KR20160063164A - Sdn 기반의 이동 단말의 네트워크 인터페이스 변경 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종 인터페이스 네트워크가 혼재된 환경에서 SDN(Software Defined Network)을 활용하여 효율적이고 원할한 핸드오버 또는 로드 밸런싱이 가능한 네트워크에 관한 것으로, 이동 단말이 아닌 전체 네트워크 상태를 파악할 수 있는 중앙의 제어기에서 핸드오버를 관리하여, 효율적이고 원할한 핸드오버를 제공할 수 있다.

Description

SDN 기반의 이동 단말의 네트워크 인터페이스 변경 방법 {METHOD FOR CHANGING NETWORK INTERFACE BY SDN-BASED MOBILE TERMINAL}

본 발명은 이종 인터페이스 네트워크가 혼재된 환경에서 SDN(Software Defined Network)을 활용하여 효율적이고 원할한 핸드오버 또는 로드 밸런싱이 가능한 네트워크에 관한 것이다.

이종의 무선 네트워크에서의 핸드오버는 실시간으로 잘 이루어지지 않으며, WiFi AP의 무선 신호가 약하거나 AP 사이의 간섭으로 실제 패킷 교환이 잘 이루어지지 않는 AP가 선택되는 경향이 있다.

1. OpenFlow Switch Specification version 1.4.0(Wire Protocol 0x05), October 14, 2013 [https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/onf-specifications/openflow/openflow-spec-v1.4.0.pdf] 2. Software-Defined Networking: The New Norm for Netwrks, ONF White Paper, April 13, 2012 [https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/white-papers/wp-sdn-newnorm.pdf] 3. ETSI GS NFV 002 v1.1.1 (2013-10) [http://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV/001_099/002/01.01.01_60/gs_NFV002v010101p.pdf]

본 발명의 목적은 SDN을 활용하여 중앙 집중화딘 엑세스 네트워크 정보 등을 기초로 이동 단말에 핸드오버를 지시할 수 있는 SDN 기반의 제어기, 및/또는 스위치, 또는 이들을 포함하는 네트워크 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 트래픽의 이종 망 경로 변경이 가능한 네트워크 시스템은 SDN(Software Defined Network) 에이전트(agent)를 탑재하고, 서로 다른 종류의 제1 및 제2 무선 네트워크 인터페이스의 제1 및 제2 통신 모듈을 구비하는 이동 단말; 상기 제1 및 제2 통신 모듈과 각각 무선 통신하는 SDN 기반의 제1 및 제2 무선 엑세스 장치; 상기 제1 및 제2 무선 엑세스 장치와 유선 또는 무선 통신하며, 상기 제1 및 제2 무선 엑세스 장치를 통해 상기 이동 단말과 외부 네트워크 사이의 트래픽을 스위칭하는 SDN 기반의 스위치; 및 상기 이동 단말과 상기 SDN 스위치의 통신을 중계하는 상기 제1 무선 엑세스 장치에서 상기 제2 무선 엑세스 장치로 변경되도록 하는 망 변경 메시지를 상기 SDN 스위치로 송신하는 SDN 기반의 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 SDN 제어기는 네트워크 상태, QoS 정책, 상기 이동 단말의 사용자에 의한 설정 요청, 및 상기 SDN 제어기 관리자에 의한 설정 지시 중 적어도 하나에 의해 망 변경 결정을 하는 경우, 상기 망 변경 메시지를 생성할 수 있다.

또한, 상기 이동 단말은, 상기 제1 무선 엑세스 장치를 통해 상기 망 변경 메시지를 수신한 경우, 상기 제2 통신 모듈을 활성화하여 상기 제2 무선 엑세스 장치와 통신할 수 있다.

또한, 상기 이동 단말은, 상기 제2 무선 엑세스 장치로 상기 제2 통신 모듈의 IP 주소 요청 메시지를 전송할 수 있다.

또한, 상기 IP 주소 요청 메시지는 상기 제1 통신 모듈로 통신 중이었음을 알리는 망 변경 알림을 포함할 수 있다.

또한, 상기 SDN 스위치는 상기 제2 무선 엑세스 장치를 통해 수신한 상기 이동 단말의 상기 IP 주소 요청 메시지에 망 변경 알림이 포함되어 있는 경우, 상기 IP 주소 요청 메시지를 상기 SDN 제어기로 전송하고, 상기 IP 주소 요청 메시지는 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 SDN 제어기는 상기 이동 단말의 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보가 없는 경우, 상기 망 변경 메시지를 송신하기 전에 상기 SDN 스위치를 통해 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소 및 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보를 취득할 수 있다.

또한, 상기 SDN 제어기는 상기 망 변경 메시지를 송신한 후, 상기 이동 단말의 제2 통신 모듈의 식별 정보를 포함하는 상기 제2 통신 모듈에 대한 IP 주소 요청 메시지를 수신하면, 상기 이동 단말 네트워크 정보로부터 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소와 동일한 IP 주소를 포함하는 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보는 상기 제2 무선 엑세스 장치를 통해 상기 이동 단말의 제2 통신 모듈로 전송될 수 있다.

또한, 상기 이동 단말 네트워크 정보 및 상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보는 각각 동일한 디폴트 게이트웨이 정보, 서브넷 마스크, DNS(Domain Name Server) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 무선 네트워크 중 어느 하나는 이동 통신이고 나머지 하나는 WiFi 네트워크일 수 있다.

또한, 상기 제2 무선 네트워크는 WiFi이고, 상기 망 변경 메시지는 상기 제2 무선 엑세스 장치 접속에 필요한 SSID 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 망 변경 메시지는 상기 제2 무선 엑세스 장치와의 암호화된 통신에 필요한 무선 암호키를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 망 변경 메시지는 상기 제2 무선 엑세스 장치와 동일한 종류의 복수의 무선 엑세스 장치 중 상기 제어기에 의해 특정된 상기 제2 무선 엑세스 장치로 상기 이동 단말이 접속하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 네트워크 인터페이스 변경 방법은, SDN(Software Defined Network) 기반의 제어기에 의해 제어되는 SDN 기반의 스위치와, 서로 다른 방식의 무선 네트워크 인터페이스를 가지는 제1 및 제2 무선 엑세스 장치를 통해, 통신하는 이종의 네트워크 인터페이스의 제1 및 제2 통신 모듈을 구비하는 SDN 기반의 이동 단말의 네트워크 인터페이스 변경 방법으로서, 상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 무선 엑세스 장치와 데이터를 주고 받는 단계; 상기 SDN 제어기로부터 망 변경 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 망 변경 메시지에 대응하여 상기 제2 통신 모듈을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 망 변경 메시지를 수신하기 전에, 상기 이동 단말의 네트워크 정보를 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소 및 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보를 생성하여 상기 제1 무선 엑세스 장치로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 통신 모듈이 활성화되면, 상기 제2 무선 엑세스 장치로 IP 주소 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 IP 주소 요청 메시지에 대응하여 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소와 동일한 IP 주소를 포함하는 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보는 디폴트 게이트웨이 정보, 서브넷 마스크, DNS(Domain Name Server) 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보 중 적어도 하나는 이에 대응하는 상기 이동 단말 네트워크 정보의 적어도 하나와 동일할 수 있다.

