KR20210041776A - 유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반모바일 VoIP 서비스 시스템 - Google Patents

유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반모바일 VoIP 서비스 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기업 통신 인프라(infrastructure)를 제공하고자 한 것으로, 일반유선전화의 저비용성과 자유로운 이동성을 확보함과 동시에 휴대전화와 같은 이동통신환경을 제공할 수 있는 안정적인 VoIP 서비스 환경 (MobileVoIP)을 구축할 수 있도록 하는 유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반 모바일 VoIP 서비스 시스템에관한 것이다.
본 발명은 기존 WiBro/Wi-Fi 망에서 가장 큰 문제였던 빠른 핸드오버 (Fast Handover)를 빠른 시간내에 이루어질수 있도록 지원하는 xGMIP 솔루션의 MBB (Make-Before-Break) 기술을 통해 무선 IP 망을 활용한 VoIP 서비스의이동성과 Secure_P2P 기능 지원을 통해 이동 환경 하에서도 기업 업무환경에 맞는 다양한 VPN 기능 및 강화된 보안 기능을 제공할 수 있도록 한 것으로, 기업 구내통신망인 WiBro/Wi-Fi 등의 무선 IP 망내에서도 보다 안정적인이동형 VoIP 서비스를 제공할 수 있도록 한 것이며, 또한 xGMIP 솔루션이 제공하는 CUG/VPN 매니저(Manager) 기능을 통해 가입자의 근무환경과 무관하게 효율적이고 능동적인 가상 사설망 구성이 가능하도록 한다.

Description

유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반모바일 VoIP 서비스 시스템{CUG/VPN-based Mobile VoIP Service System in FMC(Fixed-Mobile Convergence) Enterprise Networks}
본 발명은 기업 통신 인프라(infrastructure)를 제공하고자 한 것으로, 일반유선전화의 저비용성과 자유로운 이동성을 확보함과 동시에 휴대전화와 같은 이동통신환경을 제공할 수 있는 안정적인 VoIP 서비스 환경 (MobileVoIP)을 구축할 수 있도록 하는 유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반 모바일 VoIP 서비스 시스템에관한 것이다.
대표적인 종래 통신망 서비스는 xGMIP 기술의 기초가 되는 MIPv4/v6 기술을 활용한 WiBro/Wi-Fi 기술 등의 무선통신망 기술과, 통신사업자와 기업 구내 통신망에 설치 운영되는 Call Agent/IP-PBX, AGW (Access Gateway)와TGW (Trunk Gateway) 등의 어플리케이션 서버 및 게이트웨이 장비를 이용하여 제공되는 유선기반의 VoIP 서비스와, 각종 보안 장비 및 암호화 기술을 활용한 가설사설망(VPN : Virtual Private Network)서비스를 들 수 있다.
본 발명에서는 기존 WiBro/Wi-Fi 망에서 가장 큰 문제였던 빠른 핸드오버 (Fast Handover)를 빠른 시간(150ms정도의 시간)내에 이루어질 수 있도록 지원하는 xGMIP 솔루션의 MBB (Make-Before-Break) 기술을 통해 무선 IP망을 활용한 VoIP 서비스의 이동성과 Secure_P2P 기능 지원을 통해 이동 환경 하에서도 기업 업무환경에 맞는다양한 VPN 기능 및 강화된 보안 기능을 제공할 수 있도록 한 것으로, WiBro/Wi-Fi 기술을 동시에 지원하기 때문에 자연스럽게 이기종망간의 연동 및 빠른 핸드오버 기능을 함께 제공할 수 있도록 함으로써, 기업 구내통신망인 WiBro/Wi-Fi 등의 무선 IP 망내에서도 보다 안정적인 이동형 VoIP 서비스를 제공할 수 있도록 한 것이다.
