KR20080104640A - 모바일 앵커 포인트의 선택 방법과 이를 이용한 네트워크시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모바일 인터넷 프로토콜 버전 6(MIPv6) 기반에서 도메인 간의 핸드오버(Inter-domain handover)에 따른 신호 전달 비용을 감소시키고 모바일 앵커 포인트(Mobile Anchor Point: 이하,“MAP”)들 간의 부하를 분산할 수 있는 MAP 선택 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 모바일 엥커 포인터(Mobile Anchor Point : MAP)에서 전송하는 MAP 옵션을 수신하여 MAP 캐쉬를 형성하고, 이동 노드로부터 접속 요청이 수신되면, 상기 MAP 캐쉬로부터 상기 이동 노드의 속도 범위를 갖는 MAP을 검색하여 선택한 후, 상기 선택된 MAP의 부하를 확인하여 과부하 상태가 아닌 MAP의 MAP 옵션을 상기 이동 노드에 전송하여 지역등록을 수행하도록 함으로써, 도메인 간 핸드오버의 발생 빈도를 감소시키면서 각 MAP들에 부여되는 부하를 분산할 수 있도록 한다.

모바일 엥커 포인트, 엑세스 라우터, 이동 노드

Description

모바일 앵커 포인트의 선택 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템{SELECTION METHOD OF THE MOBILE ANCHOR POINT AND NETWORK SYSTEM USING THIS METHOD}

도 1은 일반적인 HMIPv6에서의 메시지 전송 과정을 설명하기 위한 도면.

도 2는 종래 거리 기반에 의한 MAP 선택 방법을 설명하기 위한 도면.

도 3은 종래의 MAP 탐색 방법 중 이동 노드의 속도를 이용해 MAP을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 4a 내지 도 4c는 종래의 등록특허에서 제안된 거리값과 상승값을 이용한 MAP 선택 방벙을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MAP 선택 방법을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변형된 형태의 MAP 옵션 메시지의 포맷을 도시한 도면.

도 7는 본 발명의 실시예에 따라 이동 노드를 대신하여 MAP 을 선택하여주는 엑세스 라우터의 동작을 나타낸 도면.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 부하를 고려한 MAP 선택 방법을 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 발명에 따른 MAP에 등록되어 있는 이동 노드를 다른 MAP과 재연결시키는 방법을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 계층적 네트워크 시스템에서 모바일 앵커 포인트의 선택 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템에 관한 것으로, 특히 모바일 인터넷 프로토콜 버전 6(Mobile Internet Protocol version 6: 이하, “MIPv6”) 기반에서 도메인 간의 핸드오버(Inter-domain handover)에 따른 신호 전달 비용을 감소시키고, 모바일 앵커 포인트(Mobile Anchor Point: 이하, “MAP”)들간의 부하를 분산할 수 있는 MAP 선택 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.

인터넷이 확산되고, 휴대폰, PDA, 노트북과 같은 이동 노드의 성능과 무선통신 기술의 발전으로 인하여 사용자들은 이동 중에도 고품질의 인터넷 서비스를 사용하기를 바라고 있으며, 이를 위하여 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 이동 노드의 IP주소가 변경되더라도 TCP(Transmission Control Protocol)등의 상위 계층의 연결을 지속적으로 유지하여주는 모바일 아이피(Mobile IP)라는 프로토콜을 제안하였다.

한편 IP 기반 기기들이 확산됨에 따라, 기존의 IPv4의 주소체계로는 늘어나는 IP 주소 요구량을 충족시킬 수 없으므로 보다 많은 IP주소를 부여할 수 있는 IPv6가 제안되었고, 모바일 아이피도 IPv6 기반으로 이동성을 지원할 수 있도록 하기 위하여 MIPv6가 제안되었다.

상기 MIPv6는 다음과 같이 동작한다.

상기 MIPv6에서 이동 노드는 홈 네트워크(Home Network)에서 영구적인 IP를 부여받으며, 홈 네트워크 이외의 외부 네트워크(Foreign Network)에서 접속하거나, 또는 외부 네트워크(Foreign Network)로 이동하였을 경우 임시 주소(Care-of-address:CoA)를 부여받게 된다. 이동 노드는 자신의 접속 위치가 변경되어 새로운 서브넷(subnet)에 진입할 때마다 새로운 임시 주소를 부여받으며, 새로운 임시 주소를 부여받을 때마다 자신의 홈 네트워크에 존재하는 홈 에이전트(Home Agent)와 현재 통신 중인 상대 단말 노드(Correspondent Node)에 새롭게 부여받은 임시 주소를 바인딩(Binding)하여 등록한다. 이후 상대 노드들은 상기 이동 노드로 전송하고자 하는 패킷의 목적지를 상기 등록된 임시주소로 설정하여 전송하며, 홈 에이전트는 상기 이동 노드로 전송되는 패킷이 있을 경우, 이를 가로채어 이동 노드에게 터널링하는 방식으로 작동한다. 이 과정에서 바인딩을 등록(Binding Update)하고 이에 대한 응답을 보냄에 있어 신호 전달 비용이 발생하고, 상기 과정이 완료되기 전까지 이동 노드는 통신이 불가능하다.

상기 바인딩 등록에 있어, 홈 에이전트(Home Agent)나 상대노드(Correspondent Node : 이하 CN)가 지리적으로 이동 노드와 멀 경우, 이동 노드가 통신을 할 수 없는 지연 시간이 길어질 수 있다. 또, 이동 노드가 높은 이동성을 가질 경우 서브넷(subnet) 변경이 자주 발생하고 매번 바인딩 업데이트(Binding Update)를 수행함에 따라 과도한 신호 전달 비용이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 지역화된 이동성 관리(Localized Mobility Management : 이하, LMM)라는 개념이 제안되었다. 상기 LMM은 이동 노드가 새로운 서브넷(subnet)으로 이동하더라도 홈 에이전트나 상대 노드에 등록된 바인딩에는 영향을 미치지 않고 패킷이 상기 이동 노드로 라우팅될 수 있도록 하는 방법이다. 즉, 이는 이동 노드의 홈 에이전트나 상대 노드들에게 보이는 이동 노드의 IP주소는 변하지 않는 상태에서 이동 노드를 이동시킬 수 있도록 하는 방법이다.

