KR20070041037A - A method of routing and hand over for wibro system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 와이브로 시스템에 관한 것으로, 특히 모바일 IPv6를 기반으로 와이브로 시스템을 구성하여 시스템 운영의 효율성과 핸드오버 서비스의 QoS(Quality of Sevice)를 향상시키는 와이브로 시스템의 핸드오버와 라우팅 제공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a WiBro system, and more particularly, to a method for providing handover and routing of a WiBro system for improving the efficiency of system operation and quality of service (QoS) of a handover service by configuring a WiBro system based on mobile IPv6. .
본 발명은 모바일 IPv6를 기반으로 구축한 와이브로 시스템에서 단말기가 타겟 ACR로 핸드오버할 때 지연시간을 줄이고, 인그레스 필터링(Ingress filtering) 문제를 해결한 와이브로 시스템의 핸드오버와 라우팅 제공 방법이다.The present invention is a method for providing handover and routing of a WiBro system, which reduces a delay time when a terminal handovers to a target ACR and solves an ingress filtering problem in a WiBRO system based on mobile IPv6.
본 발명은 모바일 IPv6를 기반으로 구축한 와이브로 시스템에서 ACR은 FA 기능을 처리하지 않아도 되며, 라우터 애드버타이즈먼트(Router Advertisement) 기능만을 이용하므로 ACR의 부하가 줄어들고 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the ACR does not need to process the FA function in the WiBro system built on the mobile IPv6, and only the Router Advertisement function is used, thereby reducing the load of the ACR and reducing the unit cost.
와이브로, 와이브로 시스템, 모바일 IPv6, MSS, RAS, ACR. WiBro, WiBro System, Mobile IPv6, MSS, RAS, ACR.
Description
도 1은 종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템의 ACR간의 핸드오버를 처리하기 위한 구성도,1 is a configuration diagram for processing a handover between the ACR of the conventional mobile IPv4-based WiBro system,
도 2는 종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템의 ACR(Access Control Station)간의 핸드오버 동작 순서도,2 is a flowchart illustrating a handover operation between an access control station (ACR) of a conventional mobile IPv4-based WiBro system.
도 3은 본 발명의 모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템의 ACR간의 핸드오버를 처리하기 위한 구성도, 3 is a configuration diagram for processing handover between ACRs of a mobile IPv6 based WiBro system according to the present invention;
도 4는 본 발명의 모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템의 ACR(Access Control Station)간의 핸드오버 동작 순서도,4 is a flowchart illustrating a handover operation between an access control station (ACR) of a mobile IPv6-based WiBro system according to the present invention;
도 5는 본 발명의 와이브로 시스템에서의 라우팅 최적화 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a routing optimization in the WiBro system of the present invention.
<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
80 : MSS(Mobile Subscriber Station) 80: MSS (Mobile Subscriber Station)
82, 83 : RAS(Radio Access Station) 82, 83: RAS (Radio Access Station)
84, 85 : ACR(Access Control Router) 84, 85: ACR (Access Control Router)
86 : CN(Correspondent Node)86: CN (Correspondent Node)
88 : HA(Home Agent) 88: HA (Home Agent)
90 : AAA(Authentication Authorization and Accounting)90: AAA (Authentication Authorization and Accounting)
본 발명은 와이브로 시스템에 관한 것으로, 특히 모바일 IPv6를 기반으로 와이브로 시스템을 구성하여 시스템 운영의 효율성과 핸드오버 서비스의 QoS(Quality of Sevice)를 향상시키는 와이브로 시스템의 핸드오버와 라우팅 제공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a WiBro system, and more particularly, to a method for providing handover and routing of a WiBro system for improving the efficiency of system operation and quality of service (QoS) of a handover service by configuring a WiBro system based on mobile IPv6. .
일반적으로 와이브로(WiBro: wireless broadband)는 PDA 또는 스마트폰 등의 이동통신 단말기나, 노트북 등 다양한 휴대인터넷 단말을 이용하여, 정지 및 이동 중에서도 언제, 어디서나 고속으로 무선 인터넷 접속이 가능한 서비스이다.In general, WiBro (wireless broadband) is a service that enables high-speed wireless Internet access at any time, anywhere, even during stoppages and movements, using various mobile Internet terminals such as PDAs or smartphones, or laptops.
OFDMA/TDD(Orthogonal Frequency Division Multiple Access/Time Division Duplex)방식의 광대역 무선전송기술을 사용하여 상하향 비대칭 전송특성을 갖는 IP기반 무선 데이터시스템이다. 2.3GHz 주파수 대역의 고속 휴대용 인터넷서비스이다. 와이브로는 시속 60 km 이상의 이동성과 1 Mbps급의 전송속도를 제공하는 휴대 인터넷 서비스를 가리키는 것으로, 와이브로의 전파 전달 거리는 최대 48 km에 달함으로써, 핫스팟이라는 서비스 지역에서만 사용이 가능한 무선 랜, Wi-Fi 보다 서 비스 반경이 10배 이상 넓다. 한국 기업들이 중심이 되어 개발한 와이브로 기술 표준 HPi (high-speed portable internet)는 IEEE가 최근 승인한 차세대 무선 광대역 전송 기술 표준 IEEE 802.16e에 부합되는 국제 기술 표준이다. 현재 상용 서비스는 제공되지 않고 있다.It is an IP-based wireless data system having up-down asymmetric transmission characteristics using a wideband wireless transmission technology of Orthogonal Frequency Division Multiple Access / Time Division Duplex (OFDMA / TDD). It is a high-speed portable Internet service of 2.3GHz frequency band. WiBro refers to a mobile Internet service that provides mobility of more than 60 km per hour and a transmission speed of 1 Mbps. The radio transmission distance of WiBro reaches up to 48 km, which means that it can be used only in service areas called hotspots. Service radius is more than 10 times wider. WiBro technology standard, developed by Korean companies, HPi (high-speed portable internet) is an international technology standard that conforms to IEEE 802.16e, the next-generation wireless broadband transmission technology standard recently approved by IEEE. There is currently no commercial service.
