KR101491979B1 - 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법 - Google Patents

해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상 통신을 위한 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 해상 멀티대역 네트워크에 적용할 수 있는 수직 핸드오버를 위한 논리 구조와 참조 통신모델을 제안하고 관련 명령어를 재정의하여 해상 멀티대역 시스템이 이종 간 핸드오버시 끊김 없는 통신을 지원할 수 있도록 한 것이다. 따라서, 본 발명에 의할 경우 선박국이 육상 네트워크에 위치한 별도의 정보 서버에 접속하여 정보를 얻는데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 동일 선박국 내 계층 간 로컬 통신을 통해 핸드오버에 필요한 정보를 획득하여 접속 소요 시간을 줄일 수 있다. 또한, 새롭게 감지된 네트워크는 링크의 우선순위에 따라 현재 사용하는 네트워크 링크보다 우선순위가 높을 때만 핸드오버를 위한 과정을 수행함으로써 핸드오버를 위해 육상국과 선박국 간의 불필요한 통신 절차를 최소화할 수 있고, 핸드오버에 필요한 정보들을 정보 서버 선박국에서 유지, 관리함으로써 육상의 네트워크 간 통신을 통한 정보획득이 아닌 노드 내 로컬 통신을 통해 신속한 정보를 취득할 수 있다.

Description

해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법{A vertical handover system for maritime multi-band networks and a method thereof}
본 발명은 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 해상 멀티대역 네트워크에 적용할 수 있는 수직 핸드오버를 위한 논리 구조와 참조 통신모델을 제안하고 관련 명령어를 재정의하여 해상 멀티대역 시스템이 이종 간 핸드오버시 끊김 없는 통신을 지원할 수 있도록 한 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에 다양한 형태의 해상통신 서비스 요구에 따라 안전, 보안과 관련된 메시지 통신 외에도 인터넷 연결 기반의 통신 서비스 (웹 브라우징, 이메일, 동영상) 수요가 증가하고 있다.
이러한 해상통신 서비스를 지원하기 위해서는 실시간 데이터 전송, 통신 신뢰성, 높은 대역폭 등이 요구되며, 단절없는 인터넷 통신이 제공되어야 한다.
위성통신은 이러한 요구사항을 만족시킬 수 있으나 사용자 입장에서 비싼 통신비가 부담이 된다. 위성에 비해 저렴한 통신비를 갖는 VHF (Very High Frequency)와 HF (High Frequency) 네트워크는 현재 WRC (World Radio Conference)에서 규정한 해상 통신 표준 주파수 대역이지만 낮은 전송속도로 통신 서비스를 지원한다. 반면에, WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)는 높은 전송속도를 가지나 통신 범위가 VHF/HF 네트워크에 비해 통신 범위가 지극히 제한적이다.
이처럼 무선 통신 네트워크는 특성에 따라 주파수 대역과 전송속도, 통신 범위를 제공하게 되므로, 단일 무선 주파수 대역의 통신 시스템을 이용하여 해상 통신 서비스를 저렴한 가격으로 효율적으로 제공하는데 어려움이 있었다.
이러한 해상 통신 상황에 대응하기 위해, 가용한 여러 무선 네트워크 (WiMAX, VHF, HF, 위성)를 통합 운용하는 멀티대역 통신 시스템이 고려되고 있는데, 멀티대역 통신 시스템에서는 서로 다른 네트워크들이 독립적으로 동작하며, 멀티대역 선택기를 통해 요구되는 멀티미디어 서비스에 따라 통신비용을 고려하여 가장 적합한 네트워크로 선택하여 전환한다.
이 때, 사용자의 통신이 끊기지 않고, 이종망 간 무선 네트워크를 선택하여 전환하는 기술을 수직 핸드오버 또는 핸드오프라고 한다.
수직핸드오버를 위한 기술로 IEEE 802.21 표준 기술이 있다. IEEE 802.21은 3GPP, 3Gpp2, IEEE 802 표준 계열 네트워크 간에 끊김없는 통신을 지원하기 위한 매체독립핸드오버 (MIH: Media Independent Handover) 프레임워크 와 수직핸드오버 절차 및 관련 명령어에 대해 정의하고 있다.
그러나, 육상 네트워크를 위해 표준으로 제정된 IEEE 802.21 기술을 해상의 멀티대역 네트워크에 그대로 적용하기에는 무리가 있었고, 해상멀티대역 네트워크는 WiMAX, VHF, HF, 위성 네트워크로 구성되며, 이는 WiMAX 네트워크를 제외하고는 IEEE 802.21 표준에서 고려하는 네트워크가 아니다.