상기 LMM을 만족하기 위하여 MIPv6를 변형한 형태로 계층적(Hierarchical) MIPv6(이하, “HMIPv6")가 등장하였다. 상기 HMIPv6에서는 라우터의 계층 구조를 이용하여 지역화된 이동성 관리를 제공하고, 이를 위하여 지역화된 이동성 에이전트인 상기 MAP을 이용한다. 상기 LMM에서 이동 노드는 상기 MAP으로부터 형성된 지역 주소(Regional CoA : 이하, RCoA)와 자신의 홈 주소를 상대 노드나 홈 에이전트에바인딩 등록하고, 엑세스 라우터로부터 형성된 링크 한정 주소(on-link CoA : 이하, LCoA)를 상기 MAP에 등록한다. 이동 노드가 MAP에 등록 후, 상기 MAP은 이동 노드에게 전달되어야 하는 모든 패킷들을 가로채어 등록된 LCoA에 따라 이동 노드가 연결되어 있는 엑세스 라우터로 터널링하는 방식으로 전달한다.

상대 노드로부터 상기 이동 노드로 전송된 패킷은 MAP을 통하여 수신되므로, 이동 노드는 MAP이 바뀔 때까지 엑세스 라우터가 변경되어 새로운 링크 한정 주소가 변경되더라도 홈 에이전트와 상대 노드에 바인딩 갱신을 수행하지 않고, MAP에 지역적 바인딩 갱신만을 하여도 이동성을 보장 받을 수 있다.

도1은 일반적인 HMIPv6에서의 메시지 전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이동 노드(MN)(300)이 기존의 엑세스 라우터(AR)(400)에서 새로운 엑세스 라우터(410)으로 이동을 하게 되면, 이동 노드(300)는 자신이 지역적 바인딩 등록을 했던 MAP(500)에 지역적 바인딩 등록 갱신을 수행하여 자신의 새로운 링크 한정 주소(LCoA)를 등록한다. 이 때, 이동 노드(300)가 새로운 MAP을 선택한 경우, 이동 노드(300)는 홈 에이전트(100)나 상대 노드(CN)(200)에 바인딩 갱신(binding update)를 수행한다.

이와 같이, HMIPv6 서비스를 제공받기 위해 이동 노드는 자신이 접속한 엑세스 라우터에서 접근 가능한 MAP중 하나를 선택하여 지역적 바인딩 등록을 수행하여야 한다. 또한 복수의 MAP이 존재하는 경우, 이동 노드는 그 중 하나를 선택하여야 한다. 따라서 MAP을 선택하는 방법이 필요하며, 이를 위해 제안된 종래의 방법은 다음과 같다.

종래의 MAP 선택 방법으로는, 이동 노드와 MAP간의 거리(Distance)에 따라 MAP을 선택하는 방법과, 이동 노드의 이동성 정도에 따라 MAP을 선택하는 방법으로 구분된다.

H. Soliman, C. Castelluccia, K. El Malki, and L. Bellier, Hierarchical Mobile IPv6 Mobility Management", IETF RFC 4140, Aug. 2005 에서는 이동 노드와 MAP간의 거리에 따라 MAP을 선택하는 방법을 제시하고 있다.

상기 거리에 기반한 MAP 선택 방법은, 이동 노드와 MAP간의 거리(Distance)가 가장 큰 MAP을 선택하여 지역적 등록을 수행한다. 즉, 거리가 가장 큰 MAP은 가장 많은 수의 엑세스 라우터를 관리하므로, 높은 이동성으로 인하여 이동 노드가 엑세스 라우터를 여러 번 변경하더라도 지역적 바인딩 갱신만을 수행하여 통신을 지속할 수 있다. 따라서 홈 에이전트와 상대 노드에 대한 바인딩 갱신의 횟수가 줄어들어 핸드오프시 발생하는 지연 시간이 줄어들고 신호 비용이 감소하는 장점이 있다.

또한, K. Kawano, K. Kinoshita, and K. Murakami, "A Mobility-Based Terminal Management in IPv6 Netowrks", IEICE Trans. Commun ., vol.E85-B, no.10, pp.2090-2099, Oct. 2002과 E. Natalizio, A. Scicchitano and S. Marano, "Mobility Anchor Point Selection Based on User Mobility in HMIPv6 Integrated with Fast Handover Mechanism", IEEE Proceedings, WCNC'05, 2005. 에서는 이동 노드의 이동성 정도에 따라 MAP을 선택하는 방법을 제시하고 있다.

상기 제시된 방법으로 이동성이 적은 이동 노드는 하위 계층에 위치하는 MAP에 지역적 등록을 수행하고, 이동성이 높은 이동 노드는 상위 계층에 위치하는 MAP에 지역적 등록을 수행하도록 함으로서, 이동 노드에서 발생하는 도메인 간 핸드오버를 최소화하면서도 상위 MAP들과 하위 MAP들에 부하를 분산할 수 있다는 장점이 있다.

