KR20080037755A - 무선 인터넷 프로토콜 버전 6 네트워크에서 고속핸드오버를 위한 빠른 중복주소검출 방법 - Google Patents

무선 인터넷 프로토콜 버전 6 네트워크에서 고속핸드오버를 위한 빠른 중복주소검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모바일 인터넷 프로토콜 버전 6 (Mobile Internet Protocol version 6: MIPv6)에서 모바일 노드가 이전 접속라우터 (Previous AR)로부터 새로운 접속라우터(New AR)로 이동할 때 핸드오버 지연시간을 감소시키기 위한 방법이다. IPv6 망에서 모바일 노드는 다른 접속라우터로 이동할 때마다 새로운 접속라우터에서 사용할 주소를 생성하고 그 주소의 중복 여부를 확인하는 중복주소검출(Duplicate Address Detection:이하 DAD) 과정을 거쳐야 하는데 이 과정에서 최소 1000ms 가 소요되어 끊김 없는 서비스의 지원이 어렵게 된다. 본 발명은 이러한 지연시간을 감소시키기 위하여 모바일 노드가 다른 접속 라우터로 이동하기 전에 현재의 접속 라우터로부터 이동 가능한 주변 접속 라우터에 모바일 노드의 현재 링크로컬 주소를 목표 주소로 하는 이웃요청(Neighbor Solicitation: 이하 NS) 메시지를 보내어 DAD를 수행함으로써 핸드오버 시 지연시간을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
Mobile IPv6, 핸드오버, Fast Handover, Duplicate Address Detection, 차세대 인터넷

Description

무선 인터넷 프로토콜 버전 6 네트워크에서 고속 핸드오버를 위한 빠른 중복주소검출 방법 {A fast duplicate address detection scheme for fast handover in mobile IPv6 networks}
도 1은 모바일노드가 이전 접속라우터(Previous Access Router: 이하 PAR)로부터 새로운 접속라우터(New Access Router: 이하 NAR)로 핸드오버 할 때 FMIPv6(Fast Handover for Mobile IPv6: RFC 4068)의 예측적 (Predictive)모드에서의 신호흐름과정을 나타낸 도면
도 2는 PAR로부터 이동 가능한 주변 접속라우터(Access Router: 이하 AR)에서 모바일노드의 링크 로컬 주소에 대해 DAD를 수행하는 것을 나타낸 도면
도 3은 이동 가능한 AR에서 DAD 실패 시 PAR에 저장된 DAD실패 목록을 나타낸 도면
도 4는 모바일노드가 NS 메시지를 전송하여 DAD실패목록을 구성하는 순서도를 나타낸 도면
도 5는 NAR 양쪽에 중복되는 주소가 사용되고 있고 PAR과 AR-B의 DAD 실패목록은 비어 있는 상태를 나타내는 도면
도 6은 AR-B에서 NAR로 모바일노드와 중복되는 주소를 가진 모바일노드A가 이동하여 왔으나 PAR은 이 사실을 모르고 있고 NAR만 DAD실패 목록을 저장하고 있는 것을 나타낸 도면
도 7은 본 발명에서의 핸드오버 과정을 순서도로 나타낸 도면
무선 환경에서 실시간 서비스의 확대와 이동성을 지원해야 하는 노드들이 증가함에 따라 이동 노드들의 핸드오버 시 발생되는 패킷 손실과 지연은 VoIP, 동영상 스트리밍과 같은 실시간 서비스의 중단을 가져온다. 이러한 노드들의 이동성을 지원하기 위하여 IETF 에서는 기존의 Mobile IPv6에서 핸드오버 시 발생되는 패킷의 손실과 지연을 줄이기 위한 FMIPv6(Fast Handover for Mobile IPv6)를 제안하였다. FMIPv6(Fast Handover for Mobile IPv6)는 데이터 링크계층 핸드오버 이전에 네트워크 계층 핸드오버를 수행함으로써 핸드오버 지연을 줄이고 PAR과 NAR사이에 양방향 터널을 설정하여 패킷의 손실을 줄이고자 제안된 프로토콜이다.
