KR20100099486A - Ｐｏｎ 기반의 무선 광가입자망에서의 ｉｐ 이동성 지원 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PON 기반의 무선 광가입자망에서 IP 이동성을 지원하는 방법에 관한 것으로서, 차세대 무선 가입자망에서 이동 단말들에게 품질이 보장된 광대역의 서비스를 제공하기 위하여 PON 기반의 유선 광가입자망 설계 기술을 무선 가입자망에 적용하는 방법과 PON 기반의 유선 광가입자망 설계 기술과 IP 기반의 이동성 지원 기술들(MIPv6, HMIPv6, PMIPv6)을 결합하여 무선 액세스 네트워크에서 품질이 보장된 광대역의 모바일 서비스를 제공하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, PON 기반의 무선 광가입자망 설계 기술과 IP 기반의 이동성 지원 기술을 결합하여 경제적이고 효율적인 광대역의 무선 가입자망을 구축함으로써, 무선 사업자들은 많은 가입자들을 확보하고 광대역의 서비스를 제공해 줌으로써, 경쟁사에 대한 경쟁력 우위를 확보할 수 있으며, PON 기반의 무선 광가입자망에서 무선 가입자들에게 끊김없는 이동성을 제공함으로써, 광대역의 멀티미디어 서비스들에 대한 무선 통신 환경에서 통신의 품질을 높일 수 있다.
PON (Passive Optical Network), Mobility, Handoff, MIP(Mobile IP)

Description

ＰＯＮ 기반의 무선 광가입자망에서의 ＩＰ 이동성 지원 시스템 및 방법{Method and system for supporting IP mobility on PON-based wireless access optical network}
본 발명은 PON 기반의 무선 광가입자망에서 IP 이동성을 지원하는 방법에 관한 것으로서, 차세대 무선 가입자망에서 이동 단말들에게 품질이 보장된 광대역의 서비스를 제공하기 위하여 PON 기반의 유선 광가입자망 설계 기술을 무선 가입자망에 적용하는 방법과 PON 기반의 유선 광가입자망 설계 기술과 IP 기반의 이동성 지원 기술들(MIPv6, HMIPv6, PMIPv6)을 결합하여 무선 액세스 네트워크에서 품질이 보장된 광대역의 모바일 서비스를 제공하는 방법에 관한 것이다.
다양한 멀티미디어 서비스를 효율적이고 경제적으로 제공함으로써 가입자망의 대역폭 증가와 질적인 향상을 제공하는 광가입자망 기술은 광섬유를 이용하여 수 Gbps까지의 전송 속도를 확보하려는 FTTx(Fiber To The x)기술을 기반으로 한다. 광가입자망의 구축은 궁극적으로 각 가입자 댁내에까지 광케이블과 광전송 장치를 공급하여 초고속 통신시대를 대비하는 FTTH가 목표이며, 구체적인 방법으로 PON(Passive Optical Network)이 주목을 받고 있다. PON이란 광케이블을 이용하여 가입자에게 수십 Mbps ~ 수 Gbps의 초고속 광대역 서비스를 제공할 수 있도록 하는 유선 광가입자망 기술로써, 하나의 OLT(Optical Line Terminal)가 수동형 광전력 분배기를 통하여 다수의 ONU(Optical Network Unit)에 접속하는 점대다 토폴로지(topology)를 이용함으로써, 하나의 총 대역폭을 여러 가입자들이 공유하여 광선로 구축비용이 다른 방식들과 비교하여 적게 소요되며, 외부에 수동형 장치를 사용하여 전력 공급 문제를 걱정할 필요가 없다는 장점을 가지고 있어 오랫동안 지역 통신 업자들이 관심을 가져왔다.
PON 기술은 가입자에게 다중 접속 방식에 따라 시분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing), 파장분할 다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 그리고 부반송파 다중화(SCM: Sub-carrier Multiplexing) 방식으로 구분된다.
TDM-PON으로서 구체적인 예로써, ITU-T의 승인과 FSAN에 의하여 제시된 ATM-PON(Asynchronous Transfer Mode-PON)과 IEEE 802.3ah Task Force에서 표준화 작업을 수행한 E-PON(Ethernet-PON)이 있으며, 이 방식은 송수신에 사용하는 파장채널을 시간대로 나누어 여러 가입자들이 공유하여 사용하는 TDM 기반의 PON 방식이다.
도 1은 종래 기술에 따른 TDM-PON 방식을 활용한 광가입자망을 보여주는 도면으로서, 상기 도 1을 참조하면, TDM-PON은 기본적으로 광선로 종단장치(OLT)(110), 광분배장치(120) 그리고 광가입자 단말장치(ONU)(130)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가진다. OLT(110)에서는 모든 가입자(ONU)(130)에게 전송되 는 하향 파장 채널(140)은 수동형 광분배장치(220)를 통하여 분배되며, 분배된 파장 신호는 모든 ONU들(130)에게 브로드케스팅된다. 각각의 ONU들은 이러한 신호를 수신한 후 자신의 데이터들만을 추출하고 다른 ONU에 해당하는 데이터들은 폐기한다. ONU(130)에서 OLT(110)로 전송되는 상향 파장 채널(160)은 모든 ONU(130)들이 공유하기 때문에, 상향 데이터들 간의 충돌을 막기 위해 TDMA(Time Division Multiplexing Access) 기법을 사용하는 MAC(Media Access Protocol)를 활용한다. 광분배장치(120)는 OLT와 ONU사이에 하나의 광신호를 다수의 광신호들로 분리하고 결합하는 파워 스플리터를 사용한다.
