KR20120057171A

KR20120057171A - 망 기반 이동성 관리 시스템 및 모바일 멀티캐스트 서비스 핸드오버 방법

Info

Publication number: KR20120057171A
Application number: KR1020100118793A
Authority: KR
Inventors: 정일구; 이경희; 이은준; 조성균; 이성근; 이현우; 류원
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-06-05
Also published as: KR101407669B1

Abstract

망 기반 이동성 관리 시스템 및 모바일 멀티캐스트 서비스 핸드오버 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 망 기반 이동성 관리 시스템은 이동노드가 멀티캐스트 서비스를 제공받으면서 이종 망간 핸드오버를 수행하는 상황에서, 이동노드를 배제하고 망이 직접 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴 절차와 멀티캐스트 트래픽의 라우팅 재설정을 수행한다. 이에 따라 이동노드가 멀티캐스트 서비스를 이용하면서 이종 망간 핸드오버를 수행할 때 이용하고 있는 멀티캐스트 서비스 트래픽에 대한 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원할 수 있다.

Description

망 기반 이동성 관리 시스템 및 모바일 멀티캐스트 서비스 핸드오버 방법 {network-based mobility management system and method for mobile multicast service handover}

본 발명의 일 양상은 네트워크 기반 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망 기반 이동성 관리 기술에 관한 것이다.

유니캐스팅 기술은 하나의 수신자에게 데이터를 전송한다. 브로드캐스팅 기술은 망 내의 모든 수신자에게 데이터를 전송한다. 이에 비하여 멀티캐스팅 기술은 그룹에 가입한 제한된 수신자에게 데이터를 전송한다. IP 멀티캐스팅의 경우, 멀티캐스트 소스(multicast source)가 하나의 데이터 패킷을 전송하면, 네트워크에서 해당 소스를 원하는 수신자의 수만큼 데이터 패킷을 복사하여 전달한다. 이에 따라 그렇지 않은 경우에 비하여 소스에서 수신자 수만큼 전송해야 하는 오버헤드를 줄일 수 있고, 네트워크 상에 여러 개의 패킷을 전송하지 않아도 되기 때문에 대역폭을 절감할 수 있다.

멀티캐스트를 이용한 다양한 응용 서비스가 제공되고 있으며, 스마트폰을 비롯한 이동 단말이 빠르게 발전함에 따라 멀티캐스트 수신자가 고정된 호스트가 아닌 이동하는 호스트를 대상으로 서비스 범위가 확장되고 있다. 모바일 호스트는 하나의 네트워크에서 다른 네트워크로 또는 동일한 네트워크 안에서 셀 간에 이동한다. 이에 따라, 고정 호스트를 대상으로 하는 멀티캐스트 기술에 핸드오버 상황에서도 빠르며 연속된 멀티캐스트 트래픽을 처리하는 기술이 추가적으로 요구된다.

멀티캐스트 서비스를 사용하기 위해서는 멀티캐스트 그룹 멤버쉽 프로토콜을 사용해야 한다. 이러한 프로토콜로는 IGMP(Internet Group Management Protocol)와 MLD(Multicast Listener Discovery) 프로토콜이 있다. IGMP/MLD 프로토콜은 하나의 라우터와 여러 호스트로 구성되는 서브네트워크(Sub-Network) 상에서, 라우터 및 호스트들이 어떤 멀티캐스트 그룹에 속하는가를 알게 하기 위한 그룹 관리용 신호 프로토콜(Signaling Protocol)이다. IGMP 프로토콜은 IPv4 환경에서 사용되고, MLD 프로토콜은 IPv6 환경에서 사용된다. IGMP/MLD 프로토콜은 유선망 환경을 기준으로 개발되었다. 이에 무선망 환경에서의 멀티캐스트 서비스를 위하여 무선 이동망 환경을 고려한 변형된 IGMP/MLD 프로토콜이 연구/개발되고 있는 상황이다.

무선 이동 환경에서 멀티캐스트 서비스의 안전성과 성능에 가장 영향을 많이 미치는 부분은 무선 구간이다. 무선 구간은 자원이 매우 한정적이며, 데이터 전송 속도도 유선 구간에 비해 많이 떨어진다. 무선 구간의 제한적 환경은 멀티캐스트 서비스를 사용하기 위해 모바일 호스트와 라우터 사이에서 사용되는 IGMP/MLD 프로토콜 메시지의 손실 상황을 초래하기도 한다. 이러한 상황은 모바일 호스트 사용자가 멀티캐스트 방식의 동영상을 시청하면서 핸드오버를 하는 상황에서도 발생할 수 있으며, 핸드오버 상황은 사용자가 멀티캐스트 방식의 동영상을 시청하는 중에 발생하는 것이므로 사용자에게는 좀 더 심각한 문제로 간주 될 수밖에 없다.

다행히 핸드오버 상황에서 교환되는 IGMP/MLD 프로토콜 메시지 손실이 발생하지 않은 상태라 하더라도 무선 구간 자체의 느린 데이터 전송 속도로 인해 멀티캐스트 트래픽의 핸드오버 지연시간은 길어질 수 있으며, 이는 시청중인 동영상이 부드럽지 않게 디스플레이되는 현상으로 나타난다.

일 양상에 따라, 이동노드가 멀티캐스트 서비스를 이용하면서 이종 망간 핸드오버를 수행할 때 이용하고 있는 멀티캐스트 서비스 트래픽에 대한 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하는 기술을 제안한다.