또한, IEEE 802.21 표준을 따르기 위해서는 수직핸드오버를 위한 매체독립핸드오버 기능(MIHF: Media Independent Handover Function)이 VHF, HF, 위성 네트워크에도 탑재 되어야 하는데, 실제 적용하기에는 무리가 있었다.
따라서, 해상 멀티대역 네트워크용 수직핸드오버를 위한 MIH 프레임워크와 수직핸드오버 절차 및 관련 명령어가 새롭게 정의되어야 할 필요성이 있었다.
한편, 선행기술문헌의 특허문헌은, 해안 기지국들의 설정정보와 해상의 선박국들의 설정정보를 포함하는 해상 배치 정보를 해상 방송 기지국으로부터 수신하고, 무선링크 설정 가능한 해안 기지국이 존재하면 무선링크를 설정하고, 무선링크 설정 가능한 해안 기지국이 존재하지 않고 무선링크 설정 가능한 인접 선박국을 통해 무선링크를 설정하고, 무선링크 설정 가능한 해안 기지국이 존재하지 않고 무선링크 설정 가능한 인접 선박국도 존재하지 않으면 INMARSAT(Internal Maritime Satellite) 또는 MVSAT(Maritime Very Small Aperture Terminal)와 무선링크를 설정하는 해상 통신 시스템 및 방법의 구성에 대해서 개시하고 있다.
[특허문헌] 대한민국 공개특허 제10-2013-0074901호(2013.07.05. 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 해상의 멀티대역 가용 무선 네트워크들에 이동노드인 선박국이 수직핸드오버를 수행할 수 있는 선박국용 매체독립 핸드오버 구조 및 통신모델, 수직 핸드오버 절차 및 관련 명령어를 정의할 수 있는 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 해상 멀티대역 네트워크를 위한 핸드오버 시스템의 수직 핸드오버 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템은, 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)의 VHF 링크계층에서 링크 감지 인식(Link_detected.indication) 메시지를 전달받아 MIH 사용자(MIH user)에게 새로운 링크 감지를 알리고, 감지된 VHF 링크의 라우팅 정보를 의뢰하며, 상기 MIH 사용자(MIH user)의 요청에 따라 VHF로 링크를 전환하는 매체독립 핸드오버 기능부(420); 상기 감지된 VHF 링크와 현재 사용 중인 HF 링크의 우선순위를 비교하여 수신된 응용 요구사항 정보에 의해 가용 네트워크의 링크 우선순위를 관리하는 링크 우선순위 관리자(422); 및 상기 MIH 사용자(MIH user)로부터 상기 응용 요구사항 정보를 전달받아 상기 링크 우선순위 관리자(422)에게 상기 감지된 링크의 우선순위를 요청하고, 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)로부터 상기 감지된 VHF 링크의 라우팅 정보를 의뢰받아 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)를 구분하는 정보 서버 선박국(421);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법은, (a) 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 비콘 메시지를 받으면 MIH 사용자(MIH user)에게 VHF 링크 감지를 알리고, 상기 MIH 사용자(MIH user)가 응용 요구사항 정보를 정보 서버 선박국(421)에 전달하며, 링크 우선순위 관리자(422)로 하여금 감지된 링크의 우선순위를 요청하는 핸드오버 초기화 단계; (b) 상기 링크 우선순위 관리자(422)가 상기 감지된 VHF 링크와 현재 사용 중인 HF 링크의 우선순위를 비교하여 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 감지된 VHF 링크의 라우팅 정보를 상기 정보 서버 선박국(421)에게 의뢰하고, 상기 정보 서버 선박국(421)이 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)를 구분하여 MIH 라우팅 응답 취득 여부를 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에 알려주며, 서빙 접촉점(serving PoA)이 후보 접촉점(candidate PoA) 및 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)에게 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 대상 링크로 핸드오버 할 것을 알려 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 링크 전환을 위한 준비가 완료되었음을 알리는 핸드오버 준비 단계; (c) 상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 VHF로 링크 전환하도록 요구함에 따라 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 VHF로 링크를 전환하고 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 링크가 전환되었음을 알리는 핸드오버 실행 단계; 및 (d) 상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 핸드오버 작업의 완료를 요구함에 따라 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 후보 접촉점(candidate PoA)에게 상기 링크 전환된 VHF가 새로운 서빙 접촉점(serving PoA)이 됨을 알리며, 상기 HF 링크에 할당된 재원들을 해제하고 상기 새로운 서빙 접촉점(serving PoA)에 핸드오버가 이루어졌는지 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN) 및 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 알리는 핸드오버 완료 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명에 따르면, 선박국이 육상 네트워크에 위치한 별도의 정보 서버에 접속하여 정보를 얻는데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 동일 선박국 내 계층 간 로컬 통신을 통해 핸드오버에 필요한 정보를 획득하여 접속 소요 시간을 줄일 수 있다.