HMIPv6 시스템에서 MAP의 변경 빈도를 줄이기 위한 이동성 관리 방법이 제안된 특허로는 등록번호 10-0605984의 '모바일 아이피를 지원하는 네트워크 시스템에서 모바일 엥커 포인트 탐색 방법 및 시스템과 이를 이용한 이동노드의 이동성 관리 방법 및 시스템'이 있다. 상기 특허에서는 우선적으로 높은 계층에 위치하는 MAP을 선택함으로서 도메인 간 핸드오버를 줄이면서도, 같은 레벨에 존재하는 MAP이 여러 개 존재할 때 경로가 더 가까운 MAP을 선택하여 MAP의 변경 빈도를 줄일 수 있도록 한다. 이때, 계층과 경로값이 모두 같은 경우에는 선호도가 더 높은 MAP 을 선택하는 알고리즘을 제안하고 있다.

도2는 상기 설명한 거리 기반의 MAP 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.

201단계에서 최상위에 위치한 MAP(500)은 자신의 정보가 담긴 MAP 옵션을 자신의 하위에 있는 MAP에게 전달한다. MAP(500)은 MAP 옵션내의 거리(Distance) 값을 초기치 1로 설정하고, 이미 망 관리자에게 의해 하향으로 설정된 인터페이스를 통하여 상기 설정된 거리값을 하위의 MAP에게 전달한다.

202단계에서 MAP(500)으로부터 MAP 옵션을 전달받은 MAP(510)은 수신된 MAP 옵션의 거리 값을 1 증가시킨 다음, 자신의 하위 MAP에게 자신의 MAP 옵션을 추가하여 전달한다.　

203단계에서 MAP옵션을 전달받은 MAP(520)은 수신한 MAP 옵션의 거리 값을 1 증가시키고 자신의 MAP 옵션을 추가하여 하위의 엑세스 라우터에게 전달한다.

204단계에서는 MAP옵션을 전달받은 엑세스 라우터(400)는 라우터 광고(router advertisement)를 통하여 자신의 링크에 접속해 있는 이동노드들에게 전달한다. 이를 수신한 이동 노드(300)은 상기 전달받은 여러 개의 MAP 옵션 중 거리 값이 가장 큰 MAP을 선택하여 지역적 주소를 형성하여 링크 한정 주소와 함께 MAP(500)에 등록하고, 자신의 홈 에이전트와 상대 노드에 바인딩 갱신을 수행한다.

도3은 종래의 MAP 탐색 방법 중 이동 노드의 속도를 이용해 MAP을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 엑세스 라우터(400)는 자신과 연결되어 있는 상위 MAP들의 정보와 상기 MAP들에 등록할 수 있는 이동 노드의 속도 범위를 저장하는 MAP 캐쉬(MAP Cache)를 포함한다.

상기 엑세스 라우터(400)는 301단계에서 이동 노드의 속도를 전달받아, 상기 MAP 캐쉬를 검색하여 이동 노드의 속도 범위에 맞는 MAP의 정보를 포함하는 MAP 옵션을 이동 노드에게 전달한다. MAP 캐쉬에서 속도가 60-90인 이동 노드는 최상위 MAP(500)에 등록하고, 속도가 30-60인 이동 노드는 다음 계층에 존재하는 MAP(510)에 등록을 수행한다. 속도가 가장 낮은 이동 노드는 최하위의 MAP(520)에 등록한다. 속도 기반 MAP 선택 방법은 이처럼 속도가 빠른 이동 노드를 상위 계층에 존재하는 MAP에 등록시킴으로서 도메인 간 핸드오버의 빈도를 줄이고, 속도가 느린 이동 노드를 하위 계층에 존재하는 MAP에 등록하도록 함으로서 MAP들의 부하를 분산할 수 있다.

다음 도4a 내지 도4c는 상기 종래의 등록특허 10-0605984에서 제안된 MAP 선택 방법의 실시예에 따른 MAP 선택 방법의 일 예들을 도시한 도면이다. 상기 등록특허에서 제안된 MAP 선택 방법을 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 예로, 도4a를 참조하면, 서로 다른 레벨에 위치한 MAP1(140a)와 MAP2(140b)의 MAP 옵션이 이동 노드(MN)에게 수신되면, 이동 노드(MN)는 우선적으로 더 높은 계층 레벨에 있는 MAP1을 선택한다. 여기서 MAP의 레벨은 MAP 옵션에 포함된 거리값과 상승값으로 결정된다. 상승값은 MAP 옵션에 포함되어 있는 필드의 값으로서, 상기 MAP 옵션이 MAP 옵션이 계층 구조에서 하위 계층에서 상위 계층으로 전달된 경우 증가되는 값(Upward Value)을 나타내는 필드로서, 라우터에서 수신한 MAP 옵션이 하위 라우터에서 전달되었으면, 라우터는 MAP 옵션을 재송신하기 전에 상기 "Upward" 필드에 설정되는 상승값을 2씩 증가시킨다.

두 번째 예로, 도4b를 참조하면, MAP1(140a)와 MAP2(140b)가 같은 계층 레벨에 존재한다면, 이동 노드(MN)는 자신에게 토폴로지적으로 더 인접한 MAP1(140a)을 선택한다. 여기서 MAP의 인접도는 MAP 옵션의 거리로 결정된다.

세 번째 예로, 도4c를 참조하면, MAP1(140a)과 MAP2(140b)가 같은 계층 레벨에 존재하고, 이동 노드(MN)으로부터 동일한 토폴로지적 거리를 가지고 있다면, 이동 노드(MN)는 더 높은 선호도(preference)를 가진 MAP2(140b)를 선택한다.

상기 설명한 거리에 기반한 방법으로 이동 노드가 MAP을 선택하게 되면, 모든 이동 노드가 가장 먼 곳에 위치한 MAP에 등록을 시도하기 때문에, 상위에 위치한 MAP들에 과도한 부하가 집중되게 된다. 따라서 차후 이동성이 높은 이동 단말이 네트워크에 진입하더라도 상위 MAP을 사용하지 못하고 하위의 MAP에 등록을 수행하게 되며 잦은 도메인 간 핸드오버와 그로 인한 과도한 신호 전달 비용이 발생하게 된다는 문제점이 있다.

