KR20120099103A - ＷｉＦｉ및 ＷｉＭＡＸ 인터네트워킹 - Google Patents

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Abstract

몇몇 실시예들에 따라서, WiFi 및 WiMAX 인터네트워킹이 구현되며 이로써 이동 노드가 WiFi 네트워크 및 WiMAX 네트워크 간에서 이동할 수 있게 된다. 이는 인증 동안에 이 양 네트워크 모두 내에 있는 이동 노드에 대해서는 동일한 홈 에이전트 및 홈 어드레스를 할당함으로써 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 할당은 AAA(인증,허가,과금) 서버와 같은 서버에 의해서 이루어질 수 있다. 무선 게이트웨이는 이동 노드가 인터넷으로 액세스하는 바를 제어할 수 있다. 가령, 무선 게이트웨이는 인터넷 사이트에 액세스하기를 원하는 이동 노드로부터 메시지를 인터셉트하고 이 노드가 인터넷에 액세스하도록 허가되었는지에 대한 여부를 체크할 수 있다.

Description

ＷｉＦｉ및 ＷｉＭＡＸ 인터네트워킹{WIFI AND WIMAX INTERNETWORKING}
본 발명은 WiMAX 통신과 WiFi 통신을 모두 사용하는 네트워크에 관한 것이다.
몇몇 네트워크에서, 기지국은 WiMAX(worldwide interoperability for microwave access)(IEEE Std. 802.16-2004, IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, Part 16: Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, IEEE New York, New York 10016)를 통해서 액세스 포인트와 통신하고 이 액세스 포인트는 WiFi(IEEE Std. 802.11 (1999-07-015) Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer Specifications)를 통해서 다른 디바이스들과 통신할 수 있다.
WiFi 액세스 네트워크를 기존의 WiMax 네트워크 인프라스트럭처 내에 통합시킨 바는 WiMAX-WiFi 인터네트워킹으로 지칭된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아키텍처를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 진입 프로시저(network entry procedure)의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정상적 사용자 오프라인 프로시저(normal user offline procedure)의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상적 사용자 오프라인 프로시저의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 WiMAX에서 WiFi로의 신속한 로밍(roaming)의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 WiFi에서 WiMAX로의 신속한 로밍의 흐름도이다.
약하게 결합된(loosely coupled) WiMAX/WiFi 인터네트워킹 시스템은 WiFi 사용자로 하여금 WiMAX 및 WiFi 양자의 공통 CSN(connection service network) 요소들을 사용할 수 있게 한다. 이러한 요소의 실례는 AAA 서버(authentication, authorization, accounting server), HA(home agent) 서버 또는 DHCP(dynamic host configuration protocol) 서버를 포함한다. 일 단말기에 대해서 동일한 인터넷 프로토콜 어드레스를 유지하기 위해서, 이 단말기가 WiMAX 시스템과 WiFi 시스템 간을 이동할 때에 DHCP 서버, AAA 서버 또는 HA 서버와 같은 인터넷 프로토콜 어드레스 할당기는 동일할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 통상적인 청구 및 고객 서비스 기능이 WiMAX 시스템 및 WiFi 시스템 모두에 대해 지원될 수 있다. WiMAX 시스템은 일 실례로서 액세스 제어 및 청구를 위한 기반일 수 있다. 몇몇 실시예들에서 세션이 계속되고 있는 중에 WiMAX CSN 기반 서비스로의 액세스가 제공될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "WiFi 게이트웨이"는 액세스 포인트(AP) 후방에 제공되어서 액세스 포인트와 백홀 서버(backhaul server) 간의 상호 통신을 돕는 디바이스이다. WiFi 게이트웨이는 몇몇 실시예들에서 PMIP(proxy mobile internet protocol) 클라이언트(가령, PMIPv4 또는 Mip4-proxy-mode, PMIP4 클라이언트이며, K. Leung et al. WiMAX Forum/3GPP2 Proxy Mobile IPv4, Internet Engineering Task Force (IETF), February 2008 참조) 기능, FA(foreign agent) 기능 및 PMIP 키 생성 기능을 구현한다.