또한, 새롭게 감지된 네트워크는 링크의 우선순위에 따라 현재 사용하는 네트워크 링크보다 우선순위가 높을 때만 핸드오버를 위한 과정을 수행함으로써 핸드오버를 위해 육상국과 선박국 간의 불필요한 통신 절차를 최소화할 수 있고, 핸드오버에 필요한 정보들을 정보 서버 선박국에서 유지, 관리함으로써 육상의 네트워크 간 통신을 통한 정보획득이 아닌 노드 내 로컬 통신을 통해 신속한 정보를 취득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 해상 멀티대역 네트워크에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 IEEE 802.21 매체 독립 핸드오버(MIH)에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 매체 독립 핸드오버 구조에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 매체 독립 핸드오버 통신 모델에 대한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따라 해상 멀티대역 네트워크를 위해 매체 독립 핸드오버가 추가된 프리머티브에 대한 표이다.
도 6은 본 발명에 따라 해상 멀티대역 네트워크를 위해 매체 독립 핸드오버가 생략된 프리머티브에 대한 표이다.
도 7은 본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법의 동작을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
해상 멀티대역 네트워크
도 1은 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 해상 멀티대역 네트워크에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 해상 멀티대역 네트워크의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 해상 멀티대역 네트워크는 다수의 선박국과 WiMAX, VHF, HF, 위성 무선 네트워크 육상국으로 구성된다. 선박국은 멀티대역 통신 시스템을 사용하여 사용자 요구조건 및 환경에 따라 가장 최적의 네트워크를 선택하여 통신할 수 있다.
해상 멀티대역 네트워크에서는 2종류의 무선 통신 타입이 존재하는데, 선박국과 육상국 간 (ship-to-shore) 통신과 선박국 간(ship-to-ship) 통신이 있다.
선박국과 육상국 간 통신은 선박국과 육상국이 직접 통신하는 방식으로 선박국과 WiMAX/ VHF/ HF/ 위성 네트워크 육상국 간의 통신이 포함된다.
이러한 육상국들은 다양한 멀티미디어 서비스를 선박국들에게 제공해주기 위해 육상 백본 네트워크와 연결되어 있다. 선박국이 인근 해에 위치시(수 km 이내), WiMAX 네트워크 육상국과 통신은 빠른 전송속도를 보장한다. 선박국과 VHF 네트워크 육상국 간 통신은 주로 AIS(Automatic Identification System)을 통한 선박의 위치나 선박 식별시 이용된다.
HF 네트워크 육상국과의 통신에서는 HF 대역 디지털 서비스 이용을 위해 표준인 PACTOR 프로토콜을 사용하여 낮은 전송속도의 통신을 지원한다. 선박국과 위성 네트워크의 통신시, 위성은 값비싼 통신비용으로 통신거리에 제약을 받지 않고 높은 데이율의 신뢰성 있는 통신을 제공한다. 따라서, 선박국의 긴급 상황이나 고품질의 통신 서비스를 요구 시 위성 네트워크를 사용한다.
선박국 간 통신은 선박국 간 자유로이 통신을 할 수 있어 애드-호크(ad-hoc) 네트워크를 구성할 수 있다. 도 1에서 보듯이 VHF 대역을 사용하는 선박국이 육상국과 직접 통신이 불가할 때, 이웃 선박국을 이용하여 육상국과의 통신을 할 수 있다.
만일 VHF 대역에서 이웃 선박국을 발견하지 못하면, 선박국은 멀티대역 통신 시스템을 통해 VHF 외의 가용 네트워크를 선택하여 선박국과 육상국 간 통신을 한다. 이 때, 가용 네트워크는 HF 네트워크와 위성 네트워크가 될 수 있으며, 선박국은 가장 최적의 네트워크를 선택하여 수직 핸드오버를 통해 선택한 네트워크와 통신한다.
IEEE 802.21 매체 독립 핸드오버(MIH)
도 2는 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 IEEE 802.21 매체 독립 핸드오버(MIH)에 대한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 IEEE 802.21 매체 독립 핸드오버(MIH)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
IEEE 802.21 워킹 그룹(working group,WG)은 이종망 간에 끊김없는 핸드오버를 지원하기 위해 프레임워크 및 메커니즘에 대한 기본 표준을 2008년에 제정하였으며, 관련기술의 세분화된 워킹 그룹 제정을 위해 계속 활동 중이다.
IEEE 802.21 MIH 기술은 특정 노드나 네크워크에 관계없이 링크계층 정보와 관련 네트워크 정보를 상위 계층에 제공하여 핸드오버를 용이하게 하고자 한다.