IPv6 (Internet Protocol Version 6)는 IPng (IP Next Generation), 즉 차세대 IP라고도 불리고 있다. IPv6는 일련의 IETF 공식 규격이다.Internet Protocol Version 6 (IPv6) is also known as IP Next Generation (IPng). IPv6 is a set of official IETF specifications.
IPv6가 IPv4에 보다 가장 명백하게 개선된 점은 IP주소의 길이가 32 비트에서 128 비트로 늘어났다는 점이다. 이러한 확장은 가까운 장래에 인터넷이 폭발적으로 성장함으로써, 네트워크 주소가 금세 부족해 질것이라는 우려에 대한 대응책을 제시한다. IPv6는 유니캐스트, 애니캐스트 (하나의 호스트에서 가까이 있는 여러 개의 호스트들로), 멀티캐스트 등 3가지 형태의 주소에 관한 규칙을 가지고 있다.The most obvious improvement over IPv4 is that the length of the IP address has increased from 32 bits to 128 bits. This expansion provides a response to the concern that the Internet will explode in the near future, which will quickly shorten network addresses. IPv6 has three rules for address types: unicast, anycast (from one host to multiple hosts nearby), and multicast.
그외에 IPv6는 확장된 헤더에 선택사항들을 기술할 수 있으며, 이것은 수신지에서만 검색되므로 네트워크의 속도가 전반적으로 빨라진다. IPv6는 헤더가 확장됨으로서, 패킷의 출처 인증, 데이터 무결성의 보장 및 비밀의 보장 등을 위한 메커니즘을 지정할 수 있도록 하고 있다. In addition, IPv6 can describe options in an extended header, which is only retrieved at the destination, which speeds up the overall network speed. IPv6 expands the header, allowing you to specify mechanisms for authenticating packets, ensuring data integrity, and ensuring confidentiality.
종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템에서 핸드오버를 처리하는 것을 도면을 참조하여 설명한다.A handover processing in a conventional mobile IPv4-based WiBro system will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템의 ACR간의 핸드오버를 처리하기 위한 구성도이고, 도 2는 종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템의 ACR(Access Control Router)간의 핸드오버 동작 순서도이다.1 is a configuration diagram for processing handover between ACRs of a conventional mobile IPv4-based WiBro system, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a handover operation between ACRs of a conventional mobile IPv4-based WiBro system.
도 1에는 와이브로 서비스를 이용하는 단말기인 MSS(Mobile Subscriber Station)(20), 이동통신 시스템의 기지국의 역할을 처리하는 RAS(Radio Access Station)(22, 23), 액세스 제어를 처리하고 라우팅 처리하는 ACR(Access Control Router)(24, 25), HA(Home Agent)(26), CN(Correspondent Node)(28), 인증과 계정 등을 처리하는 AAA 서버(Authentication Authorization and Accounting)(30), 기타서버들(32)과 IPv4(Internet Protocol version 4) 네트워크를 나타내고 있다.1 shows a mobile subscriber station (MSS) 20, which is a terminal using WiBro service, a radio access station (RAS) 22 and 23 for processing a role of a base station of a mobile communication system, and an ACR for processing and routing access control. (Access Control Router) (24, 25), HA (Home Agent) (26), CN (Correspondent Node) (28), AAA server (Authentication Authorization and Accounting) (30) that handles authentication and accounting, etc. 32 and an Internet Protocol version 4 (IPv4) network.
종래의 와이브로 시스템은 이동성을 제공하기 위해 RFC 3344 표준에서 제정하는 모바일 IPv4 기술을 사용하였다. Conventional WiBro systems have used the Mobile IPv4 technology established in the RFC 3344 standard to provide mobility.
ACR(Access Control Router)(24, 25)은 FA(Foreign Agent)의 기능을 수행하여 MSS(20)으로 IP 주소를 할당하여 제공하고, 현재 위치를 나타내는 주소인 CoA(Care of Address)를 제공하며, CN(28)에서 송신하여 HA(26)를 경유하여 터널링(tunneling) 되어 수신되는 패킷을 MSS(20)에게 전달 해주는 역할을 한다.The access control routers (ACRs) 24 and 25 perform the functions of foreign agents (FAs) to allocate and provide IP addresses to the
ACR(Access Control Router)(24, 25)은 MSS(20)를 IPv4(Internet Protocol version 4) 네트워크에 연결시켜준다.The access control routers (ACR) 24 and 25 connect the MSS 20 to an Internet Protocol version 4 (IPv4) network.
HA(26)는 코어망에는 홈 링크에 위치하여 MSS(20)가 다른 ACR로 핸드오버시에는 대신 패킷을 수신하여 MSS가 위치한 링크로 패킷을 전달해 주며, AAA 서버(30)는 MSS(20)의 인증 및 과금 부가를 처리한다.The HA 26 is located on the home link in the core network. When the
CN(28)에서 MSS(20)로 패킷을 전송하는 것은, HA(26)를 경유하여 터널링을 통해 이루어지며, 반대로 MSS(20)에서 CN(28)으로의 패킷 전달은 HA(26)를 거치지 않고 전송된다.Transmission of packets from CN 28 to MSS 20 is via tunneling via HA 26, whereas packet forwarding from MSS 20 to
도 2는 종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템의 ACR간의 핸드오버 동작 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a handover operation between ACRs of a conventional mobile IPv4 based WiBro system.