따라서, 도 1을 참조하면, 인터네트워킹 아키텍처는 포털(14), HA(16), DHCP 서버(18) 및 AAA 서버(20)를 포함하는 CSN(10)을 포함할 수 있다. AAA 서버(20)는 WiMAX 무선 송수신기(19) 및 이의 동작을 제어하는 제어기(21)를 포함한다.
액세스 네트워크(22)는 WiFi 게이트웨이(Wi-GW)(24)를 포함할 수 있다. 이 WiFi 게이트웨이는 (접속(I5,I6)을 통해서) 액세스 포인트들(26,26)과 통신하고 (접속(I3)을 통해서) AAA 서버(20)와 통신하고 (접속(I6)을 통해서) HA(16)와 통신하며 (접속(I4)을 통해서) 포털(14)과 통신할 수 있다. WiFi 게이트웨이(24)는 WiMAX 모드 및 WiFi 모드의 양자의 모드로 동작하는 무선 송수신기(23) 및 제어기(25)를 포함할 수 있다. 제어기(25)는 게이트웨이(24)의 동작을 제어한다.
WiMAX 시스템 및 WiFi 시스템 모두에서 동작하는 이중 모드 단말기(30)는 (접속(I2)을 통해서) 포털(14)과 통신하고 (접속(I1)을 통해서) 액세스 포인트(28)와 통신한다. 이 단말기는 가령 랩탑 컴퓨터, 셀 폰, PDA(personal digital assistant) 또는 MID(mobile Internet device)을 포함하는 임의의 무선 디바이스일 수 있다. 액세스 서비스 네트워크(40)는 액세스 서비스 네트워크 게이트웨이(42) 및 기지국(44,46)을 포함한다. 액세스 서비스 네트워크 게이트웨이(42)는 (접속(R6)을 통해서) 기지국(44,46)과 통신하고 (접속(R3)을 통해서) CSN(10)과 통신한다. WiFi 게이트웨이(24)는 일 실시예에서 CSN에 대하여 FA 기능, BAS(Broad Access Server) 기능 및 PMIP4 클라이언트 기능을 포함한다. WiFi 게이트웨이는 PMIP 등록 및 해지를 위한 MIP(mobile Internet protocol) 키들을 생성할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 이러한 이중 모드 단말기(30)와 같은 단말기에 대한 네트워크 진입 프로토콜이 51에서 시작되어서 단말기 또는 클라이언트가 공중 인터페이스에서 액세스 포인트(28)와 상호 작용을 실행하여서 접속 또는 터널을 확립한다. 이러한 상호 작용은 2 개를 예로 들자면 프로브 요청 및 프로브 응답(Req/Rsp)과 연관 요청 및 응답(Req/Rsp)을 포함할 수 있다. 이어서, 52에서, 클라이언트는 가령 DHCP를 사용하여서 로컬 에어리어 용도를 위한 인터넷 프로토콜 어드레스를 획득한다.
사설 인터넷 프로토콜 어드레스를 획득한 후에, 단말기(30)의 사용자는 53에서 어드레스를 통상적으로 방문한다. WiFi 게이트웨이는 구성에 의해서 사용자의 테이블을 확립하고 로컬 사설 인터넷 프로토콜 어드레스를 그 포털을 방문할 액세스 권리로서 할당한다.
사이트 방문 요청이 액세스 포인트 및 WiFi 게이트웨이에 전송된다. WiFi 게이트웨이는 이 메시지를 인터셉트하여서 그 클라이언트가 그 인터넷을 방문할 수 있도록 허락되었는지의 여부를 체크한다. 54에서, 클라이언트가 어떠한 액세스 권한도 가지지 않는다면, WiFi 게이트웨이는 그의 BAS를 통해서 그 요청을 포털 또는 웹 서버로 리다이렉트한다. 55에서, 클라이언트는 그 포털을 방문한다.