일 양상에 따른 망 기반 이동성 관리 시스템은, 멀티캐스트 그룹 정보를 수집하고 수집된 정보를 핸드오버 제어 에이전트(HCA)에 제공하고 핸드오버 제어 에이전트(HCA)의 요청에 따라 이동노드의 멀티캐스트 그룹 가입 및 해제를 수행하는 멀티캐스트 라우터(MR)와, 멀티캐스트 라우터(MR)와 이동성 정보 제어 서버(MICS) 사이에서 멀티캐스트 그룹 정보를 관리하고 이동노드에 핸드오버가 발생하면 이동노드의 개입 없이 멀티캐스트 그룹 재가입 및 해제를 수행하여 이동노드의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버를 지원하는 핸드오버 제어 에이전트(HCA)와, 핸드오버 제어 에이전트(HCA)로부터 멀티캐스트 그룹 정보를 수신받아 관리하며 핸드오버 제어 에이전트(HCA)와의 통신을 통해 이동노드의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 수행을 지원하는 이동성 정보 제어 서버(MICS)를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 이동노드가 멀티캐스트 서비스를 제공받으면서 이종 망간 핸드오버를 수행하는 상황에서, 이동노드를 배제하고 망이 직접 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴 절차와 멀티캐스트 트래픽의 라우팅 재설정을 수행할 수 있다. 이에 따라 이동노드가 멀티캐스트 서비스를 제공받으면서 이종 망간 핸드오버를 수행하는 상황에 대해, 무선 구간에서 발생하던 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴에 관련된 메시지들이 불필요하게 되어 무선 구간의 자원 활용을 높일 수 있다.

나아가, 이동노드를 배제하고 망이 직접 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴 절차를 수행함으로써 이동노드가 직접 수행하던 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴 절차의 단점인 멀티캐스트 그룹 가입/탈퇴 절차 완료에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다. 나아가 멀티캐스트 그룹 재가입/탈퇴 절차에 소요되는 지연 시간을 줄일 수 있다.

나아가, 멀티캐스트 서비스의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원할 수 있어 이동노드가 멀티캐스트 서비스를 제공받으면서 핸드오버를 진행해도 사용자는 끊김 없는 부드러운 멀티미디어를 제공받을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 위한 망 기반 이동성 관리 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR, HCA 및 MICS의 세부 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 MN이 멀티캐스트 그룹 가입(Join) 시에 장치 간 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 MN이 멀티캐스트 그룹 탈퇴(Leave) 시에 장치 간 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 멀티캐스트 그룹에 가입(Join)하여 멀티캐스트 서비스를 이용하고 있던 MN이 다른 액세스 네트워크로 이동하는 핸드오버 상황에서 장치 간 발생하는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 MR의 IGMP/MLD부 및 MGMF부에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 HCA에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 MICS에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 위한 망 기반 이동성 관리 시스템(1)을 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 망 기반 이동성 관리 시스템(network-based mobility management system)(1)은 크게 IP 코어 네트워크(Core Network)(100)와 액세스 네트워크(Access Network:AN)(110,120,130)로 구성된다. 코어 네트워크(100)는 이동성 정보 제어 서버(Mobility and Information Control Server:이하 MICS라 칭함)(102), 사용자 프로파일 서버(Converged User Profile Server:이하 CUPS라 칭함)(104) 및 핸드오버 제어 에이전트(Handover ControlAgent:이하 HCA라 칭함)(107,108,109)를 포함한다. MICS(102), CUPS(104) 및 HCA(107,108,109)는 IP 코어 네트워크(100) 상에서 이동노드(Mobile Node:이하 MN이라 칭함)(140)의 이동성을 지원하는 제어 평면 기능 장치이다. 액세스 네트워크(Access Network:AN)(110,120,130)는 멀티캐스트 라우터(Multicast Router:이하 MR이라 칭함)(112,122,132)를 각각 포함한다.

구체적으로, MICS(102)는 MN(140)에 대한 위치 정보와 MN(140)이 현재 통신하고 있는 상대노드(Correspondent Node:이하 CN이라 칭함)(150)에 대한 데이터 터널링 등에 관한 정보를 관리한다. 또한, 다양한 액세스 네트워크(Access Network)(110,120,130)가 중첩된 위치에 있는 MN(140)이 적합한 액세스 네트워크를 선택할 수 있도록 지원하기 위하여 IEEE 802.21 MIH(Media Independent Handover) 기술을 통한 정보 서비스(Information Service) 관리 기능을 수행한다. 또한, MN(140)에 대한 모바일 멀티캐스트 그룹 정보 관리 기능을 수행한다. 전술한 기능에 대한 상세한 설명은 도 2, 3, 4, 5 및 도 8a 내지 8d에서 후술한다.

HCA(107,108,109)는 새로운 MN(140)이 액세스 네트워크(110,120,130)에 접속되었다는 것을 인식하면 MN(140)에 대한 L2 ID 정보(MAC 주소)를 등록 관리하고 MN(140)에 대한 위치정보(CoA, Care of Address)를 추가하여 MICS(102)에 MN(140)에 대한 위치 등록을 요청한다. 또한, MN(140)에 대한 모바일 멀티캐스트 그룹 정보를 관리하고, 멀티캐스트 기능을 수행하는 MR(112,122,132)과 통신을 수행한다. 전술한 기능에 대한 상세한 설명은 도 2, 3, 4, 5 및 도 7a 내지 도 7f에서 후술한다.

