA를 통해 상기 이전 액세스 라우터로부터 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷을 수신하는 단계와, L2 트리거의 제2 시점에서 상기 모바일 노드로부터의 릴리즈 요청에 응답하여 상기 CoA를 통해 상기 복사본 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것이다.

여기서, 바람직하게는, 상기 L2 트리거의 제1 시점은 현재 모바일 노드가 속한 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 하위 임계치 밑으로 떨어짐과 동시에 다음 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 상위 임계치 이상으로 올라가는 시점을 나타내며, 상기 L2 트리거의 제2 시점은 현재 모바일 노드가 속하는 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 상위 임계치 밑으로 떨어짐과 동시에 다음 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 하위 임계치 이상으로 올라가는 시점을 나타낸다.

본 발명의 또다른 특징은, 모바일 노드에 제공되는 핸드오버 장치에 있어서, 상기 모바일 노드의 이동 속도를 기초로 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 핸드오버 부스터를 포함하는 것이다.

여기서, 바람직하게는, 상기 핸드오버 부스터는, 상기 모바일 노드의 이동 속도를 계산 또는 측정하는 이동속도 계산/측정부를 포함한다.

또한, 바람직하게는, 상기 이동속도 계산/측정부는, 상기 모바일 노드의 이동 속도를 측정하는 센서를 포함하는 이동속도 측정부를 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 이동속도 계산/측정부는, 상기 모바일 노드가 접속한 라우터들의 IP와 접속한 시간 정보를 기초로 상기 모바일 노드의 이동 속도를 계산하는 이동속도 계산부를 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 핸드오버 부스터는, 상기 이동속도 계산/측정부에 의해 출력된 이동 속도 데이터를 기초로 모바일 노드의 L2 트리거전에 핸드오버 동작을 개시하는 고속이동 단말용 핸드오버 모드를 수행할 지를 결정하는 핸드오버 모드 결정부와, 상기 핸드오버 모드 결정부가 상기 고속이동 단말용 핸드오버 모드로 결정한 경우에는 상기 모바일 노드의 L2 트리거전에 CoA 요청 메시지를 생성하여 전송하는 핸드오버 요청부를 더 포함한다.

또한, 바람직하게는, 상기 CoA 요청 메시지는 상기 모바일 노드의 이동 속도와, 상기 모바일 노드의 목적지 제공 정보를 포함한다.

또한, 본 발명의 또다른 특징은, 액세스 라우터에 제공되는 핸드오버 장치에 있어서, 모바일 노드의 목적지 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 목적지 액세스 라우터 까지의 경로에 있는 액세스 라우터들이 터널링에 참여하도록 터널링을 수행하는 프리핸드오버 에이전트를 포함하는 것이다.

여기서, 상기 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷은 상기 터널링에 참여한 액세스 라우터들로 전송된다.

또한, 본 발명의 또다른 특징은, 액세스 라우터에 제공되는 핸드오버 장치에 있어서, 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 액세스 라우터를 예측하고, 상기 예측된 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 프리핸드오버 에이전트를 포함하는 것이다.

여기서, 바람직하게는, 상기 프리핸드오버 에이전트는, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터의 셀에 진입한 시점에서, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터로부터 복사본 패킷을 수신할 수 있도록 상기 예측된 액세스 라우터로 복사본 패킷을 전송하고, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터의 진입 시점으로부터 소정 시간 경과하여 상기 액세스 라우터의 셀을 벗어나려는 시점에서, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터로부터 CoA를 수신할 수 있도록 미리 상기 예측된 액세스 라우터로 CoA 요청을 전송한다.

이제, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 고속 이동 단말용 핸드오버 방법은 크게 두가지 개념으로 요약될 수 있다. 하나는 예측 핸드오버의 단점을 해결하기 위한 것으로, 고속 이동 단말이 L2 트리거 시점 이전에 목적지 정보를 이용하여 핸드오버 요청을 개시하는 것이고, 다른 하나는 터널 기반 핸드오버의 단점을 해결하기 위한 것으로, 터널링 개시 시점을 앞당기고, 이동 단말의 속도나 목적지 정보를 이용하여 액세스 라우터들을 터널링에 참여시키며, 유실이 우려되는 패킷을 액세스 라우터들간에 형성된 L3 터널링 채널을 통해 액세스 라우터로 데이터 패킷 전송시 액세스 라우터의 주소를 이용하여 보낸다는 것이다.

즉, 본 발명은 핸드오버 과정에서 많은 시간을 소요하는 자동구성에서 DAD로 이어지는 CoA 설정과정을 미리 진행시켜 레이어 3 핸드오버가 일어나는 즉시, 모바일 노드가 새로운 CoA를 사용할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 고속 이동하는 단말들이 일반적으로 일정한 방향성을 가진다는 점에 착안하여, 기존에 레이어 2를 중심으로 이루어지고 있던 바이캐스팅 기법(bicasting)을 레이어 3의 터널링 기법을 응용하여 확장한다. 즉, 고속 이동 모바일 노드의 방향성을 기초로 목적지까지의 경로를 구성하도록 액세스 라우터들과 고속 이동 단말간의 연결 시간을 통해 단말의 속도를 측정함으로써, 단말의 속도가 높아져도 레이어 3 핸드오버가 적절한 시간에 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 고속 이동 단말용 핸드오버(handover) 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 4를 참조하면, 액세스 라우터 AR0(410)는 IP0 어드레스 네트워크(셀 0)에 포함되고, AR1(420)는 IP1 어드레스 네트워크(셀 1)에 포함되고, AR2(430)는 IP2 어드레스 네트워크(셀 2)에 포함된다.

L2 트리거 1은, L2 신호에 대해서 상위 임계치와 하위 임계치를 정해놓고, 현재 셀에 해당하는 L2 신호가 상위 임계치 밑으로 떨어짐과 동시에 다음 셀에 해당하는 L2 신호가 하위 임계치 이상의 세기를 가지는 시점을 말하고, L2 트리거 2는 현재 셀에 해당하는 L2 신호가 하위 임계치 밑으로 떨어짐과 동시에 다음 셀에 해당하는 L2 신호가 상위 임계치 이상의 세기를 가지는 시점을 말한다.