클라이언트의 요청을 수신하면, 포털은 56에서 웹 인증 페이지를 클라이언트에게 나타낸다. 사용자는 사용자 성명 및 패스워드 정보를 입력한다. 사용자 성명에 따라서, 클라이언트는 네트워크 액세스 식별자(NAI)를 생성한다. 이어서, 57에서, 클라이언트는 NAI, 패스워드, 코드 및 계정 개설 어드레스를 포털에 전송한다. 58에서, 포털은 일 실시예에서 인증 정보(NAI, 패드워드)를 WiFi 게이트웨이에 전송한다. WiFi 게이트웨이는 59에서 NAI 및 패스워드와 함께 액세스 요청을 RADIUS(Remote Authentification Dial in User Service)를 통해서 AAA 서버에 전송한다. 가령, Network Working Group, IETF RADIUS Design Guidelines, October 12, 2009를 참조하라. 60에서, AAA 서버는 NAI/패스워드가 유효한지의 여부를 체크한다. 유효하다면, AAA 서버는 액세스 허용을 WiFi 게이트웨이에 전송한다. HoA(home address), HA 및 IP 어드레스가 포함된다. 동시에, AAA 서버는 MIP-RK(Mobile Internet Protocol Root Key) 및 이와 연관된 PMIP4 키(MN(mobile node)-HA-PMIP4, FA-RK, HA-RK)를 생성하여서 이들을 WiFi 게이트웨이에 전송한다.
61에서, WiFi 게이트웨이는 AAA 서버에 의해서 할당된 HA 및 HoA를 사용하여서 MIP-RRQ(Mobile IP Registration Request)를 HA에 전송하고 PMIP4 키가 AAA 서버 및 WiFi 게이트웨이에 의해서 생성된다. MIP-RRQ를 수신한 후에, HA는 AAA 서버를 체크한다. 만일 AAA 서버가 유효하면, HA는 62에서 성공적인 MIP-RRP(mobile IP registration response)로 응답한다. 63에서, WiFi 게이트웨이는 이 인증 결과를 포털에게 전송한다. 64에서, 포털은 인증 성공 또는 실패 페이지를 클라이언트에게 제시한다. 65 및 66에서, 과금이 WiFi 게이트웨이와 AAA 서버 간에 시작된다. 이어서, 사용자는 온라인 상태로 된다.
일 실시예에 따른 정상적인 사용자 오프라인 프로시저를 나타내는 도 3에 있어서, 사용자가 오프라인으로 되기를 원한다면, 사용자는 71에서 사용자 오프라인 요청을 포털에 전송한다. 이어서, 72에서, 포털은 사용자 오프라인 요청을 WiFi 게이트웨이에 전송한다. 73에서, WiFi 게이트웨이는 제로에 동등한 라이프타임을 갖는 MIP-RRQ을 HA에 전송한다.
74에서, AAA 서버에 대한 체크 후에, HA는 MIP-RRP로 응답한다. 75 및 76에서, 과금 종료 프로시저가 구현된다. 77에서, WiFi 게이트웨이는 사용자 오프라인 응답을 포털에 전송한다. 78에서, 포털은 오프라인 웹페이지를 클라이언트에게 나타낸다. 이어서, 사용자는 오프라인 상태가 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상적인 사용자 오프라인 절차를 나타낸다. 81에서, 사용자는 비정상적으로 오프라인 상태에 있다. 82에서, WiFi 게이트웨이는 클라이언트가 활동 상태가 아니라고 판단한다. 83에서, 무선 게이트웨이는 제로와 동등한 라이프타임을 갖는 MIP-RRQ을 HA에 전송한다.
AAA 서버에 대하여 체크한 후에, HA는 84에서 MIP-RRP로 WiFi 게이트웨이에 응답한다. 85 및 86에서, 과금 종료 프로시저가 구현되고 이어서 사용자는 오프라인으로 된다.
도 5는 WiMAX에서 WiFi로의 신속한 로밍 프로시저를 나타내고 있다. 단말기가 WiMAX에서 WiFi로 신속하게 로밍하기 이전에, 단말기, WiMAX ASN 및 공통 코어 네트워크(CN) 간에 접속이 가용하게 된다. 91에서, 단말기는 WiFi 시스템으로의 네트워크 진입을 수행한다. 동일한 HoA 및 HA가 WiMAX 및 WiFi 모두에 할당된다. 이 단계 후에, 단말기, WiFi 액세스 네트워크 및 공통 코어 네트워크 간의 접속이 셋업된다. 이어서, 단말기는 92에서 WiMAX 시스템으로부터의 네트워크 진출을 수행한다. 이 단계 후에, 단말기, WiMAX ASN 및 공통 CN 간의 이전의 가용한 접속들은 해제된다.
