KR20070059658A

KR20070059658A - 광대역 무선 접속 시스템에서 집중화된 ＩＰｖ６ＨＡ를지원하는 망 구조 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20070059658A
Application number: KR1020050118749A
Authority: KR
Inventors: 문정모; 윤미영; 이상호
Original assignee: 한국전자통신연구원; 삼성전자주식회사; 하나로텔레콤 주식회사; 주식회사 케이티; 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-06-12

Abstract

WiBro 혹은 802.16을 지원하는 광대역 무선 접속 통신 시스템(BWA:Broadband Wireless Access)은 저속 이동 특징을 가지는 사용자에게 다양한 서비스 품질의 인터넷 서비스를 제공한다. 광대역 무선 통신 시스템은 이동 단말의 이동성 지원을 위하여 Mobile IP를 지원할 수 있도록 정의되어 있다. 본 발명에서는 IPv6를 지원하는 광대역 무선 접속망에서 중앙 집중적인 홈 에이젼트(HA:Home Agent)를 가지는 망 구조를 설명하고 홈 에이젼트와 엑세스 라우터가 물리적으로 직접연결 되지 않은 구조에서 이동 단말에게 투명하게 Mobile IPv6서비스를 지원하기 위한 방안에 대하여 설명한다.

Wibro, 광대역 무선 접속 통신 시스템(BWA), 홈 에이젼트, 엑세스 라우터

Description

광대역 무선 접속 시스템에서 집중화된 ＩＰｖ６ＨＡ를 지원하는 망 구조 및 제어 방법{A structure and control method supporting centralized IPv6 HA in broadband wireless access systems}

도 1은 IPv6를 지원하는 광대역 무선 접속 통신 시스템 망 구성도이다.

도 2는 ACR과 HA사이의 제어 메시지를 송수신하기 위한 메시지 구조와 각 필드들이 가지는 값들이다.

도 3은 초기 등록에 대한 흐름도이다.

도 4는 핸드 오프에 대한 흐름도이다.

본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 집중화된 IPv6 HA를 지원하는 망 구조 및 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 광대역 무선 접속 통신 시스템 망에서 중앙 집중적인 IPv6 홈 에이젼트를 가지는 구조를 설명하고 이를 관리하기 위한 제어국과 홈 에이젼트 사이의 추가적인 인터페이스와 제어 방법에 관한 것이다.

WiBro 혹은 802.16을 지원하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 저속 이동 특징을 가지는 사용자에게 다양한 서비스 품질의 인터넷 서비스를 제공한다. 인터넷 서비스를 지원하기 위한 IP 기술 중 IPv4의 주소 고갈 문제 및 IPv4가 가지고 있는 문제점들을 해결한 새로운 기술로 IPv6이 제안되고 있으며 광대역 무선 통신 시스템도 IPv6를 지원하는 구조를 가져야 한다.

이동 IPv6에서 홈 에이젼트는 이동 단말과 직접 연결되어 있는 구조를 가지며, 이동 단말이 홈 망에 있을 때는 홈 에이젼트로 부터 라우터 광고(Router Advertisement) 메시지를 링크로컬 멀티캐스트 주소를 이용하여 직접 수신할 수 있다. 또한 타른 서브넷을 가지는 타망으로 이동했을 경우 그 서브넷에 속하는 접속 라우터(Access router) 를 이용하여 COA (Care Of Address)를 생성하여 이를 홈 망의 홈 에이젼트에 그 COA를 등록함으로써, 이동 단말을 목적지로 하는 패킷이 홈 망에 도착할 때 홈 에이젼트가 그 패킷을 등록한 COA를 목적지로하여 캡슐화한 후 이동 단말로 터널링 함으로써 지속적인 인터넷 접속 서비스를 제공 받을 수 있도록 정의되어 있다. 이러한 이동 IP 시스템은 홈 에이젼트가 각 서브넷에 존재하는 분산 시스템 구조를 가지도록 설계되어 있다.

셀룰러 시스템을 포함하는 일반적인 이동통신 시스템에서 인터넷 서비스를 제공하기 위한 망 구조는 홈 에이젼트가 집중화된 구조를 가진다. 홈 에이젼트는 이동 단말의 위치 관리와 패킷 터널링을 담당하는 망 구성 요소로 시스템 오류 혹은 외부의 공격으로 인한 보호를 위하여 외부 노드와 분리되어 관리되는 것이 일반적이다. 그러나 이동 IPv6는 분산 시스템 환경에서 설계되었기 때문에 이를 중앙 집중화된 홈 에이젼트를 가지는 환경에 이동 IP를 적용하기 위해서는 이동 IP의 본 질적인 기능 외에 추가적인 고려사항이 요구된다.