MR(112,122,132)과 HCA(107,108,109)는 도 1에 도시된 같이 물리적으로 분리될 수도 있으나, 구현 방법에 따라 물리적으로 동일한 위치에 있을 수도 있다. 본 발명에서는 물리적으로 분리된 형상으로 설명한다. MR(112,122,132)은 기본적으로 멀티캐스트 서비스 기능을 수행하며, 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하는 기능을 수행한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR(20), HCA(22) 및 MICS(24)의 세부 구성도이다.

MR(20)은 MN(26)에 대한 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 IGMP/MLD부(200)와 멀티캐스트 그룹 관리부(Multicast Group Management Function unit:이하 'MGMF부'라 칭함)(202)를 포함한다.

IGMP/MLD부(200)는 MR(20)의 기본적인 IGMP/MLD 처리 기능 이외에 MN(26)에서 MR(20)로 보고되는 IGMP/MLD 메시지들(예: State Change Report 종류의 ALLOW_NEW_SOURCES 또는 BLOCK_OLD_SOURCES 레코드 타입의 메시지:RFC3376 참조)을 수집한다. 수집된 메시지들은 MGMF부(202)를 통해 HCA(22)와 MICS(24)에 보고된다. 또한, IGMP/MLD부(200)는 HCA(22)로부터 MGMF부(202)를 통해 특정 MN(26)에 대한 멀티캐스트 그룹 재가입/해지를 처리한다. IGMP/MLD부(200)에 대한 보다 상세한 기능에 대해서는 도 6a에서 후술한다.

MGMF부(202)는 IGMP/MLD부(200)와 HCA(22) 간에 제어 메시지를 전달한다. MGMF부(202)에서는 HCA(22)로부터 수신한 특정 MN(26)에 대한 멀티캐스트 그룹 재가입/해지 요청 메시지를 IGMP/MLD 메시지 형태로 구성한다. MGMF부(202)에 대한 보다 상세한 기능에 대해서는 도 6b에서 후술한다.

HCA(22)와 MICS(24)에도 MR(20)과 같이 MGMF부(226,246)를 각각 포함한다. HCA(22)와 MICS(24)의 MGMF(226,246)의 기능은 MR(20)의 MGMF(202)와는 세부적으로 상이하다. HCA(22)와 MICS(24)의 MGMF부(226,246)는 MN(26) 별 멀티캐스트 그룹 정보를 관리하며, 핸드오버 상황 발생시 MN(26)의 멀티캐스트 트래픽의 핸드오버 처리를 위한 메시지들의 송수신 및 후처리 기능 역할을 담당한다. HCA(22)와 MICS(24)는 각각 위치/핸드오버 관리부(Location and handover management unit)(222,242)와, 시그널링 처리부(LSP Signaling Forwarding unit)(224,244)를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 MN(30)이 멀티캐스트 그룹 가입(Join) 시에 장치 간 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, MR_mn(32)은 MN(30)이 접속되어 있는 멀티캐스트 라우터(MR)를 의미한다. MR_cn(34)은 CN(36)이 접속되어 있는 멀티캐스트 라우터(MR)를 의미한다. CN(36)은 멀티캐스트 서비스를 제공하는 멀티캐스트 스트림 서버(MSS)이다. HCA_mn(39)은 MN(30)의 이동성을 관리하는 HCA를 의미한다.

멀티캐스트 서비스를 제공받으려는 MN(30)은 먼저 MN(30)의 초기 등록 과정을 수행하여 망 접속을 완료한 후, 특정 멀티캐스트 그룹 가입을 위한 메시지(IGMP/MLD multicast group join message)를 IGMP/MLD 프로토콜을 이용하여 망에 전송한다(302).

이어서, 멀티캐스트 그룹 가입 메시지를 수신한 MR_mn(32)은 해당 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 처리 프로세스를 수행하면서 HCA_mn(39)에 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 가입 정보를 전송한다(MulticastGroupReqToHCA(SCR, HoA, PoAvif, S, G))(304). MN(30)의 멀티캐스트 그룹 가입 정보는 MN(30)의 IP 어드레스(HoA), 멀티캐스트 그룹 레코드 타입 정보(SCR=allow), 멀티캐스트 라우터 접속 포트 또는 인터페이스 식별자(PoAvif), 멀티캐스트 그룹 정보(S,G)를 포함한다.

MulticastGroupReqToHCA(SCR, HoA, PoAvif, S, G) 메시지(304)를 수신한 HCA_mn(39)은 수신한 정보를 저장(Multicast Group&Source Registration)(306)하고, 저장한 내용을 MICS(38)에 전달한다(MulticastGroupReqToMICS)(308).

MulticastGroupReqToMICS 메시지(308)를 전달받은 MICS(38)는 해당 정보를 저장(Multicast Group&Source Registration)(310)하고, HCA_mn(39)에 정보 전달에 대한 처리를 완료했음을 알리는 메시지를 전달한다(MulticastGroupReqToMICSACK)(312).