또한, 상기 제2 무선 네트워크는 WiFi 네트워크이고, 상기 망 변경 메시지는 상기 제2 무선 엑세스 장치 접속에 필요한 SSID 정보 및 상기 제2 무선 엑세스 장치와의 암호화된 통신에 필요한 무선 암호키 중 적어도 SSID 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 경로 방법은, 이종의 네트워크 인터페이스의 제1 및 제2 통신 모듈을 구비하는 SDN 기반의 이동 단말과, SDN(Software Defined Network) 기반의 제1 및 제2 무선 엑세스 장치를 통해, 통신하는 SDN 기반의 스위치를 제어하는 SDN 기반의 제어기의 데이터 경로 변경 방법으로서, 상기 제1 무선 엑세스 장치를 경유하는 상기 이동 단말과 상기 SDN 스위치 사이의 데이터 경로가 상기 제2 무선 엑세스 장치를 경유하도록 하는 망 변경을 결정하는 단계; 및 상기 망 변경에 대응하는 망 변경 메시지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 망 변경 결정은 네트워크 상태, QoS 정책, 상기 이동 단말의 사용자에 의한 설정 요청, 및 상기 SDN 제어기 관리자에 의한 설정 지시 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.

또한, 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보가 없는 경우, 상기 망 변경 결정하기 전에 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소 및 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보를 상기 SDN 스위치를 통해 취득하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 생성된 망 변경 메시지를 상기 SDN 스위치로 전송한 후, 상기 이동 단말의 상기 제2 통신 모듈에 대한 IP 주소 요청 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 이동 단말 네트워크 정보로부터 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소와 동일한 IP 주소를 포함하는 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동 단말 네트워크 정보 및 상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보는 각각 동일한 디폴트 게이트웨이 정보, 서브넷 마스크, DNS(Domain Name Server) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보는 상기 제2 무선 엑세스 장치를 통해 상기 이동 단말의 제2 통신 모듈로 전송될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 위에서 언급된 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들이 포함될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이동 단말이 아닌 전체 네트워크 상태를 파악할 수 있는 중앙의 제어기에서 핸드오버를 관리하여, 효율적이고 원할한 핸드오버를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SDN 네트워크 시스템의 블록 구성도(block diagram),
도 2는 도 1의 네트워크 시스템의 제어기의 블록 구성도,
도 3은 도 1의 네트워크 시스템의 스위치의 블록 구성도,
도 4는 플로우 엔트리의 필드 테이블 및 플로우 엔트리에 따른 동작 종류를 나타내는 동작 테이블,
도 5는 그룹 및 미터 테이블의 필드 테이블,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템의 블록 구성도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 네트워크 시스템의 블록 구성도, 및
도 8은 본 발명의 도 7의 네트워크 시스템에서의 신호 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한 네트워크 상의 제1 구성요소와 제2 구성요소가 연결되어 있거나 접속되어 있다는 것은, 유선 또는 무선으로 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 데이터를 주고 받을 수 있음을 의미한다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 도면 전체를 통하여 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 부여하였고, 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소에 대한 자세한 설명은 전술한 구성요소에 대한 설명으로 대체되어 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SDN 네트워크 시스템의 블록 구성도(block diagram), 도 2는 도 1의 네트워크 시스템의 제어기의 블록 구성도, 도 3은 도 1의 네트워크 시스템의 스위치의 블록 구성도, 도 4는 플로우 엔트리의 필드 테이블 및 플로우 엔트리에 따른 동작 종류를 나타내는 동작 테이블, 도 5는 그룹 및 미터 테이블의 필드 테이블이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 SDN 네트워크 시스템은 제어기(contoller)(10), 복수의 스위치(20) 및 복수의 네트워크 디바이스(30)를 포함할 수 있다.

네트워크 디바이스(30)는 데이터나 정보를 주고 받고자 하는 사용자 단말 장치, 또는 특정 기능을 수행하는 물리 장치 또는 가상 장치를 포함할 수 있다. 하드웨어 관점에서, 네트워크 디바이스(30)는 PC, 클라이언트 단말기, 서버, 워크스테이션, 수퍼컴퓨터, 이동통신 단말기, 스마트폰, 스마트패드 등이 있을 수 있다. 또한 네트워크 디바이스(30)는 물리 장치 상에 생성된 가상 머신(VM)일 수 있다.

네트워크 디바이스(30)는 여러가지 네트워크 상의 기능을 수행하는 네트워크 기능(network function)으로 지칭될 수 있다. 네트워크 기능은 안티(anti) DDoS, 침입 감지/차단 (IDS/IPS), 통합 보안 서비스, 가상 사설망 서비스, 안티 바이러스, 안티 스팸, 보안 서비스, 접근관리 서비스, 방화벽, 로드 밸런싱, QoS, 비디오 최적화 등을 포함할 수 있다. 이러한 네트워크 기능은 가상화될 수 있다.

가상화된 네트워크 기능으로 ETSI(유럽전기통신표준협회)에서 발행한 NFV 관련 백서(비특허문헌 3 참조)에서 정의된 네트워크 기능 가상화(Network Function Virtualiztion; NFV)가 있다. 본 명세서에서 네트워크 기능(NF)은 네트워크 기능 가상화(NFV)와 혼용하여 사용될 수 있다. NFV는 테넌트(tenant)별 필요한 L4-7 서비스 연결을 동적으로 생성하여 필요한 네트워크 기능을 제공하거나, DDoS 공격의 경우 정책 기반으로 필요한 방화벽, IPS 및 DPI 기능 등을 일련의 서비스 체이닝으로 빠르게 제공되는데 이용될 수 있다. 또한 NFV는 방화벽이나 IDS/IPS를 쉽게 온오프 할 수 있으며, 자동으로 프로비저닝(provisioning)할 수 있다. NFV는 오버 프로비저닝의 필요성도 줄일 수 있다.

제어기(controller)(10)는 SDN 시스템을 제어하는 일종의 지휘 컴퓨터로서, 다양하고 복잡한 기능들, 예를 들어, 라우팅, 정책 선언, 및 보안 체크 등을 할 수 있다. 제어기(10)는 하위 계층의 복수의 스위치(20)에서 발생하는 패킷의 플로우를 정의할 수 있다. 제어기(10)는 네트워크 정책 상 허용되는 플로우에 대해 네트워크 토폴로지 등을 참조하여 플로우가 경유할 경로(데이터 경로)를 계산한 후, 경로 상의 스위치에 상기 플로우의 엔트리가 설정되도록 할 수 있다. 제어기(10)는 특정 프로토콜, 예를 들어, 오픈플로우 프로토콜을 이용하여 스위치(20)와 통신할 수 있다. 제어기(10)와 스위치(20)의 통신 채널은 SSL에 의해 암호화 될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제어기(10)는 스위치(20)와 통신하는 스위치 통신부(110), 제어부(100), 및 저장부(190)를 포함할 수 있다.

저장부(190)는 제어부(100)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 저장부(190)는 입력되거나 출력되는 데이터들(패킷, 메시지 등)을 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다. 저장부(190)는 플로우 엔트리를 저장하는 엔트리 데이터베이스(DB)(191)를 포함할 수 있다.