모바일 노드(400)는 레이어 2의 AP에 접속할 때마다 접속 정보를 저장하고, 그 접속 정보를 통해 속도 계산을 한다. 한편, 레이어 3에서 모바일 노드가 새로운 AR로 접속했을 때 레이어 2에서와 같은 방법으로 속도 계산을 수행하여 두가지의 정보를 토대로 모바일 노드의 속도를 계산하며, L2 트리거 2 시점에서 액세스 라우터로 다음 셀에서 사용할 CoA 요청을 한다.

셀 0에서 L2 트리거 1 이 일어나면 모바일 노드(400)는 AR0(410)에 릴리즈 요청 메시지를 보낸다. 이를 수신한 AR0(410)는 AR1(420)으로 릴리즈 메시지를 보내고, AR1(420)은 수신되고 있던 모바일 노드(400)의 새 CoA에 의한 패킷들을 네트워크에 릴리즈하기 시작한다.

다음, 셀 0와 셀 1 사이에서 L2 트리거 2가 일어나면 모바일 노드(400)는 CoA 요청 메시지를 보내 AR1(420)으로부터 새 CoA를 받고, 새 CoA에 대한 패킷들을 수신함으로써 셀 0와 셀 1 사이의 핸드오버 과정을 완료한다. 이때 L2 트리거 2에 의한 CoA 요청 메시지를 수신한 AR1(420)은 CoA 메시지를 분석하여 모바일 노드가 다음에 접속할 액세스 라우터 AR2가 미리 CoA를 생성할 수 있도록 AR2로 CoA 요청 메시지를 전송하고, AR2는 모바일 노드(400)에 대한 새 CoA를 만드는 작업을 수행한다.

도 5는 본 발명에 따른 고속이동 단말용 핸드오버 방법을 수행하는 통신 장치들의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.

상기 고속이동 단말용 핸드오버 방법을 수행하는 통신 장치들은 모바일 노드(510)와, 액세스 포인트(520)와, 액세스 라우터(530)를 포함한다.

모바일 노드(510)는 모바일 IP 스택(511)과, 핸드오버 부스터(handover booster:512)와, RF 시그널 송수신부(513)를 포함한다. 모바일 IP 스택(511)은 모바일 IP 정보를 저장하며, RF 시그널 송수신부(513)는 액세스 포인트(520)와 신호를 주고 받으며, 핸드오버 부스터(512)는 특히 본 발명에 따라 고속 이동 단말을 위해 제공되는 구성으로서, 이동 단말의 속도를 계산하고, 그 속도 정보에 따라 핸드오버 요청을 수행한다. 핸드오버 부스터에 대해서는 이하에서 상세히 설명된다.

액세스 포인트(520)는 액세스 라우터(530)와 모바일 노드(510) 사이에서 신호를 주고받기 위해 제공되는 RF 제네레이터(521)를 포함한다.

액세스 라우터(530)는 프리 핸드오버 에이전트(531)와, 모바일 IP 고속 핸드오버 모듈(532)과, 라우터 모듈(533)을 포함한다. 모바일 IP 고속 핸드오버 모듈(532)은 기존의 고속 핸드오버 동작을 수행하며, 라우터 모듈(533)은 액세스 라우터의 라우터 기능을 제공하며, 프리 핸드오버 에이전트(531)는 특히 본 발명에 따라 고속 이동 단말을 위해 빠른 레이어 3 핸드오버 기능을 제공하기 위해 마련된 구성이다. 프리 핸드오버 에이전트(531)에 대해서는 이하에서 상세히 설명된다.

도 5에 도시된 통신 장치들의 구성에 의한 고속이동 단말용 핸드오버 동작을 설명하면, 모바일 노드(510)의 핸드오버 부스터(512)는 모바일 노드의 이동 속도 및 목적지 정보를 기초로 L2 트리거 2 시점에서 CoA 요청 메시지를 액세스 포인트(520)를 통해서 액세스 라우터(530)로 전송한다.

액세스 라우터(530)의 프리 핸드오버 에이전트(531)는 자신이 이미 이전 단계에서 생성한 CoA를 모바일 노드로 응답하고, 또한, 모바일 노드가 다음에 접속할 액세스 라우터에서 CoA를 바로 받을 수 있도록 수신된 CoA 요청 메시지를 분석하여, 모바일 노드의 목적지 등을 결정하여 액세스 라우터(550)의 프리핸드오버 에이전트(551)로 CoA 생성을 요청하고, 또한 상기 프리핸드오버 에이전트(551)로부터 CoA 응답을 수신하면, 모바일 노드로 향하는 패킷 데이터의 복사본 데이터를 상기 CoA를 목적지 어드레스로 하여 프리핸드오버 에이전트(551)로 전송한다.

모바일 노드(510)가 이동하여 L2 트리거 1 시점에서 모바일 노드(510)가 액세스 라우터(530)로 릴리즈 요청을 하면, 액세스 라우터(550)는 이미 생성된 CoA를 이용하여 수신된 복사본 패킷 데이터를 액세스 포인트(540)를 통해서 모바일 노드(510)로 전송한다.

도 6은 본 발명에 따라 도 5에 도시된 핸드오버 부스터의 구체적인 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 핸드오버 부스터(512)는 이동속도 계산/측정부(610)와, 핸드오버 모드 결정부(620)와, 핸드오버 요청부(630)를 포함한다.

이동속도 계산/측정부(610)는 레이어 2와 레이어 3의 핸드오버 정보를 토대로 모바일 노드의 속도를 계산하거나 측정하고, 이를 데이터베이스(도시되지 않음)에 지속적으로 저장 및 관리한다.

핸드오버 모드 결정부(620)는 이동속도 계산/측정부(610)에 의해 계산된 모바일 노드의 속도 정보를 수신하여 이를 기초로 핸드오버 모드를 결정하는데, 예를 들어, 상기 속도가 소정 임계치를 넘으면 고속 이동 단말용 핸드오버 모드로 결정하고, 상기 속도가 소정 임계치를 넘지 않으면 일반적인 이동 단말용 핸드오버 모드로 결정할 수 있다.