도 1에서 모바일노드 (Mobile Node: MN)(100)가 NAR(200A)로 접근하여 데이터 링크계층 트리거를 통해 NAR로 핸드오버 할 것이라는 것을 알게 된 후 모바일노드는 PAR(200)에게 NAR의 IP계층 정보를 요구하는 라우터 요청(Router Solicitation for Proxy Advertisement: 이하 RtSolPr)메시지(101)를 보낸다. PAR은 NAR의 정보를 라우터 광고 (Proxy Router Advertisement: 이하 PrRtAdv) 메시지(102)에 실어 모바일노드로 전송하고 모바일노드는 자신이 NAR에서 사용할 새로운 임시주소 (New Care of Address: 이하 NCoA)를 구성하여 PAR에게 빠른 바인딩 갱신(Fast Binding Update: 이하 FBU)메시지(103)를 보낸다. PAR은 NAR에게 NCoA의 사용 확인을 위해 PAR과 NAR 사이에 양방향 터널 설정을 요청하는 메시지를 담아서 핸드오버 시작(Handover Initiate: 이하 HI)메시지(104)를 보낸다. HI메시지를 받은 NAR은 NCoA의 중복여부를 확인하기 위하여 DAD과정을 수행 한 후 PAR에게 터널링 요청에 대한 응답과 함께 핸드오버 응답(Handover Acknowledge: 이하 HAck) 메시지(105)를 보내게 된다. PAR은 NCoA의 사용 확인을 빠른 바인딩 응답 (Fast Binding Acknowledgment: 이하 FBAck) 메시지(106)에 담아 모바일노드에게 전송하게 되고 데이타 링크 계층의 핸드오버가 일어난다. NAR 링크와 연결된 모바일노드는 자신의 존재를 알리기 위해 NAR에게 빠른 이웃 광고(Fast Neighbor Advertisement: FNA)메시지(107)를 보냄으로써 핸드오버가 완료된다.
FMIPv6는 두 가지 모드로 나뉘는데 모바일노드가 FBAck 메시지를 PAR에서 받았을 때의 예측적(Predictive)모드와 모바일노드가 FBU를 보내고 PAR과의 연결이 끊어져 FBACK 메시지를 NAR에서 받는 반응적(Reactive)모드이다. 예측적모드에서는 DAD과정을 PAR 네트워크에서 미리 수행하게 되지만 반응적모드에서는 NAR 네트워크로 핸드오버 후에 DAD를 수행함으로써 그에 따른 지연이 발생한다.
Mobile IPv6에서는 모바일노드가 새로운 AR로 이동할 때마다 그곳에서 사용할 주소를 IPv6 비상태형 주소 자동설정 방식으로 생성해야 한다. 새로 생성된 IPv6 주소는 같은 링크내에서 그 주소의 중복 여부를 확인하기 위하여 DAD를 수행하여야 한다. 네트워크 계층 핸드오버 시 모바일노드는 새로운 AR에서 사용할 링크-로컬 주소를 생성함으로써 IPv6 비 상태형 주소 자동설정 과정을 시작한다. 링크-로컬 주 소는 이미 알려진 링크-로컬 프리픽스인 FE80::0/10을 해당 인터페이스의 식별자에 추가함으로써 형성된다. 인터페이스 식별자는 링크 또는 노드의 특성에 따라 IEEE EUI-64 식별자 형태로 생성하게 되는데 IEEE 802를 사용하는 노드는 48 bit의 데이타 링크 계층 주소를 결합하여 만들거나 그 외에 노드들은 랜덤 또는 수동이나 그 외에 다른 방식으로 생성한다. 새롭게 생성된 임시 주소는 반드시 DAD과정을 거쳐서 그 주소의 유일함을 확인하여야 한다. DAD가 완료되지 않은 임시주소는 같은 링크 내에 그 주소의 중복 사용 여부를 확인하기 위하여 NS메시지를 이웃 노드들에게 보내고 만약 그 주소가 이미 사용중이면 해당되는 노드는 NA메시지를 보내게 된다. NA메시지를 받은 모바일노드는 자동설정을 중지하고 주소를 수동 방식으로 설정한다. NS메시지를 보내고 일정 시간(최소1000ms) 동안 NA 메시지를 받지 않으면 중복되는 주소가 없는 것으로 판단하여 주소를 해당 인터페이스에 할당한다.