또, 상기 설명한 속도 기반 MAP선택 방법은, 각 MAP에 등록할 이동 노드의 속도 범위를 망 관리자가 수동으로 설정해줘야 하며, 이동 노드가 특정 속도 범위에 집중되거나, 커버리지 범위 내의 이동 노드들의 속도 분포가 일정하지 않고 동적으로 변하는 경우 특정 MAP의로의 부하가 집중되는 문제점이 있다. 또한, 특정 MAP에 과부하 상태가 발생할 경우 종래의 방법은 이를 해소하지 못하여, 신규로 진입한 이동 노드가 HMIPv6를 사용하지 못하고 MIPv6를 사용하게 되는 문제점이 발생한다.

마지막으로, 상기 설명한 종래 등록특허에서 제안된 MAP 선택 방법은, 거리 값 외에 상승값을 사용하여 MAP을 선택함으로서, 이동 노드의 MAP 변경 빈도를 감소시킬 수 있는 방법을 제안하였으나, 상기 방법 역시 이동 노드의 이동성 정도를 고려하지 않아 한 개의 MAP에 부하가 집중될 수 있고, 이동성이 큰 이동 노드가 하위 계층에 지역적 바인딩을 수행한 경우 MAP 변경 빈도가 증가할 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 이동 노드의 속도와 각 MAP들에 부여된 부하를 고려하여 MAP을 선택함으로서, 이동 노드의 도메인 간 핸드오버의 횟수를 줄일 수 있는 MAP 선택 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 엑세스 네트워크에 신규 진입한 이동 노드의 속도와 각 MAP들에 부여된 부하를 고려하여 선택한 MAP에 이동 노드가 지역적 등록을 수행함으로써, MAP들 간 부하 불균형 상태와 이동 노드의 블락을 방지할 수 있는 MAP 선택 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모바일 엥커 포인터(Mobile Anchor Point : MAP)에서 전송하는 MAP 옵션을 수신하여 MAP 캐쉬를 형성하는 단계와; 이동 노드로부터 접속 요청이 수신되면, 상기 MAP 캐쉬로부터 상기 이동 노드의 속도 범위를 갖는 MAP을 검색하여 선택하는 단계와; 상기 선택된 MAP의 부하를 확인하여 과부하 상태가 아니면, 상기 선택된 MAP의 MAP 옵션을 상기 이동 노드에 전송하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 속도 범위와 부하 상태 정보를 포함하는 자신의 MAP 옵션을 하위 계층의 적어도 하나의 엑세스 라우터로 전송하는 적어도 하나의 모바일 앵커 포인트((Mobile Anchor Point : MAP)와; 상기 각 MAP에 대한 MAP 옵션을 수신하여 각 MAP의 속도 범위 및 부하 상태를 나타내는 MAP 캐쉬를 저장하고, 그 MAP 캐쉬를 참조하여 네트워크에 신규 진입하는 이동 노드의 지역적 등록을 수행할 MAP을 선택하는 적어도 하나의 엑세스 라우터와; 상기 엑세스 라우터에서 전송되는 MAP 옵션을 수신하여 해당 MAP으로 지역적 등록을 수행하는 이동 노드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

후술되는 본 발명은 HMIPv6 엑세스 네트워크에서 도메인 간 핸드오버의 빈도를 줄이고, 각 MAP들에 부여되는 부하가 균형을 이룰 수 있도록 하는 MAP 선택 방법이 동작하기 위한 시스템의 구조에 대해 설명하기로 한다.

도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MAP 선택 방법의 구조를 도시한 도면이다.

도5의 MAP 선택 방법은, 지역화된 이동성 관리를 담당하는 모바일 앵커 포인트(MAP)(500, 510, 520, 521)와 이동 노드들이 접속되는 링크인 다수의 엑세스 라우터(400 ~ 403)와, HMIPv6를 사용하면서 위치를 변경하는 이동 노드(300)으로 구성된다.

상기 엑세스 라우터(400 ~ 403)는 이동 노드(300)이 접속하는 링크로서 그 기능과 역할은 일반 라우터의 기능과 역할 이외에 HMIPv6에서 엑세스 네트워크에 신규 진입한 이동 노드의 지역적 등록을 수행할 MAP을 선택하는 기능을 포함한다. 이를 위하여 상기 각 엑세스 라우터(400 ~ 403)는 상위 계층에 연결되어 있는 각 MAP의 속도 범위 및 부하 상태를 저장하는 MAP 캐쉬(4001)를 포함한다.

상기 엑세스 라우터는 신규 진입한 이동 노드가 HMIPv6를 사용하기 위하여 자신의 속도를 포함한 메시지를 보내 MAP에 대한 정보를 요청하면 상기 MAP캐쉬에 저장된 정보를 기반으로 이동 노드가 사용할 MAP을 선택하게 된다.

도5에서 상기 MAP 캐쉬(4001)의 형태는 각 엑세스 라우터의 상위 계층에 위치하는 MAP들이 관리하는 이동 노드의 속도 범위의 최소값과 최대값, 그리고 각 MAP의 부하 상태를 저장하고 있다. MAP 캐쉬는, 각 MAP이 신규 이동 노드의 등록을 받을 때마다, 후술할 MAP 옵션에 각 MAP이 관리하는 이동 노드의 속도 범위 중, 최소 속도와 최대 속도 및 부하 정보를 포함시켜, 상기 MAP의 하위 계층에 위치하는 모든 엑세스 라우터에 전송함으로서 갱신되어진다.