한편, 종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템의 핸드오버 절차는 MSS(20)에서 주변의 RAS(23)를 스캐닝(scanning)한 후 제공 서빙 RAS(Serving RAS)(22)의 신호의 세기가 임계치(Threshold) 이하로 줄어들어 서비스의 계속적인 수행이 곤란한 경우에는 핸드오버 요청을 보내어 시작된다.Meanwhile, in the handover procedure of the conventional mobile IPv4-based WiBro system, the signal strength of the serving
이후 MSS(20) 단말기와 서빙 RAS/목적 RAS(Serving RAS/Target RAS)(22, 23) 사이에서 핸드오버 절차가 수행된다. Thereafter, a handover procedure is performed between the
핸드오버시의 망 재진입 절차는 서빙 RAS(22)에서 목적 RAS(23)로부터 백본을 통해 획득한 MSS 단말기의 컨텍스트 정보(context information)를 사전에 알려주어 간소화 될 수 있다.The network re-entry procedure at handover can be simplified by informing the context information of the MSS terminal acquired through the backbone from the destination RAS 23 in the serving
모바일 IPv4를 사용한 핸드오버 절차에 대하여 설명한다.A handover procedure using mobile IPv4 will be described.
도 2에는 단말기인 MSS(20), 현재 MSS(20)가 무선으로 연결된 서빙 RAS(22)와 서빙 ACR(24), 그리고 MSS(20)가 핸드오버될 목적 RAS(23), 목적 ACR(25)과 HA(26)로 핸드오버를 처리한다. In FIG. 2, the MSS 20 serving as the terminal, the serving
MSS(20)는 주변의 RAS 스캐닝(Scanning) 결과에 따라 추천 RAS(Recommended RAS)를 결정하고 스캐닝한 RAS들의 CINR 값들과 주소정보인 SLP 등이 포함된 MOB-MSHO-REQ 메시지를 서빙 RAS(Serving RAS)(22)로 전송한다(S30).The
서빙 RAS(22)는 MSS(20)에서 전송한 MOB-MSHO-REQ 메시지에 있는 추천 RAS(Recommended RAS)에게 요구대역폭 정보(Required BandWidth)와 QoS가 포함된 HO-pre-notification 백본 메시지(message)를 전송한다(S32).The serving
서빙 RAS(Serving RAS)(22)에서 전송한 HO-pre-notification 백본 메시지를 수신한 주변의 추천 RAS(Recommended RAS)(23)들은 요구된 대역폭(BW) 정보와 QoS에 대한 계산 결과(Estimated result)를 HO-pre-notification-response 응답 메시지로 서빙 RAS(22)로 전송한다(S34).Recommended RASs (23) that receive the HO-pre-notification backbone message sent by the Serving RAS (22) receive the requested bandwidth (BW) information and the calculated result for QoS. ) Is transmitted to the serving
서빙 RAS(22)는 추천 RAS(Recommended RAS)(23)들로부터 상술한 단계에서 수신한 응답메시지를 요구 대역폭(Required BW), QoS를 만족하는 RAS(23)를 순서대로 정렬(Sorting)하여 MOB-BSHO-RSP 메시지 이용하여 MSS(20)에게 전송한다(S36).The serving
MSS(20)는 서빙 RAS(22)에서 전송한 메시지에서 적정한 목적 RAS(Target RAS)(23)를 정하여 MOB-HO-IND 메시지를 이용하여 서빙 RAS(Serving RAS)(22)에게 전송한다(S38).The
서빙 RAS(Serving RAS)(22)는 핸드오버 시간을 단축시키기 위하여 핸드오버 최적화(HO Optimization)를 위한 정보를 목적 RAS(Target RAS)(23)로 제공한다.Serving RAS 22 provides information for HO Optimization to target RAS 23 to shorten handover time.
핸드오버 최적화(HO Optimization)를 위한 정보로는 SBC-REQ/PKM-xxx/REG-REQ의 TLV 값, 이때 REG-REQ내의 IP 주소 할당은 모바일 IPv4이다.Information for handover optimization (HO Optimization) is the TLV value of SBC-REQ / PKM-xxx / REG-REQ, where the IP address allocation in the REG-REQ is mobile IPv4.
서빙 RAS(Serving RAS)(22)는 계산된 요구 대역폭(Required BW), 계산된 QoS 정보 등이 포함된 핸드오버 컨펌(HO-confirm) 메시지를 ACR(25)를 통해 목적 RAS(Target RAS)(23)으로 전달한다(S40).Serving
목적 RAS(Target RAS)(23)는 MSS MAC 어드레스(Address)가 포함된 패스트 레 인징(Fast Ranging_IE) 메시지를 MSS(20)로 전송한다(S42).The target RAS 23 transmits a fast ranging message including the MSS MAC address to the MSS 20 (S42).