FMIPv6 에서 핸드오버 시 새로운 주소 생성과 DAD는 최소 1000ms 가 소요되고 전체 핸드오버 지연시간에서 큰 비중을 차지하게 된다. FMIPv6 에서 핸드오버의 시작은 PAR과 NAR사이의 전파오버랩 영역에서 모바일노드와 NAR의 데이타 링크 계층 트리거에 의해 시작되는데, 위와 같은 지연시간은 모바일노드의 이동속도가 빠르거나 PAR과 NAR 사이의 전파 오버랩 영역이 좁을 경우 네트워크 계층 핸드오버가 완료되기 전에 모바일노드와 PAR의 링크가 끊어지게 된다. FMIPv6에서 모바일 노드가 FBU를 PAR에 보내기 전 또는 FBU를 보내고 FBACK을 PAR로부터 받기 전에 PAR과의 링크가 끊어지면 반응적모드로 동작하게 되어 패킷의 지연이 발생한다. 또, PAR과 NAR 사이의 양방향 터널 설정 이전에 링크가 끊어지게 되면 패킷의 손실이 발생한다. 따라서, 본 발명은 IPv6 네트워크에서 핸드오버 시 DAD로 인한 패킷의 손실과 지연을 방지하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 Mobile IPv6 네트워크에서 모바일 노드가 다른 접속 라우터로 핸드오버 시 발생되는 지연을 감소시키기 위한 것이다. 핸드오버 과정에서 새로운 주소 생성과 DAD에 따른 지연을 없애기 위하여 모바일노드의 현재 링크-로컬 주소에 대해 PAR로부터 이동 가능한 AR영역 전체에 DAD를 수행하여 핸드오버 시 DAD를 수행하지 않는 방법이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 모바일노드(100)가 처음 PAR(200)영역에 들어오면 모바일노드는 PAR에게 모바일노드의 링크-로컬 주소를 목표주소로 하는 NS 메시지(120)를 전송한다. PAR은 이동 가능한 AR들인 NAR(200A),AR-A(200B), AR-E, AR-F, AR-G, AR-H 에게 이 메시지를 전송한다. NS 메시지를 수신한 AR들은 노드들에게 NS메시지를 전달하고 일정한 시간 동안 NA메시지가 오지 않으면 PAR은 자신으로부터 이동 가능한 AR지역에 모바일노드의 현재 링크-로컬 주소를 사용하는 노드가 없는 것으로 판단하고 DAD과정을 마친다. 주변 AR에서 주소의 중복이 발생하지 않는 대부분의 경우 이 한번의 과정으로 핸드오버 시 DAD과정을 거치지 않게 된다.
도 3에서 AR-A(200B)의 영역에 있는 모바일노드A(100A)가 모바일노드(100)의 링크 로컬 주소와 같은 주소를 사용하고 있으므로 모바일노드A는 AR-A에게 NA 메시지(120)를 보내고 AR-A가 PAR에게 NA메시지를 전달하면 PAR은 AR-A에서 DAD에 실패하였음을 확인한다. PAR은 모바일노드의 링크-로컬 주소에 대해 AR-A를 DAD실패 목록에 저장한다.