도2에서 보는 바와 같이, 논리적 엔터티(entity)인 매체독립 핸드오버 기능부(Media Independent Handover Function: MIHF, 200)는 링크와 상위 계층(300) 사이에 위치하며 MIH 사용자(MIH user)에게 다음과 같은 3가지 주요 통신 서비스를 제공한다.
첫째, 매체독립 이벤트 서비스(Media Independent Event Service: MIES)는 통신 계층 2 이하의 하위 계층(100)의 변화를 감지하여 관련 이벤트 정보를 상위계층에 제공한다. 관련 이벤트 정보는 링크의 동적 정보(신호세기, 링크의 데이터율), 링크 상태(링크의 연결여부), 예상되는 링크 이벤트 등이다.
둘째, 매체독립 명령어 서비스(Media Independent Command Service: MICS)는 MIH 사용자가 핸드오버와 관련된 링크계층의 상태를 제어하기 위한 명령어 서비스이다.
셋째, 매체독립 정보 서비스(Media Independent Information Service: MIIS)는 특정 지역 내 위치하는 네트워크들의 재원, 기능들을 문의시 관련 정보를 제공하는 서비스이다.
해상 멀티대역 네트워크 매체 독립 핸드오버 구조
도 3은 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 매체 독립 핸드오버 구조에 대한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템 및 방법에 따른 해상 멀티대역 네트워크 매체 독립 핸드오버 구조의 동작을 설명하면 다음과 같다.
선박국용 MIH는 IEEE 802.21 MIH 구조를 기반으로 하며, 하위 계층인 물리계층과 데이터링크 계층에는 WiMAX(500), VHF(600), HF/MF(700), 위성(800) 네트워크로 구성되고, VHF 네트워크를 기본 통신 모드로 사용한다.
네트워크 계층(410)과 데이터링크 계층 사이에는 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 존재하며, 하위 계층의 서로 다른 네트워크 기술들을 상위계층에 전달하여 네트워크 선택 기준에 따라 최적의 네트워크를 선택하여 통신한다.
선박국용 매체독립 핸드오버 기능부(420)에는 IEEE 802.21과 달리, 정보 서버 선박국(Information Server ship: IS ship, 421)과 링크 우선순위 관리자(Link Priority Manager : LPM, 422) 모듈 기능이 추가된다.
정보 서버 선박국(421)은 매체독립 핸드오버 기능부(420) 내에서 핸드오버와 관련된 정보들을 유지, 관리하는 역할을 하는데, 이는 선박국이 육상 네트워크에 위치한 별도의 정보 서버(Information Server: IS)에 접속하여 정보를 얻는데 소요되는 시간을 줄이기 위함이다.
해상의 VHF 링크의 경우 1분에 2250개의 슬롯으로 구성된 시간분할접속 (TDMA: Time Division Multiple Access) 방식으로 통신을 하게 되어, 핸드오버를 위해 필요한 정보를 육상국의 정보 서버와 통신시, 최대 수 분(minutes)이 소요될 수 있다.
이러한 단점을 극복하고자, 본 발명은 선박국의 매체독립 핸드오버 기능부(420) 내 정보 서버 선박국(421) 모듈을 추가하여 동일 선박국 내 계층 간 로컬 통신을 통해 핸드오버에 필요한 정보를 획득하여 접속 소요 시간을 줄일 수 있다.
링크 우선순위 관리자(422)는 정보 서버 선박국(421)으로부터 수신한 응용 요구조건에 따라 가용 네트워크의 링크 우선순위를 둔다.
새롭게 감지된 네트워크는 링크의 우선순위에 따라 현재 사용하는 네트워크 링크보다 우선순위가 높을 때만 핸드오버를 위한 과정을 수행하는데, 이는 핸드오버를 위해 육상국과 선박국 간의 불필요한 통신 절차를 최소화하기 위함이다.
그림 3에서 보는 바와 같이, WiMAX 네트워크의 경우는 육상 네트워크에 적용되는 IEEE 802.21 표준을 따라 매체 독립 핸드오버 기능이 탑재되어 핸드오버를 위한 절차를 수행한다.
반면에, VHF, HF/MF, 위성 네트워크의 경우는 매체 독립 핸드오버 기능이 없고, 선박국에만 매체 독립 핸드오버 기능이 탑재되어 있기 때문에 선박국에서 핸드오버 절차를 담당하여 진행한다.
매체 독립 핸드오버 통신모델
도 4는 본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 매체 독립 핸드오버 통신 모델에 대한 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 매체 독립 핸드오버 통신 모델의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 매체 독립 핸드오버 통신 모델로 선박 애드혹 네트워크 개념을 포함하는데, 구성되는 네트워크 엔터티는 다음과 같다.