MSS(20)와 목적(Target) RAS(23)간에는 도 2와 같이 RNG-REQ/RSP 메시지를 이용하여 비경쟁 방식의 초기 레인징 절차를 수행한다. RNG-RSP 메시지 내에는 최적화(optimize)될 엔트리(Entry) 정보가 들어 있다(S44~ S46).A non-competitive initial ranging procedure is performed between the
상술한 단계에서 초기 레인징 절차를 마치면, MSS(20)와 목적 RAS(Target RAS)(23)간에는 도 2와 같이 DSA-REQ/DSA-RSP/DSA-ACK 과정을 통해 서비스 플로우(service flow)의 프로비젼 연결(provisioned connection)을 맺는다(S48~ S52).After completing the initial ranging procedure in the above-described step, between the
상술한 단계에서 목적 RAS는 MSS(20)의 요구되는 서비스의 권한을 확인하며 QoS 요구 사항을 만족시킬 수 있는지 확인한다. In the above step, the destination RAS checks the authority of the required service of the
MSS(20)는 목적 ACR(FA)(25)에게 에이전트 솔리시테이션(Agent Solicitation)을 전송하고, 목적 ACR(FA)(25)의 에이전트 애드버타이즈먼트(Agent Advertisement)를 유도한다(S54).The
목적 ACR(FA)(25)은 에이전트 솔리티시테이션(Agent Solicitation)에 대한 응답으로 에이전트 애드버타이즈먼트(Agent Advertisement)를 MSS(20)로 전송하며 MSS는 자신의 서브넷 위치가 홈 서브넷인지 외부 서브넷인지를 판단 할 수 있으며 홈 서브넷과 외부 서브넷 간, 서로 다른 외부 서브넷 간의 이동 여부를 판단 할 수 있다.The destination ACR (FA) 25 sends an Agent Advertisement to the
또한 목적 ACR(FA)(25)에서 전송한 에이전트 애드버타이즈먼트(Agent Advertisement)에는 MSS(20)에게 핸드오버하여도 사용할 수 있는 주소 할당 정보인 CoA(Care of Address)를 제공한다(S56).In addition, the Agent Advertisement transmitted from the target ACR (FA) 25 provides a Care of Address (CoA), which is address allocation information that can be used even when handed over to the MSS 20 (S56). .
MSS(20)는 목적 ACR(FA)(25)로 등록 요청 메시지를 전송하고, 목적 ACR(FA)(25)는 HA(28)로 등록 요청 메시지를 전송한다(S58~S60). The
에이전트 애드버타이즈먼트(Agent Advertisement)에 포함된 새로 할당받은 주소 정보인 CoA를 HA(26)로 등록 요청 메시지를 전송하여, MSS(20)가 핸드오버되어도 해당 서비스를 계속적으로 유지할 수 있도록 한다.CoA, which is newly allocated address information included in Agent Advertisement, is transmitted to the
MSS(20)는 HA(26)를 경유하여 목적 ACR(FA)(25)에서 등록 요청 메시지에 대한 응답 메시지(Registration Response)를 수신하면, HA(26)에는 MSS(20) 단말기의 새로운 IP 주소로 서비스를 이용할 것임이 등록되었다는 것이다(S62~S64).When the
MSS(20)와 목적 ACR(FA)(25) 사이에는 터널링(Tunneling)이 생성된다.Tunneling is created between the
상술한 단계 S48~S64에서와 같은 네트워크 엔트리(Network Entry) 절차를 마치면, 목적 RAS(23)는 서빙 RAS(Serving RAS)(22)에게 MSS MAC 주소 정보 등이 포함된 I-am-host-of 메시지를 전송하여 핸드오버 절차를 마무리 한다(S66).After completing the network entry procedure as described above in steps S48 to S64, the destination RAS 23 sends the serving
서빙 RAS(22)는 MSS(20)에 할당하였던 자원(resource)을 해제하여 핸드오버를 마치게 된다.The serving
상술한 바와 같이 도 2는 와이브로 시스템에서의 와이브로 단말기인 MSS(20)에서 제어기와 같은 ACR 간의 핸드오버의 처리에 대하여 설명하였다.As described above, FIG. 2 has described the processing of handover between ACRs, such as controllers, in the
종래의 모바일 IPv4 기반의 와이브로 시스템은 IPv4 프로토콜 자체가 설계 당시 이동성이나 확장성을 고려하지 않았기 때문에 단말기의 이동성을 지원하는데 몇가지 문제점이 존재한다.The conventional mobile IPv4-based WiBro system has some problems in supporting mobility of terminals because the IPv4 protocol itself does not consider mobility or scalability at the time of design.
첫번째로, 모바일 IPv4 네트워크에서는 외부 네트워크에 존재하는 MSS는 통 신하려는 CN에게 직접 패킷을 전송할 수 있으나 CN은 외부 네트워크에 위치하는 이동단말인 MSS에게 패킷을 보내기 위해서는 반드시 HA를 통해서 터널링 되어야 한다. 이와 같이 라우팅 경로가 최적화되지 못하여 발생하는 상황을 삼각 라우팅 문제라고 한다. 최대 60km/h의 이동성을 보장해야 하는 와이브로(WiBro) 시스템의 라우팅 문제는 실시간 트래픽을 제공하는데 있어 심각한 지연 현상이 나타날 수 있는 문제점이다.First, in mobile IPv4 network, MSS existing in external network can send packet directly to CN to communicate with, but CN must be tunneled through HA to send packet to MSS, mobile terminal located in external network. The situation that occurs because the routing path is not optimized is called a triangular routing problem. The routing problem of the WiBro system, which must guarantee mobility of up to 60 km / h, is a problem that can cause serious delays in providing real-time traffic.