제어부(100)는 통상적으로 상기 각 부의 동작을 제어하여 제어기(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(100)는 토폴로지 관리 모듈(120), 경로 계산 모듈(125), 엔트리 관리 모듈(135) 및 메시지 관리 모듈(130)을 포함할 수 있다. 각 모듈은 제어부(100) 내에 하드웨어로 구성될 수 있고, 제어부(100)와 별개의 소프트웨어로 구성될 수도 있다.

토폴로지 관리 모듈(120)은 스위치 통신부(110)를 통하여 수집된 스위치(20)의 접속 관계를 기초로 네트워크 토폴로지 정보를 구축 및 관리 할 수 있다. 네트워크 토폴로지 정보는 스위치들 사이의 토폴로지 및 각 스위치에 연결되어 있는 네트워크 디바이스 토폴로지를 포함할 수 있다.

경로 계산 모듈(125)은 토폴로지 관리 모듈(120)에서 구축된 네트워크 토폴로지 정보를 기초로 스위치 통신부(110)를 통해 수신한 패킷의 데이터 경로 및 상기 데이터 경로 상의 스위치에 실행시키는 액션 열을 구할 수 있다.

엔트리 관리 모듈(135)는 경로 계산 모듈(125)에서 계산된 결과, QoS 등의 정책, 사용자 지시 등을 기초로 플로우 테이블, 그룹 테이블, 및 미터 테이블 등의 엔트리로서 엔트리 DB(191)에 등록할 수 있다. 엔트리 관리 모듈(135)은 스위치(20)에 미리 각 테이블의 엔트리가 등록되도록 하거나(proactive), 스위치(20)로부터의 엔트리의 추가 또는 갱신 요구에 응답(reactive)할 수 있다. 엔트리 관리 모듈(135)은 필요에 따라 또는 스위치(10)의 엔트리 소멸 메시지 등에 의해 엔트리 DB(191)의 엔트리를 변경하거나 삭제할 수 있다.

메시지 관리 모듈(130)은 스위치 통신부(110)를 통해 수신한 메시지를 해석하거나, 스위치 통신부(110)를 통해 스위치로 전송되는 후술할 제어기-스위치 메시지를 생성할 수 있다. 제어기-스위치 메시지 중 하나인 상태 변경 메시지는 엔트리 관리 모듈(135)에 따른 엔트리 또는 엔트리 DB(191)에 저장된 엔트르에 기초하여 생성될 수 있다.

스위치(20)는 오픈플로우 프로토콜을 지원하는 물리적인 스위치 또는 가상 스위치일 수 있다. 스위치(20)는 수신한 패킷을 처리하여, 네트워크 디바이스(30) 사이의 플로우를 중계할 수 있다. 이를 위해 스위치(20)는 하나의 플로우 테이블 또는 비특허문헌 1에 상술되어 있는 파이프라인(pipeline) 처리를 위해 다중 플로우 테이블을 구비할 수 있다.

플로우 테이블은 네트워크 디바이스(30)의 플로우를 어떻게 처리할 지의 규칙을 정의한 플로우 엔트리를 포함할 수 있다.

플로우(flow)는 하나의 스위치 관점에서 적어도 하나의 헤더 필드의 값을 공유하는 일련의 패킷들 또는 다중 스위치의 여러 플로우 엔트리(flow entry)들의 조합에 따른 특정 경로의 패킷 흐름을 의미할 수 있다. 오픈플로우 네트워크는 플로우 단위로 경로 제어, 장애 회복, 부하 분산 및 최적화를 행할 수 있다.

스위치(20)는 다중 스위치의 조합에 따른 플로우의 입구 및 출구 측 에지 스위치(edge switch)(ingress switch and egress switch)와 에지 스위치 사이의 코어 스위치(core switch)로 구분될 수 있다.

도 3을 참조하면, 스위치(20)는 다른 스위치 및/또는 네트워크 디바이스와 통신하는 포트부(205), 제어기(10)와 통신하는 제어기 통신부(210), 스위치 제어부(200), 및 저장부(290)를 포함할 수 있다.

포트부(205)는 스위치 또는 네트워크 디바이스에서 유출입되는 한 쌍의 포트를 다수 구비할 수 있다. 한 쌍의 포트는 하나의 포트로 구현될 수 있다.

저장부(290)는 스위치 제어부(210)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 저장부(290)는 입력되거나 출력되는 데이터들(패킷, 메시지 등)을 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다. 저장부(290)는 플로우 테이블, 그룹 테이블, 및 미터 테이블 등의 테이블(291)을 구비할 수 있다. 테이블(230) 또는 테이블의 엔트리는 제어기(10)에 의해 추가, 수정, 삭제될 수 있다. 테이블 엔트리는 자체적으로 파기될 수 있다.

플로우 테이블은 오픈플로우의 파이프라인(pipeline)을 처리하기 위해 다중 플로우 테이블로 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 플로우 테이블의 플로우 엔트리는 패킷과 매치하는 조건(대조 규칙)을 기술한 매치 필드(match fields), 우선 순위(priority), 매치되는 패킷이 있는 경우 업데이트되는 카운터(counters), 플로우 엔트리에 매치되는 패킷이 있으면 발생하는 다양한 액션들의 집합인 인스트럭션(instruction), 스위치에서 파기될 시간을 기술하는 타임아웃(timeouts), 제어기에 의해 선택되어지는 오파큐(opaque) 타입으로, 제어기에 의해 플로우 통계, 플로우 변경, 및 플로우 삭제를 필터하기 위해 사용될 수 있으며, 패킷 처리시 사용되지 않는 쿠키(cookie) 등의 튜플(tuple)을 포함할 수 있다. 인스트럭션(instruction)은 다른 플로우 테이블로 패킷을 전달하는 것과 같은 파이프라인 프로세싱의 변경할 수 있다. 또한 인스트럭션은 액션 셋(action set)에 액션을 더하는 액션(action)들의 집합, 또는 패킷에 바로 적용하기 위한 액션들의 리스트를 포함할 수 있다. 액션(action)은 특정 포트로 패킷을 전송하거나, TTL 필드를 감소시키는 것과 같이 패킷을 수정하는 작업을 의미한다. 액션은 플로우 엔트리와 연관된 인스트럭션 집합의 일부 또는 그룹 엔트리와 연관된 액션 버킷에 속할 수 있다. 액션 셋(action set)은 각 테이블에서 지시된 액션이 누적된 집합을 의미한다. 액션 셋은 매치되는 테이블이 없을 때 수행될 수 있다. 도 5는 플로우 엔트리에 의한 여러 패킷 처리를 예시한다.

파이프라인(pipleline)은 패킷과 플로우 테이블 사이의 일련의 패킷 처리 과정을 의미한다. 스위치(20)에 패킷이 유입되면, 스위치(20)는 첫번째 플로우 테이블의 우선 순위가 높은 순서대로 패킷과 매칭되는 플로우 엔트리를 탐색한다. 매칭이 되면 해당 엔트리의 인스트럭션을 수행한다. 인스트럭션은 매칭되면 바로 수행하는 명령(apply-action), 액션 셋의 내용을 지우거나 추가/수정하는 명령(clear-action; write-action), 메타데이터(metadata) 수정 명령(write-metadata), 지정된 테이블로 메타데이터와 함께 패킷을 이동시키는 고우투 명령(goto-table) 등이 있다. 패킷과 매칭되는 플로우 엔트리가 없는 경우, 테이블 설정에 따라 패킷을 폐기(drop)하거나 제어기(10)로 패킷을 패킷-인 메시지(packet-in message)에 실어서 보낼 수 있다.