또한, WDM-PON은 하나의 광종단장치(ONU: Optical Network Unit)와 중앙국에 위치한 광전송단말기(OLT: Optical Line Terminal) 간에 고유한 파장채널을 활용함으로써, 양측간에 가상의 Point-to-Point(P2P)연결을 설정하여 무한한 대역폭을 제공할 수 있고, 전송신호의 형식에 무관하고, 보안성이 우수하다는 등의 명확한 장점으로 인해 궁극적인 유선 액세스 네트워크 기술로 인정받고 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 WDM-PON 방식을 활용한 광가입자망을 보여주는 도면으로서, 상기 도 2를 참조하면, WDM-PON은 기본적으로 광선로 종단장치(OLT)(210), 광분배장치(220) 그리고 광가입자 단말장치(ONU)(230)의 세 부분으로 구성된다. OLT에서는 각 가입자(ONU)에게 전송되는 하향 파장 채널들(240)은 광분배장치(220)를 통하여 파장 분할되며, 분할된 파장들(250)은 지정된 ONU들(230)로 전송된다. ONU에서 OLT로 전송되는 상향 파장 채널들(260)은 각 ONU(230)으로부터 발생된 파장(270)들이 광분배장치(220)를 통하여 파장 역다중화되며, OLT(210) 에 수신된 신호는 역다중화기(Demux)와 수신기 정렬(Receiver array)에 의하여 각 ONU(230)가 보낸 신호(270)가 구분되어 수신된다. 광분배장치(220)는 OLT와 ONU사이에 하나의 광섬유에서 다수의 다중화된 파장을 분리하고 결합하는 장치로서 일반적으로 AWG(Arrayed Waveguide Grating)(220)와 같은 장치를 사용한다. WDM-PON은 OLT와 개별 ONU간에 고유의 파장채널을 사용하여 신호를 전송함으로, 상호 간에 채널에 관한 제어정보의 교환을 필요로 하지 않는다.
한편, 대표적인 IP 기반의 이동성 지원 기술들은 Mobile IPv6(MIPv6), Hierarchical Mobile IPv6(HMIPv6), Fast Handovers for MIPv6(FMIPv6) 그리고 Proxy Mobile IPv6(PMIPv6) 등이 있다.
Internet Engineering Task Force(IETF)에서 제안된 대표적인 IP 기반 이동성 지원 프로토콜인 Mobile IPv6(MIPv6)는 이동 단말의 식별자 역할을 하는 HoA(Home Address)와 위치 지시자 역할을 하는 CoA(Care of Address)를 분리하고, HA(Home Agent)에게 이동 단말에 대한 이 두 주소의 바인딩 정보를 관리하게 함으로써 무선 네트워크에서 이동 단말들에게 이동성을 제공해 준다.
계층적인 이동성 지원 방안을 제공하는 HMIPv6는 MIPv6에 지역성(Locality) 개념을 추가한 것으로, Mobile Anchor Point(MAP) 영역 안의 지역적 등록과정을 통하여 핸드오프 지연시간과 시그널링 부하를 줄일 수 있다. FMIPv6는 링크 계층의 트리거(L2 Trigger)를 사용하여 MN의 이동성을 미리 감지함으로써 예측적으로 Layer 3(L3) 핸드오프를 시작하는 방식으로 IP 계층에서의 핸드오프 지연시간을 줄일 수 있다.
PMIPv6는 망 기반의 이동성 지원 방식으로써, 도메인 내의 Local Mobility Anchor (LMA)와 Mobile Access Gateway (MAG)와 같은 망 장비들이 이동성 지원을 위한 시그널링을 이동 단말을 대신하여 수행하기 때문에 IPv6 기본 스택만 가지고 있는 이동 단말에게 이동성을 제공해 줄 수 있다.
무선 및 이동 통신이 급속도로 증가함에 따라, 무선 네트워크는 기존의 IP 기반의 UMTS/WLAN/WiBro 등과 같은 3G 망에서 4G의 차세대 무선 네트워크로 지속적으로 발전되고 있다. 이러한 IP 기반의 차세대 무선 가입자 망의 주요 핵심 사항은 가입자들에게 품질이 보장된 광대역의 서비스를 제공하는 것이다. 즉, 급속도로 증가하는 가입자들을 수용하고 가입자들이 요구하는 광 대역의 멀티미디어 서비스들을 제공할 수 있는 무선 가입자망 설계 기술을 개발하는 것이다. 또한, 최근에 Video on Demand(VoD), Voice over IP(VoIP) 등과 같은 멀티미디어 실시간 서비스에 대한 증가 추세들을 고려할 때, 차세대 무선 액세스 네트워크에서는 언제 어디서나 끊김 없이 품질이 보장된 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 IP기반의 이동성 지원 방안의 개발이 요구된다.