한편, MN(30)으로부터 멀티캐스트 그룹 가입 메시지(302)를 수신한 MR_mn(32)은 HCA_mn(39)에 해당 정보를 전송하면서, 해당 멀티캐스트 그룹에 가입하기 위한 프로세스를 관련된 멀티캐스트 라우터들과 수행한다. 이는 일반적인 멀티캐스트 그룹 가입 프로세스를 그대로 따른다. 전술한 프로세스를 통해 MN(30)은 멀티캐스트 서비스를 수행하고 있는 CN(36)으로부터 멀티캐스트 망을 통해 멀티캐스트 서비스를 제공받게 되고, MN(30)의 멀티캐스트 서비스 이용 정보는 HCA_mn(39)과 MICS(38)에 각각 저장된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 MN(30)이 멀티캐스트 그룹 탈퇴(Leave) 시에 장치 간 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 멀티캐스트 서비스를 제공받고 있던 MN(30)은 멀티캐스트 그룹 탈퇴를 위한 메시지(IGMP/MLD multicast group leave message)를 IGMP/MLD 프로토콜을 이용하여 망에 전송한다(402). 멀티캐스트 그룹 탈퇴 메시지(402)를 수신한 MR_mn(32)은 해당 멀티캐스트 그룹에 대한 탈퇴 처리 프로세스를 수행하면서 HCA_mn(39)에게 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 탈퇴 정보를 전송한다(MulticastGroupReqToHCA(SCR, HoA, PoAvif, S, G))(404). MN(30)의 멀티캐스트 그룹 탈퇴 정보는 MN(30)의 IP 어드레스(HoA), 멀티캐스트 그룹 레코드 타입 정보(SCR=block), 멀티캐스트 라우터 접속 포트 또는 인터페이스 식별자(PoAvif), 멀티캐스트 그룹 정보(S,G)를 포함한다.

MulticastGroupReqToHCA(SCR, HoA, PoAvif, S, G) 메시지(404)를 수신한 HCA_mn(39)은 기저장된 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 정보를 찾아 해당 정보를 삭제 또는 갱신(406)하고, 동일한 내용을 MICS(38)에 전달한다(MulticastGroupReqToMICS)(408).

MICS(38)는 전달 수신한 정보를 검색하여 해당 정보를 삭제 또는 갱신(410)하고, HCA_mn(39)에 정보 전달에 대한 처리를 완료했음을 알리는 메시지를 전달한다(MulticastGroupReqToMICSACK)(412).

한편, MN(30)으로부터 멀티캐스트 그룹 탈퇴 메시지를 수신한 MR_mn(32)은 전술한 바와 같이 HCA_mn(39)에 해당 정보를 전송하면서, 해당 멀티캐스트 그룹에서 탈퇴하기 위한 프로세스를 관련된 멀티캐스트 라우터들과 수행한다. 전술한 프로세스를 통해 MN(30)은 이용하고 있던 멀티캐스트 서비스에서 탈퇴하게 되고, MN(30)의 멀티캐스트 그룹 탈퇴 정보는 HCA_mn(39)과 MICS(38)에서 삭제 또는 갱신된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 멀티캐스트 그룹에 가입(Join)하여 멀티캐스트 서비스를 이용하고 있던 MN(30)이 다른 액세스 네트워크로 이동하는 핸드오버 상황에서 장치 간 발생하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, Old_MR_mn(32a)은 MN(30)이 핸드오버를 하기 이전에 접속되어 있는 MR을 의미하며, Old_HCA_mn(39a)은 MN(30)이 핸드오버를 하기 이전에 MN(30)의 이동성을 관리하던 HCA를 의미한다. New_MR_mn(32b)은 MN(30)이 핸드오버를 하여 최종적으로 접속되는 MR을 의미하며, New_HCA_mn(39b)은 MN(30)이 핸드오버를 한 이후에 MN(30)의 이동성을 관리하는 HCA를 의미한다.

도 5a를 참조하면, 멀티캐스트 서비스를 제공받으면서 핸드오버를 시도하는 MN(30)은 먼저 2계층(Layer 2) 핸드오버 프로세스를 수행한다(Handover → MBT update → LocReg)(500,502,504).

LocReg 메시지를 수신한 MICS(38)는 데이터베이스(Global Binding Table:GBT)에서 해당 MN(30)이 멀티캐스트 서비스를 제공받고 있는지를 판단한다(506). 판단 결과 멀티캐스트 서비스를 제공받고 있지 않다면, 핸드오버 프로세스만을 수행한다. 그러나, 멀티캐스트 서비스를 제공받고 있다면, MICS(38)는 데이터베이스에 저장된 Old_HCA_mn(39a)의 어드레스를 의미하는 CoA(Care of Address)의 값과 Old_MR_mn(32a)의 접속 포트 또는 인터페이스 식별자를 의미하는 PoAvif의 값을 따로 저장하고, New_HCA_mn(39b)의 어드레스 값이 저장된 새로운 CoA 값을 데이터베이스에 갱신한다. 이후, MICS(38)는 해당 MN(30)이 멀티캐스트 서비스를 이용하면서 핸드오버를 했다는 사실을 이용하고 있던 멀티캐스트 그룹 정보와 함께 New_HCA_mn(39b)에 전달한다(LocRegACK)(508).