그룹 테이블은 그룹 엔트리들을 포함할 수 있다. 그룹 테이블은 플로우 엔트리에 의해 지시되어 추가적인 포워딩 방법들을 제시할 수 있다. 도 6을 참조하면, 그룹 테이블의 그룹 엔트리는 다음과 같은 필드를 구비할 수 있다. 그룹 엔트리를 구분할 수 있는 그룹 식별자(group identifier), 그룹 엔트리에 정의된 액션 버킷들을 일부(select) 또는 전부(all) 수행할 것이 여부에 대한 규칙을 명시한 그룹 타입(group type), 플로우 엔트리의 카운터와 같이 통계를 위한 카운터(counters), 및 그룹을 위해 정의된 파라미터들과 연관된 액션들의 집합인 액션 버킷(action buckets)을 포함할 수 있다.

미터 테이블(meter table)은 미터 엔트리들(meter entries)로 구성되며, 플로우 미터-당(per-flow meters)를 정의한다. 플로우 미터-당은 오픈플로우가 다양한 QoS 작동을 적용될 수 있도록 할 수 있다. 미터(meter)는 패킷의 레이트(rate of packets)를 측정 및 제어할 수 있는 일종의 스위치 요소이다. 도 7을 참조하면, 미터 테이블(meter table)은 미터를 식별하는 미터 식별자(meter identifier), 밴드(band)에 지정된 속도와 패킷 동작 방법을 나타내는 미터 밴드(meter bands), 및 패킷이 미터에서 동작될 때 업데이트되는 카운터(counters) 필드들로 구성된다. 미터 밴드(meter bands)는 패킷이 어떻게 처리되는 지를 나타내는 밴드 타입(band type), 미터에 의해 미터 밴드를 선택하는데 사용되는 레이트(rate), 미터 밴드에 의해 패킷들이 처리될 때 업데이트되는 카운터(counters), 및 선택적인 아규먼트(argument)를 가지는 배드 타입들인 특정 아규먼트 타입(type specific argument)과 같은 필드들로 구성될 수 있다.

스위치 제어부(210)는 통상적으로 상기 각 부의 동작을 제어하여 스위치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 테이블(291)을 관리하는 테이블 관리 모듈(240), 플로우 검색 모듈(220), 플로우 처리 모듈(230), 및 패킷 처리 모듈(235)를 포함할 수 있다. 각 모듈은 제어부(110) 내에 하드웨어로 구성될 수 있고, 제어부(110)와 별개의 소프트웨어로 구성될 수도 있다.

테이블 관리 모듈(240)은 제어기 통신부(210)를 통해 제어기(10)로부터 수신한 엔트리를 적절한 테이블에 추가하거나, 타임 아웃(time out)된 엔트리를 주기적으로 제거할 수 있다.

플로우 검색 모듈(220)은 유저 트래픽으로서 수신한 패킷으로부터 플로우 정보를 추출할 수 있다. 플로우 정보는 에지 스위치의 패킷 유입 포트인 입구 포트(ingress port)의 식별 정보, 해당 스위치의 패킷 유입 포트(incoming port)의 식별 정보, 패킷 헤더 정보(송신원 및 목적지의 IP 주소, MAC 주소, 포트, 및 VLAN 정보 등), 및 메타데이터 등을 포함할 수 있다. 메타데이터는 이전 테이블에서 선택적으로 추가되거나, 다른 스위치에서 추가된 데이터일 수 있다. 플로우 검색 모듈(220)은 추출한 플로우 정보를 참조하여 테이블(291)에 수신 패킷에 대한 플로우 엔트리가 있는지 검색할 수 있다. 플로우 검색 모듈(220)은 플로우 엔트리가 검색되면, 플로우 처리 모듈(260)에 검색된 플로우 엔트리에 따라 수신 패킷을 처리하도록 요청할 수 있다. 만일 플로우 엔트리 검색이 실패하면, 플로우 검색 모듈(220)은 수신 패킷 또는 수신 패킷의 최소한의 데이터를 제어기 통신부(210)를 통해 제어기(100)로 전송할 수 있다.

플로우 처리 모듈(230)는 플로우 검색 모듈(220)에서 검색된 엔트리에 기술된 절차에 따라 패킷을 특정 포트 또는 다중 포트로 출력하거나, 드롭시키거나 또는 특정 헤더 필드를 수정하는 등의 액션을 처리할 수 있다.

플로우 처리 모듈(230)는 플로우 엔트리의 파이프라인 프로세스를 처리하거나 액션을 변경하기 위한 인스트럭션을 실행하거나 다중 플로우 테이블에서 더 이상 다음 테이블로 갈 수 없을 때 액션 세트를 실행할 수 있다.

패킷 처리 모듈(235)은 플로우 처리 모듈(230)에 의한 처리된 패킷을 플로우 처리 모듈(230)에서 지정한 포트부(205)의 하나 또는 2 이상의 포트로 실제로 출력할 수 있다.

도 1에 도시되어 있지 않지만, SDN 네트워크 시스템은 가상 네트워크 디바이스, 가상 스위치 등을 생성, 변경 및 삭제하는 오케스트레이터를 더 포함할 수 있다. 오케스트레이터는 가상 네트워크 디바이스를 생성하는 경우, 가상 네트워크가 접속할 스위치의 식별 정보, 해당 스위치에 연결되는 포트 식별 정보, MAC 주소, IP 주소, 터넨트(tenant) 식별 정보 및 네트워크 식별 정보 등의 네트워크 디바이스의 정보를 제어기(10)로 제공할 수 있다.

제어기(10)와 스위치(20)는 다양한 정보를 주고 받는데, 이를 오픈플로우 프로토콜 메시지(openflow protocol message)라 칭한다. 이러한 오픈플로우 메시지는 제어기-스위치 메시지(controller-to-switch message), 비동기 메시지(asynchronous message), 및 대칭 메시지(symmetric message) 등의 타입이 있다. 각 메시지는 엔트리를 식별하는 트랜잭션 식별자(transaction id; xid)를 헤더에 구비할 수 있다.

제어기-스위치 메시지는 제어기(10)가 생성하여 스위치(20)에 전달하는 메시지로써, 주로 스위치(20)의 상태를 관리하거나 점검하기 위해 사용된다. 제어기-스위치 메시지는 제어기(10)의 제어부(100), 특히 메시지 관리 모듈(130)에 의해 생성될 수 있다.