kMIP 솔루션이 도입된 서버, 이동 및 고정 단말들간에 이루어지는 모든 통신은 기본적으로 IPSec/TLS과 같은 단대단 보안 기술이 적용되어 모든 정보들이 암호화된 상태에서 통신이 이루어지며, 단말 대 단말, 단말 대서버, 서버 대 서버간 Peer-to-Peer 보안 터널을 통해서만 통신이 이루어지기 때문에 보안성이 중요시 되는 기업 업무환경에 적용이 용이하도록 한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명을 적용하면, 기업내부의 구내통신에서 흔히 활용되어 왔던 PSTN 기반의 일반유선전화 환경과 CDMA 기술 기반의 이동통신 환경을 WiBro, Wi-Fi/WiMax 등의 IP 기술을 활용한 무선 액세스망으로 대체할 수 있기 때문에 기업은 일반유선전화의 저비용성과 자유로운 이동성을 확보함과 동시에 휴대전화와 같은 이동통신환경을 제공할 수 있는 안정적인 VoIP 서비스 환경 (Mobile VoIP)으로 구축할 수 있다.
또한 기업 내·외부에 분산되어 있는 다양한 이동단말들에 대한 실시간 이동 관리 및 Closed User Group 단위의보안/인증을 통한 손쉬운 Mobile VPN 환경을 구축할 수 있는 잇점을 갖는다.
본 발명은 WiBro/Wi-Fi 기반의 빠른 핸드오버 기능을 지원하는 xGMIP 시스템으로 구성되며,xGMIP 시스템은 xGMIP 서버(Server)와, 이를 지원하는 모바일 노드(MN: Mobile Node), Correspondent Node (CN)와, 콜 에이전트/소프트 스위치(Call Agent/Softswitch) 및 CUG/VPN 매니저(Manager)로 구성되는 것을 특징으로 한다.이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 첨부된 도면 도 3내지 도 9에 도시된 실시 예를 참조하여 그 구성 및 작용을설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이,xGMIP CF (Client Function) 기능을 지원하는 모든 단말기(200)에 대한 최초 등록 정보와 지속적인 바이딩 업데이트(Binding Update) 정보를 통합 관리하여 이동 단말기(200)의 지속적인 실시간 위치정보를 관리하며, VoIP서비스 제공을 위한 신호 패킷의 전달 기능 및 개별 단말기(200)와의 통신을 위한 제어 채널 관리 기능을 제공하는 xGMIP 서버(100)와,
xGMIP 서버(100)에 대한 등록, 주기적인 바인딩 업데이트(Binding Update)와 이동으로 인해 네트워크 정보가 변경되었을 때 수행하는 바인딩 업데이트 기능을 동시에 제공하며, 단말기가 가진 무선 인터페이스를 통해 새로운인접 셀 탐지 및 빠른 핸드오버 기능을 제공하는 이동 단말기(MN)(CN)(200)와,이동 단말기(MN 또는 CN)(200)에서 발생하는 IPv6 기반의 SIP Call 처리 기능을 지원하며, xGMIP 서버(100)와연계한 보안 및 네트워크 접속 기능을 제공하여 xGMIP 솔루션을 지원하기 위한 Call Agent/IP-PBX(300)와,외부 서버 또는 GUI 툴을 활용한 직간접 접속을 통한 CUG(Closed User Group) 및 VPN 정보의 추가/변경/삭제기능을 제공하는 가상 사설망 구성을 지원하는 CUG/VPN 매니저(Manager)(400)와,CUG 구성원들만이 사용할 수 있는 별도의 저장 공간인 가상의 데이터 케시 메모리(Data cache memory)를 관리하는 데이터 캐시 서버(500)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명은,Secure Mobile IP 기술 (xGMIP: x Generation Mobile IP)을 통해 제공되는 다양한 유무선·이기종망간의 끊김없는 이동성(Seamless Mobility)과 기업 내·외부에서 활동하는 여러 통신대상들간에 직접 연결되는 1대1 보안통신 (P2P Secure Tunnel) 기술을 활용하여, 현재 서비스되고 있는 서비스들 중 대표적인 기업용 어플리케이션서비스인 유선기반의 VoIP 및 VPN 서비스 등과 결합하여 안정적인 서비스를 제공할 수 있는 방안을 제시하고자한 것으로, 본 발명의 동작을 설명하기에 앞서 xGMIP 솔루션에 대하여 설명하기로 한다.
xGMIP 솔루션은 이동 단말기가 가지는 무선 링크를 통해 동시에 2개의 서로 다른 통신 채널을 형성하며 이를 통해 MBB (Make-Before-Break) 기능을 제공한다.