MIH point of service(MIH PoS)는 이동 노드인 선박국간 매체 독립 핸드오버 메시지를 교환하는 네트워크 엔터티로서, 해상 멀티대역 네트워크에서는 WiMAX의 코어 네트워크가 해당된다.
MIH point of attachment (MIH PoA)는 선박국과 매체 독립 핸드오버 메시지 교환을 위한 2계층 간 링크 종단점이다.
Non-MIH PoA는 선박국과 매체 독립 핸드오버 기능이 없는 네트워크 간의 2계층 간 링크 종단점이다.
매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH mobile node: MIH MN)는 해상 멀티대역 모든 네트워크와 2계층 간 통신이 가능한 이동 노드(선박국)이다.
VHF 릴레이 노드(VHF relay node: VHF RN)는 VHF 통신을 사용하는 선박국이 육상국과 통신을 위해 이웃 선박국에게 데이터 전달을 요구하는 노드이다. 이는 해상 멀티대역 네트워크에서 선박국간 VHF 애드혹 네트워크를 지원하기 위한 엔터티이다.
Interrupt PoA는 긴급한 메시지 전달 시, 선박국의 핸드오버 준비 절차 없이 즉시 링크 전환을 통해 선박국과 링크 전환된 네트워크 간의 2계층 간 링크 종단점이다.
이러한 네트워크 엔터티들의 핸드오버 통신을 위한 참조 지점은 다음과 같다.
R1 (MIH MN ⇔ serving non-MIH PoA)는 매체독립 핸드오버 이동 노드와 Non-MIH PoA 간의 통신 지점이며, 이 때 매체독립 핸드오버 이동 노드는 현재 사용 중인 링크의 네트워크 정보를 정보 서버 선박국(421)에 저장한다.
R2 (MIH MN ⇔ candidate non-MIH PoA)는 매체독립 핸드오버 이동 노드와 네트워크 전환 가능성이 있는 non-MIH PoA 간의 통신 지점이다. 이처럼 선박국의 네트워크 전환 가능성이 있는 링크 종단점을 후보 접촉점(candidate PoA)라 하며, 선박국이 현재 사용 중인 링크와 다른 종류의 링크가 감지되었을 때 2계층 간 통신이 해당한다.
R3 (MIH MN ⇔ interrupt non-MIH PoA)는 매체독립 핸드오버 이동 노드와 Interrupt PoA 간의 통신 지점이다. 긴급한 메시지 전달 또는 응급 상황 시, 현재 사용 중인 링크에서 핸드오버를 위한 준비절차 없이 즉시 interrupt PoA로 네트워크를 선택하여 통신한다. 해상 멀티대역 네트워크에서 선박국과 위성 네트워크 간의 2계층 통신이 그 예이다.
R4 (MIH MN ⇔ VHF RN)는 매체독립 핸드오버 이동 노드와 VHF RN 선박국 간의 통신 지점이다. 매체독립 핸드오버 이동 노드는 데이터 전달을 위한 VHF 링크 감지 시, VHF RN의 라우팅 정보를 매체독립 핸드오버 기능부(420) 내의 정보 서버 선박국(421)에 저장하여 VHF네트워크로 핸드오버 시 사용한다. 이는 VHF 핸드오버를 위한 경로생성 절차를 따로 거치치 않고 정보 서버 선박국(421) 내에 저장된 정보를 이용하여 핸드오버를 실시하기 위해서이다.
R5(MIH MN ⇔ candidate MIH PoA)는 매체독립 핸드오버 이동 노드와 네트워크 전환 가능성이 있는 MIH PoA간의 통신 지점이다. 해상 멀티대역 네트워크에서는 선박국과 핸드오버 가능성이 있는 WiMAX 네크워크 간의 2계층 통신에 해당되며, 이 때 핸드오버 절차는 IEEE 802.21 표준을 따른다.
수직 매체 독립 핸드오버 절차
도 5는 본 발명에 따라 해상 멀티대역 네트워크를 위해 매체 독립 핸드오버가 추가된 프리머티브에 대한 표이다.
도 6은 본 발명에 따라 해상 멀티대역 네트워크를 위해 매체 독립 핸드오버가 생략된 프리머티브에 대한 표이다.
도 7은 본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법의 동작을 설명하면 다음과 같다.
매체독립 핸드오버 이동 노드의 VHF 링크계층에서 비콘 메시지를 받으면 링크 감지 인식 (Link_detected.indication) 이벤트를 발생시켜 매체독립 핸드오버 기능부(420)에 전달한다. 이는 IEEE 802.21에서 정의한 것으로 새로운 VHF 링크 감지 시 해당 링크계층에서 이벤트로 매체독립 핸드오버 기능부(420)에 알려준다(S101).