따라서, 본 발명은 PON 기반의 무선 광가입자망 설계 기술과 IP 기반의 이동성 지원 기술을 결합하여 경제적이고 효율적인 광대역의 무선 가입자망을 구축함으로써, 무선 사업자들은 많은 가입자들을 확보하고 광대역의 서비스를 제공해 줌으로써, 경쟁사에 대한 경쟁력 우위를 확보할 수 있는 유/무선 광가입자망 설계 기술을 제안하고자 한다.
또한, 본 발명은 PON 기반의 무선 광가입자망에서 무선 가입자들에게 끊김없는 이동성을 제공함으로써, 광대역의 멀티미디어 서비스들에 대한 무선 통신 환경에서 통신의 품질을 높일 수 있는 광가입자망 설계 기술을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템은 도메인의 최상위 노드에 위치하여, 무선 광가입자망과 외부망을 연결하며 모바일 인터넷 프로토콜(MIP)을 지원하여 패킷 터널링을 제공하는 HA(Home Agent)부를 구비한 광선로 종단장치(OLT)와, 상기 OLT와 연결되 어 하향신호를 다중화하거나 상향신호를 역다중화하는 광분배장치와, 상기 광분배장치로부터 수신되는 신호를 다수의 무선 기지국과 연결된 셀을 통해 이동 단말에 전송하는 IP 액세스 라우터(AR)의 기능을 포함하는 적어도 하나 이상의 광가입자 단말장치(ONU)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 무선 광가입자망은 MIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며, 상기 HA부는 이동단말이 상기 외부망으로 이동하는 경우 상기 외부망에서 사용하는 새로운 임시주소(Care of Address: CoA)를 등록하고, 대응 노드(Correspondent Node: CN)에서 이동 단말로 보내는 패킷을 대신 수신하여 상기 외부망에 위치한 이동 단말로 IP 패킷 터널링을 통해 포워딩 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 무선 광가입자망은 HMIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며, 상기 OLT는 이동 단말이 상기 OLT와 ONU에서 제공하는 망 정보를 바탕으로 지역임시주소와 링크임시주소를 근거로 생성한 지역적 등록 메시지를 수신하여 지역적 등록과정을 수행하는 이동앵커포인트(Mobility Anchor Point: MAP)부를 더 포함하고, 상기 HA부는 상기 이동 단말이 다른 ONU의 서브 네트워크로 핸드오프하는 경우 상기 이동앵커포인트부에 등록된 상기 지역적 등록 메시지를 근거로 이동 단말들의 데이터들에 대하여 현재 이동 단말(MN)이 위치한 ONU의 서브네트워크로 패킷들을 터널링(Tunneling)하여 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 상기 무선 광가입자망은 PMIPv6 기반의 IP이동성을 지원하며, 상기 OLT는 이동 단말의 홈 에이젼트 기능을 담당하는 지역이동앵커(Local Mobility Anchor: LMA)부를 더 포함하며, 상기 ONU는 상기 이동 단말이 동일한 도메인 내에 서 다른 ONU의 서브 네트워크로 핸드오프 하는 경우, 상기 다른 서브 네트워크에 포함된 ONU는 이동 단말(MN)의 접속을 인지하고, 정책서버(Policy Server: PS)로부터 받은 프로파일 정보를 바탕으로 이동 단말(MN)의 이동성 지원 및 데이터 전송을 위하여 상기 OLT에 지역적 등록 과정을 수행하며, 상기 OLT는 상기 프로파일 정보를 근거로 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법을 포함하는 망 정보를 이동 단말에게 제공하는 이동 액세스 게이트웨이(Mobile Access Gateway: MAG)부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템은 다수의 서브 네트워크로 구성된 무선 광가입자망에서, 서브 네트워크의 최상위 노드에 위치하여 도메인 내에 위치한 다른 서브 네트워크를 연결하며 상기 서브 네트워크에 포함된 이동 단말에 전송될 패킷에 대한 터널링을 수행하는 IP 액세스 라우터(AR)부를 포함하는 광선로 종단장치(OLT)와, 상기 OLT와 연결되어 하향신호를 다중화하거나 상향신호를 역다중화하는 광분배장치와, 상기 광분배장치로부터 상향 및 하향 신호를 송수신하며 적어도 하나 이상의 셀을 형성하는 광가입자 단말장치(ONU)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 무선 광가입자망은 TDM-PON 또는 WDM-PON을 기반으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 TDM-PON 기반의 무선 광가입자망인 경우 상기 광분배장치는 파워 스플리터인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 WDM-PON 기반의 무선 광가입자망인 경우 상기 광분배장치는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)인 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 상기 무선 광가입자망은 MIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며, 상기 OLT는 상기 이동 단말에게 임시주소(Care of Address: CoA)를 생성하기 위해 필요한 네트워크 프리픽스 정보를 포함하는 망 정보를 주기적으로 제공하여, 상기 이동 단말이 도메인 내의 다른 서브 네트워크 또는 외부망 내의 이동 단말과 통신을 수행할 수 있도록 하는 상기 HA부를 구비한 것을 특징으로 할 수 있다.