도 3은 xGMIP 솔루션에 있어서, MBB 기능을 나타낸 도면이다.
MBB 기능은 이동 단말이 셀내에서 자유롭게 이동하던 중, 인접 셀과의 경계지점에 이동 단말이 접근하게 되면 2계층에서 새로운 링크를 발견하고 현재 통신을 하고 있는 활성화 채널 이외의 다른 한 채널이 새롭게 발견된 통신 채널을 통해 새로운 셀로부터 통신에 필요한 2계층/3계층 정보를 수신하여 새로운 셀내로 단말이 이동하더라도 바로 서비스할 수 있는 상태 (Standby)를 유지하고 있게 된다.
이 상태에서 이동 단말이 새로운 셀 영역내로 최종 이동하게 되면 그 즉시 이동 단말에서 빠른 핸드오버가 일어나게 되어 150ms 이내에 서비스가 연속적으로 이루어지게 된다.
또한 이때 제공되는 xGMIP 솔루션이 WiBro/Wi-Fi 기술을 동시에 지원하기 때문에 자연스럽게 이기종망간의 연동및 빠른 핸드오버 기능을 함께 제공할 수 있다.
상기의 목적에서 밝힌 바와 같이, 이와 같은 MBB기반의 빠른 핸드오버 기능을 지원하는 xGMIP 솔루션의 탁월한서비스 연속성 지원 기능을 기반으로 하면, 기업 구내통신망의 근간을 이룰 WiBro/Wi-Fi 등의 무선 IP 망내에서도 실시간 어플리케이션인 VoIP 서비스의 자유로운 이용이 가능하며, xGMIP 솔루션에서 제공되는 VoIP 서비스는상용화된 SIP (Session Initiation Protocol)을 이용하여 VoIP 서비스 제공에 필요한 신호 메시지들을 처리하고, xGMIP Server를 통해서는 단말의 이동에 대한 정보관리 및 빠른 핸드오버 기능을 처리한다.
네트워크 연결에 해당하는 xGMIP 서버 기능과 VoIP 서비스 기능의 적절한 조합을 통해 안정적인 이동형 VoIP 서비스를 제공할 수 있게 된다.또한 xGMIP 솔루션이 제공하는 CUG (Closed User Group)/VPN Manager 기능을 통해 가입자의 근무환경과 무관하게 효율적이고 능동적인 가상 사설망 구성이 가능하게 된다.
또한 kMIP 솔루션이 도입된 서버, 이동 및 고정 단말들간에 이루어지는 모든 통신은 기본적으로 IPSec/TLS과 같은 단대단 보안 기술이 적용되어 모든 정보들이 암호화된 상태에서 통신이 이루어지며, 단말 대 단말, 단말 대서버, 서버 대 서버간 Peer-to-Peer 보안 터널을 통해서만 통신이 이루어지기 때문에 보안성이 중요시 되는 기업 업무환경에 적용이 용이하다.
본 발명은 기업이 현재 사용하고 있는 IPv4망을 기본 모델로 하고 있으나 실제적인 서비스 활용에 있어서는IPv6 어플리케이션을 사용하고 있기 때문에 각각의 어플리케이션 서버 및 이동 또는 고정 단말들은 IPv6 overIPv4 기능을 지원하는 xGMIP 기능이 활성화되어 있어야 한다.
또한 통신 대상들간의 직접적인 P2P 연결을 위한 보안 채널 확보를 위해서는 xGMIP 솔루션과 연계된 IPSec/TLS와 같은 암호화 기능을 제공하여야 한다.