도 4에 나타낸 순서도와 같이 모바일노드는 PAR을 통하여 주변 AR 영역에 있는 노드들에게 NS 메시지를 전송(410)하고 NS 메시지를 받은 AR들은 NS 메세지를 자신의 영역에 있는 노드들에게 전달(420)한다. NS 메시지를 전달 받은 노드들은 NS 메시지에 담긴 모바일 노드의 주소를 확인하여 자신의 주소와 중복이 되는지를 검사(430) 한다. 만약 주소의 중복이 발생하면 해당되는 노드는 자신의 AR에게 NA 메시지를 전송하고 NA 메시지를 받은 AR은 PAR에게 NA 메시지를 전송(440)한다. NA 메시지를 받은 PAR은 해당노드의 링크로컬 주소와 AR을 DAD 실패 목록에 저장(450)한다.
모바일노드가 핸드오버 하기 위하여 RtSolPr메시지를 PAR에게 보내고 PAR은 RtSolPr메시지에 담긴 모바일노드의 이동 목적지가 DAD실패 목록에 있으면 기존의 방식으로 동작하게 되고 DAD실패 목록에 없으면 NAR에게 수정된 HI 메시지(DAD를 수행하지 않게)를 보내게 되며 NAR은 DAD 과정 없이 HACK 메시지를 보내어 핸드오버 과정을 진행하게 된다. 이때 NAR은 PAR에서 오는 HI 메시지에 따라 DAD를 수행할 것인지 아닌지를 결정한다. 모바일노드가 다른 곳으로 이동하면 PAR은 DAD실패 목록을 삭제한다.
도 5에서와 같이 NAR(200A)에 인접한 PAR(200)과 AR-B(200C)에서 중복되는 주소가 사용되고 있는 경우, AR-B에 있는 모바일노드A(100A)가 NAR로 이동해 오면 NAR에서 모바일노드(100)의 중복되는 주소가 사용되고 있지만 PAR은 이 사실을 모르고 PAR 의 DAD실패 목록(210)은 여전히 비어 있게 된다. NAR은 주변 AR에 DAD과정을 거쳐 PAR에 모바일노드A의 중복되는 주소가 사용되고 있는 것을 확인하고, 모바일노드A의 링크-로컬 주소와 PAR을 NAR의 DAD실패목록(210A)에 저장하고, 도 6과 같이 된다.
도 6에서, 모바일노드(100)가 NAR(200A)로 핸드오버하기 위하여 PAR(200)에게 RtSolPr 메시지를 보내고, PAR은 NAR에서의 주소중복 사실을 모르므로 수정된 HI메시지(DAD를 수행하지 않게)를 보내지만 HI메시지를 받은 NAR은 자신의 DAD실패 목록(210A)을 확인하여 주소가 중복된 것을 확인하고 기존의 방식대로 동작한다. 따라서 핸드오버 시 PAR과 NAR 양쪽의 DAD 실패 목록을 검사한다.
도 7에 나타낸 순서도와 같이 본 발명에서의 핸드오버 과정은, 핸드오버 시 모바일노드는 PAR로 RtSolPr 메시지를 전송(521)하고 PAR은 RtSolPr메시지에 포함된 모바일노드의 이동목적지와 모바일노드의 링크-로컬주소를 자신의 DAD실패 목록과 비교 검사(520)한다. 검사결과 DAD실패목록에 일치하는 것이 없으면 PAR은 NAR 에게 수정된 HI 메시지(DAD를 수행하지 않게)(540)를 전송한다. DAD 실패목록 검사결과 DAD실패목록에 모바일노드의 링크-로컬주소와 이동목적지가 일치하는 것이 있으면 NAR에서 주소 중복이 발생하게 되므로 PAR은 NAR에게 기존의 HI 메시지를 전송(530)하고 NAR은 모바일노드의 링크-로컬 주소에 대해 DAD를 수행(560)하여 기존의 FMIPv6의 방식으로 핸드오버를 진행한다.
수정된 HI메시지(DAD를 수행하지 않게)를 받은 NAR은 자신의 DAD실패목록을 한번 더 검사(551)한 후 DAD실패 목록에 저장된 목록 중에서 모바일노드의 링크-로컬 주 소와 이동목적지가 일치하는 것이 있으면 주소 중복이 발생하므로 NAR은 DAD를 수행(560)한다. DAD실패 목록에 일치하는 것이 없으면 NAR은 PAR에게 HACK 메시지(570)을 전송하여 핸드오버를 진행(580)시킨다.