상기 MAP 캐쉬는 각 MAP의 상태에 따라 동적으로 변화하게 되며, 각 MAP이 가지는 이동 노드의 속도 범위 중 최소 속도 및 최대 속도는 상기 MAP에 등록되어 있는 모든 이동 노드의 속도 중 최고 속도와 최저 속도로 결정되어진다.

또한 상기 MAP 캐쉬에 저장되는 각 MAP 부하량은 해당 MAP에 등록되어 있는 이동 노드의 숫자로 표현되며, 0-15까지의 숫자로 표현된다. 이때, 0은 부하가 최대치에 도달하였을 경우를 나타내며, 15는 MAP에 등록되어 있는 이동 노드가 없을 때를 의미한다.

상기 설명한 바와 같이 MAP 캐쉬를 각 MAP의 현재 상태에 따라 동적으로 유지하기 위하여 각 MAP은 신규 이동 노드가 지역적 등록을 완료하였을 경우, 상기 MAP의 하위에 위치하는 모든 엑세스 라우터에 변형된 형태의 MAP 옵션 메시지를 전송하여 MAP 캐쉬를 갱신한다.

여기서 상기 변형된 형태의 MAP 옵션 메시지 포맷에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 변형된 형태의 MAP 옵션 메시지의 포맷을 도시한 도면이다.

도6에서 변형된 MAP 옵션 메시지는 후술할 타입(Type), 길이(Length), 거리(Dist), 유효시간(Valid Lifetime), IP주소(Global IP Address for MAP)을 나타내는 필드들과, 지역주소(RCoA)와 관련된 플래그(R)가 기정된 필드와, 본 발명에 따른 MAP 캐쉬 갱신에 사용되는 선호도(Preference), 속도(Speeds) 필드를 포함한다.

상기 "TYPE" 필드는 ICMPv6 옵션(option) 타입을 나타내는 필드이고, 상기 “LENGTH" 필드는 8바이트 옵션 메시지 길이를 나타내는 필드로서, 상기 “LENGTH" 필드에 설정된 길이가 0인 옵션을 수신한 단말은 이를 폐기한다. 상기 “Distance"필드(DIST)는 MAP으로부터 MAP 옵션을 수신한 라우터, 또는 이동 노드까지의 거리를 나타내는 필드로서, MAP 옵션을 수신한 라우터에서는 인접 라우터로 MAP옵션을 재송신하기 전에 상기 거리값을 1씩 증가시킨다. 상기“Distance" 필드(DIST)에 설정된 거리값은 종래의 MAP 선택 방법에서 이동 노드가 MAP을 선택할 때 기준이 되는 값이 된다. 상기 "R" 플래그 필드는 수신된 MAP 옵션의 R 플래그 값을 나타내는 필드이다. 여기서 R플래그 값이 1로 설정되면, 이동 노드는 반드시 MAP 옵션의 덧붙여진 정보(prefix)를 이용하여 MAP도메인 주소인 지역 주소(RCoA)를 형성하여야 한다.

또한, 상기 "Valid lifetime" 필드는 MAP의 서브넷 덧붙임 정보(subnet prefix)가 유효한 시간임을 나타내는 필드로서, 이 시간 동안 형성된 지역 주소(RCoA)가 이동 노드에서 사용될 수 있다. 상기 "Global IP address for MAP" 필드는 MAP의 IP 유니캐스트(Unicast) 주소를 나타내는 필드이다. 이동 노드는 "Global IP address for MAP" 필드내에 설정된 IP 주소의 상위 64 비트 덧붙임 정보(prefix)를 이용하여 지역 주소(RCoA)를 형성한다.

특히 상기 “preference" 필드(PREF)는 본 발명에 따른 MAP 캐쉬 정보를 갱신하는 데 사용되는 필드로서, 각 MAP의 부하 상태를 갱신하는데 사용된다. 부하 상태는 4 비트로 표현되는 0-15의 정수값을 가지며, 0은 MAP의 부하가 최대에 도달하였을 경우를 나타내며 15는 MAP의 부하가 없음을 나타낸다.

또한, 상기 “Speeds" 필드(SPEEDS)는 각 MAP이 관리하는 이동 노드의 속도 범위를 나타내는 필드로서, MAP에 등록되어 있는 이동 단말들의 속도 중 최소 속도와 최대 속도를 MAP 캐쉬에 갱신하는 데 사용된다.

이하에서는 본 발명에 따른 MAP 선택 과정에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도5를 참조하면, 401 단계에서 이동 노드(300)가 기존의 엑세스 라우터(400)에서 신규 엑세스 라우터(401)로 이동하여 접속을 시도할 경우, 이동 노드는 자신의 속도를 측정하여 접속을 시도하고 있는 엑세스 라우터(401)로 전송하고,　 이를 수신한 엑세스 라우터(401)는 MAP 캐쉬(4011)에서 상기 이동 노드의 속도를 포함하는 속도 범위를 가지고 있는 MAP(520)을 검색한다. 그러한 MAP 이 존재하지 않을 경우 엑세스 라우터(401)는 MAP 캐쉬에 저장된 MAP 중 상기 이동 노드의 속도와 가장 가까운 속도 범위를 가지는 MAP을 검색한다. 엑세스 라우터(401)는 상기 검색된 MAP 이 최대 부하에 도달하지 않았을 경우에 한하여 이동 노드에게 검색된 MAP의 MAP 옵션을 전송하고, 이를 수신한 이동 노드는 상기 MAP에 지역적 등록을 수행한다.

즉, 본 발명에서 MAP 선택 과정은, 일차적으로 각 MAP이 관리하는 이동 노드의 속도 범위에 따라 MAP을 일차적으로 선택하며, 상기 MAP이 관리하는 속도 범위를 각 MAP의 상태에 따라 동적으로 변화시킨다.