이외에도, 상기 무선 광가입자망은 HMIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며, 상기 OLT는 이동 단말에게 새로운 링크임시주소(LCoA) 및 지역임시주소(RCoA)를 생성하기 위해 필요한 네트워크 프리픽스 정보를 포함하는 망 정보를 주기적으로 제공하여, 도메인 내의 이동앵커포인트(MAP) 기능을 수행하는 다른 노드와 연계하도록 하는 IP 액세스 라우터부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 무선 광가입자망은 PMIPv6 기반의 IP이동성을 지원하며, 상기 OLT는 이동 단말에 대하여 정책서버(Policy Server: PS)로부터 얻어온 프로파일 정보를 바탕으로 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법을 포함하는 망 정보를 이동 단말에게 제공하며, 도메인내의 지역이동앵커(LMA) 기능을 수행하는 도메인 게이트웨이와 연계하도록 하는 상기 IP 액세스 라우터부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로 종단장치(OLT), 광분배장치 그리고 광가입자 단말장치(ONU)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가지는 PON 기반의 무선 광가입자망에서 이동 단말의 IP 이동성을 지원하는 방법에 있어서, 도메인에 속한 이동 단말이 외부 망으로 이동하는 경우 외부 망에서 사용하기 위한 임시주소를 생성하는 단계와, 상기 이동 단말이 상기 임시주소를 상기 OLT에 등록하는 단계와, 대응노드에서 이동 단말로 보내는 패킷을 상기 OLT가 대신 수신하는 단계와, 상기 OLT가 상기 외부 망에 위치한 이동단말로 IP 패킷 터널링을 통한 포워딩을 수행하여 패킷을 전달하는 단계로 구성될 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광선로 종단장치(OLT), 광분배장치 그리고 광가입자 단말장치(ONU)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가지는 PON 기반의 무선 광가입자망에서 이동 단말의 IP 이동성을 지원하는 방법에 있어서, 이동 단말이 상기 OLT와 ONU에서 제공하는 망 정보를 근거로 지역임시주소와 링크임시주소를 생성하는 단계와, 상기 이동 단말이 상기 지역임시주소와 링크임시주소를 근거로 LBU(Local Binding Update) 메시지를 상기 OLT에 전송하여 지역적 등록과정을 수행하는 단계와, 상기 OLT가 상기 이동 단말로 전송되는 패킷을 수신하여, 상기 LBU 메시지를 근거로 현재 이동 단말이 위치하는 ONU의 서브 네트워크로 터널링 시키는 단계로 구성될 수 있다.
이때, 상기 이동 단말이 다른 ONU의 서브 네트워크로 이동하는 경우 상기 ONU로부터 상기 다른 ONU의 망 정보를 근거로 지역임시주소를 갱신시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이외에도, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광선로 종단장치(OLT), 광분배장치 그리고 광가입자 단말장치(ONU)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가지는 PON 기반의 무선 광가입자망에서 이동 단말의 IP 이동성을 지원하는 방법에 있어서, 이동 단말이 동일한 도메인 내에서 MAG 기능을 수행하는 어느 하나의 ONU에서 다른 ONU의 서브 네트워크로 핸드오프하는 단계와, 상기 다른 ONU가 상기 이동 단말의 접속을 인지하는 단계와, 상기 접속을 근거로 상기 다른 ONU가 정책 서버로부터 프로파일 정보를 수신하는 단계와, 상기 ONU가 상기 프로파일 정보를 근거로 상기 OLT에 상기 이동 단말의 등록과정을 수행하는 단계와, 상기 프로파일 정보를 근거로 상기 OLT가 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법을 포함하는 망 정보를 상기 이동 단말에게 제공하는 단계로 구성될 수 있다.