이러한 특징을 갖는 xGMIP 솔루션을 기반으로 한 본 발명을, 무선 IP 환경에서의 이동형 VoIP 서비스 및 VPN서비스를 중심으로 전반적인 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 있어서, xGMIP 솔루션을 적용한 기업 통신망의 일 예를 나타낸 도면이다.
먼저, xGMIP 솔루션을 기반으로 한 무선 IP 환경에서의 이동형 VoIP 서비스는 다음과 같은 절차에 의해 이루어진다.
xGMIP 서버(100)를 통해 관리되는 이동 환경하에서 제공되는 모든 VoIP 서비스의 신호 관련 정보 메시지(SIPSignaling)들은 xGMIP 서버(100)를 경유하여 Call Agent(300)로 전달되며, 전달된 신호 정보메시지는 CallAgent(300)에서 IPv6 기반의 SIP Call Flow 처리를 통해 서비스가 이루어지게 되는 바, 이를 도 6 내지 도 8의
도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 xGMIP 서버를 이용한 기본적인 SIP 콜 프로세스를 보인 도면이다.
① Call Agent(300), MN, CN(200) 및 CUG/VPN 매니저(400) 등은 최초 xGMIP 서버(100)에 서버 및 사용자 등록을 하고, 무선 IP 환경에 있는 이동 단말기(200)인 MN 또는 CN의 경우에는 지속적인 바인딩 업데이트를 xGMIP서버(100)로 전송하여 자신의 실시간 위치정보를 알린다.
② 최초 MN이 CN과의 통화를 위해 SIP Call Setup 메시지인 INVITE 메시지를 xGMIP 서버(100)로 전달하면xGMIP 서버(100)는 수신한 INVITE 메시지를 그대로 Call Agent(300)로 전달한다.
③ 전달된 SIP INVITE 메시지 및 이후의 Call Signaling 처리는 IPv6 기반의 기본적인 SIP Call Flow 처리를따른다.
④ 이후 MN과 CN간의 SIP Call Signaling 처리(Call Setup)가 완료되면 MN과 CN간의 직접적인 P2P 보안 터널을통해 음성통화가 이루어진다.(P2P Tunnel Creation)
⑤ 호 종료를 위한 SIP Call Signaling 메시지인 BYE 메시지는 xGMIP 서버(100)를 통해 Call Agent(300)로 전달되고 Call Setup과 동일하게 기본적인 SIP Call Flow 처리에 따라 호가 종료된다.(Call Release)
기본적인 xGMIP 서버(100)와 Call Agent(300)간의 SIP Call 처리는 이상과 같이 이루어지나, 가) SIP CallSignaling 도중이나 나) MN-CN간 통화 중인 상태에서 MN 또는 CN의 이동이 발생하는 경우에는 xGMiP 서버(100)가 관리하고 있는 MN과 CN의 이동정보를 기초로 다음과 같이 Call Signaling 및 VoIP 서비스 흐름이 변경된다.
도 7은 SIP Call Signaling 도중 단말기가 이동된 경우 Call Signaling 및 VoIP 서비스 흐름을 나타낸 예를 나타낸 도면이다.가) SIP Call Signaling 도중 단말기 이동
① 앞에서 설명한 도 6의 기본적인 SIP Call Process 과정 중에서( ② ~ ③ 및 ⑤ 과정)에서 단말기(200)의 이동으로 인해 IP 주소가 변경되면 우선 단말기(200)의 주소가 변경되는 시점에 이동 단말기(MN#1)(200)가 보낸바이딩 업데이트(Binding Update) 메시지를 통해서 xGMIP 서버(100)는 이동 단말기(200)의 변경된 IP 주소와 이전 주소를 알게 된다.
② 이때 Call Agent(300)로 전달되는 SIP Call Signaling 메시지에는 변경된 IPv4 주소가 SIP Call 처리에 아무런 영향을 미치지 않기 때문에 xGMIP 서버(100)가 수신한 메시지를 그대로 전달한다.