두번째로, 인그레스 필터링(Ingress filtering)에 대한 것으로, 보안상의 이유로 최근의 많은 라우터들은 인그레스 필터링이라는 정책을 수행하도록 구성되고 있다. 인그레스 필터링은 합당하지 않은 발신지 주소를 가진 패킷이 포워딩되지 않도록 차단하는 기능이다. 만약 ACR이 인그레스 필터링을 수행하고 있을 때 MSS가 자신의 홈 어드레스(Home Address)를 발신지로 하여 패킷을 전송한다면 홈 어드레스(Home Address)는 MSS(Mobile Subscriber Station)가 위치한 네트워크에 속한 주소가 아니므로 ACR(Access Control Router)이 패킷을 폐기해 버리는 문제가 생긴다.Secondly, for ingress filtering, for security reasons, many modern routers are configured to perform a policy called ingress filtering. Ingress filtering is a feature that blocks packets with invalid source addresses from being forwarded. If the MSS sends a packet using its home address as the source when the ACR is performing ingress filtering, the home address is not an address belonging to the network where the mobile subscriber station (MSS) is located. This causes the ACR (Access Control Router) to discard the packet.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모바일 IPv6를 기반으로 구축한 와이브로 시스템에서 MSS 단말기가 목적 ACR로 핸드오버할 때 지연시간을 줄이고, 인그레스 필터링(Ingress filtering) 문제를 해결한 와이브로 시스템의 핸드오버와 라우팅 제공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem. In the WiBro system based on mobile IPv6, the WiBro system reduces the delay time when the MSS terminal hands over to the target ACR and solves the ingress filtering problem. An object of the present invention is to provide a handover and routing providing method.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 와이브로 시스템의 핸드오버와 라우팅 제공 방법은 MSS가 ACR간에 핸드오버하는 데에 있어서, MSS와 핸드오버할 목적 RAS간에 초기 레인징 절차를 마치고, 서비스 플로우의 프로비젼 연결을 맺는 1단계와, MSS는 목적 ACR에게 라우터 솔리시테이션 메시지를 전송하고, 상기 목적 ACR은 상기 메시지에 대한 응답으로 라우터 애드버타이즈먼트 메시지를 전송하는 2단계와, 상기 MSS는 다른 서브넷으로 자신이 이동된 것을 파악하고 새로운 IP 주소 정보가 있는 CoA를 지정된 방식에 의해 생성하는 3단계와, MSS는 HA로 바인딩 업데이트(Binding update) 메시지를 송신하여 상기 CoA를 등록하는 4단계와, HA에서 상기 MSS의 상기 바인딩 업데이트 메시지에 대한 응답으로 바인딩 승인 메시지를 상기 MSS로 전송하는 5단계로 이루어져 네트워크 엔트리(Network Entry) 절차를 마치는 것을 특징으로 한다.In the WiBro system handover and routing providing method of the present invention for achieving the above object, in the MSS handovers between the ACR, after completing the initial ranging procedure between the MSS and the target RAS to be handed over, In
또한, 4 단계는 HA에서 관리하는 바인딩 캐쉬에 상기 MSS가 접속한 홈 어드레스(Home Address)와 상기 CoA를 저장하는 단계와, HA에서 MSS의 상기 홈 어드레스(Home Address)로 수신되는 패킷을 CoA로 터널링 하여 상기 MSS로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.In addition, step 4 stores the home address and the CoA to which the MSS accesses the binding cache managed by the HA, and the packet received at the home address of the MSS in the HA to the CoA. And tunneling and transmitting the same to the MSS.
또한, 본 발명은 MSS가 핸드오버되어 HA에 CoA를 등록하면 CN으로부터 패킷 데이터를 송수신하기 위해 테스트를 수행하는 6단계와, MSS에서 바인딩 업데이트 메시지를 상기 CN으로 전송하여 상기 MSS가 상기 CoA를 주소로 이동하였음을 알려 주는 7단계와, CN에서 정상적으로 처리되면 응답으로 바인딩 승인 메시지를 상기 MSS로 전송하고 상기 MSS와 상기 CN은 상기 HA를 경유하지 않고 패킷 데이터를 송수신하는 8단계를 포함함을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a sixth step of performing a test to send and receive packet data from the CN when the MSS is handed over to register the CoA in the HA, and the MSS sends a binding update message to the CN to address the CoA Step 7 informing that it has moved to, and if the CN is normally processed, sending a binding acknowledgment message to the MSS in response, and the MSS and the CN transmit and receive packet data without passing through the HA. It is done.
또한, 7단계에서 상기 바인딩 업데이트 메시지는 MSS에서 상기 CN으로 전송시에 근원지 주소는 새로 할당한 CoA로 설정, 홈 어드레스 옵션(Home address option)에 자신의 홈 어드레스(Home address)를 넣어서 전송하는 단계와, CN은 상기 근원지 주소와 상기 홈 어드레스 옵션의 주소를 교체하여 처리하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.In addition, in step 7, the binding update message is transmitted from the MSS to the CN by setting a source address to a newly allocated CoA and inserting its own home address in the home address option. And, CN, by processing the exchange of the source address and the address of the home address option.
또한, 본 발명은 6단계에서 테스트의 수행은 MSS에서 HA로 테스트를 요청하면 상기 HA에서 상기 CN으로 요청하는 단계와, MSS에서 상기 CN간의 CoA 테스트를 시작하는 단계와, 반대로 상기 CN에서 상기 HA를 거쳐서 상기 MSS로 테스트를 요청하는 단계와, CN에서 상기 MSS간의 상기 CoA의 테스트를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 상술한 핸드오버와 라우팅 방식은 모바일 IPv6 네트워크를 이용하여 핸드오버와 라우팅을 처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the sixth step of the present invention, when the test is requested from the MSS to the HA, the HA requests the CN to the CN, and the MSS starts the CoA test between the CNs. Requesting a test to the MSS through the; and performing a test of the CoA between the MSSs in the CN; and the above-described handover and routing scheme of the present invention uses a mobile IPv6 network. It handles handover and routing.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템의 ACR간의 핸드오버를 처리하기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템의 ACR(Access Control Router)간의 핸드오버 동작 순서도이고, 도 5는 본 발명의 와이브로 시스템에서의 라우팅 최적화 순서도를 나타내고 있다.3 is a configuration diagram for handling handover between ACRs of a mobile IPv6 based WiBro system of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating handover operation between ACRs of a mobile IPv6 based WiBro system of the present invention. 5 illustrates a routing optimization flowchart in the WiBro system of the present invention.