본 발명은 PON 기반의 무선 광가입자망 설계 기술과 IP 기반의 이동성 지원 기술을 결합하여 경제적이고 효율적인 광대역의 무선 가입자망을 구축함으로써, 무선 사업자들은 많은 가입자들을 확보하고 광대역의 서비스를 제공해 줌으로써, 경쟁사에 대한 경쟁력 우위를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 PON 기반의 무선 광가입자망에서 무선 가입자들에게 끊김없는 이동성을 제공함으로써, 광대역의 멀티미디어 서비스들에 대한 무선 통신 환경에서 통신의 품질을 높일 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 IP 이동성 지원을 위한 PON 기반의 무선 광가입자망 구조를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 무선 광가입자망(350)은 기본적으로 광선로 종단장치(OLT)(310), 광분배장치(320) 그리고 광가입자 단말장치(ONU)(330)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가진다. OLT(310)는 도메인의 최상위 노드이며, 무선 광가입자망(350)의 게이트웨이에 위치함으로써 무선 광가입자망(350)과 외부망(340)을 연결한다. ONU(330)는 OLT(310)와 광분배장치(320)를 통하여 트리 구조의 형태로 연결되어 있으며, 각각의 서브네트워크(360)를 형성한다. 본 발명의 무선 광가입자망은 TDM-PON 또는 WDM-PON을 기반으로 구성 및 구현될 수 있으며, TDM-PON의 경우 광분배장치(320)에 파워 스플리터를 사용하고 WDM-PON의 경우 AWG(Arrayed Waveguide Grating)와 같은 장치를 사용한다.
본 발명의 무선 광가입자망(350)에 MIPv6 (또는 FMIPv6) 기반의 IP 이동성 지원 방식을 적용하는 경우, 도메인의 최상위 노드인 OLT(310)는 무선 광가입자망(350)의 게이트웨이에 위치하며 이동 단말(Mobile Node: MN)의 홈 에이젼트(Home Agent: HA)의 기능을 수행하여 MIPv6 (또는 FMIPv6)에서 이동 단말(MN)의 이동성을 제공한다. ONU(330)는 IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터의 역할을 수행함으로써 서브네트워크를 구성한다. 이동 단말(MN)이 외부 네트워크로 이동하는 경우, 이동 단말은 외부 네트워크에서 사용하는 새로운 임시주소(Care of Address: CoA)를 홈 네트워크의 홈 에이젼트(HA) 기능을 가지는 OLT에게 등록하고, 대응 노드(Correspondent Node: CN)에서 이동 단말(MN)로 보내는 패킷은 홈 네트워크의 홈 에이젼트(HA)인 OLT가 대신 수신해서, 외부 네트워크에 위치한 이동 단말(MN)로 IP 패킷 터널링을 통한 포워딩 수행함으로써 이동 단말(MN)의 이동성을 제공한다.
본 발명의 무선 광가입자망(350)에 HMIPv6기반의 IP 이동성 지원 방식을 적용하는 경우, 도메인의 최상위 노드인 OLT(310)는 무선 광가입자망(350)의 게이트웨이에 위치하며 이동 단말(Mobile Node: MN)의 홈 에이젼트(Home Agent: HA)의 기능 및 이동앵커포인트(Mobility Anchor Point: MAP) 기능을 수행하여 HMIPv6에서 이동 단말(MN)의 지역적 이동성을 제공한다. ONU(330)는 IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터의 역할을 수행함으로써 서브네트워크를 구성한다. HMIPv6 도메인 내에 이동 단말(MN)은 OLT(MAP 기능)와 ONU(AR 기능)에서 제공하는 망 정보를 바탕으로 regional care-of-address (RCoA)와 on-link care-of-address (LCoA) 두 개의 주소를 구성하고 OLT로 local binding update (LBU) 메시지를 전송함으로써 지역적 등록과정을 수행한다. 이동앵커포인트(MAP)의 기능을 수행하는 OLT는 MN에 대해서 지역적 홈에이젼트(HA)와 같은 역할을 수행하기 때문에 MN로 향하는 모든 패킷을 받아서 현재 이동 단말(MN)이 위치한 ONU의 서브네트워크로 패킷들을 터널링(Tunneling)시킨다. 이동단말(MN)이 동일한 도메인 내에서 새로운 ONU의 서브네트워크로 이동을 하여 핸드오프를 수행할 경우, 이동 단말(MN)은 새로운 ONU의 서브네트워크의 망 정보를 받아서 새로운 링크임시주소(LCoA)를 생성하고, 이를 OLT에게 등록함으로써 지역적 등록과정을 수행한다. 이 때, 이동단말(MN)의 지역임시주소(RCoA)는 변하지 않으며, 이러한 동작은 홈 에이젼트(HA)와 대응 노드(CN)에게 이동 단말(MN)의 움직임을 숨길 수 있어 시그널링 오버헤드와 핸드오프 지연시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 무선 광가입자망(350)에 PMIPv6기반의 IP 이동성 지원 방식을 적용하는 경우, 도메인의 최상위 노드인 OLT(310)는 무선 광가입자망(350)의 게이트웨이에 위치하며 이동 단말(Mobile Node: MN)의 홈 에이젼트(HA) 기능을 담당하는 지역이동앵커(Local Mobility Anchor: LMA) 기능을 수행하여 PMIPv6에서 이동 단말(MN)의 지역적 이동성을 제공한다. ONU(330)는 IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터의 역할 및 이동액세스게이트웨이(Mobile Access Gateway: MAG) 기능을 수행함으로써 서브네트워크를 구성하고 이동 단말(MN)을 대신해서 지역이동앵커(LMA)와 이동성에 관련된 일을 수행한다. 