도7은 본 발명의 실시예에 따라 이동 노드를 대신하여 MAP 을 선택하여주는 엑세스 라우터의 동작을 나타낸 도면이다.

도7을 참조하면, 601 단계에서 엑세스 라우터는 초기화되어 동작을 시작한 다. 여기서, 엑세스 라우터는 MAP 이 전송한 MAP 옵션을 처리하여 MAP 캐쉬를 형성한다.

602 단계에서 상위 계층에 위치하는 각 MAP이 전송한 MAP 옵션에서 속도 및 부하 정보를 추출하여 MAP 캐쉬를 형성한다.

603 단계에서 이동 노드가 엑세스 라우터가 관리하는 영역으로 이동하여 속도 정보가 포함된 접속 요청을 전송하면, 엑세스 라우터는 이동 노드를 대신하여 MAP을 선택하는 과정을 시작한다.

이를 위해, 604 단계에서 엑세스 라우터는 MAP 캐쉬에서 이동 노드의 속도를 포함하는 속도 범위를 가지는 MAP을 검색한다. 해당 MAP일 발견되면 605 단계에서 검색된 MAP을 선택하고, 만약 상기 MAP이 검색되지 않으면 606 단계에서 이동 노드의 속도와 가장 가까운 속도 범위를 가지는 MAP을 선택하게 된다.

이후, 607 단계에서 엑세스 라우터는 MAP 캐쉬를 사용하여 상기 선택된 MAP이 과부하 상태인지를 확인하여, 과부하 상태가 아닐 경우 이동 노드가 상기 선택된 MAP에 지역적 등록을 수행할 수 있도록 해당 MAP 옵션을 전송하고, 다시 이동 노드의 접속 요청을 대기하는 상태로 전환된다.

만약 607 단계에서 선택된 MAP이 과부하 상태에 있을 경우, 608 단계에서 엑세스 라우터는 후술할 부하를 고려한 MAP 선택 방법을 사용하여 선택된 MAP을 변경한 후, 609 단계에서 변경된 MAP의 MAP 옵션을 이동 노드에게 전송한 후 다시 이동 노드의 접속 요청을 대기하는 상태로 전환한다.

이하에서는 본 발명에 따른 부하를 고려한 MAP 선택 방법에 대해 도8을 참조 하여 설명하기로 한다.

701 단계에서 엑세스 라우터는 상기 속도를 고려한 MAP 선택 방법을 사용하여 MAP (A)를 선택한 후, 702 단계에서 엑세스 라우터는 MAP 캐쉬를 이용하여 701 단계에서 선택한 MAP이 과부하 상태인지를 확인한다. 상기 설명한 바대로 선택한 MAP (A)가 과부하 상태에 있지 않을 경우, 703 단계에서 엑세스 라우터는 이동 노드에게 상기 선택된 MAP (A)의 MAP 옵션을 전송하여 신규 진입한 이동 노드가 선택된 MAP (A)에 지역적 등록을 수행할 수 있도록 한다.

만약, 선택된 MAP (A)가 과부하 상태에 있을 경우, 엑세스 라우터는 704 단계에서 상기 선택된 MAP (A)의 이웃 MAP중 부하가 더 적은 MAP을 선택하게 된다. 이때, 여러 개의 부모 MAP과 자식 MAP이 존재할 수 있는데, 선택된 MAP (A)에 이미 등록된 이동 노드 중 속도가 가장 높은 이동 노드와 속도가 가장 낮은 이동 노드가 각각 등록할 수 있는 MAP을 각각 부모 MAP과 자식 MAP으로 하여 부하가 더 적은 MAP을 선택한다.

그 후, 엑세스 라우터는 705 단계에서 상기 이웃 MAP 중 선택된 MAP이 과부하 상태인지를 확인하여, 이웃 MAP 역시 과부하 상태일 경우 706 단계에서 신규 진입한 이동 노드가 HMIPv6를 사용할 수 없음을 통지한다. 한편, 상기 선택한 이웃 MAP이 과부하 상태가 아니라면 엑세스 라우터는 707 단계에서 선택된 이웃 MAP이 부모 MAP인지 자식 MAP인지를 확인한다.

이때, 만약 상기 선택된 MAP이 부모 MAP이라면 708 단계에서 엑세스 라우터는 속도에 의하여 선택된 MAP (A)에 등록되어 있는 이동 노드 중 최고 속도를 가지 는 이동 노드의 속도와 신규 진입한 이동 노드의 속도를 비교한다. 만약 기존에 등록된 최고 속도를 갖는 이동 노드의 속도가 더 빠른 경우 710 단계에서 엑세스 라우터는 최고 속도를 지니는 기등록된 이동 노드를 부모 MAP으로 재연결시키고, 712 단계에서 신규 진입 노드에게는 속도에 의하여 선택된 MAP (A)의 MAP 옵션을 전송하여 지역적 등록을 수행할 수 있도록 한다. 반면, 만약 신규 진입 노드의 속도가 기존 이동 노드의 최고 속도와 같거나 더 빠른 경우에, 엑세스 라우터는 711단계에서 신규 진입한 이동 노드에게 부모 MAP의 MAP 옵션을 전송하여 부모 MAP에 지역적 등록을 수행할 수 있도록 한다.

반면 707 단계에서 확인한 MAP이 자식 MAP일 경우 엑세스 라우터는 714 단계에서 MAP (A)에 등록되어 있는 이동 노드 중 가장 느린 속도를 가진 이동 노드의 속도와 신규 진입한 이동 노드의 속도를 비교한다. 이때, 신규 진입한 이동 노드의 속도가 더 빠른 경우 엑세스 라우터는 715 단계에서 기등록되어 있는 이동 노드 중 최저의 속도를 가지는 이동 노드를 자식 MAP으로 재연결시키고, 717 단계에서 신규 진입 노드에게는 속도에 의해 선택된 MAP (A)의 MAP 옵션을 전송한다.