핸드오버 요청부(630)는 핸드오버 모드 결정부(620)로부터 결정된 모드를 수신하여, 고속 이동 단말용 핸드오버 모드인 경우에는 고속 이동 단말용 핸드오버 방식에 사용되는 핸드오버 메시지를 생성하여 전송하고, 일반적인 이동 단말용 핸드오버 모드인 경우에는 종래 일반적인 핸드오버 메시지를 생성하여 전송한다. 본 발명에 따른 고속 이동 단말용 핸드오버 방식에 사용되는 핸드오버 메시지는 도 8 및 도 9를 참조하여 상세히 설명된다.

도 7a는 본 발명에 따라 도 6에 도시된 이동속도 계산/측정부의 구체적인 구성의 제1 실시예를 나타낸다.

도 7a를 참조하면, 상기 이동 속도 계산/측정부(610)는 라우터 히스토리 정보(611)와, 이동속도 측정부(612)를 포함한다.

상기 라우터 히스토리 정보(611)는 상기 언급된 레이어 2와 레이어 3의 핸드오버 정보를 포함하는데, 레이어 3의 핸드오버 정보는, 모바일 노드가 지금까지 거쳐온 라우터 정보 즉, 라우터 IP와 그 라우터에 접속했을 때의 속도 정보인 타임스탬프를 포함하고, 레이어 2의 핸드오버 정보는, 모바일 노드가 지금까지 거쳐온 액세스 포인트 정보 즉, 액세스 포인트 IP와 그 액세스 포인트에 접속했을 때의 속도 정보인 타임스탬프를 포함한다. 이러한 라우터 히스토리 정보(611)는 모바일 노드가 접속한 바로 직전 라우터까지의 약 5개 정도의 히스토리 정보이다.

이동 속도 측정부(612)는 모바일 노드의 이동 속도를 측정하는 센서를 포함하여 모바일 노드의 이동 속도를 측정한다. 이러한 센서가 있는 경우에 상기 라우터 히스토리 정보를 이용하여 이동 속도를 별도로 계산할 필요는 없다.

도 7b는 본 발명에 따라 도 6에 도시된 이동속도 계산/측정부의 구체적인 구성의 제2 실시예를 나타낸다.

도 7b를 참조하면, 상기 이동 속도 계산/측정부(610)는 라우터 히스토리 정보(611)와, 이동 속도 계산부(613)를 포함한다.

라우터 히스토리 정보(611)는 도 7a에서 설명된 바와 같으며, 이동 속도 계산부(613)는 라우터 히스토리 정보(611)에 포함된 각 라우터 간의 거리와 타임스탬프를 기초로 속도를 계산한다. 또한, 이동 속도 계산부(613)는 레이어 2의 핸드오버 정보를 이용한 속도의 변화를 레이어 3의 핸드오버 정보를 이용한 속도의 변화와 비교하여 최종적으로 모바일 노드의 속도를 보정할 수도 있다.

도 8은 본 발명에 따라 고속 이동 단말용 핸드오버 메시지의 패킷 헤더 구성을 설명하기 위한 참고도이다.

핸드오버 메시지는 패킷 헤더와 내용으로 구성된다.

패킷 헤더는 표준 IPv6 헤더 구조를 준수하며, 홉 바이 홉 옵션 헤더(hop by hop option header)를 이용한다. 홉 바이 홉 옵션 확장 헤더의 구조는 도 8에 도시된 바와 같다.

Next Header(1)는 다음 헤더를 식별하기 위한 것이며, Hdr Ext Len(2)는 확장 헤더의 길이를 나타내고, Padding(3)은 비트수를 맞추기 위한 패딩 영역이며, Options(4)는 옵션을 정의한다.

상기 옵션 필드는 표준에 정의된 라우터 경고 옵션을 이용할 수 있다. 참조번호 5로 표시된 라우터 경고 옵션의 Value(6)는 표준에 의하면, 0, 1, 2는 이미 다른 목적을 위해 정해져 있고, 3부터 65535 까지의 값을 사용될 수 있다. 본 발명에 이용하기 위해 상기 Value(6)의 값은 0, 1, 2를 제외한 3부터 65535 까지의 값 중에서 어느 하나를 사용할 수 있을 것이다.

모바일 노드와 라우터 모두 도 8에 도시된 바와 같은 구조의 패킷 헤더를 구성하여 본 발명에 따른 핸드오버 메시지 패킷을 생성한다.

도 9는 본 발명에 따른 핸드오버 메시지의 내용 구성을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 핸드오버 메시지의 내용은 길이(10)와, 커맨드(11)와, 속도(12)와, 예약(13)과, 모드(14)와, 오리지널 디바이스 IP(15)와, 데스티네이션 IP(16)와, 라우터 ID & 타임스탬프(17,18,19,20,21)를 포함한다.

길이(10)는 4 비트로 핸드오버 메시지 전체의 길이를 나타낸다.

커맨드(11)는 2 비트로 특정한 상황에 대한 패킷임을 나타내며, 00은 모바일 노드에서 액세스 라우터로 전송되는 CoA 요청 메시지임을 나타내고, 01은 액세스 라우터에서 다른 네트워크의 액세스 라우터로 전송되는 CoA 요청 메시지임을 나타내고, 10은 다른 네트워크의 액세스 라우터로부터 액세스 라우터로 전송되는 CoA 응답 메시지임을 나타내고, 11은 액세스 라우터로부터 모바일 노드로 전송되는 CoA 응답 메시지임을 나타낸다. CoA 응답 메시지인 경우에 도 9에는 도시되지 않았지만 CoA 정보가 메시지에 더 포함된다.

속도(12)는 10 비트로 모바일 노드의 속도를 나타낸다.

예약(13)은 다른 용도를 위해 비워놓은 14 비트의 공간으로 32비트의 열을 맞추기 위한 패딩의 의미도 포함한다.