이동단말(MN)이 동일한 도메인 내에서 MAG기능을 수행하는 새로운 ONU의 서브네트워크로 이동을 하여 핸드오프를 수행할 경우, 새로운 서브네트워크의 ONU는 이동 단말(MN)의 접속을 인지하고 정책서버(Policy Server: PS)로부터 프로파일 정보를 받는다. 이러한 이동 단말(MN)의 정보를 바탕으로 이동 단말(MN)의 이동성 지원 및 데이터 전송을 위하여 지역이동앵커(LMA)와의 등록 과정을 수행하고 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법 등과 같은 망 정보를 이동 단말에게 제공해준다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 IP 이동성 지원을 위한 PON 기반의 무선 광가입자망 구조를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에서 무선 광가입자망(450)은 다수의 서브네트워크로 구성되며, 하나의 서브네트워크(470)는 기존의 다양한 유선 광가입자망 기술들(PON, Ring, Star, Mesh 구조 등)을 통하여 서로 연결된다. 본 발명의 서브네트워크(470)는 기본적으로 광선로 종단장치(OLT)(410), 광분배장치(420) 그리고 광가입자 단말장치(ONU)(430)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가진다. OLT(310)는 서브네트워크의 최상위 노드이며, IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터(AR)의 역할을 수행함으로써 서브네트워크를 구성하고 자신의 서브네트워크와 도메인 내의 외부의 서브네트워크들(480)을 연결한다. ONU(430)는 OLT(410)와 광분배장치(420)를 통하여 트리 구조의 형태로 연결되어 있으며, 각각의 셀(Cell) 또는 다수의 셀들을 형성한다. 본 발명의 무선 광가입자망의 서브네트워크는 TDM-PON 또는 WDM-PON을 기반으로 구성 및 구현될 수 있으며, TDM-PON의 경우 광분배장치(420)에 파워 스플리터를 사용하고 WDM-PON의 경우 AWG(Arrayed Waveguide Grating)와 같은 장치를 사용한다.
본 발명의 무선 광가입자망(450)의 서브네트워크에 MIPv6 (또는 FMIPv6) 기반의 IP 이동성 지원 방식을 적용하는 경우, 서브네트워크(470)의 최상위 노드인 OLT(410)는 IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터의 역할을 수행함으로써 서브네트워크를 구성한다. 또한, 액세스 라우 터 기능을 가지는 OLT(410)는 이동 단말(MN)에 대하여 홈 네트워크의 홈 에이젼트(Home Agent: HA)의 기능을 수행하여 이동성을 제공해 줄 수 있다. 액세스 라우터(AR) 기능을 수행하는 OLT는 이동 단말(MN)에게 임시주소(CoA)를 생성하기 위해 필요한 네트워크 프리픽스 정보 등과 같은 망 정보를 주기적으로 제공해 주며, 서브네트워크내의 이동 단말(MN)은 OLT를 통하여 외부 망들(440, 480)의 다른 이동 단말(MN)들과 통신을 수행한다.
본 발명의 무선 광가입자망(450)에 HMIPv6기반의 IP 이동성 지원 방식을 적용하는 경우, 서브네트워크의 최상위 노드인 OLT(410)는 IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터의 역할을 수행함으로써 서브네트워크를 구성한다. 액세스 라우터(AR) 기능을 수행하는 OLT는 이동 단말(MN)에게 새로운 링크임시주소(LCoA)및 지역임시주소(RCoA)를 생성하기 위해 필요한 네트워크 프리픽스 정보 등과 같은 망 정보를 주기적으로 제공해 주며, 도메인 내의 이동앵커포인트(MAP) 기능을 수행하는 다른 노드(라우터)와 연계하여 HMIPv6에서 이동 단말(MN)의 지역적 이동성을 제공한다.
본 발명의 무선 광가입자망(350)에 PMIPv6기반의 IP 이동성 지원 방식을 적용하는 경우, 서브네트워크의 최상위 노드인 OLT(410)는 IP 액세스 라우터(Access Router: AR)의 기능들이 추가되어 기존의 액세스 라우터의 역할 및 이동액세스게이트웨이(Mobile Access Gateway: MAG) 기능을 수행함으로써 서브네트워크를 구성하고 이동 단말(MN)을 대신해서 지역이동앵커(LMA)와 이동성에 관련된 일을 수행한다. 액세스 라우터(AR) 기능을 수행하는 OLT는 이동 단말에 대하여 정책서 버(Policy Server: PS)로부터 얻어온 프로파일 정보를 바탕으로 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법 등과 같은 망 정보를 이동 단말(MN)에게 제공하며, 도메인내의 지역이동앵커(LMA) 기능을 수행하는 도메인 게이트웨이(460)와 연계하여 PMIPv6에서 이동 단말(MN)의 지역적 이동성을 제공한다.