만약 714 단계에서 신규 진입한 이동 노드의 속도가 상기 MAP (A)에 기존에 등록되어 있던 이동 노드들 중 최저의 속도와 같거나 더 작은 경우, 엑세스 라우터는 716 단계에서 신규 진입한 이동 노드에게 상기 속도에 의하여 선택된 MAP (A)의 자식 MAP의 MAP 옵션을 전송하여 지역적 등록을 수행할 수 있도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 MAP에 등록되어 있는 이동 노드를 다른 MAP과 재연결시키는 방법에 대하여 도9를 참조하여 설명하기로 한다. 도9는 MAP(500)에 등 록되어 있는 이동 노드(310)를 신규 이동 노드(300)가 진입함에 따라 새로운 MAP(510)으로 재연결 되는 동작을 나타낸다.

801 단계에서 신규 이동 노드(300)가 엑세스 라우터(400)으로부터 지역적 등록을 수행할 MAP(500)의 MAP 옵션을 전송받아 MAP에 지역적 등록 갱신 요청 메시지를 보낸다.

802 단계에서 상기 요청 메시지를 수신한 MAP(500)은 재연결 할 이동 노드(310)를 결정하여 상기 이동 노드를 목적지로 하는 패킷들을　 이동 노드(310)가 재연결되어질 MAP(510)으로 터널링을 시작한다. 동시에 MAP(500)은 신규 이동 노드(300)에게 지역적 등록 갱신 요청 메시지에 대한 확인 메시지(Acknowledgement)를 전송하고, 재연결되어질 이동 노드(310)을 대신하여 신규 MAP(510)에게 바인딩 갱신(Binding Update) 메시지를 전송한다.

803 단계에서 상기 바인딩 갱신 메시지를 수신한 신규 MAP(510)은 재연결되어지는 이동 노드(310)의 홈 에이전트와 상대 노드(100)에게 바인딩 갱신 메시지를 전송하고, 이를 수신한 홈 에이전트와 상대 노드는 상기 바인딩 갱신 메시지에 대한 확인(Acknowledgement)메시지를 전송한다. 이를 수신한 신규 MAP(510)이 상기 수신한 확인 메시지를 이동 노드(310)에게 전송함으로서 이동 노드는 MAP을 변경하여 통신을 지속할 수 있다. 이때, 재연결되어지는 이동 노드(310)를 목적지로 하는 패킷이 신규 MAP으로 터널링되기 때문에 재연결되어지는 이동 노드는 TCP등의 상위 계층의 연결이 끊어짐 없이 지속될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여 기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 상기 실시예가 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동 노드의 속도를 포함하거나 또는 가장 가까운 속도 범위를 관리하는 MAP을 선택한 후, 선택된 MAP의 부하 상태에 따라 신규 진입한 이동 노드를 부하가 적은 이웃 MAP에 등록시키거나, 기등록된 이동 노드를 이웃의 부하가 적은 MAP으로 재연결 하는 방법에 의해 도메인 간 핸드오버의 발생 빈도를 감소시키면서 각 MAP들에 부여되는 부하를 분산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (26)

1. 엑세스 라우터에서 모바일 엥커 포인터(Mobile Anchor Point : MAP)로부터 전송되는 MAP 옵션을 수신하여 MAP 캐쉬를 형성하는 단계와;

   이동 노드로부터 접속 요청이 수신되면, 상기 MAP 캐쉬로부터 상기 이동 노드의 속도 범위를 갖는 MAP을 검색하여 선택하는 단계와;

   상기 선택된 MAP의 부하를 확인하여 과부하 상태가 아니면, 상기 선택된 MAP의 MAP 옵션을 상기 이동 노드에 전송하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 MAP 캐쉬는,

   상기 MAP 옵션에서 속도 및 부하 정보를 추출하여 형성되는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 이동 노드는,

   접속 요청 시 이동 노드 자신의 속도 정보를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 이동 노드의 속도를 포함하는 속도범위를 갖는 MAP이 검색되지 않으면,

   상기 이동 노드의 속도와 가장 가까운 속도 범위를 가지는 MAP을 선택하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 선택된 MAP이 과부하 상태이면,

   상기 선택된 MAP을 과부하가 아닌 다른 MAP으로 변경한 후, 그 변경된 MAP의 MAP 옵션을 상기 이동 노드에게 재 전송하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 이동 노드는,

   상기 MAP 옵션을 수신하여 해당하는 MAP에 지역적 등록을 수행하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 MAP은,

   지역적 등록을 허용하는 이동 노드의 속도 범위를,

   이미 등록되어 있는 이동 노드의 속도 중 최소값과 최대값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 MAP은,

   지역적 등록을 허용하는 신규 이동 노드의 속도 범위가 변경될 때마다 상기 MAP의 속도 범위를 갱신하는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 MAP은,

   지역적 등록을 수행하는 이동 노드의 속도 범위를 갱신할 때 MAP 옵션을 사용하는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 MAP 옵션은,

    상기 MAP의 부하 상태를 나타내는 정보 필드와; 상기 MAP이 지역적 등록을 수행하는 이동 노드의 속도 범위를 나타내는 정보 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전달하는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
11. 제5항에 있어서, 상기 선택된 MAP이 과부하 상태에 있을 경우,

    상기 MAP과 계층적으로 이웃에 위치한 MAP의 부하 상태 및 상기 신규 진입을 시도하는 이동 노드의 속도를 고려하여 MAP을 변경하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
12. 제5항에 있어서, 상기 선택된 MAP이 과부하 상태일 경우,