향후 IT 환경은 정보단말이나 정보가전을 포함한 대부분의 기기들이 네트워 크로 서로 연결되고 All-IP 기반의 유무선이 통합된 형태의 네트워킹 환경이 될 것으로 예상되고 있다.In the future, the IT environment is expected to be a networking environment in which most devices, including information terminals and information appliances, are connected to the network and all-IP based wired and wireless are integrated.
이러한 추세에 따라서 IPv4에서 IPv6로의 전환은 필수적인 것으로 받아들여지고 있으며, 모바일 IPv6는 이동성 제공을 위해 필요한 기술로서 IPv6의 도입이 가속화되고 있는 최근에 들어서 더욱 주목받고 있는 기술 분야이다. As such, the transition from IPv4 to IPv6 is considered to be essential, and mobile IPv6 is a technology field that is gaining more attention in recent years as the introduction of IPv6 is being accelerated as a technology for providing mobility.
종래의 모바일 IPv4에서 ACR이 FA(Foreign Agent)의 역할을 담당했던 것에 비해 모바일 IPv6는 FA의 역할을 MSS 와이브로 단말기에서 자체적으로 처리하므로, ACR에서 처리하던 FA의 기능이 필요가 없어진다.In contrast to the conventional mobile IPv4, ACR plays the role of a foreign agent (FA), mobile IPv6 handles the role of the FA itself in the MSS WiBro terminal, thus eliminating the need for the FA function.
또한 모바일 IPv4에서 존재하였던 라우팅 문제를 해결하기 때문에 MSS 와이브로 단말기가 다른 영역으로 60km/h의 속도로 이동하면서도 단절이 없어야 하는 특성을 지닌 와이브로(WiBro) 시스템에 매우 적당한 기술이라고 볼 수 있다. In addition, because it solves the routing problem that existed in mobile IPv4, MSS WiBro terminal can move to other area at 60km / h, but it is very suitable for WiBro system.
도 3은 본 발명의 모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템의 ACR간의 핸드오버를 처리하기 위한 구성도를 도시한 것으로, 와이브로 서비스를 이용하는 단말기인 MSS(Mobile Subscriber Station)(80), 무선 기지국의 역할을 처리하는 RAS(Radio Access Station)(82, 83)과, MSS(80)를 모바일 IPv6 네트워크로 연결시키는 ACR(Access Control Router)(84, 85), HA(Home Agent)(88), CN(Correspondent Node)(86), 인증 등을 처리하는 AAA 서버(Authentication Authorization and Accounting)(900)와 기타 서버(92)를 보여주고 있다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a handover between ACRs of a mobile IPv6-based WiBro system according to the present invention. The mobile subscriber station (MSS) 80, which is a terminal using WiBro services, processes the role of a wireless base station. RAS (Radio Access Station) 82, 83, Access Control Router (ACR) 84, 85, HA (Home Agent) 88, Correspondent Node (CN) connecting
모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템에서는 핸드오버시에는 CoA 정보를 MSS(80) 단말기에서 자체로 생성하여 핸드오버를 처리하므로, ACR(84)에서의 FA 기 능은 필요가 없어진다.In the mobile IPv6-based WiBro system, since the CoA information is generated by the
MSS(80)가 홈 링크를 벗어나 핸드오버하여 다른 링크에 접속되면 해당 MSS는 방문한 링크에서 사용할 임시주소인 CoA(Care of Address)를 자동구성을 통해 얻게 되며, CoA를 자신의 홈 링크상에 위치한 HA(88)에 등록한다.When the
MSS(80)의 CoA(Collocated Address)를 HA(88)에 등록한 후에 MSS(80)의 홈 어드레스(Home Address)를 목적지로 갖는 패킷이 전달되면 HA(88)가 MSS(80)를 대신하여 패킷을 수신한다.After registering the Colocated Address (CoA) of the
HA(88)는 수신한 패킷을 CoA를 목적지 주소로 터널링하여 MSS(80)가 위치한 링크로 전달하며, MSS(80)는 HA(88)에서 전송한 패킷에서 터널링 헤더를 제거하여 원본 패킷을 얻어낸다.The
반대로 MSS(80)에서 CN(Correspondent Node)(86)으로 패킷을 전송할 경우에 최초의 패킷 전송은 HA(88)의 역터널링을 거쳐서 CN(86)으로 전달된다.On the contrary, when the
이때 CN은 RR(Return Routability)라는 방식을 통해 MSS(80)의 새로운 IP 주소 정보를 나타내는 CoA를 등록하며, CN(86)에 MSS(80)의 새로운 IP 주소 정보인 CoA가 등록된 이후에는 두 노드사이에는 HA(88)를 경유하지 않고 직접 통신을 수행할 수 있다.In this case, the CN registers a CoA indicating new IP address information of the
ACR(86)은 IPv6의 라우터(Router) 역할을 담당하여 프리픽스(Prefix) 정보 등이 내재된 라우터 애드버타이즈먼트(Router Advertisement)를 사용하여 MSS(80) 단말기가 스스로 설정할 수 있는 정보를 제공하고, 핸드오버되어 다른 ACR(85)의 RAS에 접속되었다는 것을 파악을 할 수 있다. 그러므로 이전의 모바일 IPv4에 비해 ACR의 부하가 대폭 줄어든다.The
도 4는 본 발명의 모바일 IPv6 기반의 와이브로 시스템의 ACR(Access Control Router)간의 핸드오버 동작 순서도로, HA에 MSS의 새로 할당한 CoA를 등록하는 과정을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of registering a newly allocated CoA of an MSS to an HA in a handover operation flow chart between ACRs of a mobile IPv6 based WiBro system according to the present invention.