모드(14)는 2비트로 최종 목적지가 존재하는지 여부를 나타내며, 예를 들어, 01은 최종 목적지가 존재함을 표시하고, 00은 중간목적지를 계속 추정해야 함을 표시할 수 있다. 모바일 노드가 고속도로, 고속철도의 경우나 GPS를 이용한 자동 경로 안내 시스템을 사용할 경우 등 목적지가 정해져 있는 경우에는, 이와 같이 목적지 정보가 포함되어 있다는 표시가 CoA 요청 메시지의 모드(4) 필드에 기록되고, 최종 목적지 정보가 상기 핸드오버 요청 메시지의 데스티네이션 IP (16) 필드에 기록된다.

오리지널 디바이스 IP(15)는 128 비트로 모바일 노드의 최초 IP를 나타내는 것으로, 액세스 라우터들이 CoA의 변화와 상관없이 모바일 노드를 계속 식별하는데 이용된다.

데스티네이션 IP(16)는 128 비트로 최종 목적지 IP를 나타내는 것으로, 만일 최종 목적지가 없다면 0으로 채울 수 있다.

라우터 ID & 타임스탬프(17,18,19,20,21)는 각각 64 비트로 모바일 노드가 거쳐온 액세스 라우터들의 히스토리 정보를 나타내며, 라우터 ID와 타임스탬프를 포함한다. 일반 간선도로 등 특정 목적지가 정해져 있지 않은 경우에는 모바일 노드의 핸드오버 부스터가 현재까지 거쳐온 라우터 경로 정보가 상기 핸드오버 요청 메시지의 라우터 ID & 타임스탬프(17, 18, 19, 20, 21) 필드에 기록된다.

도 10은 본 발명에 따라 도 5에 도시된 액세스 라우터의 프리핸드오버 에이전트의 구체적인 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 10을 참조하면, 상기 프리 핸드오버 에이전트(531)는 핸드오버 메시지 분석부(561)와, 라우터 예측부(562)와, 핸드오버 메시지 생성/전송부(563)와, 복사본 패킷 처리부(564)를 포함한다.

핸드오버 메시지 분석부(561)는 모바일 노드나 다른 액세스 라우터로부터 핸드오버 메시지를 수신하여, 핸드오버 메시지의 내용을 분석한다. 핸드오버 메시지는 CoA를 생성하고 이에 대한 응답을 요청하는 CoA 요청 메시지와, CoA 요청 메시지에 대한 응답으로 CoA를 생성하고 이를 응답하는 CoA 응답 메시지와, 액세스 라우터로 저장해놓은 복사본 패킷 데이터를 전송할 것을 요청하는 릴리즈(release) 요청 메시지를 포함한다.

상기 핸드오버 메시지 분석부(561)는 모바일 노드로부터 수신한 CoA 요청 메시지인 경우에는, CoA 요청 메시지에 포함된 목적지 정보에 따라 다른 액세스 라우터들의 프리 핸드오버 에이전트와 통신하여 L3 터널링 채널을 확보한다. 이 경우에 핸드오버 메시지 생성/전송부(563)는 목적지 라우터로 향하는 CoA 요청 메시지를 생성하여 전송한다.

상기 핸드오버 메시지 분석부(561)가 다른 액세스 라우터로부터 CoA 요청 메시지를 수신한 경우에, 핸드오버 메시지 생성/전송부(563)는 수신한 CoA 메시지를 목적지로 향하게 하기 위해 다음 액세스 라우터로 전송한다. 또한, 프리 핸드오버 에이전트의 소정 모듈(도시하지 않음)은 모바일 노드에 대한 CoA 자동 구성(Autoconfiguration) 작업을 수행하고 DAD(Duplicated Address Detection) 작업을 수행하여 모바일 노드가 자신이 관리하는 영역에 들어왔을 때 바로 CoA로 사용할 수 있는 어드레스를 확보한다.

상기 핸드오버 메시지 분석부(561)는 다른 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신한 경우에, 핸드오버 메시지 생성/전송부(563)는 수신한 CoA 응답 메시지를 모바일 노드로 전송하고, 복사본 패킷 처리부(564)는 수신한 CoA를 이용하여 핸드오버 과정에서 유실이 우려되는 패킷들을 각 액세스 라우터들간에 형성된 L3 터널링 채널을 통해 전송한다. 한편, 이러한 복사본 패킷 처리부(564)는 다른 액세스 라우터로부터 복사본 패킷을 수신하여 저장하고 있다가 모바일 노드가 L2 트리거 2에 의해 릴리즈 요청을 전송하면 모바일 노드의 새 CoA를 목적 어드레스로 하는 패킷으로 변환하여 모바일 노드로 전송한다. 릴리즈 요청 메시지는 모바일 노드가 현재 액세스 라우터에게 전송하는 것으로, 현재 액세스 라우터는 다음 액세스 라우터로 릴리즈 요청을 전송한다.

액세스 라우터가 모바일 노드에게 전송하는 CoA 응답 메시지는 모바일 노드가 사용할 새로 생성된 CoA를 포함하며, 액세스 라우터가 다른 액세스 라우터에게 전송하는 CoA 응답 메시지는 복사본 패킷 수신을 위해 새로이 모바일 노드를 위해 생성한 CoA를 포함한다.

핸드오버 메시지 생성/전송부(563)상기 수신된 CoA 요청 메시지에 최종 목적지가 포함된 경우에는 그 최종 목적지로 향하는 CoA 요청 메시지를 생성하여 홉 바이 홉 방식으로 CoA 요청 메시지를 전송한다.

CoA 요청 메시지에 중간 목적지 정보만이 포함된 경우에 라우터 예측부(562)는 상기 중간 목적지 정보를 이용하여 모바일 노드가 접속할 다음 액세스 라우터를 예측한다. 또한, 라우터 예측부(562)는 핸드오버 요청 메시지에 포함된 모바일 노드의 속도 정보에 따라 모바일 노드가 접속할 두 개 이상의 액세스 라우터를 예측할 수 있다. 이와 같이 라우터 예측부(562)에 의해 예측된 라우터 정보를 이용하여 핸드오버 요청 메시지 생성/전송부는 이 예측된 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 생성하여 전송할 수 있다.

상기 라우터 예측부(562)가 다음 라우터를 예측하는 방법의 일 예를 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명에 따라 도 5에 도시된 액세스 라우터가 가지는 라우터 정보를 설명하기 위한 참고도이다.