③ Call Agent(300)의 SIP Call Signaling 처리에 대한 응답 메시지를 이동한 단말기(MN#1)(200)로 전달해야하는 시점에서, xGMIP 서버(100)가 관리하고 있던 IPv4 주소 테이블에서 신규로 등록된 최근의 IPv4 주소로 변환(IPv4 Forwarding Table Update)하여 이동 단말기(200)에게 전달하면 된다.
도 8은 MN-CN간 통화중인 상태에서의 단말기(MN 또는 CN)의 이동이 발생할 경우의 Call Signaling 및 VoIP 서비스 흐름을 나타낸 예를 나타낸 도면이다.
나) MN-CN간 통화 중인 상태에서의 단말 이동
MN과 CN 간의 직접적인 P2P 보안 터널을 통해 음성통화를 진행하는 동안에 단말기(200)가 이동하는 상황은xGMIP 솔루션의 MBB 기능인 빠른 핸드오버 기능을 활용한 이동성 제공 절차와 동일하다.
① 기본적인 SIP Call Process 과정 중에서 MN과 CN간 음성통화 과정(④)중에 MN이 새로운 2계층 링크(셀)를 탐지하게 되면 새로운 링크에 대한 2계층/3계층 정보를 수신하여 새로운 링크를 통해 즉각적인 통신이 가능하도록2계층/3계층/보안 경로를 사전에 설정한다.(NEW Link/CELL Detection)
② MN이 완전히 새로운 링크(셀) 영역으로 진입(MN/CN New)하게 되면 핸드오버 수행를 결정하고 xGMIP 서버로바이딩 업데이트(Binding Update) 메시지를 전송한다.
③ 바인딩 업데이트(Binding Update) 후 MN은 빠른 핸드오버 (Fast Handover) 기능을 수행하여 CN과 통화 중인기존 음성 채널을 손실 및 지연없이 새로운 음성 채널로 변경(New P2P Tunnel Creation)하게 된다.
④ MN 또는 CN이 계속적으로 이동하는 상황일 경우에도 ① ~ ③ 과정을 반복수행하면 안정적인 음성통화 서비스를 제공할 수 있다.
둘째, xGMIP 솔루션의 CUG (Closed User Group)/VPN 매니저 기능을 기반으로 한 무선 IP 환경에서의 효율적인VPN 서비스 제공 및 가상 그룹 관리기능은 다음과 같은 절차에 의해 이루어진다.
도 9는 CUG 매니저 기능을 기반으로 한 무선 IP 환경에서의 VPN 서비스를 나타낸 도면이다.xGMIP 솔루션을 통해 제공되는 모든 통신 채널은 기본적으로 IPSec/TLS을 통해 통신개체간 P2P Tunnel을 생성하기 때문에 기업이 요구하는 보안 통신기능을 원천적으로 만족할 수 있다.
① CUG Owner는 CUG/VPN 매니저(400)를 통해 가상 그룹(Virtual Group)을 생성하고 여기에 그룹을 형성할 MN또는 CN의 구성원을 추가한다.이때 등록에 필요한 정보는 MN 또는 CN의 IPv6 어드레스(Address) 및 ID, 암호(Password) 등을 포함한다.
② 또한 CUG 매니저(400)는 해당 CUG 구성원들만이 사용할 수 있는 별도의 저장 공간인 가상의 데이터 캐쉬 메모리(Data Cache Memory)를 데이터 캐시 서버(500)내에 구성한다.
③ CUG 구성원으로 등록된 MN 또는 CN이 CUG 정보 생성 및 변경된 이후, 기업 내,외부 어디서든 최초로 xGMIP서버에 등록 및 접속을 수행하게 되면 MN 또는 CN은 변경된 CUG 정보를 수신하게 되어, 이를 기반으로 자유로운CUG 구성원간 통신이 가능하다.