도 6은 WiFi 시스템에서 WiMAX 시스템으로의 신속한 로밍 프로시저를 나타내고 있다. 단말기가 WiFi에서 WiMAX로 신속하게 로밍하기 이전에, 단말기, WiFi 액세스 네트워크 및 공통 코어 네트워크(CN) 간에 접속이 가용하게 된다. 101에서, 단말기는 WiMAX 시스템으로의 네트워크 진입을 수행한다. 동일한 HoA 및 HA가 WiMAX 및 WiFi 모두에 할당된다. 이 단계 후에, 단말기, WiMAX ASC 및 공통 코어 네트워크 간의 접속이 셋업된다. 이어서, 단말기는 102에서 WiFi로부터의 사용자 오프라인 프로시저를 수행한다. 이 단계 후에, 단말기, WiFi 액세스 네트워크 및 공통 CN 간의 이전의 가용한 접속들은 해제된다.
몇몇 실시예들에서, WiFi 네트워크 또는 WiMAX 네트워크를 소유하는 운영자가 다른 기술들을 용이하게 통합시킬 수 있기 때문에 WiFi 및 WiMAX 인터네트워킹은 용이하게 된다. WiFi 시스템과 WiMAX 시스템 간의 이동을 순탄하게 하기 위해서, 무선 게이트웨이는 PMIP4, MN, FA 및 MIP 키 생성 기능들을 통합할 수 있다. HoA 및 HA가 시스템 전환 동안에 변경되지 않도록 하기 위해서, AAA 서버는 인증 프로시저 동안에 동일한 HoA 및 HA를 PMIP4 MN에 할당한다. 네트워크 진입 및 사용자 오프라인 프로시저 동안에 무선 게이트웨이와 HA 간의 호 흐름은 상호 운용성을 용이하게 한다. 그 이유는 무선 게이트웨이와 HA 간의 프로토콜 스택이 그러하기 때문이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 시퀀스들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨이로 구현될 수 있다. 소프트웨어 실시예들에서, 시퀀스들은 AAA 서버(20)의 경우에는 제어기(21)와 같은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션들에 의해서 구현되거나 무선 게이트웨이(24)의 경우에는 제어기(25)와 같은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 인스트럭션들에 의해서 구현될 수 있다. 이러한 인스트럭션들은 AAA 서버(21)의 경우에는 제어기(21)와 같은 프로세서 또는 제어기에 의해서 실행될 수 있으며, WiFi 게이트웨이의 경우에는 제어기(25)와 같은 프로세서 또는 제어기에 의해서 실행될 수 있다. 다른 실시예들에서, 개별 프로세서 및 컴퓨터 판독 가능한 매체가 사용될 수 있다.
본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 말이 사용될 때에 이러한 실시예와 관련하여서 기술된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명 내에 포함되는 적어도 하나의 구현예 내에 포함될 수 있다. 따라서, 일 실시예 또는 실시예라는 용어는 언제나 동일한 실시예를 의미하는 것은 아니다. 또한, 이러한 특정 특징, 구조 또는 특성은 예시된 특정 실시예와 다른 적합한 형태로 도입될 수 있으며 모든 이러한 형태들은 본 발명의 청구 범위 내에 포함될 수 있다.
본 발명이 한정된 개수의 실시예들을 참조하여서 기술되었지만, 본 기술 분야의 당업자는 다양한 수정 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 첨부된 청구 범위는 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 포함되는 이러한 모든 수정 및 변경을 포함한다.