도 5는 본 발명의 무선 광가입자망에서의 ONU와 기지국간의 망 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, OLT(510)와 ONU(530)는 광분배장치(520)를 통하여 트리 구조의 형태로 연결되어 TDM-PON 또는 WDM-PON을 기반으로 구성 및 구현될 수 있으며, TDM-PON의 경우 광분배장치(320)에 파워 스플리터를 사용하고 WDM-PON의 경우 AWG(Arrayed Waveguide Grating)와 같은 장치를 사용할 수 있다. 본 발명에서 ONU(530)와 기지국간의 망 연결 구조는 여러 가지 경우가 존재할 수 있다. 먼저, ONU(530)는 각각의 셀을 관리하는 다수의 무선 기지국(560)들이 유선으로 연결되어 다수의 셀 및 클러스터를 관리하는 방식이 존재한다. 또한, ONU(540) 자체에 하나 또는 그 이상의 무선 기지국이 탑재되어 ONU 기능과 무선 기지국 기능이 하나의 노드에 통합되어 하나 또는 그 이상의 셀 및 클러스터를 형성하여 관리하는 방식이 존재한다.
도 1은 종래 기술에 따른 TDM-PON 방식을 활용한 광가입자망을 보여주는 도면
도 2는 종래 기술에 따른 WDM-PON 방식을 활용한 광가입자망을 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 IP 이동성 지원을 위한 PON 기반의 무선 광가입자망 구조를 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 IP 이동성 지원을 위한 PON 기반의 무선 광가입자망 구조를 보여주는 도면
도 5는 본 발명의 무선 광가입자망에서의 ONU와 기지국간의 망 연결 구조를 보여주는 도면
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
310, 410, 510: 광선로 종단장치 320, 420, 520: 광분배장치
330, 430, 530, 540: 광가입자 단말장치 340, 440, 480: 외부망
350, 450 : 무선 광가입자망 360, 470: 서브 네트워크
460: 게이트웨이 550: 이동 단말
560: 무선 기지국

Claims (15)

  1. 도메인의 최상위 노드에 위치하여, 무선 광가입자망과 외부망을 연결하며 모바일 인터넷 프로토콜(MIP)을 지원하여 패킷 터널링을 제공하는 HA(Home Agent)부를 구비한 광선로 종단장치(OLT);
    상기 OLT와 연결되어 하향신호를 다중화하거나 상향신호를 역다중화하는 광분배장치;
    상기 광분배장치로부터 수신되는 신호를 다수의 무선 기지국과 연결된 셀을 통해 이동 단말에 전송하는 IP 액세스 라우터(AR)의 기능을 포함하는 적어도 하나 이상의 광가입자 단말장치(ONU)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 MIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며,
    상기 HA부는
    이동단말이 상기 외부망으로 이동하는 경우 상기 외부망에서 사용하는 새로운 임시주소(Care of Address: CoA)를 등록하고, 대응 노드(Correspondent Node: CN)에서 이동 단말로 보내는 패킷을 대신 수신하여 상기 외부망에 위치한 이동 단 말로 IP 패킷 터널링을 통해 포워딩 하는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 HMIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며,
    상기 OLT는
    이동 단말이 상기 OLT와 ONU에서 제공하는 망 정보를 바탕으로 지역임시주소와 링크임시주소를 근거로 생성한 지역적 등록 메시지를 수신하여 지역적 등록과정을 수행하는 이동앵커포인트(Mobility Anchor Point: MAP)부를 더 포함하고,
    상기 HA부는 상기 이동 단말이 다른 ONU의 서브 네트워크로 핸드오프하는 경우 상기 이동앵커포인트부에 등록된 상기 지역적 등록 메시지를 근거로 이동 단말들의 데이터들에 대하여 현재 이동 단말(MN)이 위치한 ONU의 서브네트워크로 패킷들을 터널링(Tunneling)하여 전송하는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 PMIPv6 기반의 IP이동성을 지원하며,
    상기 OLT는
    이동 단말의 홈 에이젼트 기능을 담당하는 지역이동앵커(Local Mobility Anchor: LMA)부를 더 포함하며,
    상기 ONU는
    상기 이동 단말이 동일한 도메인 내에서 다른 ONU의 서브 네트워크로 핸드오프 하는 경우, 상기 다른 서브 네트워크에 포함된 ONU는 이동 단말(MN)의 접속을 인지하고, 정책서버(Policy Server: PS)로부터 받은 프로파일 정보를 바탕으로 이동 단말(MN)의 이동성 지원 및 데이터 전송을 위하여 상기 OLT에 지역적 등록 과정을 수행하며, 상기 OLT는 상기 프로파일 정보를 근거로 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법을 포함하는 망 정보를 이동 단말에게 제공하는 이동 액세스 게이트웨이(Mobile Access Gateway: MAG)부를 구비하는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  5. 다수의 서브 네트워크로 구성된 무선 광가입자망에서,
    서브 네트워크의 최상위 노드에 위치하여 도메인 내에 위치한 다른 서브 네트워크를 연결하며, 상기 서브 네트워크에 포함된 이동 단말에 전송될 패킷에 대한 터널링을 수행하는 IP 액세스 라우터(AR)부를 포함하는 광선로 종단장치(OLT);
    상기 OLT와 연결되어 하향신호를 다중화하거나 상향신호를 역다중화하는 광분배장치; 및