도 4에는 단말기인 MSS(80), 현재 MSS(20)가 무선으로 연결된 서빙 RAS(82)와 서빙 ACR(84), 그리고 MSS(80)가 핸드오버될 목적 RAS(83), 목적 ACR(85)과 HA(88)로 핸드오버를 처리한다. In FIG. 4, the
MSS(80)는 현재 접속한 서빙 RAS(82)와의 무선 신호가 약화되어 핸드오버가 필요한 것으로 판단되며, 주변의 RAS를 스캐닝(Scanning)하고 결과에 따라 적정한 추천 RAS(Recommended RAS)를 결정하고 스캐닝한 RAS들의 아이디, 프리엠블 인덱스, CINR 평균값과 주소정보인 SLP 등이 포함된 MOB-MSHO-REQ 메시지를 서빙 RAS(Serving RAS)(82)로 전송한다(S300).The
서빙 RAS(Serving RAS)(82)는 MSS(80)에서 전송한 MOB-MSHO-REQ 메시지에 있는 추천 RAS(Recommended RAS)에게 요구대역폭 정보(Required BandWidth)와 QoS 정보, MSS MAC 어드레스 정보, SFID 정보가 내재된 HO-pre-notification 메시지(message)를 전송한다(S302).Serving RAS (82) is required bandwidth information (Required BandWidth) and QoS information, MSS MAC address information, SFID information to the recommended RAS (Recommended RAS) in the MOB-MSHO-REQ message transmitted from the MSS (80) Transmits an embedded HO-pre-notification message (S302).
서빙 RAS(Serving RAS)(82)에서 전송한 HO-pre-notification 백본 메시지를 수신한 주변의 추천 RAS(Recommended RAS)들은 요구된 대역폭(BW) 정보와 QoS에 대한 계산 결과(Estimated result)를 HO-pre-notification-response 응답 메시지로 서빙 RAS(Serving RAS)(82)로 전송한다(S304). Recommended RASs that receive the HO-pre-notification backbone message sent by the serving
서빙 RAS(Serving RAS)(82)는 추천 RAS(Recommended RAS)들로부터 수신한 HO-pre-notification-response 응답 메시지에 대역폭(Required BW), QoS 조건을 만족하는 추천 RAS를 순서대로 정렬(Sorting)하여 MOB-BSHO-RSP 메시지 이용하여 MSS(80)에게 전송한다(S306).The serving
MSS(80)는 서빙 RAS(Serving RAS)(82)에서 수신한 메시지에서 적정한 목적RAS(Target RAS)(83)를 선택하여 아이디 정보 등이 있는 MOB-HO-IND 메시지를 이용하여 서빙 RAS(Serving RAS)(82)에게 전송한다(S308).The
서빙 RAS(Serving RAS)(82)는 핸드오버 시간을 단축시키기 위하여 핸드오버 최적화(HO Optimization)를 위한 MSS(80)의 관련 정보를 목적 RAS(Target RAS)(83)로 제공한다. 핸드오버 최적화(HO Optimization) 정보에는 SBC-REQ/PKM-xxx/REG-REQ의 TLV 값과, REG-REQ내의 IP 주소 할당 값은 모바일 IPv6이다.The Serving
또한, 서빙 RAS(Serving RAS)(82)는 계산된 요구 대역폭(Required BW), 계산된 QoS 정보 등이 포함된 핸드오버 컨펌(HO-confirm) 메시지를 ACR(84)를 통해 목적 RAS(Target RAS)(83)으로 전달한다(S310).In addition, the serving
목적 RAS(Target RAS)(83)는 MSS MAC 어드레스(Address)가 포함된 패스트 레인징(Fast Ranging_IE) 메시지를 MSS(80)로 전송한다(S312).The
MSS(80)와 목적(Target) RAS(83)간에는 도 4와 같이 RNG-REQ/RNG-RSP 메시지를 이용하여 비경쟁 방식의 초기 레인징 절차를 수행한다. RNG-RSP 메시지 내에는 최적화(optimize)될 엔트리(Entry) 정보가 들어 있다(S314~ S316).A non-competitive initial ranging procedure is performed between the
상술한 단계에서 초기 레인징 절차를 마치면, MSS(80)와 목적 RAS(Target RAS)(83) 사이에는 DSA-REQ/DSA-RSP/DSA-ACK 메시지를 이용하여 통해 서비스 플로우(service flow)의 프로비젼 연결(provisioned connection)을 맺는다(S318~ S322).After the initial ranging procedure is completed in the above-described steps, the
상술한 단계에서 목적 RAS는 MSS(80)의 요구되는 서비스의 권한을 확인하며 QoS 요구 사항을 만족시킬 수 있는지 확인한다. In the above step, the destination RAS checks the authority of the required service of the
MSS(80)는 목적 ACR(85)에게 라우터 솔리시테이션(Router Solicitation) 메시지를 전송하고, 목적 ACR(85)는 응답메시지로 라우터 애드버타이즈먼트(Router Advertisement)를 전송한다(S324).The
목적 ACR(85)은 라우터 솔리시테이션(Router Solicitation)에 대한 응답으로 라우터 애드버타이즈먼트(Router Advertisement)를 MSS(80)로 전송하며 MSS(80)는 라우터 애드버타이즈먼트 메시지 내의 프리픽스 정보로부터 자신의 서브넷 위치가 홈 서브넷인지 외부 서브넷인지를 판단 할 수 있으며 홈 서브넷과 외부 서브넷 간, 서로 다른 외부 서브넷 간의 이동 여부를 판단 할 수 있다.The
다른 서브넷으로 이동하였음을 검출하면 해당 서브넷에서 계속적인 서비스를 이용할 수 있도록 새로운 IP 주소를 MSS(80)는 CoA를 지정된 방식에 의해 생성한다(S326).If it is detected that the mobile station has moved to another subnet, the
CoA를 형성한 MSS(80)는 HA(88)에게 바인딩 업데이트(Binding update) 메시지를 송신하여 HA(88)에서 관리되고 있는 바인딩 캐쉬(Binding cache)에 MSS(80)가 처음 접속한 홈 어드레스(Home Address)와 CoA를 저장하고, 이후에 MSS(80)으로 수신되는 패킷 데이터는 HA(88)가 MSS(80)의 홈 어드레스(Home Address)로 들어온 패 킷을 CoA로 터널링하여 전송하도록 한다(S328).The