Claims (20)

  1. 중첩하는 WiMAX 액세스 네트워크와 WiFi 액세스 네트워크를 운용하는 단계와,
    인증 동안에 상기 WiMAX 액세스 네트워크와 WiFi 액세스 네트워크 내의 이동 노드에 대해서 동일한 홈 에이전트(home agent) 및 홈 어드레스(home address)를 할당하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    키 생성 기능을 갖는 무선 게이트웨이를 사용하는 단계를 포함하는
    방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    프록시 모바일 인터넷 프로토콜 클라이언트를 구현하는 무선 게이트웨이를 사용하는 단계를 포함하는
    방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    외부 에이전트(foreign agent) 기능을 구현하는 무선 게이트웨이를 사용하는 단계를 포함하는
    방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    모바일 인터넷 프로토콜 키 생성을 구현하는 무선 게이트웨이를 사용하는 단계를 포함하는
    방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 게이트웨이를 사용하여, 인터넷 웹사이트를 방문하기를 원하는 이동 노드로부터 메시지를 인터셉트하고, 상기 이동 노드가 인터넷에 액세스하도록 허가되는지의 여부를 체크하는 단계를 포함하는
    방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    포털로부터 사용자 오프라인 요청을 수신하고, 제로와 동등한 라이프스팬(lifespan)을 갖는 모바일 인터넷 프로토콜 요청을 상기 무선 게이트웨이에서 상기 홈 어드레스로 전송하는 단계를 포함하는
    방법.
  8. 컴퓨터에 의해 실행되어,
    WiMAX 액세스 네트워크와 WiFi 액세스 네트워크 양자 내의 이동 노드에 대해서 동일한 홈 에이전트(home agent) 및 홈 어드레스(home address)를 할당하게 하고,
    상기 이동 노드가 상기 WiMAX 액세스 네트워크와 WiFi 액세스 네트워크 간에서 이동할 때에 상기 동일한 홈 에이전트 및 홈 어드레스를 사용하게 하는
    인스트럭션들을 저장하는
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    키 생성 기능을 갖는 프록시 모바일 인터넷 프로토콜 클라이언트를 구현하도록 하는 인스트럭션을 더 저장하는
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    키 생성을 위해 외부 에이전트 기능을 구현하도록 하는 인스트럭션을 더 저장하는
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  11. 제 8 항에 있어서,
    모바일 인터넷 프로토콜 키 생성을 구현하도록 하는 인스트럭션을 더 저장하는
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  12. 제 8 항에 있어서,
    인터넷 사이트에 액세스하기를 원하는 이동 노드로부터 메시지를 인터셉트하고 상기 이동 노드가 인터넷에 액세스하도록 허가되는지의 여부를 체크하도록 하는 인스트럭션을 더 저장하는
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  13. 제 8 항에 있어서,
    포털로부터 사용자 오프라인 요청을 수신하고 제로와 동등한 라이프타임을 갖는 모바일 인터넷 프로토콜 요청을 상기 이동 노드의 홈 어드레스로 전송하도록 하는 인스트럭션을 더 저장하는
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  14. WiMAX 네트워크 및 WiFi 네트워크 모두에서 동작 가능한 송수신기와,
    상기 송수신기에 접속되어, 인터넷 웹사이트에 액세스하기를 원하는 이동 노드로부터 메시지를 인터셉트하고, 상기 이동 노드가 인터넷에 액세스하도록 허가되는지의 여부를 체크하는 제어기를 포함하는
    장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 WiMAX 네트워크 및 WiFi 네트워크 모두에서 동작하는 무선 게이트웨이인
    장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 장치는 키 생성 기능을 포함하는
    장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 키 생성 기능은 무선 모바일 인터넷 프로토콜 클라이언트, 외부 에이전트 클라이언트 또는 모바일 인터넷 프로토콜 키 생성 기능을 포함하는
    장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어기는 WiMAX 액세스 네트워크 및 WiFi 액세스 네트워크 모두 내의 이동 노드에 대해서 동일한 홈 에이전트 및 홈 어드레스를 할당하는
    장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 장치는 인증/허가/과금(AAA) 서버, 홈 에이전트 또는 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP) 서버 중 하나인
    장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    사용자 과금 종료 요청을 수신하고 이에 응답하여 사용자로 하여금 오프라인 상태로 되게 하는 응답을 제공하는
    장치.
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