라우터의 위치 정보는 각 액세스 라우터마다 고유의 ID를 지정해줌으로써 부여될 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이 지역별 액세스 라우터 분포 배분에서 가로축은 아라비아 숫자(0, 1, 2, ...9)로, 세로축은 영문자(A, B, C, ...Z)로 배열한다.

액세스 라우터가 할당되는 지역을 5단계 깊이로 분할했을 때, 액세스 라우터에 주어지는 ID의 예는 B2C6A1H7U9와 같은 형식이 될 수 있다. 이렇게 배치함으로써 모바일 노드가 지나온 라우터 접속 정보들만으로도 라우터의 방향성을 판단하여 다음에 접속해야 할 액세스 라우터를 추정할 수 있다. 각각의 ID에는 각 라우터의 IP 어드레스가 매칭되어 테이블 형태로 관리된다.

도 12는 본 발명에 따른 고속이동 단말용 핸드오버 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 12에 도시된 동작 단계들은, 모바일 노드가 L2 트리거 전에 모바일 노드의 이동 속도에 따라 고속이라고 판단되는 경우에 미리 CoA를 얻기 위해 액세스 라우터로 CoA 요청을 하는 단계까지 포함한다.

먼저, 모바일 노드(510)의 핸드오버 부스터(512)는 지나온 액세스 라우터들과의 연결확립 시간을 모니터링하고(1201), 상기 모니터링된 데이터를 기초로 모바일 노드의 이동 속도를 계산한다(1202).

다음, 핸드오버 부스터(512)는 계산된 이동 속도 데이터를 기초로 고속이동 단말용 핸드오버 모드 결정하고(1203), L2 트리거 2 시점에서 CoA 요청 메시지를 액세스 라우터(530)로 전송한다(1204). 이러한 CoA 요청 메시지에는 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이 최종 목적지 정보 또는 지나온 중간 액세스 라우터 정보 및 모바일 노드의 이동 속도 정보등이 삽입된다.

도 13은 본 발명에 따른 터널링 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 13에 도시된 동작 단계들은, 모바일 노드로부터 CoA 요청을 받은 현재 액세스 라우터와 다음 라우터들사이에서의 터널링 과정을 포함한다.

도 13을 참조하면, 모바일 노드는 L2 트리거 2 시점에서 현재 액세스 라우터로 CoA 요청 메시지 전송하고(1301), 이를 수신한 현재 액세스 라우터(530)의 프리 핸드오버 에이전트(531)는 수신된 CoA 요청 메시지가 고속 이동 단말을 위한 CoA 요청 메시지인지 분석한다(1302).

프리 핸드오버 에이전트(531)는 분석결과 고속이동 단말용 CoA 요청 메시지인 경우에, 먼저 상기 CoA 요청에 대한 응답으로, 자신이 이전 단계에서 이미 생성해놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답 메시지를 전송한다.

그리고, 프리 핸드오버 에이전트(531)는 CoA 요청 메시지에 목적지 정보가 포함되어 있는지를 판단하여(1303), 포함되어 있지 않은 경우에는 CoA 요청 메시지에 포함된 중간 라우터 정보를 기초로 다음 액세스 라우터를 예측한다(1304). 그리고, 예측된 라우터(550)로 CoA 요청을 전송하고(1305), 예측된 라우터(550)의 프리 핸드오버 에이전트(551)는 이러한 CoA 요청을 수신하여 CoA를 생성하고 응답한다(1306).

프리 핸드오버 에이전트(531)는 CoA 요청 메시지에 목적지 정보가 포함되어 있는 경우에는 상기 목적지 정보를 이용하여 상기 목적지 라우터로 CoA를 요청한다(1307). 이와 같이 최종 목적지 라우터로 CoA를 요청하는 경우에 목적지 라우터까지의 경로에 있는 모든 라우터들은 홉 바이 홉 옵션 헤더에 의해 모바일 노드가 올 것을 판단하여 새로운 CoA를 생성하고, 응답한다(1308).

CoA 응답을 수신한 액세스 라우터(530)의 프리 핸드오버 에이전트(531)는 CoA 응답을 보낸 액세스 라우터(550)로 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 전송한다(1309).

모바일 노드가 이동하여 L2 트리거 1 시점에서 릴리즈 요청을 액세스 라우터(550)로 전송하면, 이미 이전 단계에서 복사본 패킷을 수신하여 저장하고 있던 액세스 라우터(550)는 모바일 노드로 복사본 패킷을 전송한다(1310).

이상의 흐름도를 참조하여 액세스 라우터들 사이에서의 핸드오버 수행을 위한 동작이 설명되었는데, 좀더 구체적인 핸드오버 동작이 이제 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명된다. CoA 요청 메시지에 최종 목적지 정보가 없는 상태에서의 기본적인 핸드오버 과정은 도 14에 도시되어 있고, 최종 목적지 정보가 없는 상태에서 고속 이동 단말에 대하여 L2 트리거에 상관없이 두 개 이상의 액세스 라우터를 터널링에 참여시키는 핸드오버 과정이 도 15에 도시되어 있고, 최종 목적지 정보가 있는 상태에서의 핸드오버 과정이 도 16에 도시되어 있다.

도 14는 본 발명에 따른 터널링 동작 방법의 제1실시예에 따른 메시지 흐름도이다.도 14를 참조하면, 모바일 노드는 AR0 영역에서 L2 트리거 2 시점에서 현재 액세스 라우터인 AR0로 CoA 요청을 전송한다(1401). 이를 수신한 AR0는 이전 단계에서 생성해 놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답을 전송한다(1402). AR0로부터 CoA 응답을 수신한 모바일 노드는 AR0로부터 복사본 패킷 및 새로운 패킷을 수신할 수 있게 된다.

이를 수신한 AR0는 최종 목적지 정보가 없으므로 다음 액세스 라우터를 예측하고, 예측된 액세스 라우터인 AR1으로 CoA 요청을 전송한다(1403). 이를 수신한 새로운 액세스 라우터 AR1은 CoA를 생성하고, CoA 응답을 AR0로 전송한다(1404).