도 5에서 단계(S100)의 이벤트는 매체독립 핸드오버 기능부(420)를 거쳐 MIH_링크 감지 인식(MIH_ Link_detected.indication) 메시지를 통해 MIH 사용자에게 새로운 링크 감지를 알린다(S102).
도 5에서 메시지 MIH_링크 감지 인식 메시지를 수신한 MIH 사용자는 응용 요구사항 정보를 메시지 MIH_응용 요구사항 (MIH_Application.requirement) 메시지를 통해 정보 서버 선박국(421)에 전달한다(S103).
응용 요구사항 정보에는 통신서비스 품질(Quality of Service: QoS) 요구조건, 이동 노드의 위치나 이동속도과 같은 상황정보 등이 포함되며, 이는 핸드오버에 필요한 정보들을 정보 서버 선박국(421)에서 유지, 관리함으로써 육상의 네트워크 간 통신을 통한 정보획득이 아닌 노드 내 로컬 통신을 통해 신속한 정보를 취득하기 위함이다.
정보 서버 선박국(421)은 응용계층에서 받은 도5에서 메시지 MIH_응용 요구사항 정보와 가용 링크 정보를 포함한 링크 우선 순위 요청(Link_priority.request) 메시지를 링크 우선순위 관리자(422)에게 전달하여 감지된 링크의 우선순위를 요청한다(S104).
이 때, 감지된 링크가 우선순위가 낮으면 핸드오버를 위한 과정은 진행되지 않고, 감지된 링크 이벤트는 무시된다. 이는 링크의 우선순위 선정을 통해 불필요한 핸드오버 과정을 최소화하기 위함이다.
링크 우선순위 관리자(422)는 링크 우선 순위 요청(Link_priority.request) 메시지 정보를 기반으로 감지된 링크인 VHF와 현재 사용 중인 HF 링크 우선순위를 비교한다(S105). 일반적으로 해상 멀티대역 통신에서 링크의 우선순위는 WiMAX, HF, VHF, 위성 네트워크로 한다. VHF링크가 우선순위가 높으므로 VHF링크의 핸드오버 준비과정을 링크 우선 순위 요청(Link_HO_preparation.request ) 메시지를 통해 요청한다.
VHF 링크인 경우, 선박국 간 애드혹 통신을 고려하여 매체독립 핸드오버 기능부(420)는 감지된 링크 메시지의 라우팅 정보를 MIH_라우팅 요청 취득(MIH_Get_routing.request) 메시지를 이용하여 정보 서버 선박국(421)에게 의뢰한다(S106).
정보 서버 선박국(421)은 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)이 목적지 노드인지 전달 노드인지 구분하여 MIH_라우팅 응답 취득(MIH_Get_routing.reponse) 메시지를 통해 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 알려준다(S107).
매체독립 핸드오버 이동 노드가 전달 노드이면, 이는 VHF RN으로부터 메시지 전달 요청을 받은 것으로, 정보 서버 선박국(421)에서 라우팅 정보가 확보될 때까지 다음의 핸드오버 과정을 보류한다. 이는 선박국 간 애드혹 통신에서 경로를 생성하는데 오랜 시간 (수 분)이 소요될 수 있기 때문이다.
매체독립 핸드오버 이동 노드가 목적지 노드이면, 매체독립 핸드오버 기능부(420)는 서빙 접촉점(serving point of attachment: serving PoA)인 HF 네트워크 링크에서 후보 접촉점인 VHF 링크 전환 전에 MIH_이동노드_핸드오버_위탁 요청(MIH_MN_HO_commit.request) 메시지를 통해 서빙 접촉점에게 핸드오버 대상 링크를 알린다(S108).
서빙 접촉점은 후보 접촉점에게 도 5의 MIH_핸드오버_위탁(MIH Handover commit) 메시지를 통해 매체독립 핸드오버 이동 노드가 곧 대상 링크로 핸드오버 할 것을 알리고(S109), 후보 접촉점은 MIH_이동노드_핸드오버_위탁 응답(MIH_MN_HO_commit.response) 메시지로 서빙 접촉점에게 응답한다(S110).
서빙 접촉점은 매체독립 핸드오버 이동 노드에게 MIH_이동노드_핸드오버_위탁 요청(MIH_MN_HO_commit.request) 메시지에 대한 응답으로 MIH_이동노드_핸드오버_위탁 응답(MIH_MN_HO_commit.response) 메시지를 전달한다(S111).