Claims (4)

  1. xGMIP CF (Client Function) 기능을 지원하는 모든 단말기에 대한 최초 등록 정보와 지속적인 바이딩 업데이트(Binding Update) 정보를 통합 관리하여 이동 단말기의 지속적인 실시간 위치정보를 관리하며, VoIP 서비스 제공을 위한 신호 패킷의 전달 기능 및 개별 단말기와의 통신을 위한 제어 채널 관리 기능을 제공하는 xGMIP 서버와,xGMIP 서버에 대한 등록, 주기적인 바인딩 업데이트(Binding Update)와 이동으로 인해 네트워크 정보가 변경되었을 때 수행하는 바인딩 업데이트 기능을 동시에 제공하며, 단말기가 가진 무선 인터페이스를 통해 새로운 인접 셀 탐지 및 빠른 핸드오버 기능을 제공하는 이동 단말기와,이동 단말기에서 발생하는 SIP Call 처리 기능을 지원하며, xGMIP 서버와 연계한 보안 및 네트워크 접속 기능을제공하는 Call Agent를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반모바일 VoIP 서비스 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 외부 서버 또는 GUI 툴을 활용한 직간접 접속을 통한 CUG(Closed User Group) 및 VPN 정보의 추가/변경/삭제 기능을 제공하는 가상 사설망 구성을 지원하는 CUG/VPN 매니저(Manager)와,CUG 구성원들만이 사용할 수 있는 별도의 저장 공간인 가상의 데이터 케시 메모리(Data cache memory)를 관리하는 데이터 캐시 서버를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반 모바일 VoIP 서비스 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 IPv4 기반의 네트워크로 구성되며, 상기 xGMIP 서버, Call Agent CUG/VPN매니저(Manager), 데이터 캐시 서버와 같은 서버 시스템 및 이동 단말기는 IPv6기반의 처리 프로세스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유무선통합 기업 통신망 환경에서의 CUG/VPN기반 모바일 VoIP 서비스 시스템.
  4. Call Agent, 단말기 및 CUG/VPN 매니저 등의 최초 xGMIP 서버에 서버 및 사용자 등록을 하고, 무선 IP 환경에있는 이동 단말기인 MN 또는 CN의 경우에는 지속적인 바인딩 업데이트를 xGMIP 서버로 전송하여 자신의 실시간위치정보를 알리는 과정과,통화하고자 하는 단말기간에 SIP Call Setup 메시지인 INVITE 메시지를 xGMIP 서버로 전달하여 Call Agent를통해 SIP Call Flow 처리를 수행하는 콜 셋업(Call Setup)과정과,통화하고자는 양 단말기간의 SIP Call Signaling 처리(Call Setup)가 완료되면 직접적인 P2P 보안 터널을 통해양 단말기간 음성통화가 이루어지는 과정과, (P2P Tunnel Creation)호 종료를 위한 SIP Call Signaling 메시지인 BYE 메시지가 xGMIP 서버를 통해 Call Agent로 전달되어 양 단말기간의 SIP Call Flow 처리에 따라 호가 종료되는 과정과, (Call Release)SIP Call Process 과정 중에서 단말기의 이동으로 인해 IP 주소가 변경되면 우선 단말기(MN#1)의 주소가 변경되는 시점에 이동 단말기(MN#1)가 보낸 바이딩 업데이트(Binding Update) 메시지를 통해서 xGMIP 서버는 이동 단말기의 변경된 IP 주소와 이전 주소를 인식하고, 단말기(MN#1)로부터 수신된 SIP Call Signaling 메시지를Call Agent로 그대로 전송하고, Call Agent의 SIP Call Signaling 처리에 대한 응답 메시지를 이동한 단말기(MN#1)로 전달해야 하는 시점에서, xGMIP 서버가 관리하고 있던 주소 테이블에서 신규로 등록된 최근의 주소로변환하여 이동 단말기(MN#1)로 전달하는 SIP Call Signaling을 수행하는 과정과,단말기(MN-CN)간 통화 중인 상태에서의 단말기가 이동하면 SIP Call Process 과정 중에서 MN과 CN간 음성통화과정중에 단말기(MN)가 새로운 계층 링크(셀)를 탐지하게 되면 새로운 링크에 대한 계층 정보를 수신하여 새로운 링크를 통해 즉각적인 통신이 가능하도록 계층/보안 경로를 사전에 설정하는 과정과,(NEW Link/CELLDetection)
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