CoA 응답을 수신한 AR0는 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷을 AR1으로 전송한다(1405).

다음, 모바일 노드는 이동하여 L2 트리거 1 시점에서 현재 액세스 라우터인 AR0로 릴리즈 요청을 전송하고(1406), 이를 수신한 AR0는 이러한 릴리즈 요청을 AR1으로 전달한다(1407). 그러면, 이러한 릴리즈 요청을 수신한 AR1은 이전에 AR0로부터 수신하여 저장해 놓은 복사본 패킷을 상기 생성된 CoA를 이용하여 모바일 노드로 전송한다.

이와 같은 과정은 모바일 노드가 AR1 영역에 있을 때 및 AR2 영역에 있을 때 마찬가지로 수행된다.

도 15는 본 발명에 따른 터널링 동작 방법의 제2실시예에 따른 메시지 흐름도이다.

도 15를 참조하면, 모바일 노드는 AR0 영역에서 L2 트리거 2 시점에서 현재 액세스 라우터인 AR0로 CoA 요청을 전송한다(1501). 이를 수신한 AR0는 먼저 이전 단계에서 생성해놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답을 전송한다. AR0로부터 CoA 응답을 수신한 모바일 노드는 AR0로부터 복사본 패킷 및 새로운 패킷을 수신할 수 있게 된다.

그리고나서, AR0는 모바일 노드로부터 수신한 CoA 요청에 최종 목적지 정보가 없으므로 다음 액세스 라우터를 예측하고, 예측된 액세스 라우터인 AR1를 목적지로 하여 CoA 요청을 전송한다(1503). 이를 수신한 AR1은 수신된 CoA 요청 메시지의 속도 필드를 보고, 속도가 아주 높다고 판단되면 다시 다음 액세스 라우터를 예측하여, 예측된 액세스 라우터인 AR2를 목적지로 하여 CoA 요청을 전송한다(1504).

AR0로부터 CoA 요청을 수신한 AR1은 새로운 CoA를 생성하고, AR0로 CoA 응답을 전송하며(1505), AR1으로부터 CoA 요청을 수신한 AR2는 새로운 CoA를 생성하고CoA 응답을 AR1으로 전송한다(1506).

CoA 응답을 수신한 AR0는 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷을 AR1으로 전송하고(1507)), AR0로부터 복사본 패킷을 수신한 AR1은 상기 복사본 패킷을 AR2로 전송한다(1508).

다음, 모바일 노드는 L2 트리거 1 시점에서 현재 액세스 라우터인 AR0로 릴리즈 요청을 전송하고(1509), 이를 수신한 AR0는 AR1으로 이러한 릴리즈 요청을 전송한다(1510). 그러면, AR1은 이전 단계에서 AR0로부터 수신하여 저장해놓은 복사본 패킷을 모바일 노드로 전송한다.

다음, 모바일 노드가 AR1 영역으로 이동해서 L2 트리거 2 시점에서 AR1으로 CoA 요청을 전송하면(1511), AR1는 이미 이전 단계에서 생성해놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답을 전송하고(1512), AR1은 AR2로 CoA 요청을 전송한다(1513). 이를 수신한 AR2는 이미 생성된 CoA를 이용하여 AR1으로 CoA 응답을 전송한다(1514).

그리고나서, 모바일 노드는 L2 트리거 1 시점에서 AR1으로 릴리즈 요청을 전송하면(1515), AR1은 이를 AR2로 전송하고(1516), 이러한 릴리즈 요청을 수신한 AR2는 이전에 AR1으로부터 수신하여 저장해놓은 복사본 패킷을 모바일 노드로 전송한다.

다음, 모바일 노드가 AR2영역으로 이동해서 L2 트리거 1 시점에서 AR2로 CoA 요청을 전송하면(1517), AR2는 이미 생성해놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답을 전송하고(1518), 이를 수신한 모바일 노드는 AR2로부터 복사본 패킷과 새로운 패킷을 수신할 수 있게 된다.

도 16은 본 발명에 따른 터널링 동작 방법의 제3실시예에 따른 메시지 흐름도이다.

도 16을 참조하면, 모바일 노드가 AR0 영역에서 L2 트리거 2 시점에서 액세스 라우터로 최종 목적지를 지정하여 CoA 요청을 전송한다(1601). 이와 같은 CoA 요청은 홉바이홉 으로 최종 목적지 액세스 라우터까지의 경로 상에 있는 액세스 라우터들을 거쳐 최종 목적지 액세스 라우터까지 전송된다.

이를 수신한 AR0는 이미 이전 단계에서 생성해놓은 CoA 응답을 모바일 노드로 전송한다(1602). 이와 같이 모바일 노드가 CoA 응답을 수신하면 AR0로부터 복사본 패킷을 수신할 수 있고, 또한 새로운 패킷도 수신할 수 있다.

CoA 요청을 수신한 AR1은 새로운 CoA를 생성하여 AR0로 CoA 응답을 전송하고(1603), CoA 요청을 수신한 AR2는 새로운 CoA를 생성하여 AR1으로 CoA 응답을 전송한다(1604).

CoA 응답을 수신한 AR0는 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷을 AR1으로 전송하고((1605), 이를 수신한 AR1은 AR2로 복사본 패킷을 전송한다(1606).

모바일 노드가 L2 트리거 1 시점에서 AR0로 릴리즈 요청을 전송하면(1607), AR0는 이러한 릴리즈 요청을 AR1으로 전송하고(1608), AR1은 이러한 릴리즈 요청을 수신하면 이전에 AR0로부터 수신하여 저장해놓은 복사본 패킷을 모바일 노드로 전송한다.

다음, 모바일 노드가 AR1 영역으로 이동해서 L2 트리거 2 시점에서 AR1으로 CoA 요청을 전송하면(1609), AR1는 이미 이전 단계에서 생성해놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답을 전송하고(1610), AR1은 AR2로 CoA 요청을 전송한다(1611). 이를 수신한 AR2는 이미 생성된 CoA를 이용하여 AR1으로 CoA 응답을 전송한다(1612).