LocRegACK 메시지(508)를 수신한 New_HCA_mn(39b)은 해당 MN(30)이 접속한 라우터의 접속 포트 또는 인터페이스 식별자(PoAvif)를 검색(510)하고, MN(30)이 새롭게 접속한 New_MR_mn(32b)에 해당 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 재가입을 요청하는 메시지를 전송한다(MulticastGroupReqToMR)(512). 이때, 멀티캐스트 그룹 레코드 타입 정보를 나타내는 파라미터(SCR)에 멀티캐스트 그룹 재가입을 의미하는 값(Allow)를 설정하여 전달한다. MulticastGroupReqToMR 메시지(512)를 전송한 New_HCA_mn(39b)은 해당 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 정보를 새롭게 등록한다(513).

한편, New_HCA_mn(39b)으로부터 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 재가입 요청 메시지를 전달 수신한 New_MR_mn(32b)은 IGMP/MLD 메시지를 생성하고, 이 메시지를 이용하여 해당 멀티캐스트 그룹에 재가입 프로세스를 실행한다(514). 전술한 프로세스를 통해 MN(30)은 이용하고 있던 멀티캐스트 트래픽을 MN(30)의 관여 없이 계속 수신받을 수 있다. 멀티캐스트 그룹 재가입 프로세스가 완료되면, New_MR_mn(32b)은 New_HCA_mn(39b)에게 완료 보고를 한다(MulticastGroupReqToMRACK)(516).

이어서 도 5b를 참조하면, MulticastGroupReqToMRACK 메시지(516)를 수신한 New_HCA_mn(39b)은 MICS(38)에 해당 MN(30)의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버가 완료되었다는 뜻의 메시지를 전송한다(MulticastingMobileHandover)(518).

MulticastingMobileHandover 메시지(518)를 수신한 MICS(38)는 MN(30)의 새로운 접속 포트 또는 인터페이스 값을 데이터베이스에 갱신(520)하고, New_HCA_mn(39b)에게 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 정보가 최종 갱신되었음을 의미하는 메시지를 전송한다(MulticastingMobileHandoverACK)(522).

한편, MICS(38)는 MN(30)이 핸드오버 하기 이전의 Old_MR_mn(32a)에서 이용하고 있던 멀티캐스트 그룹의 탈퇴를 요청하는 메시지를 Old_HCA_mn(39a)에 전송한다(MulticastGroupReqFromMICSToHCA)(524). MulticastGroupReqFromMICSToHCA 메시지(524)는 Old_MR_mn(32a)에서 더 이상 제공되지 않아도 되는 멀티캐스트 트래픽이 점유하고 있는 자원을 해제하기 위함이다. 이때, 멀티캐스트 그룹 레코드 타입 정보를 나타내는 파라미터(SCR)에 멀티캐스트 그룹 탈퇴를 의미하는 값(Block)과 MN(30) 접속했던 접속 포트 또는 인터페이스 값(oldPoAvif)을 설정하여 탈퇴하려는 멀티캐스트 그룹 정보와 함께 전달한다.

이어서, MulticastGroupReqFromMICSToHCA 메시지(524)를 수신한 Old_HCA_mn(39a)은 Old_MR_mn(32a)에 이를 전달(MulticastGroupReqToMR)(526)하여 빠른 자원 해제(530)를 실행할 수 있도록 하며, 탈퇴 요청된 멀티캐스트 그룹 정보를 MN별 멀티캐스트 그룹 정보 블록에서 삭제한다(528).

한편, Old_HCA_mn(39a)으로부터 다른 액세스 네트워크로 이동한 MN(30)이 이용하던 멀티캐스트 그룹의 탈퇴 요청 메시지를 전달 수신한 Old_MR_mn(32a)은 IGMP/MLD 메시지를 생성하고, 이 메시지를 이용하여 해당 멀티캐스트 그룹의 탈퇴 프로세스를 실행한다. 전술한 프로세스를 통해 Old_MR_mn(32a)은 제공하고 있던 멀티캐스트 트래픽이 사용하던 자원을 MN(30)과 관계없이 해제할 수 있다. 멀티캐스트 그룹 탈퇴 프로세스가 완료되면, Old_MR_mn(32a)은 Old_HCA_mn(39a)에 완료 보고를 한다(MulticastGroupReqToMRACK)(532).

MulticastGroupReqToMRACK 메시지(532)를 수신한 Old_HCA_mn(39a)은 MICS(38)에 해당 MN(30)의 멀티캐스트 그룹 탈퇴가 완료되었다는 뜻의 메시지를 전송한다(MulticastGroupReqFromMICSToHCAAck)(534).

MulticastGroupReqFromMICSToHCAAck 메시지(534)를 수신한 MICS(38)는 데이터베이스에서 멀티캐스트 그룹 탈퇴가 완료되었음을 의미하는 필드를 갱신한다(536).

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 MR(20)의 IGMP/MLD부(200)에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다. 이때 설명의 편의를 위해 도 2에서 전술한 도면부호를 그대로 인용한다.

도 6a를 참조로 하면, MR(20)의 IGMP/MLD부(200)는 IGMP/MLD 기능, MN(26)으로부터 MR(20)에 요청되는 멀티캐스트 그룹 가입/해제 정보를 HCA(22)로 보고하는 기능 및 HCA(22)로부터 요청 수신한 멀티캐스트 그룹 가입/해제 메시지를 처리하는 기능을 포함한다. 이때 설명의 편의를 위해 도 2에서 전술한 도면부호를 그대로 인용한다.