MSS(80)는 핸드오버된 와이브로 시스템에서 계속적인 서비스를 수행할 수 있는 새로운 IP 주소 정보가 있는 CoA를 HA(88)에 등록을 한다.The
HA(88)는 MSS의 새로운 CoA의 저장 등록이 정상적으로 처리되면, 바인딩 인정(Binding Acknowledgement) 메시지를 응답메시지로 MSS(80)로 전송한다(S330).If the storage registration of the new CoA of the MSS is normally processed, the
본 발명의 최적화한 네트워크 엔트리(Network Entry) 절차를 마치면, 목적 RAS(83)는 서빙 RAS(Serving RAS)(82)로 MSS MAC 주소 정보 등이 포함된 I-am-host-of 메시지를 전송하고, 서빙 RAS(82)는 MSS(80)에 할당하였던 자원(resource)을 해제한다(S332).After completing the optimized network entry procedure of the present invention, the
도 5는 본 발명의 와이브로 시스템에서의 라우팅 최적화 순서도로, 도 4에서 HA(88)에 MSS(80)의 새로 할당한 CoA를 등록한 후에 MSS와 CN(86)이 라우팅 최적화(Route optimization)되어 HA(Home Agent)(88)를 거치지 않고 직접 통신하는 흐름도이다.FIG. 5 is a routing optimization flowchart in the WiBro system of the present invention. In FIG. 4, after the newly allocated CoA of the
도 5는 라운드 라우터빌리티(Round Routability)라고 하는 절차로서 이 단계에서 MSS(80)와 CN(86)사이의 바인딩 업데이트(Binding Update)와 바인딩 인정(Binding Acknowledge) 메시지를 인증하여 상호 보안관계를 형성하여 침임자로부터 보호한다. FIG. 5 is a procedure called Round Routability, which forms a mutual security relationship by authenticating binding update and binding acknowledgment messages between the
MSS(80) 단말기는 HA(88)로 새로 할당한 CoA의 테스트를 위하여 홈 테스트 시작(Home test init)메시지를 송신하고, HA(88)은 패킷 데이터를 제공하는 CN(86)으로 전송한다.The
또한, MSS(80) 단말기는 CoA 테스트 시작(CoA Test init)메시지를 CN(86)으로 전송하고, CN(86)은 홈 테스트 결과 메시지를 HA(88)를 경유하여 MSS(80) 단말기로 전송하고, CN(86)은 CoA 테스트 결과 메시지를 전송을 한다(S350~S356).In addition, the
MSS(80)는 바인딩 업데이트(Binding Update) 메시지를 CN(86)으로 전송하여 바인딩 캐쉬(Binding cache)를 업데이트한다.The
CN(86)은 MSS(80)가 새로운 IP 주소로 핸드오버 되었음을 파악하고, 이를 등록하며 응답메시지로 CN(86)은 바인딩 인정(Binding Acknowledgement) 메시지를 MSS에게 보낸다(S358~S360).The
이후에는 MSS(80)와 CN(86)간의 패킷은 HA(88)에서 중계하지 않고, 직접 패킷 데이터를 전송할 수 있다.Thereafter, the packet between the
MSS(80)가 CN(86)에 패킷을 전송할 때 근원지 주소를 새로 할당한 CoA로 사용하며 홈 어드레스 옵션(Home address option)에 자신의 홈 어드레스(Home address)를 넣어서 전송한다. CN(86)측에서 최초의 근원지 주소와 홈 어드레스 옵션(Home address option)의 주소를 교체함으로써 TCP 연결과 같이 주소와 포트 페어(port pair)로 연결(connection)을 구별하는 상위 계층의 연결을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 인그레스 필터링(Ingress filtering)이 구현된 망도 무리없이 통과할 수 있다. When the
도 5는 새로운 CoA를 할당받은 MSS는 처음에는 CN(86)에서 데이터를 수신시에 HA(88)를 경유하지만, CN(86)에서 MSS(80)의 새로운 CoA 정보를 파악하여 등록한 후에는 HA(88)를 경유하지 않고 직접 패킷 데이터를 통신할 수 있다.FIG. 5 shows that the MSS that has been assigned a new CoA initially passes through the
지금까지 본 발명의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형을 가할 수 있다.So far, the configuration and operation of the present invention have been described in detail. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명은 모바일 IPv6를 기반으로 구축한 와이브로 시스템에서 MSS 단말기가 목적 ACR로 핸드오버할 때 지연시간을 줄일 수 있으며, 인그레스 필터링(Ingress filtering) 문제도 해결할 수 있으므로 이동성이 많을 것으로 예상되는 와이브로 시스템에 적당한 효과가 있다.As described above, the present invention can reduce the delay time when the MSS terminal handovers to the target ACR in the WiBro system built on the mobile IPv6, and also solves the ingress filtering problem. The expected WiBro system has a modest effect.
또한 본 발명은 모바일 IPv4와 다르게 ACR에는 모바일 IPv6 기능인 라우터 애드버타이즈먼트(Router Advertisement)를 처리하면 되므로 ACR의 부하가 줄어들고 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the load and the unit cost of the ACR, because the ACR, unlike the mobile IPv4 to process the router advertisement (Router Advertisement) which is a mobile IPv6 function.
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