본 발명에서는 이동 IP를 광대역 무선 접속 시스템에서 적용할 때 망 구조를 제안하고 이동 IP를 지원하기 위하여 필요한 기능에 대하여 설명한다. 이동 단말에 일반 이동 IP 모듈이 실장 될 때 이동 단말에 추가적인 요구 사항 없이 분산 환경에서 동작하는 방식과 같은 방법으로 중앙집중적인 홈 에이젼트를 가지는 망 구조에서도 동작이 가능하기 위한 제어 방안에 대하여 설명한다. 이를 위해 제어국(ACR:Access Control Router)는 이동 IP 메시지에 대한 홈 에이젼트에 프록시 기능을 수행하여 별도로 정의된 인터페이스를 통하여 이동 단말과 홈 에이젼트가 직접 통신을 가능하도록 하는 기능을 수행한다. 제어국의 추가되는 기능인 프록시 기능은 IPv6에 대한 옵션 중 모빌리티 옵션에 대하여 수행한다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광대역 무선 접속 통신 시스템 망에서 중앙 집중적인 IPv6 홈 에이젼트를 가지는 구조를 설명하고 이를 관리하기 위한 제어국과 홈 에이젼트 사이의 추가적인 인터페이스와 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 기재한 모듈(Module)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합을 구현할 수 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 접속 시스템에서 집중화된 IPv6 HA를 지원하는 망 구조 및 제어 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

제 1 도는 본 발명이 적용될 IPv6를 지원하는 광대역 무선 접속 통신 시스템 망 구성도이다. 광대역 무선 접속 통신 시스템 망은 멀티미디어 서비스 응용을 탑재한 접속 터미널(이하 MSS(Mobile Subscriber Station)(101), MSS들을 무선 구간에서 제어하는 RAS(Radio Access System)(102)와 RAS들을 유선으로 제어하는 ACR(Access Control Router)(103)로 구성된다. RAS는 도심의 밀집 지역 등에 배치되어 그 지역에 있는 MS들을 관리하며, ACR는 다수개의 RAS들을 중앙 집중적으로 관리하는 계층(hierarchical) 구조를 가진다. ACR들은 광대역 무선 접속망(104)에 집적 접속할 수 있으며IP의 이동성 제어를 위하여 홈 에이젼트(HA:Home Agent)(105)와 사용자 인증을 위하여 AAA(Authentication, Authorization and Accounting) 서버(106)과 연동한다. MSS는 서비스 중에 RAS내의 셀간, RAS간 혹은 ACR간에 이동을 할 수 있다. ACR은 RAS들의 다수개의 셀들의 무선 자원 상태를 제어하며 서비스 품질 제공을 위한 수락 제어를 수행한다. ACR과 HA는 ICMP메세지 및 모빌리티 옵션을 가진 IP 패킷을 캡슐화해서 송수신하기 위한 기능과 링크계층의 사건을 전송하기 위한 메시지를 송수신할 수 있는 기능을 가진다.

제 2 도는 ACR과 HA사이의 제어 메시지를 송수신하기 위한 메시지 구조와 각 필드들이 가지는 값이다. 전송 되는 메시지는 크게 링크계층의 사건을 나타내는 메시지와 모빌리티 옵션을 가지는 IP 패킷과 ND(Neighbor Discovery), RD(Router Discovery)에 대한 ICMP패킷을 전송하기 위한 메시지로 분류된다. 이 메시지들은 IPSec을 이용하여 암호화되어 전송되어 중간에서 위조나 복사가 방지되어야 한다. 메시지 구조는 4바이트의 메시지 타입(201), 4바이트의 데이터 길이(202)와 가변 길이의 데이터부(203)로 구성된다. 메시지 타입은 데이터부가 어떤 내용을 포함하고 있는지에 대한 정보로 데이터 링크 사건(210)과 IP 페이로드(212)가 있다. 데이터 링크 사건 메시지 구조(220)은 4바이트의 내부 메시지 타입(221), 4바이트의 내부 데이터 길이(222)과 다수의 TLV 형식(타입, 길이, 값)을 가지는 내부 데이터부(223)로 구성되며 내부 메시지 타입 테이블(230)은 무선 구간에서 링크의 설정 혹은 절단 등의 사건을 의미한다. 내부 테이터부 값들(240)은 0개 이상의 값을 가질 수 있으며 이동 노드의 NAI(Network Access Identifier) 및 이동 노드의 IP 주소를 표현할 수 있다. 메시지 타입 값이 IP 페이로드(211)이면 데이터부에 IP 패킷을 포함하고 있음을 의미한다. 여기에 포함되는 IP 패킷은 모빌리티 옵션을 포함한 IP 패킷 혹은 ND(Neighbor Discovery), RD(Router Discovery) 과정에 대한 ICMP패킷이다.