그리고나서, 모바일 노드는 L2 트리거 1 시점에서 AR1으로 릴리즈 요청을 전송하면(1613), AR1은 이를 AR2로 전송하고(1614), 이러한 릴리즈 요청을 수신한 AR2는 이전에 AR1으로부터 수신하여 저장해놓은 복사본 패킷을 모바일 노드로 전송한다.

다음, 모바일 노드가 AR2영역으로 이동해서 L2 트리거 1 시점에서 AR2로 CoA 요청을 전송하면(1615), AR2는 이미 생성해놓은 CoA를 이용하여 모바일 노드로 CoA 응답을 전송하고(1616), 이를 수신한 모바일 노드는 AR2로부터 복사본 패킷과 새로운 패킷을 수신할 수 있게 된다.

이상 설명된 바와 같은 본 발명을 통해 향후 IPv6의 주요 어플리케이션이 될 고속 이동 단말에 대한 실시간 데이터 전송에 대해 원활한 서비스를 제공할 수 있다. 고속 이동 단말의 모든 트래픽에 대해 적용할 수 있으나 특히 실시간성이 중요한 UDP 패킷에 대해 그 장점이 더욱 발휘될 수 있다. UDP 패킷은 Acknowledge 패킷을 받지 않으므로 터널링을 이용한 패킷 포워딩 작업중에도 상대적으로 라우터에 부담을 덜 주며, 전송 메카니즘이 TCP에 비해 상대적으로 간단하여 각 라우터에서 패킷을 처리하는 과정이 좀 더 쉽기 때문이다.

종래기술은 라우터 광고 신호를 받아들이거나 L2 Trigger가 일어났을 때 핸드오버를 시작하는 수동적인 방법이었던 반면에, 본 발명의 방법은 고속 이동 단말의 방향성을 근거로 능동적인 핸드오버를 수행함으로써, 현재 모바일 노드의 상태를 가장 정확히 알 수 있는 모바일 노드 자신이 핸드오버를 주도적으로 수행할 수 있다는 데에 장점이 있다. 이 방법을 통해 핸드오버 시의 패킷 손실율을 0으로 줄일 수 있고, VoIP, 실시간 스트리밍(Real-time Streaming) 등의 실시간 어플리케이션 을 고속 이동 단말을 위한 Mobile IPv6 환경에서 무리없이 제공해줄 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 구현을 위해 각 모바일 노드와 액세스 라우터에는 소프트웨어 로만 구성된 에이전트 프로그램을 설치하는 것만으로 본 발명을 100% 구성할 수 있으며, GPS나 속도 측정계 등과의 연계에 의해 좀더 정확한 서비스를 제공할 수 있는 길도 열려 있다.

본 발명은 또한 고속도로를 이용하는 차량이나, 고속철도에서의 단말 등 일정한 방향성을 가지는 고속 이동 단말을 타겟으로 하지만 기존의 고속 핸드오버 방법과 병행하여 사용하는데에 있어 그 적용상 문제가 없다.

앞으로 홈네트워크와 더불어 차량에 Mobile IPv6를 적용하는 어플리케이션이 많아질 것으로 예상되므로 본 발명의 방법을 적용하면 서비스 제공자와 사용자가 원하는 서비스를 충분히 제공해 줄 수 있다. 예를 들면 고속 철도에서의 인터넷 방송 청취 및 영화 감상, 주기적인 자동차의 상태체크, 인터넷 전화 등의 사용 등을 들 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 IPv6 wireless 네트워크 구조를 설명하기 위한 참고도,

도 2는 종래 기술에 따라 고속 핸드오버 방법중 "예측 핸드오버(anticipated handover)"를 설명하기 위한 참고도,

도 3은 종래 기술에 따라 고속 핸드오버 방법중 "터널 기반 핸드오버(Tunnel based handover)"를 설명하기 위한 참고도,

도 4는 본 발명에 따른 고속이동 단말용 프리-핸드오버 방법을 설명하기 위한 참고도,

도 5는 본 발명에 따른 프리-핸드오버 방법을 수행하는 통신 장치들의 구성의 일 예를 나타내는 블록도,

도 6은 본 발명에 따라 도 5에 도시된 핸드오버 부스터의 구체적인 구성의 일 예를 나타내는 블록도,

도 7a는 본 발명에 따라 도 6에 도시된 이동속도 계산/측정부의 구체적인 구성의 제1 실시예를 나타내는 블록도,

도 7b는 본 발명에 따라 도 6에 도시된 이동속도 계산/측정부의 구체적인 구성의 제2 실시예를 나타내는 블록도,

도 8은 본 발명에 따른 핸드오버 메시지가 적용되는 패킷을 설명하기 위한 참고도,

도 9는 본 발명에 따른 핸드오버 메시지의 구성을 나타내는 구조도,

도 10은 본 발명에 따라 도 5에 도시된 액세스 라우터의 프리핸드오버 에이전트의 구체적인 구성의 일 예를 나타내는 블록도,

도 11은 본 발명에 따라 도 5에 도시된 액세스 라우터가 가지는 라우터 정보를 설명하기 위한 참고도,

도 12는 본 발명에 따른 프리 핸드오버 동작 방법을 나타내는 흐름도,

도 13은 본 발명에 따른 터널링 동작 방법을 나타내는 흐름도,

도 14는 본 발명에 따른 터널링 동작 방법의 제1실시예에 따른 메시지 흐름도,

도 15는 본 발명에 따른 터널링 동작 방법의 제2실시예에 따른 메시지 흐름도,

도 16은 본 발명에 따른 터널링 동작 방법의 제3실시예에 따른 메시지 흐름도.