MR(20)은 MN(26)으로부터 특정 멀티캐스트 그룹의 가입(Join) 또는 해지(Leave) 요청을 받는다. 이러한 요청은 IGMP/MLD 프로토콜을 통해 수신하며, IGMP/MLD 메시지를 수신한 MR(20)은 IGMP/MLD 메시지를 IGMP/MLD부(200)에 전달하고, IGMP/MLD부(200)는 대기 상태(600)에서 이를 수신하여 메시지 처리를 시작한다(602).

IGMP/MLD부(200)는 IGMP/MLD 메시지가 MN(26)으로부터 수신된 메시지인지, HCA(22)로부터 수신된 메시지인지 판단한다(604). 각각의 경우를 IGMP/MLD 메시지 처리 중에도 알 수 있도록 설정한다(HCAMessage = true or false)(606,608).

이어서, IGMP/MLD부(200)는 IGMP/MLD 메시지를 분석(610)하고, 메시지 내부의 레코드 타입을 추출(612)하여 레코드 타입별(가입(Join) 또는 해제(Leave))로 멀티캐스트 그룹을 설정/해제(614)하며, 멀티캐스트 전달 경로 구성/해제를 요청한다(616). IGMP/MLD 메시지 분석부터 전달 경로 구성/해제까지는 IGMP/MLD 프로토콜과 멀티캐스트 트래픽 전달 경로 구성/해지 프로토콜(예: PIM-SM/DM, SSM 등)을 이용할 수 있다.

멀티캐스트 트랙픽 전달 경로 구성 요청까지 마치면, IGMP/MLD부(200)는 IGMP/MLD 메시지가 MN(26)으로부터 수신된 메시지인지, HCA(22)로부터 수신된 메시지인지 판단(618)하여, MN(26)으로부터 수신된 경우(HCAMessage = false) MGMF부(202)로 새로운 멀티캐스트 그룹 정보 보고를 송신한다(MGMF::MulticastGroupReqToHCA)(620). 이에 비해, 해당 메시지가 MGMF부(202)를 통해 HCA(22)로부터 수신된 경우(HCAMessage = true) MGMF부(202)로 HCA(22)의 멀티캐스트 그룹 설정/해제 요구 완료 보고를 송신한다(MGMF::MulticastGroupReqToMRACK)(622).

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 MR(20)의 MGMF부(202)에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다. 이때 설명의 편의를 위해 도 2에서 전술한 도면부호를 그대로 인용한다.

도 6b를 참조하면, MGMF부(202)는 MR(20)의 IGMP/MLD부(200)와 HCA(22) 사이에서 제어 메시지를 전달하는 기능을 수행한다. MGMF부(202)는 대기 상태(640)에서 수신되는 메시지를 분석한다(642). 이때, MGMF부(202)가 HCA(22)로부터는 MN(26)의 핸드오버 상황이 발생했을 때, 해당 MN(26)이 이용하고 있던 멀티캐스트 그룹에 재가입 또는 해제를 요청하는 메시지(MulticastGroupReqToMR)를 전달받아, IGMP/MLD 메시지를 생성(644)하여 IGMP/MLD부(200)로 송신한다(IgmpMld::IgmpMldReport)(646).

송신한 메시지가 IGMP/MLD부(200)에서 처리되면, MGMF부(202)는 처리 결과를 수신하고(MulticastGroupReqToMRACK), 처리 결과를 HCA(22)에 송신한다(HCA::MulticastGroupReqToMRACK)(649).

또한, MN(26)으로부터 IGMP/MLD부(200)로 요청된 멀티캐스트 그룹의 가입(Join) 또는 해지(Leave) 요청에 대한 보고를 수신하고(MulticastGroupReqToHCA), 이를 HCA(22)에 보고한다(HCA::MulticastGroupReqToHCA)(648).

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 HCA(22)에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다. 이때 설명의 편의를 위해 도 2에서 전술한 도면부호를 그대로 인용한다.

도 7a 내지 도 7f를 참조하면, HCA(22)의 MGMF부(226)는 HCA(22)의 다른 블록(220,222,224)과 기능적 연결 또는 통합될 수 있으며, 이는 구현의 방법에 따라 다르게 나타날 수 있다. HCA(22)는 MR(20)과 MICS(24) 사이에서 MN(26) 별 멀티캐스트 그룹 관리 정보를 수집/전달하고, MN(26)의 핸드오버 상황이 발생했을 때 해당 MN(26)이 이용하던 멀티캐스트 서비스를 끊김 없이 이용할 수 있도록 멀티캐스트 트래픽의 이동성을 지원한다.

이를 위해, HCA(22)는 데이터베이스인 이동노드 바인딩 테이블(MN Binding Table:이하 MBT이라 칭함)을 연결하고 메시지 소켓을 생성하고 메시지 수신 대기 상태로 진입한다. 이어서 메시지를 수신하면, 메시지를 분석하여 각 메시지별로 요구된 기능을 처리한다. 메시지의 종류는 크게 3가지-ACK 종류, Report 종류, Request 종류-로 분류될 수 있다. 이하 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 메시지 수신 대기 상태에서 수신되는 메시지별로 HCA(22)의 메시지 처리 프로세스에 대해 상세히 후술한다.

도 7a를 참조하면, HCA(22)는 메시지 수신 대기 상태에서 MR(20)로부터 어떤 MN(26)이 요청한 특정 멀티캐스트 그룹의 가입(Join) 또는 해지(Leave) 요청 처리 메시지를 수신한다(MulticastGroupReqToHCA)(700). MulticastGroupReqToHCA 메시지(700)를 수신한 HCA(22)는 해당 MN(26)의 멀티캐스트 그룹 정보를 저장/갱신/삭제(702)하고, 이 내용을 MICS에 보고한다(MICS::MulticastGroupReqToMICS)(704). 보고를 마친 HCA(22)는 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(706).