제 3 도는 광대역 무선 접속 시스템에서 초기 등록에 대한 흐름도이다. PSS는 RAS와 ACR과 상하향의 무선 링크의 동기를 맞추고 채널 정보를 얻는 초기 접속과 무선 링크를 위한 기본 기능을 협상한다(301). ACR은 PSS에 대한 인증을 수행하고 PSS의 초기 형상에 해당되는 연결을 설정한다(302). 인증은 인증 방식에 따라서 AAA 서버를 경유할 수 도 있다. 연결 설정이 끝나면 PSS는 링크로컬 주소를 생성한다(303). PSS는 생성된 링크 로컬 주소의 중복 검증을 위해 NS(Neighbor Solicitation) 메시지를 ACR로 전송한다(304). ACR은 현재 ACR에 속해있는 PSS에 대한 프록시 NA(Neighbor Advertisement) 기능을 수행한다. 그러므로, 만일 ACR에 속해있는 PSS중의 하나와 링크로컬 주소가 중복되면 NA를 PSS에 전송해 주소의 중복 사실을 알린다(305). 만일 중복되는 주소가 없으면 수신한 NS 메시지를 IDT cmd에 넣어 HA로 전송한다(306). HA는 다른 서브넷으로 이동한 PSS에 대한 프록시 NA 기능을 담당하므로 만일 다른 서브넷으로 이동한 PSS와 주소가 중복되면 NA를 IDT cmd에 넣어 ACR로 전송한다(307). 만일 HA로부터 (307) 메시지를 수신하면 이를 PSS로 전송한다(308). (307)과 (308) 과정이 발생하지 않으면 PSS가 생성한 링크로컬 주소가 중복되지 않은 경우가 된다. ACR은 HA로 해당 PSS의 무선의 링크가 생성되었음을 알린다(309). 이를 수신한 HA는 RA(Router Advertisement)메시지를 생성하여 IDT cmd에 넣어 ACR로 보낸다(310). HA는 각 ACR의 라우터 주소를 알고 있으며 이 주소를 RA시 프리픽스 정보 옵션에 프리픽스 필드에 넣어 보낸다. ACR은 HA 로부터 수신한 IDT cmd의 RA 메시지를 PSS로 전송한다(311). PSS는 수신한 RA를 이용하여 글로벌 주소를 생성한다(312). 만약 PSS가 새로운 QoS 서비스가 필요할 경우 PSS, RAS와 ACR 사이에 새로운 QoS 연결 설정을 수행한다(313). 이후 PSS는 상대 노드(CN)과 IP 연결 서비스를 받을 수 있다(314).

제 4 도는 광대역 무선 접속 시스템에서 핸드 오프에 대한 흐름도이다. PSS는 현재 접속중인 셀의 전파 세기가 임개치 이하로 약해지면 서빙 PAS에 셀 스캐닝을 요청하고 인접 셀의 전파 세기를 측정하고 핸드오프 할 수 있는 셀들을 검색한다(401). 이 후 PSS는 핸드오프 요청을 수행하고 서빙 RAS(oRAS), 서빙 ACR(oACR), 타겟 RAS(nRAS), 타겟 ACR(nACR)이 연동하여 핸드오프 메시지 송수신을 수행한다(402). PSS는 타겟 RAS와 ACR과 상하향의 무선 링크의 동기를 맞추고 채널 정보를 얻는 초기 접속과 무선 링크를 위한 기본 기능을 협상하고 재등록 과정을 수행한다(403). 연결 설정이 끝나면 PSS는 링크로컬 주소를 생성한다(404). PSS는 생성된 링크 로컬 주소의 중복 검증을 위해 초기 등록과 같은 (304)~(308)과 같은 링크 로컬에 대한 주소 중복 검사를 수행한다(405). ACR은 HA로 해당 PSS의 무선의 링크가 생성되었음을 알린다(406). 이를 수신한 HA는 RA(Router Advertisement)메시지를 생성하여 IDT cmd에 넣어 ACR로 보낸다(407). HA는 타겟 ACR의 라우터 주소를 RA 메시지의 프리픽스 정보 옵션에 프리픽스 필드에 넣어 보낸다. ACR은 HA로부터 수신한 IDT cmd의 RA 메시지를 PSS로 전송한다(408). PSS는 수신한 RA를 이용하여 글로벌 주소를 생성한다(409). 이 때 생성되는 주소는 RA의 정보를 이용하여 생성되는 현재 이동한 서브넷에서 사용되는COA(Care of Address)이다. PSS는 다른 서브넷 으로 이동했음을 HA로 알리기 위해 HA로 BU(Binding Update) 메시지를 송신한다(410). 이를 수신한 타겟 ACR은 IDT cmd로 변환하여 HA로 전송한다(411). HA는 MSS에 위치 등록을 수행하고 이에 대한 결과인 BA(Binding Ack) 메시지를 IDT cmd에 넣어 ACR로 전송한다(412). ACR를 BA 메시지를 MSS 로 전달한다(413).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현을 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 구성에 의하여 광대역 무선 통신 망은 시스템의 오류나 공격 시 전체 서비스에 영향을 줌으로 외부로부터 접근이 차단되어야 하고 이를 위하여 일반적인 이동 IPv6와는 달리 중앙 집중적인 HA를 관리하기 위하여 기능이 추가되어야 한다. 본 발명을 적용하면 이동 노드의 이동 IP 모듈에는 투명하게 중앙 집중적인 HA를 구성할 수 있다.