제어기-스위치 메시지는 스위치의 능력(capabilities)을 문의하는 기능(features), 스위치(20)의 구성 매개 변수 등의 설정을 문의하고 설정하기 위한 설정(configuration), 오픈플로우 테이블의 플로우/그룹/미터 엔트리들을 추가/삭제/수정하기 위한 상태 변경 메시지(modify state message), 패킷-인 메시지를 통해 스위치로부터 수신한 패킷을 해당 스위치 상의 특정한 포트로 전송하도록 하는 패킷-아웃 메시지(packet-out message) 등이 있다. 상태 변경 메시지는 플로우 테이블 변경 메시지(modify flow table message), 플로우 엔트리 변경 메시지(modify flow entry message), 그룹 엔트리 변경 메시지(modify group entry message), 포트 변경 메시지(prot modification message), 및 미터 엔트리 변경 메시지(meter modification message) 등이 있다.

비동기 메시지는 스위치(20)가 생성하는 메시지로서, 스위치의 상태 변경 및 네트워크 이벤트 등을 제어기(10)에서 업테이트하기 위해 사용된다. 비동기 메시지는 스위치(20)의 제어부(200), 특히 플로우 검색 모듈(220)에 의해 생성될 수 있다.

비동기 메시지로 패킷-인 메시지(packet-in message), 플로우 삭제 메시지(flow-removed), 에러 메시지 등이 있다. 패킷-인 메시지는 스위치(20)가 제어기(10)에게 패킷을 전송하여 패킷에 대한 제어를 받기 위해 사용된다. 패킷-인 메시지는 스위치(20)가 미지의 패킷을 수신한 경우, 데이터 경로를 요구하기 위해, 오픈플로우 스위치(20)에서 제어기(10)로 전송되는 수신 패킷 또는 그 사본의 전부 또는 일부를 포함하는 메시지이다. 유입 패킷에 연관된 엔트리의 액션이 제어기로 보내라고 정해져 있을 때에도 패킷-인 메시지가 사용된다. 삭제된 플로우(flow-removed) 메시지는 플로우 테이브에서 삭제할 플로우 엔트리 정보를 제어기(10)로 전달하기 위해 사용된다. 이 메시지는 제어기(10)가 스위치(20)에 해당 플로우 엔트리 삭제를 요청하였거나 플로우 타임아웃(timeout)에 의한 플로우 만기 처리(flow expiry process)에서 발생한다.

대칭 메시지는 제어기(10) 및 스위치(20) 모두에서 생성되며, 상대방의 요청이 없어도 전송되는 특징이 있다. 제어기와 스위치 간에 연결을 개시할 때 사용되는 헬로(hello), 제어기 및 스위치 간 연결에 이상이 없음을 확인하기 위한 에코(echo), 및 제어기나 스위치에 의해 사용되며 문제를 반대측에 알리기 위한 에러 메시지(error message) 등을 포함할 수 있다. 에러 메시지는 대부분 제어기에 의해 개시된 요청에 따른 실패를 나타나기 위해 스위치에서 사용된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템의 블록 구성도, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 네트워크 시스템의 블록 구성도, 도 8은 본 발명의 도 7의 네트워크 시스템에서의 신호 흐름도이다. 도 1 내지 도 5를 참조한다.

도 6을 참조하면, 이동 네트워크 시스템은 이동 단말(30), 제1 및 제2 무선 엑세스 망(40-1, 40-2), SDN(Software Defined Network) 기반의 코어망(60), 및 SDN 기반의 제어기(10)를 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 자세한 설명은 도 1 내지 도 5를 참조한다.

이동 단말(30)은 도 1의 네트워크 디바이스에 대응할 수 있다. 이동 단말(30)은 무선 송수신이 가능한 이동통신 단말기 또는 스마트폰이거나, 이동 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈을 구비한 피씨, 노트, 스마트 패드 등인 것이 바람직하다.

이동 단말(30)은 복수의 통신 모듈(31, 32)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 통신 모듈(31, 32)은 서로 다른 종류의 네트워크 인터페이스일 수 있다. 본 실시예에서 네트워크 인터페이스는 무선 인터페이스인 것이 바람직하다.

이동 단말(30)은 SDN 에이전트를 포함하거나 SDN 기반일 수 있다. SDN 에이전트는 SDN 기반의 메시지(예를 들어, 오픈플로우 규약 메시지)를 해석 및/또는 생성할 수 있는 기능을 포함할 수 있다. SDN 에이전트는 OS나 커널의 일부 또는 어플리케이션에 탑재될 수 있다.

무선 엑세스 망(Radio Access Network)은 복수의 망(40-1, 40-2)으로 구성될 수 있다. 각 무선 엑세스 망(40-1, 40-2)은 서로 다른 종류의 무선 네트워크 규약 또는 인터페이스를 가질 수 있다.

이동 네트워크 시스템은 제1 및 제2 무선 엑세스 장치(기지국; 41, 42)를 포함 할 수 있다. 각 기지국(41, 42)은 적어도 하나의 이동 단말(30)과 무선 인터페이스를 통해 코어 망(65) 또는 외부 네트워크(60)와 같은 하나 이상의 통신 네트워크에 접근하도록 구성된 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 기지국(41, 42)은 BTS(Base Transceiver Station; BTS), 노드-B, e노드 B, 홈 노드 B, 홈 e노드 B, 사이트 제어기, 엑세스 포인트(access point; AP), 무선 라우터 등일 수 있다. 본 실시예에서 각 기지국(41, 42)이 단일 요소로 도시되어 있지만, 기지국은 임의의 수로 상호 접속된 기지국 및/또는 네트워크 요소를 포함할 수 있다.

제1 무선 엑세스 망(40-1)은 기지국 그 자체이거나 기지국 제어기(Base Station Controller; BSC), 라디오 네트워크 제어기(Radio Network Controller; RNC), 릴레이 노드 등과 같은 다른 기지국 및/또는 네트워크 요소를 더 포함할 수 있다. 제1 기지국(41)은 셀이라고 칭하는 특정 영역 내에서 무선 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 셀은 복수의 셀 섹터로 세분될 수 있다.

이동 네트워크 시스템은 다중 접근 시스템일 수 있고, CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA 등과 같은 하나 이상의 채널 접근 방식을 이용할 수 있다. 예를 들면, 무선 엑세스 망 내의 기지국(41 및/또는 42)과 이동 단말(30)은 광대역 CDMA(WCDMA)를 이용하여 무선 인터페이스를 확립하는 범용 이동통신 시스템(UMTS) 지상 라디오 액세스(UTRA)와 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. WCDMA는 고속 패킷 액세스(HSPA) 또는 진화형 HSPA(HSPA+)와 같은 통신 프로토콜을 포함할 수 있다. HSPA는 고속 다운 링크 패킷 액세스(HSDPA) 또는 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 기지국(41 및/또는 42)과 이동 단말(30)은 롱텀 에볼루션(LTE) 및/또는 LTE-어드밴스드(LTE-A)를 이용하여 무선 인터페이스를 확립하는 진화형 UMTS 지상 라디오 액세스(E-UTRA)와 같은 무선 기술을 구현할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 기지국(41 및/또는 42)과 이동 단말(30)은 IEEE 802.16(즉, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)), CDMA2000, CDMA2000 1X, CDMA2000 EV-DO, 잠정 표준 2000(IS-2000), 잠정 표준 95(IS-95), 잠정 표준 856(IS-856), 글로벌 이동통신 시스템(GSM), EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution), GSM EDGE(GERAN) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다.