    상기 MAP에 이미 등록된 이동 노드 중, 속도가 가장 높은 이동 노드와 속도가 가장 낮은 이동 노드가 각각 등록할 수 있는 상위 계층의 MAP을 부모 MAP이라고 하고 하위 계층의 MAP을 자식 MAP으로 하여, 부하가 더 적은 MAP에 이동 노드를 등록시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 이동 노드를 등록함에 있어서,

    상기 선택된 MAP에 기 등록되어 있는 이동 노드 중, 최고 속도를 가지는 이동 노드의 속도와 신규 진입한 이동 노드의 속도를 비교하여, 기 등록된 이동 노드의 속도가 신규 이동 노드보다 더 빠른 경우, 기 등록된 이동 노드를 부모 MAP으로 재연결시키고, 신규 진입하는 이동 노드에게는 속도에 의하여 선택된 MAP에 지역적 등록을 수행하는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 신규 진입하는 이동 노드의 속도가 기존 이동 노드의 최고 속도와 같거나 더 빠른 경우에, 상기 부모 MAP에 신규 진입한 이동 노드를 지역적 등록시키는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 이동 노드를 등록함에 있어서,

    상기 선택된 MAP에 기 등록되어 있는 이동 노드 중, 최저 속도를 가지는 이동 노드의 속도와 신규 진입한 이동 노드의 속도를 비교하여, 신규 진입한 이동 노드의 속도가 더 빠른 경우, 기 등록되어 있는 이동 노드 중 최저의 속도를 가지는 이동 노드를 자식 MAP으로 재연결시키는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 신규 진입하는 이동 노드의 속도가 기존 이동 노드의 최저 속도와 같거나 더 작은 경우, 신규 진입한 이동 노드는 상기 선택된 MAP의 자 식 MAP에 지역적 등록시키는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 선택된 MAP에 기 등록되어 있는 이동 노드를 신규 MAP으로 갱신 등록시킬 경우, 상기 기존의 MAP은 상기 이동 노드를 목적지로 하는 패킷들을 신규 MAP으로 터널링하고, 상기 신규 MAP은 상기 이동 노드의 홈 에이전트와 상대 노드에게 바인딩 갱신을 대행하여, 이동 노드가 신규 MAP을 통하여 통신을 지속할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 MAP 선택 방법.
18. 속도 범위와 부하 상태 정보를 포함하는 자신의 MAP 옵션을 하위 계층의 적어도 하나의 엑세스 라우터로 전송하는 적어도 하나의 모바일 앵커 포인트((Mobile Anchor Point : MAP)와;

    상기 각 MAP에 대한 MAP 옵션을 수신하여 각 MAP의 속도 범위 및 부하 상태를 나타내는 MAP 캐쉬로 저장하고, 그 MAP 캐쉬를 참조하여 네트워크에 신규 진입하는 이동 노드의 지역적 등록을 수행할 MAP을 선택하는 적어도 하나의 엑세스 라우터와;

    상기 엑세스 라우터에서 전송되는 MAP 옵션을 수신하여 해당 MAP으로 지역적 등록을 수행하는 이동 노드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 MAP 캐쉬는,

    상기 MAP 옵션에서 속도 및 부하 정보를 추출하여 형성되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
20. 제18항에 있어서, 상기 MAP의 부하량은,

    해당 MAP에 등록되어 있는 이동 노드의 숫자로 표현되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
21. 제18항에 있어서, 상기 MAP은,

    지역적 등록을 허용하는 신규 이동 노드의 속도 범위가 변경될 때마다 상기 MAP의 속도 범위를 갱신하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
22. 제18항에 있어서, 상기 엑세스 라우터는,

    상기 선택된 MAP이 과부하 상태이면 상기 선택된 MAP을 과부하가 아닌 다른 MAP으로 변경한 후, 그 변경된 MAP의 MAP 옵션을 상기 이동 노드에게 재 전송하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
23. 제18항에 있어서, 상기 엑세스 라우터는,

    상기 선택된 MAP이 과부하 상태일 경우, 상기 MAP에 이미 등록된 이동 노드 중, 속도가 가장 높은 이동 노드와 속도가 가장 낮은 이동 노드가 각각 등록할 수 있는 상위 계층의 MAP을 부모 MAP으로 하고 하위 계층의 MAP을 자식 MAP으로 하여, 부하가 더 적은 MAP에 이동 노드를 등록시키는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
24. 제18항에 있어서, 상기 엑세스 라우터는,

    이동 노드를 등록함에 있어서 상기 선택된 MAP에 기 등록되어 있는 이동 노드 중, 최고 속도를 가지는 이동 노드의 속도와 신규 진입한 이동 노드의 속도를 비교하여, 기 등록된 이동 노드의 속도가 더 빠른 경우 그 이동 노드를 부모 MAP으로 재연결시키는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
25. 제18항에 있어서, 상기 엑세스 라우터는,

    이동 노드를 등록함에 있어서 상기 선택된 MAP에 기 등록되어 있는 이동 노드 중, 최저 속도를 가지는 이동 노드의 속도와 신규 진입한 이동 노드의 속도를 비교하여, 신규 진입한 이동 노드의 속도가 더 빠른 경우 기 등록되어 있는 이동 노드 중 최저의 속도를 가지는 이동 노드를 자식 MAP으로 재연결시키는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
26. 제18항에 있어서,

    상기 MAP은 기존에 등록되어 있는 이동 노드를 신규 MAP으로 갱신 등록시킬 경우 상기 이동 노드를 목적지로 하는 패킷들을 신규 MAP으로 터널링하고,

    상기 신규 MAP은 상기 이동 노드의 홈 에이전트와 상대 노드에게 바인딩 갱 신을 대행하여, 상기 이동 노드가 신규 MAP을 통하여 지역적 등록을 수행하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.

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