Claims

ACR과 HA는 ICMP메세지 및 모빌리티 옵션을 가진 IP 패킷을 캡슐화해서 송수신하기 위한 기능과 링크계층의 사건을 전송하기 위한 메시지를 송수신할 수 있는 기능을 가지는 망 구조.
ACR과 HA사이의 제어 메시지를 송수신하기 위한 메시지 구조와 각 필드들이 가지는 값. 전송 되는 메시지는 크게 링크계층의 사건을 나타내는 메시지와 모빌리티 옵션을 가지는 IP 패킷과 ND(Neighbor Discovery), RD(Router Discovery)에 대한 ICMP패킷을 전송하기 위한 메시지로 분류하고 이 메시지 구조는 4바이트의 메시지 타입, 4바이트의 데이터 길이와 가변 길이의 데이터부로 구성되는 구조.
메시지 타입은 데이터 링크 사건과 IP 페이로드로 구성되고 데이터 링크 사건 메시지 구조는 4바이트의 내부 메시지 타입, 4바이트의 내부 데이터 길이와 다수의 TLV 형식(타입, 길이, 값)을 가지는 내부 데이터부(223)로 구성되며 내부 메시지 타입 테이블은 무선 구간에서 링크의 설정 혹은 절단 등의 사건을 의미하며 내부 테이터부 값들은 0개 이상의 값을 가질 수 있으며 이동 노드의 NAI(Network Access Identifier) 및 이동 노드의 IP 주소를 표현할 수 있는 구조. 메시지 타입 값이 IP 페이로드(211)이면 데이터부에 IP 패킷을 포함하고 있음을 의미.
초기 등록에 대한 흐름도에서 연결 설정이 끝나면 PSS는 링크로컬 주소를 생성하고 PSS는 생성된 링크 로컬 주소의 중복 검증을 위해 NS(Neighbor Solicitation) 메시지를 ACR로 전송하며 ACR은 현재 ACR에 속해있는 PSS에 대한 프록시 NA(Neighbor Advertisement) 기능을 수행한 후 만일 ACR에 속해있는 PSS중의 하나와 링크로컬 주소가 중복되면 NA를 PSS에 전송해 주소의 중복 사실을 알리거나, 만일 중복되는 주소가 없으면 수신한 NS 메시지를 IDT cmd에 넣어 HA로 전송한다. HA는 다른 서브넷으로 이동한 PSS에 대한 프록시 NA 기능을 담당하므로 만일 다른 서브넷으로 이동한 PSS와 주소가 중복되면 NA를 IDT cmd에 넣어 ACR로 전송하는 중복 주소 검사 과정.
초기 등록에 대한 흐름도에서 ACR은 HA로 해당 PSS의 무선의 링크가 생성되었음을 알린다. 이를 수신한 HA는 RA(Router Advertisement)메시지를 생성하여 IDT cmd에 넣어 ACR로 보내고 ACR은 HA로부터 수신한 IDT cmd의 RA 메시지를 PSS로 전송한다. PSS는 수신한 RA를 이용하여 글로벌 주소를 생성하는 과정.
핸드 오프에 대한 흐름도에서 PSS는 수신한 RA를 이용하여 글로벌 주소를 생성하고 이 때 생성되는 주소는 RA의 정보를 이용하여 생성되는 현재 이동한 서브넷에서 사용되는COA로 사용하며 PSS는 다른 서브넷으로 이동했음을 HA로 알리기 위해 HA로 BU(Binding Update) 메시지를 송신하며 이를 수신한 타겟 ACR은 IDT cmd로 변환하여 HA로 전송한다. HA는 MSS의 위치 등록을 수행하고 이에 대한 결과인 BA(Binding Ack) 메시지를 IDT cmd에 넣어 ACR로 전송한다. ACR를 BA 메시지를 MSS 로 전달하는 위치 등록 과정.