기지국(41 및/또는 42)은 무선 라우터, 홈 노드 B, 홈 e노드 B, 또는 AP일 수 있고, 사업장, 홈, 자동차, 캠퍼스 등과 같은 국소 지역에서 무선 접속을 가능하게 하는 임의의 적당한 무선 엑세스 망을 이용할 수 있다. 일실시형태에 있어서, 기지국(40)과 이동 단말(30)은 IEEE 802.11(WiFi)과 같은 무선 기술을 구현하여 무선 근거리 통신망(WLAN)을 확립할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 기지국(41 및/또는 42)과 이동 단말(30)은 IEEE 802.15와 같은 무선 기술을 구현하여 무선 개인 통신망(WPAN)을 확립할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 기지국(40)과 이동 단말(30)은 셀룰러 기반 무선 엑세스 망(예를 들면, WCDMA, CDMA2000, GSM, LTE, LTE-A 등)를 이용하여 피코셀 또는 펨토셀을 확립할 수 있다.

기지국(41 및/또는 42)은 SDN 에이전트를 탑재할 수 있다. 기지국(41 및/또는 42)은 코어 망(65)의 SDN 기반의 스위치(20) 및/또는 제어기(10)와 통신할 수 있다. 본 통신 규약은 오픈플로우(openflow) 규약을 따를 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 기지국(40)은 도 1 및 도 3의 스위치의 기능 또는 구성요소를 가지거나 더 추가된 기능 또는 요소를 가질 수 있다.

무선 엑세스 망은 코어 망(core network)(65)과 통신하고, 코어 망은 하나 이상의 이동 단말(30)에게 음성, 데이터, 애플리케이션 및/또는 인터넷을 통한 음성 프로토콜(voice over internet protocol; VoIP) 서비스를 제공하도록 구성된 임의 유형의 네트워크일 수 있다. 예를 들면, 코어 망은 호출 제어, 빌링(billing) 서비스, 모바일 위치 기반 서비스, 선불 통화, 인터넷 접속, 영상 분배 등을 제공할 수 있고, 또한 사용자 인증과 같은 고급 보안 기능을 수행할 수 있다. 비록 도 6에 도시되어 있지 않지만, 무선 엑세스 망 또는 코어 망과 동일한 무선 엑세스 망 또는 다른 무선 엑세스 망을 이용하는 다른 무선 엑세스 망과 직접 또는 간접 통신을 할 수 있다. 예를 들면, E-UTRA 무선 기술을 이용하는 무선 엑세스 망에 접속되는 것 외에, 코어 망은 GSM 무선 기술을 이용하는 다른 무선 엑세스 망(도시 생략됨)과도 통신할 수 있다.

코어 망(65)은 이동 단말(30)이 PSTN, 인터넷 및 외부 네트워크(60)에 접속하게 하는 게이트웨이로서 기능할 수 있다. PSTN은 재래식 전화 서비스(plain old telephone service; POTS)를 제공하는 회선 교환식 전화망을 포함할 수 있다. 외부 네트워크(60)는 다른 서비스 공급자에 의해 소유되거나 운용되는 유선 또는 무선 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 외부 네트워크(60)는 ISP(Internet Service Provider), 다른 코어 네트워크, 및 공용 데이터 네트워크(인터넷) 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 코어 망(65)은 SDN 기반의 오픈플로우 규약을 만족하는 오픈플로우 스위치(20)를 포함할 수 있다. 오픈플로우 스위치(20)에 대한 자세한 설명은 도 1 또는 도 3의 내용을 참조한다.

무선 엑세스 망이 EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 포함하는 LTE 시스템을 이용하는 경우, 오픈플로우 스위치(20)는 서빙 게이트웨이(S-GW) 및 패킷 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이(P-GW) 중 적어도 어느 하나로 운영되거나 각 게이트웨이의 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 오픈플로우 스위치(20)는 서빙 게이트웨이 및 PDN 게이트웨이 기능의 두 스위치로 구성될 수 있다. 기지국은 LTE 시스템에서 eNode B(eNB)로 명명될 수 있다.

제어기(10)는 SDN 기반 또는 SDN 에이전트가 탑재된 구성요소와 통신하며, 해당 구성요소를 제어할 수 있다. 본 실시예에서 제어기(10)는 코어 망의 오픈플로우 스위치(20)와 오픈플로우 규약으로 통신할 수 있다. 제어기(10)에 대한 자세한 설명은 도 1 및 도 2의 내용으로 대체한다.

이하, 여러 무선 인터페이스 중 제1 무선 엑세스 망(40-1)은 LTE 시스템을 이용하고, 제2 무선 엑세스 망(40-2)은 WiFi 시스템을 이용하는 것에 대해 대표적으로 기술한다.

도 7을 참조하면, 이동 네트워크 시스템은 이동 단말(30), eNode B(eNB)(41), AP(42), 스위치(20), 제어기(10), 및 코어 망(65)을 포함할 수 있다. 각 요소는 SDN 기반이거나, SDN 에이전트를 구비할 수 있다.

도 6의 이동 단말(30)의 제1 통신 모듈(31)은 LTE 모듈(31)로, 제2 통신 모듈(32)은 WiFi 모듈(32)로, 제1 무선 엑세스 장치(41)는 eNB(41)로, 제2 무선 엑세스 장치(42)는 AP(42)로 구성될 수 있다. LTE 무선 엑세스 망(40-1) 및 WiFi 무선 엑세스 망(40-2)은 도 6의 제1 및 제2 무선 엑세스 망(40-1, 40-2)와 대응될 수 있다.

스위치(20)는 코어망(65) 외부에 배치되는 것으로 되시되어 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스위치(20)는 도 6에서 기술한 바와 같이 코어망(65)의 일부일 수 있다. 코어망(65)은 LTE 시스템의 코어 망을 그대로 포함할 수 있다. 코어망(65)은 ISP(Internet Service Provider) 및/또는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 외부 네트워크는 인터넷 등의 공용 데이터 네트워크일 수 있다.

AP(42)는 외부 인터넷과 직접 연결될 수 있다. 또는 AP(42)는 코어망(65)를 통해 외부 인터넷과 직접 연결될 수 있다. 이에 AP(42)는 외부 네트워크(60)를 통해 스위치(20)와 간접적으로 통신할 수 있다. 도시된 바와 같이, AP(42)와 스위치(20)는 직접 통신할 수도 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 최초에 이동 단말(30)이 LTE 무선 인터페이스를 통해 접속하는 것부터 설명한다.