매체독립 핸드오버 기능부(420)는 MIH 사용자에게 MIH_이동노드_핸드오버_위탁 확정(MIH_MN_HO_commit.confirm) 메시지를 통해 링크 전환을 위한 준비가 완료되었음을 알린다(S112).
MIH 사용자는 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 VHF로 링크 전환하도록 MIH_링크_동작_요청 (MIH_Link_action.request) 메시지로 요구한다(S113).
매체독립 핸드오버 기능부(420)는 VHF로 링크를 전환하고 MIH 사용자에게 MIH_링크_업_인지 (MIH_Link_up.indication) 메시지를 통해 링크가 전환되었음을 알린다(S114).
링크 전환이 완료되면, MIH 사용자는 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 MIH_핸드오버_완료 요청 (MIH_HO_complete.request) 메시지를 통하여 핸드오버 작업의 완료를 요구한다(S115).
매체독립 핸드오버 기능부(420)는 후보 접촉점에게 MIH_핸드오버_완료 요청(MIH_HO_complete.request) 메시지를 전달하여 링크 전환된 네트워크인 VHF가 새로운 서빙 접촉점이 됨을 알린다(S116).
링크 전환된 네트워크는 내부 핸드오버 완료(internal handover finalization) 메시지를 통하여 기존의 서빙 접촉점에 핸드오버 완료됨을 알리고, HF 네트워크에 할당된 재원들은 해제 된다 (S117).
새로운 서빙 접촉점은 핸드오버가 잘 이루어졌는지 MIH_핸드오버_완료 응답(MIH_HO_complete.reponse) 메시지를 통해 매체독립 핸드오버 이동 노드에게 알리고(S118), 이를 수신한 매체독립 핸드오버 기능부(420)는 MIH_핸드오버_완료 확정 메시지(MIH_HO_complete.confirm)를 통해 MIH 사용자에게 MIH 핸드오버 완료 사실을 최종적으로 알려준다(S119).
이상, 일부 실시예를 들어서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 이와 같은 설명은 예시적인 것에 불과한 것으로서, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수 없다 할 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하거나 수정 또는 치환하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)의 VHF 링크계층에서 링크 감지 인식(Link_detected.indication) 메시지를 전달받아 MIH 사용자(MIH user)에게 새로운 링크 감지를 알리고, 감지된 VHF 링크의 라우팅 정보를 의뢰하며, 상기 MIH 사용자(MIH user)의 요청에 따라 VHF로 링크를 전환하는 매체독립 핸드오버 기능부(420);
    상기 감지된 VHF 링크와 현재 사용 중인 HF 링크의 우선순위를 비교하여 수신된 응용 요구사항 정보에 의해 가용 네트워크의 링크 우선순위를 관리하는 링크 우선순위 관리자(422); 및
    상기 MIH 사용자(MIH user)로부터 상기 응용 요구사항 정보를 전달받아 상기 링크 우선순위 관리자(422)에게 상기 감지된 링크의 우선순위를 요청하고, 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)로부터 상기 감지된 VHF 링크의 라우팅 정보를 의뢰받아 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)를 구분하는 정보 서버 선박국(421);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는
    해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 서버 선박국(421)은
    상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 목적지 노드인지 전달 노드인지 구분하여, 목적지 노드인 경우 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 HF 링크에서 VHF 링크 전환 전에 서빙 접촉점(serving PoA)에게 핸드오버 대상 링크를 알리고,
    상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 전달 노드인 경우 라우팅 정보가 확보될 때까지 다음의 핸드오버 과정을 보류하는 것을 특징으로 하는
    해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 시스템.