도 7b를 참조하면, HCA(22)는 메시지 수신 대기 상태에서 MICS(24)로부터 (MICS::MulticastGroupReqToMICS)(704)에 대한 ACK 메시지(MulticastGroupReqToMICSACK)(710)를 수신하면, HCA(22)는 해당 MN(26)의 멀티캐스트 그룹 정보를 저장/갱신/삭제(712)하고, 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(714).

도 7c를 참조하면, HCA(22)는 메시지 수신 대기 상태에서 MN(26)의 핸드오버 상황이 발생하여, MICS(24)로 Location Registration(LocReg) 메시지를 송신하고, 그 응답으로 LocRegAck 메시지를 수신한다(720).

LocRegAck 메시지(720)에 MN(26)의 멀티캐스트 그룹 정보가 포함되어 있으면, HCA(22)는 해당 MN(26)이 멀티캐스트 서비스를 이용하면서 핸드오버한 것으로 판단하여, MBT에서 해당 MN(26)이 접속한 MR(20)의 포트 또는 인터페이스 식별자 값을 추출한다(722).

이어서, HCA(22)는 해당 MN(26)이 접속한 MR(20)에 MN(26)의 핸드오버에 따른 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 처리 요청 메시지를 송신한다(MR::MGMF::MulticastGroupReqToMR)(724). 그리고, MBT에 핸드오버에 따른 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 처리 요청을 완료했다는 정보 필드를 갱신한다(726).

도 7d를 참조하면, HCA(22)는 메시지 수신 대기 상태에서 MR(20)로부터 MN(26)의 핸드오버에 따른 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 처리 요청에 대한 응답 메시지(MulticastGroupReqToMRACK)를 수신한다(730).

이어서, HCA(22)는 MBT의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 처리 상태 필드를 갱신(732)하고, 해당 메시지가 멀티캐스트 그룹의 재가입 요청(SCR == allow)이었는지, 해제 요청(SCR == block)이었는지 판단한다(734).

판단 결과 재가입 요청에 대한 응답인 경우, MICS(24)로 MN(26)의 핸드오버에 따른 멀티캐스트 트래픽 재가입 정보 처리 요청 메시지(MICS::MulticastingMobileHandover)(736)를 전송하고, 대기 상태로 진입한다(739).

이에 비해, 후술되는 도 7f의 MR::MGMF::MulticastGroupReqToMR 메시지(752)를 처리한 MR(20)로부터 처리 완료 메시지(MulticastGroupReqToMRACK(SCR == block))를 수신하면, HCA(22)는 MICS(24)로 멀티캐스트 그룹 해제 처리 완료 응답 메시지(MICS::MulticastGroupReqFromMICSToHCAACK)를 송신(738)하고 메시지 수신 대기 상태로 다시 진입한다(739).

도 7e를 참조하면, MICS::MulticastingMobileHandover 메시지(736)를 수신한 MICS(24)로부터 HCA(22)는 메시지 수신 대기 상태에서 처리 완료 응답 메시지(MulticastingMobileHandoverACK)를 수신(740)하면, HCA(22)는 MBT의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 처리 상태 필드를 갱신(742)하고 메시지 수신 대기 상태로 다시 진입한다(744).

도 7f를 참조하면, 이전 MR의 멀티캐스트 트래픽이 점유하고 있는 자원을 해제하기 위하여 MICS(24)로부터 멀티캐스트 그룹 해제 처리 요청 메시지(MulticastGroupReqFromMICSToHCA)를 수신(750)하면, HCA(22)는 해당 MR(20)에 멀티캐스트 그룹 해제 처리 요청 메시지(MR::MGMF::MulticastGroupReqToMR)를 송신(752)하고, MBT의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 처리 상태 필드를 갱신(754)하고 메시지 수신 대기 상태로 다시 진입한다(756).

도 7a 내지 도 7f를 참조로 전술한 바와 같이 HCA(22)는 MR(20)과 MICS(24) 사이에서 MN(26) 별 멀티캐스트 그룹 정보를 관리하고, MN(26)에 핸드오버가 발생하면 MN(26)의 관여 없이 멀티캐스트 그룹 재가입 및 해제를 수행하여 MN(26)의 빠르고 끊김없는 멀티캐스트 트래픽 핸드오버를 지원할 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 멀티캐스트 트래픽의 끊김 없는 빠른 핸드오버를 지원하기 위해 도 2의 MICS(24)에서 수행되는 프로세스를 도시한 흐름도이다. 이때 설명의 편의를 위해 도 2에서 전술한 도면부호를 그대로 인용한다.

도 8a 내지 도 8d를 참조하면, MICS(24)의 MGMF부(246)는 MICS(24)의 다른 블록과 기능적 연결 또는 통합될 수 있으며, 이는 구현의 방법에 따라 다르게 나타날 수 있다. MICS(24)는 MN(26) 별 멀티캐스트 그룹 관리 정보를 관리하고, MN(26)의 핸드오버 상황이 발생했을 때, 해당 MN(26)이 이용하던 멀티캐스트 서비스를 끊김 없이 이용할 수 있도록, HCA(22)와 함께 멀티캐스트 트래픽의 이동성을 지원한다.