이동 단말(30)이 LTE 무선 엑세스 망(femtocell)에 접속하면, LTE 모듈(31)은 eNB(41)에 IP 주소를 요청할 수 있다(S410). 이동 단말(30)은 무선 네트워크의 접속 초기 즉, 다른 무선 네트워크에 접속된 적이 없다는 내용을 구비하여 IP 주소 요청 메시지를 생성하거나, 이러한 내용 없이 IP 주소 요청 메시지를 생성할 수 있다. 이동 단말(30)은 다른 무선 모듈 예를 들어, WiFi 모듈(32)를 통해 다른 무선 네트워크에 접속되어 있는 상태임을 알리는 망 변경 알림을 IP 주소 요청 메시지에 포함시키고, 최초로 접속되는 경우 망 변경 알림을 포함시키지 않을 수 있다. 본 실시예에서, 이동 단말(30)은 망 변경 알림이 불포함된 IP 주소 요청 메시지(IP add req.)를 생성한다고 가정한다.

eNB(41)는 스위치(20)에 IP 주소 요청 메시지(IP add req.)를 전송할 수 있다(S415). 스위치(20)는 LTE 모듈(31)의 IP 주소 요청 메시지에 망 변경 알림이 포함되어 있는 지 판단한다. 스위치(20)는 IP 주소 요청 메시지에 망 변경 알림이 포함되어 있으면 제어기(10)로 IP 주소 요청 메시지를 전송하고, IP 주소 요청 메시지에 망 변경 알림이 포함되어 있지 않으면 IP 주소 발급 서버로 IP 주소 요청 메시지를 전송한다. IP 주소 발급 서버(미도시)는 별도의 서버로 운영되거나, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버 또는 LTE 코어 망의 P-GW 중 어느 하나일 수 있다. P-GW는 DHCP 서버와 연동하여 IP 주소를 할당해 줄 수 있다.

본 과정에서 최초 접속이므로 IP 주소 요청 메시지에 망 변경 알림이 포함되어 있지 않다. 따라서 스위치(20)는 IP 주소 발급 서버로 IP 주소 요청 메시지를 전송하여 IP 주소 발급 서버에서 할당한 IP 주소(IP add)를 수신할 수 있다(S420). 스위치(20)는 수신한 IP 주소를 eNB(41)를 통해 LTE 모듈(31)로 전송할 수 있다(S430, S435). 본 IP 주소 설정은 LTE 모듈(31)의 무선 네트워크 설정의 일종으로, LTE 모듈(31)에 의해 무선 네트워크 설정이 완료되면 이동 단말(30)은 LTE 모듈(31)을 인터페이스로 하여 eNB(41)를 통해 스위치(20)와 트래픽을 주고 받을 수 있다(S440).

스위치(20)는 IP 주소 요청 메시지를 받거나(S415) 트래픽을 송수신할 때(S440), 플로우 테이블에 없는 플로우에 대해 제어기(10)로 플로우 처리를 문의하여 플로우 엔트리를 업데이트할 수 있다. 이러한 과정은 본 명세서 전반에 걸쳐 적용될 수 있다.

LTE 모듈(31)과 스위치(20) 사이의 경로 설정이 완료(S440)되면, 제어기(10)는 이동 단말(30)의 LTE 모듈(31)의 IP 주소를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보가 있는 지 판단할 수 있다. 해당 단말의 네트워크 정보가 없는 경우, 제어기(10)는 이동 단말(30)의 네트워크 정보를 요청하는 이동 단말 네트워크 정보 요청 메시지(NW info req.)를 생성하여 스위치(20)로 전송할 수 있다(S445). 스위치(20)는 수신한 이동 단말 네트워크 정보 요청 메시지(NW info req.)를 eNB(41)에 전송할 수 있다(S450). eNB(41)는 수신한 이동 단말 네트워크 정보 요청 메시지(NW info req.)를 LTE 모듈(31)을 통해 이동 단말(30)로 전송할 수 있다(S455).

이동 단말(30)은 이동 단말 네트워크 정보 요청 메시지(NW info req.)를 수신하면, WiFi 모듈(32)의 식별 정보를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보(NW info)를 생성할 수 있다. WiFi 모듈(32)의 식별 정보는 MAC 주소인 것이 바람직하다. 이동 단말 네트워크 정보(NW info)는 LTE 모듈(31)의 IP 주소를 더 포함할 수 있다. 다만, LTE 모듈(31)의 IP 주소는 스위치(20)를 통해 제어기(10)에서 미리 취득할 수도 있으며, 이동 단말(30)이 자체적으로 LTE 모듈(31)의 IP 주소 정보를 제어기(10)로 전송할 수도 있다. 이동 단말 네트워크 정보(NW info)는 디폴트 게이트웨이 정보, 서브넷 마스크, DNS(Domain Name Server) 정보 등을 더 포함할 수 있다.

이동 단말(30)은 이동 단말 네트워크 정보 요청 메시지에 대응하여 이동 단말 네트워크 정보(NW info)로 응신할 수 있다. 이동 단말 네트워크 정보(NW info)는 LTE 모듈(31), eNB(41), 및 스위치(20)를 거쳐 제어기(10)로 전송될 수 있다(S460, S465, S470). 제어기(10)는 수신한 이동 단말 네트워크 정보를 데이터베이스화하여 저장할 수 있다. 위에서 언급된 요청 메시지나 정보 메시지 등은 패킷에 포함된 내용으로 필요에 따라 네트워크 요소에서 패킷에 수정을 가할 수 있다. 이는 명세서 전반에 걸쳐 적용될 수 있다.

eNB(41)은 이동 단말(30)과의 베어러 상태(bearer status) 등의 네트워크 상태를 스위치(20)를 통해 제어기(10)로 전송할 수 있다(S475, S480).

제어기(10)는 베어러 등의 네트워크 상태, QoS 정책, 이동 단말(30) 사용자의 요청, 및/또는 제어기(10)의 관리자의 망 변경 설징 지시 등 여러 요인에 기초하여, 이동 단말(30) 및 스위치(20) 사이의 트래픽 경로 변경을 결정할 수 있다(S510). 이러한 망 변경 또는 트래픽 경로 변경은 일종의 핸드오버(handover)으로서, 이동 통신망과 WiFi 망이 서로 연동되도록 할 수 있다.

이동 단말(30)의 핸드오버를 결정하면(S510), 제어기(10)는 이동 단말(30)이 무선 인터페이스를 변경하도록 하는 명령이 포함된 인터페이스 변경 메시지(I/F mod msg.)를 생성하여 이동 단말(30)로 전송할 수 있다. 제어기(10)는 복수의 동일한 무선 엑세스 장치 중 이동 단말(30)이 접속할 특정 무선 엑세스 장치를 지정할 수 있다. 즉, 제어기(10)는 복수의 AP 중 이동 단말(30)이 접속할 특정 AP를 지정할 수 있다. 제어기(10)의 특정 AP 지정은 LTE 및 WiFi 신호 세기, 이동 단말(30) 및 복수의 AP의 위치 관계 등이 고려될 수 있다. 이에 인터페이스 변경 메시지(I/F mod msg.)는 지정된 AP로 이동단말의 핸드오버 동작이 실행되도록 하는 명령을 포함할 수 있다. 인터페이스 변경 메시지(I/F mod msg.)는 지정된 AP(42)의 접속에 필요한 SSID 정보를 더 포함할 수 있다. 인터페이스 변경 메시지(I/F mod msg.)는 AP(42)과의 암호화 통신에 필요한 무선 암호키를 더 포함할 수 있다.

인터페이스 변경 메시지(I/F mod msg.)는 스위치(20) 및 eNB(41)를 통해 LTE 모듈(31)로 전송될 수 있다(S515, S520, S525).