Claims

핸드오버 방법에 있어서,

a) 모바일 노드의 이동 속도를 기초로 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제1항에 있어서,

상기 a) 단계는,

a1) 상기 모바일 노드의 이동 속도를 측정하거나, 상기 모바일 노드가 접속한 라우터들의 IP와 접속한 시간 정보를 기초로 상기 모바일 노드의 이동 속도를 계산하여 상기 모바일 노드의 이동 속도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제2항에 있어서,

상기 a) 단계는,

a2) 상기 획득된 이동 속도 데이터를 기초로 모바일 노드의 L2 트리거전에 핸드오버 동작을 개시하는 고속이동 단말용 핸드오버 모드를 결정하는 단계와,

a3) 상기 고속이동 단말용 핸드오버 모드로 결정한 경우에는 상기 모바일 노드의 L2 트리거전에 CoA 요청 메시지를 생성하여 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
액세스 라우터에 제공되는 핸드오버 방법에 있어서,

a) 모바일 노드의 목적지 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 목적지 액세스 라우터 까지의 경로에 있는 액세스 라우터들이 터널링에 참여하도록 터널링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제4항에 있어서,

상기 a) 단계는,

a1) 모바일 노드로부터 상기 목적지 액세스 라우터 정보를 포함하는 CoA 요청 메시지를 수신하는 단계와,

a2) 상기 목적지 액세스 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 전송하는 단계와,

a3) 상기 CoA 요청 메시지를 수신한 중간 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신하는 단계와,

a4) 상기 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 상기 중간 액세스 라우터로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
액세스 라우터에 제공되는 핸드오버 방법에 있어서,

a) 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 액세스 라우터를 예측하고, 상기 예측된 액세스 라우터를 이용하여 핸드오버를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제6항에 있어서,

a1) 상기 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 포함하는 CoA 메시지를 상기 모바일 노드로부터 수신하는 단계와,

a2) 상기 CoA 메시지에 포함된 상기 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 액세스 라우터를 예측하는 단계와,

a3) 상기 예측된 액세스 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 전송하는 단계와,

a4) 상기 CoA 요청 메시지를 수신한 예측된 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신하는 단계와,

a5) 상기 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 상기 예측된 액세스 라우터로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제6항에 있어서,

a6) 상기 모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 포함하는 CoA 메시지를 액세스 라우터로부터 수신하는 단계와,

a2) 상기 CoA 메시지에 포함된 상기 모바일 노드의 이동 속도 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 다음 액세스 라우터를 예측하는 단계와,

a3) 상기 예측된 액세스 라우터를 목적지로 하는 CoA 요청 메시지를 전송하는 단계와,

a4) 상기 CoA 요청 메시지를 수신한 예측된 액세스 라우터로부터 CoA 응답 메시지를 수신하는 단계와,

a5) 상기 모바일 노드로 향하는 패킷의 복사본 패킷을 상기 예측된 액세스 라우터로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
핸드오버 방법에 있어서,

L2 트리거의 제1 시점에서 모바일 노드로부터 수신된 CoA 요청 메시지를 이전 액세스 라우터로부터 전달받아 CoA를 생성하고, 상기 생성된 CoA를 통해 상기 이전 액세스 라우터로부터 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷을 수신하는 단계와,

L2 트리거의 제2 시점에서 상기 모바일 노드로부터의 릴리즈 요청에 응답하여 상기 CoA를 통해 상기 복사본 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제9항에 있어서,

상기 L2 트리거의 제1 시점은 현재 모바일 노드가 속한 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 하위 임계치 밑으로 떨어짐과 동시에 다음 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 상위 임계치 이상으로 올라가는 시점을 나타내며,

상기 L2 트리거의 제2 시점은 현재 모바일 노드가 속하는 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 상위 임계치 밑으로 떨어짐과 동시에 다음 셀에 해당하는 L2 신호의 세기가 하위 임계치 이상으로 올라가는 시점을 나타내는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
모바일 노드에 제공되는 핸드오버 장치에 있어서,

상기 모바일 노드의 이동 속도를 기초로 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 핸드오버 부스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제11항에 있어서,

상기 핸드오버 부스터는,

상기 모바일 노드의 이동 속도를 계산 또는 측정하는 이동속도 계산/측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제12항에 있어서,

상기 이동속도 계산/측정부는,

상기 모바일 노드의 이동 속도를 측정하는 센서를 포함하는 이동속도 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제12항에 있어서,

상기 이동속도 계산/측정부는,

상기 모바일 노드가 접속한 라우터들의 IP와 접속한 시간 정보를 기초로 상기 모바일 노드의 이동 속도를 계산하는 이동속도 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제12항에 있어서,

상기 핸드오버 부스터는,

상기 이동속도 계산/측정부에 의해 출력된 이동 속도 데이터를 기초로 모바일 노드의 L2 트리거전에 핸드오버 동작을 개시하는 고속이동 단말용 핸드오버 모드를 수행할 지를 결정하는 핸드오버 모드 결정부와,

상기 핸드오버 모드 결정부가 상기 고속이동 단말용 핸드오버 모드로 결정한 경우에는 상기 모바일 노드의 L2 트리거전에 CoA 요청 메시지를 생성하여 전송하는 핸드오버 요청부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제15항에 있어서,

상기 CoA 요청 메시지는 상기 모바일 노드의 이동 속도와, 상기 모바일 노드의 목적지 제공 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
액세스 라우터에 제공되는 핸드오버 장치에 있어서,

모바일 노드의 목적지 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 목적지 액세스 라우터 까지의 경로에 있는 액세스 라우터들이 터널링에 참여하도록 터널링을 수행하는 프리핸드오버 에이전트를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제17항에 있어서,

상기 모바일 노드로 향하는 복사본 패킷은 상기 터널링에 참여한 액세스 라우터들로 전송되는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
액세스 라우터에 제공되는 핸드오버 장치에 있어서,

모바일 노드가 접속했던 액세스 라우터 정보를 기초로 상기 모바일 노드가 접속할 액세스 라우터를 예측하고, 상기 예측된 액세스 라우터로 핸드오버를 요청하는 프리핸드오버 에이전트를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.
제18항에 있어서,

상기 프리핸드오버 에이전트는,

상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터의 셀에 진입한 시점에서, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터로부터 복사본 패킷을 수신할 수 있도록 상기 예측된 액세스 라우터로 복사본 패킷을 전송하고, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터의 진입 시점으로부터 소정 시간 경과하여 상기 액세스 라우터의 셀을 벗어나려는 시점에서, 상기 모바일 노드가 상기 예측된 액세스 라우터로부터 CoA를 수신할 수 있도록 미리 상기 예측된 액세스 라우터로 CoA 요청을 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 장치.