  3. (a) 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 비콘 메시지를 받으면 MIH 사용자(MIH user)에게 VHF 링크 감지를 알리고, 상기 MIH 사용자(MIH user)가 응용 요구사항 정보를 정보 서버 선박국(421)에 전달하며, 링크 우선순위 관리자(422)로 하여금 감지된 링크의 우선순위를 요청하는 핸드오버 초기화 단계;
    (b) 상기 링크 우선순위 관리자(422)가 상기 감지된 VHF 링크와 현재 사용 중인 HF 링크의 우선순위를 비교하여 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 감지된 VHF 링크의 라우팅 정보를 상기 정보 서버 선박국(421)에게 의뢰하고, 상기 정보 서버 선박국(421)이 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)를 구분하여 MIH 라우팅 응답 취득 여부를 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에 알려주며, 서빙 접촉점(serving PoA)이 후보 접촉점(candidate PoA) 및 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)에게 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 대상 링크로 핸드오버 할 것을 알려 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 링크 전환을 위한 준비가 완료되었음을 알리는 핸드오버 준비 단계;
    (c) 상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 VHF로 링크 전환하도록 요구함에 따라 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 VHF로 링크를 전환하고 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 링크가 전환되었음을 알리는 핸드오버 실행 단계; 및
    (d) 상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 핸드오버 작업의 완료를 요구함에 따라 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 후보 접촉점(candidate PoA)에게 상기 링크 전환된 VHF가 새로운 서빙 접촉점(serving PoA)이 됨을 알리며, 상기 HF 링크에 할당된 재원들을 해제하고 상기 새로운 서빙 접촉점(serving PoA)에 핸드오버가 이루어졌는지 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN) 및 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 알리는 핸드오버 완료 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)의 VHF 링크계층에서 상기 비콘 메시지를 받으면 링크 감지 인식(Link_detected.indication) 메시지를 발생시켜 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에 전달하는 단계;
    상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 MIH_링크 감지 인식(MIH_link_detected.indication) 메시지를 통해 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 새로운 링크 감지를 알리는 단계;
    상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 응용 요구사항 정보를 MIH_응용 요구사항(MIH_application.requirement) 메시지를 통해 상기 정보 서버 선박국(421)에 전달하는 단계; 및
    상기 정보 서버 선박국(421)이 상기 MIH_응용 요구사항(MIH_application.requirement) 정보 및 가용 링크 정보를 포함한 링크 우선 순위 요청(Link_priority.request) 메시지를 상기 링크 우선순위 관리자(422)에게 전달하여 상기 감지된 링크의 우선순위를 요청하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    (b-1) 상기 링크 우선순위 관리자(422)가 링크 우선 순위 요청(Link_priority.request) 메시지를 기반으로 상기 우선순위를 비교하는 단계;
    (b-2) 상기 우선순위가 VHF 링크인 경우, 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 선박국 간 애드혹 통신을 이용하여 감지된 링크 메시지의 라우팅 정보를 MIH_라우팅 요청 취득(MIH_Get_routing.request) 메시지를 통해 상기 정보 서버 선박국(421)에게 의뢰하는 단계; 및
    (b-3) 상기 정보 서버 선박국(421)이 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 목적지 노드인지 전달 노드인지 구분하여 MIH_라우팅 응답 취득(MIH_Get_routing.reponse) 메시지를 통해 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에 알려주는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (b-3) 단계는,
    상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 상기 목적지 노드인 경우, 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 서빙 접촉점(serving PoA)인 HF 링크에서 상기 후보 접촉점(candidate PoA)인 VHF 링크 전환 전에 MIH_이동노드_핸드오버_위탁 요청(MIH_MN_HO_commit.request) 메시지를 통해 상기 서빙 접촉점(serving PoA)에게 핸드오버 대상 링크를 알리는 단계; 및
    상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)가 상기 전달 노드인 경우, 상기 정보 서버 선박국(421)에서 라우팅 정보가 확보될 때까지 다음의 핸드오버 과정을 보류하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 VHF로 링크 전환하도록 MIH_링크_동작_요청 (MIH_Link_action.request) 메시지를 통해 요구하는 단계; 및
    상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 VHF로 링크를 전환하고 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 MIH_링크_업_인지 메시지(MIH_Link_up.indication)를 통해 링크가 전환되었음을 알리는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    상기 링크 전환이 완료되면, 상기 MIH 사용자(MIH user)가 상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)에게 MIH_핸드오버_완료 요청 (MIH_HO_complete.request) 메시지를 통하여 핸드오버 작업의 완료를 요구하는 단계;
    상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 상기 후보 접촉점(candidate PoA)에게 상기 MIH_핸드오버_완료 요청(MIH_HO_complete.request) 메시지를 전달하여 링크 전환된 VHF 링크가 새로운 서빙 접촉점(serving PoA)이 됨을 알리는 단계;
    상기 링크 전환된 네트워크가 내부 핸드오버 완료(internal handover finalization) 메시지를 통해 기존의 서빙 접촉점(serving PoA)에 핸드오버 완료됨을 알리고, HF 링크에 할당된 재원들을 해제하는 단계;
    상기 새로운 서빙 접촉점(serving PoA)에 핸드오버가 이루어졌는지 여부를 MIH_핸드오버_완료 응답(MIH_HO_complete.reponse) 메시지를 통해 상기 매체독립 핸드오버 이동 노드(MIH MN)에게 알리는 단계; 및
    상기 매체독립 핸드오버 기능부(420)가 MIH_핸드오버_완료 확정(MIH_HO_complete.confirm) 메시지를 통해 상기 MIH 사용자(MIH user)에게 MIH 핸드오버 완료 사실을 알리는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 응용 요구사항 정보는
    통신서비스 품질 요구조건, 이동 노드의 위치, 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 멀티대역 네트워크를 위한 수직 핸드오버 방법.
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