이동 단말(30)은 LTE 모듈(31)을 통해 인터페이스 변경 메시지(I/F mod msg.)를 수신하면, WiFi 모듈(32)을 활성화할 수 있다(S530). 이동 단말(30)은 WiFi 모듈(32) 활성화와 동시에 LTE 모듈(31)을 비활성화할 수 있다(S535). 그러나 LTE 모듈(31)은 핸드오버가 종료된 이후에 비활성화되는 것이 더 바람직하다. 필요에 따라서 이동 단말(30)은 LTE 모듈(31)의 활성화를 계속 유지할 수 있다. 이 경우 이동 단말(30)은 LTE 모듈(31) 및 WiFi 모듈(32)에 트래픽을 분배하거나 스위치(20)에 의해 다중 경로에 트래픽 분배할 수 있다. 이러한 트래픽 분배는 네트워크의 로드 부담을 경감시킬 수 있다.

WiFi 모듈(32)이 활성화되면, WiFi 모듈(32)은 IP 주소를 AP(42)에 요청할 수 있다(S540). IP 주소 요청은 DHCP 메시지(DHCP req.)일 수 있다. DHCP 메시지는 WiFi 모듈(32)의 식별정보 즉 MAC 주소를 포함할 수 있다. DHCP 메시지는 망 변경 알림을 포함할 수 있다.

AP(42)는 수신한 DHCP 메시지를 스위치(20)로 전송할 수 있다(S545). 스위치(20)는 주소 요청 메시지에 망 변경 알림이 포함되어 있는지 판단하여, 망 변경 알림 있는 DHCP 메시지에 포함된 WiFi 모듈(32)의 MAC 주소를 제어기(10)에 전송할 수 있다(S550).

제어기(10)는 스위치(20)로부터 MAC 주소를 수신하면, 이동 단말 네트워크 정보 리스트 중 해당 MAC 주소를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보를 검색할 수 있다. 검색된 이동 단말 네트워크 정보를 기초로 네트워크 설정 정보를 생성할 수 있다. 본 실시예에서 제어기(10)는 LTE 모듈(31)의 IP 주소와 동일한 IP 주소를 포함하는 WiFi 모듈(32)에 대한 네트워크 설정 정보를 생성한다. 연속적인 트래픽 송수신을 유지할 수 있는 핸드오버가 이루어지기 위해서이다. 네트워크 설정 정보는 디폴트 게이트웨이 정보, 서브넷 마스크, DNS 정보 등을 포함할 수 있다. 제어기(10)는 생성된 네트워크 설정 정보(config info)를 WiFi 모듈(32)로 전송할 수 있다. 네트워크 설정 정보(config info)는 제어기(10)에서 스위치(20) 및 AP(42)를 경유하여 WiFi 모듈(32)로 전송될 수 있다(S560, S565, S570).

이동 단말(30)은 WiFi 모듈(32)을 통해 수신한 네트워크 설정 정보를 기초로 WiFi 모듈(32)에 대한 네트워크 설정을 완료할 수 있다. WiFi 모듈(32)에 대한 네트워크 설정이 완료되면, 이동 단말(30)은 인터페이스 변경 완료 메시지(I/F change complete Msg.)를 생성할 수 있다. 인터페이스 변경 완료 메시지(I/F change complete Msg.)는 WiFi 모듈(32)에서 AP(42) 및 스위치(20)을 통해 제어기(10)로 전송될 수 있다(S580). 이동 단말(30)은 WiFi 네트워크를 통해 스위치(20)와 트래픽을 송수신할 수 있다(S600).

인터페이스 변경 완료 메시지(I/F change complete Msg.)에 의해 이동 단말(30)의 인터페이스 변경이 완료되었음을 인지하면, 스위치(20)는 eNB(41)와의 경로를 폐쇄할 수 있다(S590). 이동 단말(30)은 인터페이스 변경 완료 메시지(I/F change complete Msg.)를 생성과 동시 또는 그 후에 LTE 모듈(31)을 비활성화할 수 있다. 망 경로 폐쇄 및 LTE 모듈(31)의 비활성화 여부 및 그 시기는 선택적일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, LTE 모듈(31)과 스위치(20) 사이의 데이터 경로를 유지하는 경우, 이동 단말(30) 또는 스위치(20)는 네트워크 상태 및 기설정된 정책 등에 따라 트래픽을 다중 경로로 분배할 수도 있다.

상기 본 발명은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 구현은 상기 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 여기에 설명된 방법들 중 하나가 실행되는 프로그램가능 컴퓨터 시스템으로 운영될 수 있는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 갖는 캐리어 웨이브를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있으며, 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동될 때 방법들 중 하나를 실행하기 위하여 운영된다. 프로그램 코드는 예를 들면 기계 판독가능 캐리어 상에 저장될 수 있다. 본 발명의 일실시예는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에 구동될 때, 여기에 설명된 방법들 중 하나를 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램일 수 있다. 본 발명은 위에서 설명한 방법들 중 하나를 실행하기 위한 컴퓨터, 또는 프로그램가능 논리 장치를 포함할 수 있다. 위에서 설명한 방법들의 일부 또는 모든 기능을 실행하기 위하여 프로그램가능 논리 장치(예를 들면, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 상보성 금속 산화물 반도체 기반 논리 회로)가 사용될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

10: 제어기 20: SDN 스위치
30: 이동 단말 40: 무선 엑세스 망

Claims (6)

1. SDN(Software Defined Network) 기반의 제어기에 의해 제어되는 SDN 기반의 스위치와, 서로 다른 방식의 무선 네트워크 인터페이스를 가지는 제1 및 제2 무선 엑세스 장치를 통해, 통신하는 이종의 네트워크 인터페이스의 제1 및 제2 통신 모듈을 구비하는 SDN 기반의 이동 단말의 네트워크 인터페이스 변경 방법으로서,
   상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 무선 엑세스 장치와 데이터를 주고 받는 단계;
   상기 SDN 제어기로부터 망 변경 메시지를 수신하는 단계; 및
   상기 망 변경 메시지에 대응하여 상기 제2 통신 모듈을 활성화하는 단계를 포함하는 네트워크 인터페이스 변경 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 망 변경 메시지를 수신하기 전에, 상기 이동 단말의 네트워크 정보를 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 및
   상기 제1 통신 모듈의 IP 주소 및 상기 제2 통신 모듈의 식별 정보를 포함하는 이동 단말 네트워크 정보를 생성하여 상기 제1 무선 엑세스 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는, 네트워크 인터페이스 변경 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 통신 모듈이 활성화되면, 상기 제2 무선 엑세스 장치로 IP 주소 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
   상기 IP 주소 요청 메시지에 대응하여 상기 제1 통신 모듈의 IP 주소와 동일한 IP 주소를 포함하는 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 네트워크 인터페이스 변경 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보는 디폴트 게이트웨이 정보, 서브넷 마스크, DNS(Domain Name Server) 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 제2 통신 모듈 네트워크 설정 정보 중 적어도 하나는 이에 대응하는 상기 이동 단말 네트워크 정보의 적어도 하나와 동일한, 네트워크 인터페이스 변경 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 무선 네트워크는 WiFi 네트워크이고,
   상기 망 변경 메시지는 상기 제2 무선 엑세스 장치 접속에 필요한 SSID 정보 및 상기 제2 무선 엑세스 장치와의 암호화된 통신에 필요한 무선 암호키 중 적어도 SSID 정보를 포함하는, 네트워크 인터페이스 변경 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램.

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