주소의 중복 여부를 결정하는 64 비트의 인터페이스 식별자는 대부분의 노드들이 전 세계적으로 유일한 48 비트의 데이터 링크계층 주소를 사용하기 때문에 주소의 중복 확률은 매우 낮다. 본 발명에서는 DAD에 대하여 실패한 목록만 저장하므로 DAD실패 목록이 구성되는 경우도 매우 낮다. 따라서 DAD 실패 목록은 대부분 없을 것이고, DAD실패 목록이 존재하는 경우 목록을 검색하는 시간은 무시할 정도로 작다.
본 발명에 대해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
모바일노드가 핸드오버 후에 사용할 CoA에 대하여 DAD과정을 핸드오버 이전에 수행함으로써 핸드오버 지연 시간을 최소 1000ms 감소시킬 수 있다.
FMIPv6에서 모바일 노드가 고속으로 이동하는 경우 또는 AR간 전파 오버랩 영역이 작을 경우 반응적 모드로 동작하게 되어 발생 되는 패킷의 지연을 막을 수 있고 AR간의 양방향 터널 설정 이전에 PAR과의 링크가 끊겨 발생 되는 패킷의 손실을 방지할 수 있다. 따라서 모바일 노드의 고속이동을 지원할 수 있다.

Claims (7)

  1. 모바일 IPv6 네트워크에서 외부 AR에 위치해 있는 모바일노드가 다른 외부 AR로 이동 시 핸드오버 지연시간을 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    모바일 노드가 외부 AR영역으로 들어오면 모바일 노드는 핸드오버가 발생하기 이전에 현재 AR로부터 이동가능한 AR영역의 DAD를 수행하고 그 결과를 DAD 실패목록에 저장하여 핸드오버 시 DAD 실패목록을 이용하여 빠른 핸드오버를 수행하는 방법
  2. 제 1항에 있어서,
    모바일 노드가 외부 AR영역으로 들어오면 모바일 노드는 해당 AR에게 자신의 링크 로컬 주소를 목표주소로 하는 NS메시지를 전송하고 해당 AR은 이 메시지를 자신으로부터 이동 가능한 주변 AR들에게 전송하는 과정
  3. 제 1항에 있어서,
    NS메시지를 받은 AR들은 NS메시지를 노드들에게 전달하여 핸드오버 이전에 중복 주소를 검출하는 방법
  4. 제 1항에 있어서,
    중복주소가 발생하였을 경우, 중복 주소를 가지고 있는 노드는 자신의 AR에게 NA메시지를 보내고 AR은 NA메시지를 NS메시지를 보낸 AR에게 전달하고 해당 AR은 NS 메 시지를 보낸 AR을 DAD실패 목록에 저장하는 과정과
    모바일 노드가 다른 AR로 이동하면 DAD실패 목록에서 삭제하는 과정
  5. 모바일 노드가 FMIPv6의 방법으로 핸드오버 시 PAR과 NAR의 DAD실패 목록을 이용하여 핸드오버 과정에서 DAD의 수행여부를 결정하여 핸드오버를 진행시키는 과정
  6. 제 5항에 있어서,
    RtSolPr 메시지에 포함된 모바일 노드의 이동 목적지에 따라 PAR의 DAD 실패 목록을 검사하는 과정과
    DAD의 수행 여부에 따라 수정된 HI메시지와 수정되지 않은 HI 메시지를 선택하여 NAR에게 보내는 과정
  7. 제 5항에 있어서,
    수정된 HI메시지를 받은 NAR은 DAD를 수행하지 않고 핸드오버를 진행시키는 과정과
    수정되지 않은 HI메시지를 받은 NAR은 자신의 DAD실패 목록을 확인하여 DAD 실패목록에 있는 주소가 해당주소와 일치하면 DAD를 수행하고 일치하지 않으면 PAR에게 HACK메시지를 보내어 핸드오버를 진행시키는 과정
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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