    상기 광분배장치로부터 상향 및 하향 신호를 송수신하며, 적어도 하나 이상 의 셀을 형성하는 광가입자 단말장치(ONU)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 TDM-PON 또는 WDM-PON을 기반으로 구성되는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 TDM-PON 기반의 무선 광가입자망인 경우 상기 광분배장치는 파워 스플리터인 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 WDM-PON 기반의 무선 광가입자망인 경우 상기 광분배장치는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)인 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 MIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며,
    상기 OLT는
    상기 이동 단말에게 임시주소(Care of Address: CoA)를 생성하기 위해 필요한 네트워크 프리픽스 정보를 포함하는 망 정보를 주기적으로 제공하여, 상기 이동 단말이 도메인 내의 다른 서브 네트워크 또는 외부망 내의 이동 단말과 통신을 수행할 수 있도록 하는 상기 HA부를 구비한 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 HMIPv6 기반의 IP 이동성을 지원하며,
    상기 OLT는
    이동 단말에게 새로운 링크임시주소(LCoA) 및 지역임시주소(RCoA)를 생성하기 위해 필요한 네트워크 프리픽스 정보를 포함하는 망 정보를 주기적으로 제공하여, 도메인 내의 이동앵커포인트(MAP) 기능을 수행하는 다른 노드와 연계하도록 하는 IP 액세스 라우터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 무선 광가입자망은 PMIPv6 기반의 IP이동성을 지원하며,
    상기 OLT는
    이동 단말에 대하여 정책서버(Policy Server: PS)로부터 얻어온 프로파일 정보를 바탕으로 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법을 포함하는 망 정보를 이동 단말에게 제공하며, 도메인내의 지역이동앵커(LMA) 기능을 수행하는 도메인 게이트웨이와 연계하도록 하는 상기 IP 액세스 라우터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 시스템.
  12. 광선로 종단장치(OLT), 광분배장치 그리고 광가입자 단말장치(ONU)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가지는 PON 기반의 무선 광가입자망에서 이동 단말의 IP 이동성을 지원하는 방법에 있어서,
    도메인에 속한 이동 단말이 외부 망으로 이동하는 경우 외부 망에서 사용하기 위한 임시주소를 생성하는 단계;
    상기 이동 단말이 상기 임시주소를 상기 OLT에 등록하는 단계;
    대응노드에서 이동 단말로 보내는 패킷을 상기 OLT가 대신 수신하는 단계; 및
    상기 OLT가 상기 외부 망에 위치한 이동단말로 IP 패킷 터널링을 통한 포워딩을 수행하여 패킷을 전달하는 단계
    로 구성되는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 방법.
  13. 광선로 종단장치(OLT), 광분배장치 그리고 광가입자 단말장치(ONU)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가지는 PON 기반의 무선 광가입자망에서 이동 단말의 IP 이동성을 지원하는 방법에 있어서,
    이동 단말이 상기 OLT와 ONU에서 제공하는 망 정보를 근거로 지역임시주소와 링크임시주소를 생성하는 단계;
    상기 이동 단말이 상기 지역임시주소와 링크임시주소를 근거로 LBU(Local Binding Update) 메시지를 상기 OLT에 전송하여 지역적 등록과정을 수행하는 단계; 및
    상기 OLT가 상기 이동 단말로 전송되는 패킷을 수신하여, 상기 LBU 메시지를 근거로 현재 이동 단말이 위치하는 ONU의 서브 네트워크로 터널링 시키는 단계
    로 구성되는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 이동 단말이 다른 ONU의 서브 네트워크로 이동하는 경우 상기 ONU로부 터 상기 다른 ONU의 망 정보를 근거로 지역임시주소를 갱신시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 방법.
  15. 광선로 종단장치(OLT), 광분배장치 그리고 광가입자 단말장치(ONU)의 세 부분으로 구성된 트리 구조를 가지는 PON 기반의 무선 광가입자망에서 이동 단말의 IP 이동성을 지원하는 방법에 있어서,
    이동 단말이 동일한 도메인 내에서 MAG 기능을 수행하는 어느 하나의 ONU에서 다른 ONU의 서브 네트워크로 핸드오프하는 단계;
    상기 다른 ONU가 상기 이동 단말의 접속을 인지하는 단계;
    상기 접속을 근거로 상기 다른 ONU가 정책 서버로부터 프로파일 정보를 수신하는 단계;
    상기 ONU가 상기 프로파일 정보를 근거로 상기 OLT에 상기 이동 단말의 등록과정을 수행하는 단계 및
    상기 프로파일 정보를 근거로 상기 OLT가 홈 네트워크 프리픽스, 주소 설정 방법을 포함하는 망 정보를 상기 이동 단말에게 제공하는 단계
    로 구성되는 PON 기반의 무선 광가입자망에서의 IP 이동성 지원 방법.
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