우선, MICS(24)는 데이터베이스인 GBT를 연결하고 메시지 수신 대기 상태로 진입한다. 이어서, 메시지를 수신하면, 메시지를 분석하여 각 메시지별로 요구된 기능을 처리한다. 메시지의 종류는 크게 3가지-ACK 종류, Report 종류, Request 종류-로 분류할 수 있다. 이하 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 메시지 수신 대기 상태에서 수신되는 메시지별로 MICS(24)의 메시지 처리 프로세스에 대해 상세히 후술한다.

도 8a를 참조하면, MICS(24)는 메시지 수신 대기 상태에서 HCA(22)로부터 Location Registration(LocReg) 메시지를 수신(800)하면, 수신된 메시지에서 MN(26)의 L2 ID와 CoA를 추출(802)하여 GBT를 검색(804)하고, 해당 MN(26)의 Binding 항목이 존재하지 여부를 판단한다(806).

판단 결과, 해당 MN(26)의 Binding 항목이 존재하지 않으면, 신규 등록 프로세스를 수행(808)하고 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(810). 이에 비해, 이미 MN(26)의 Binding 항목이 존재하면, 해당 MN(26)이 멀티캐스트 서비스 이용중인지를 판단한다(812).

판단 결과, 멀티캐스트 서비스를 이용중이면 MICS(24)는 MN(26)의 멀티캐스트 트래픽을 포함한 핸드오버 처리 프로세스를 수행(814)하고, HCA(22)에 해당 MN(26)이 멀티캐스트 서비스 이용중인 사실을 알리는 메시지(HCA::LocRegACK(HoA, S, G))를 송신한다(816). 이때, 해당 MN(26)이 이용중인 멀티캐스트 그룹 정보를 포함하여 전송하면 MICS(24)는 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(810). 멀티캐스트 서비스를 이용중이지 않는 경우는 비(non)-MN 멀티캐스팅 핸드오버 절차를 수행(818)하고, 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(810).

도 8b를 참조하면, MICS(24)는 메시지 수신 대기 상태에서 HCA(22)로부터 어떤 MN(26)이 요청한 특정 멀티캐스트 그룹의 가입(Join) 또는 해지(Leave) 요청 처리 메시지(MulticastGroupReqToMICS)를 수신(820)하면, MICS(24)는 GBT에 저장/삭제/갱신 작업을 수행(822)하고, HCA(22)에게 처리 완료 응답 메시지(HCA::MulticastGroupReqToMICSACK)를 송신(824)하고, 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(826).

도 8c를 참조하면, MICS(24)는 메시지 수신 대기 상태에서 MN(26)이 핸드오버한 새로운 HCA(22)로부터 MN(26)이 이용하고 있던 멀티캐스트 그룹에 대한 재가입 프로세스가 완료되었다는 뜻의 메시지(MulticastingMobileHandover)를 수신(830)하면, MICS(24)는 GBT를 업데이트(832)하고, 새로운 HCA(22)에 처리 완료 응답 메시지(HCA::MulticastingMobileHandoverACK)를 전송한다(834). 그리고, MN(26)이 핸드오버하기 전의 HCA(22)에게 해당 MN(26)이 이용중이던 멀티캐스트 그룹 해제 요청을 의미하는 메시지(HCA::MulticastGroupReqFromMICSToHCA)를 송신(836)하고, 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(838).

도 8d를 참조하면, MICS(24)는 메시지 수신 대기 상태에서 MN(26)이 핸드오버 하기전의 HCA(22)로부터 해당 MN(26)이 이용중이던 멀티캐스트 그룹 해제 요청 처리 응답 메시지(MulticastGroupReqFromMICSToHCAACK)를 수신(840)하면, GBT를 갱신(842)하고, 다시 메시지 수신 대기 상태로 진입한다(844).

도 8a 내지 도 8d를 참조하여 전술한 바와 같이 MICS(24)는 MN(26)별 멀티캐스트 그룹 정보를 관리하고, MN(26)에게 핸드오버가 발생하면 HCA(22)와 함께 MN(26)의 관여 없이 멀티캐스트 그룹 재가입 및 해제를 수행하여 MN(26)의 빠르고 끊김 없는 멀티캐스트 트래픽 핸드오버를 지원한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

멀티캐스트 그룹 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 핸드오버 제어 에이전트(HCA)에 제공하고, 상기 핸드오버 제어 에이전트(HCA)의 요청에 따라 이동노드의 멀티캐스트 그룹 가입 및 해제를 수행하는 멀티캐스트 라우터(MR);
상기 멀티캐스트 라우터(MR)와 이동성 정보 제어 서버(MICS) 사이에서 멀티캐스트 그룹 정보를 관리하고, 이동노드에 핸드오버가 발생하면 상기 이동노드의 개입 없이 멀티캐스트 그룹 재가입 및 해제를 수행하여 상기 이동노드의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버를 지원하는 핸드오버 제어 에이전트(HCA); 및
상기 핸드오버 제어 에이전트(HCA)로부터 멀티캐스트 그룹 정보를 수신받아 관리하며, 상기 핸드오버 제어 에이전트(HCA)와의 통신을 통해 상기 이동노드의 멀티캐스트 트래픽 핸드오버 수행을 지원하는 이동성 정보 제어 서버(MICS);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 망 기반 이동성 관리 시스템.