KR101537043B1 - 통신 시스템에서 단말과 서버와의 연결 유지 방법 및시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지 방법에 있어서, 단말이 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하는 과정과, 타이머의 만료 여부를 판단하는 과정과, 타이머가 만료되면 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 과정을 포함한다.
항시 접속(Always-On) 단말, keep-alive, TCP connection

Description

통신 시스템에서 단말과 서버와의 연결 유지 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR KEEPING CONNECTION BETWEEN TERMINAL AND SERVERS IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 단말과 서버 간의 통신을 수행하는 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 항시 접속(Always-On) 무선 이동 통신 단말과 서버 간의 통신 수행시 항시 접속 무선 이동 통신 단말이 IP를 사용하는 네트워크 애플리케이션들로 인해 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션(connection)으로 연결되어 대기하고 있는 경우에, 항시 접속 무선 이동 통신 단말과 서버 간의 연결을 유지하기 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 단말기를 켜면서부터 IP(Internet Protocol) 통신이 가능한 항시 접속(Always-on) 기능을 지원하는 단말에 대한 다양한 기술이 개발되고 있다. 이에 따라 수년 내에 대부분의 하이 엔드(High-end) 무선 단말기는 항시 접속을 지원하게 될 것으로 예상된다. 항시 접속 단말은 전원이 온(ON) 되면서부터 IP가 할당되어 IP 통신이 가능하기 때문에 메신저(Messenger), 이메일(Email), VOIP(Voice over IP), IMS(IP Multimedia Subsystem)와 같은 서비스에 로그인한 후 대기상태에 머물다가 데이터 수신이 있는 경우 메신저나, VOIP 화상 통화, 이메일 수신 등을 할 수 있으며, 더 나아가 개인용 미니 웹 서버(Mini Web Server)와 같은 다양한 서비스도 가능하게 된다.
항시 접속 단말이 여러 개의 서비스에 로그인한 상태에서 아이들(Idle) 모드에 머물고 있으면 서버와의 통신 연결을 유지하기 위한 TCP 컨넥션(connection) 또한 여러 개 존재하게 된다. 각종 서비스를 제공하는 서버는 상대방인 무선 단말과의 TCP 컨넥션을 확인하기 위해 주기적으로 keep-alive 패킷(packet)을 무선 단말로 송신한다. 그러면 무선 단말은 keep-alive 패킷을 수신하고 이에 대한 응답으로 ACK 패킷을 서버로 송신한다. 서버는 단말로 송신한 keep-alive 패킷에 대한 응답으로 단말로부터 ACK 패킷을 수신하여 서버와 단말 간의 통신 연결이 유지되고 있는 것을 확인하고 TCP 컨넥션을 계속 유지한다.
그 이후 서버는 다음 keep-alive 패킷을 전송하기까지 대기 시간을 위한 타이머인 keep-alive 타이머(timer)를 새로 설정한 후 기다리게 되고, keep-alive 타이머가 만료되면 다시 keep-alive 패킷을 단말로 송신하여 통신 연결을 확인한다.
한편 단말은 자신이 대기(Stand-by) 상태에 있을 경우 keep-alive 패킷을 수신하기 위해서 단말의 상태를 전송(Traffic) 상태로 바꾼 후에 keep-alive 패킷을 수신하고 응답으로 ACK 패킷을 서버로 전송한다. 단말의 상태 변환을 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 1은 일반적인 무선 단말에서 keep-alive 패킷 수신 및 ACK 패킷 송신시의 전류의 상태 변화를 나타낸 예시도이다. 도 1을 참조하면, 무선 단말은 대 기(Stand-by) 상태에서 keep-alive 패킷 수신시 대기 상태에서 전송(Traffic) 상태로 변경한 후에 keep-alive 패킷 수신 및 ACK 패킷을 송신하고 T1의 시간 후에 다시 대기 상태로 돌아간다. 서버에서는 ACK 패킷을 수신 후에 T2 만큼의 keep-alive 타이머를 설정하고, T2 시간 후에 keep-alive 타이머가 만료되면 다시 keep-alive 패킷을 단말로 송신하여 통신 연결을 확인한다.
T1 시간은 단말이 전송 상태를 유지하는 시간으로 사업자의 망 정책에 따라 결정되는 값인데, 이 시간 동안 데이터의 송수신이 없을 경우 다시 준비 상태로 가게 된다. 참고로 국내 'KTF'사의 WCDMA 망은 T1 시간이 약 1분으로 설정되어 있어, 단말이 keep-alive 패킷 수신(약 20byte), ACK 패킷(약 20byte) 송신을 위해서 1분 동안 전송 상태에 머물기 때문에 많은 전력을 소모하게 된다.
이 경우 하나의 무선 단말이 여러 개의 TCP 컨넥션을 가지고 있는 경우에는 더 큰 문제점이 발생할 수 있다. 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 2는 종래의 무선 단말이 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션을 가지고 있는 경우를 도시한 예시도이다. 도 2를 참조하면, 여러 개의 서버가 통신망을 통해 하나의 무선 단말과 연결되어 있다. 각각의 서버는 keep-alive 타이머를 각각 따로 유지하기 때문에, 단말의 입장에서는 각 서버와의 TCP 컨넥션의 수만큼 keep-alive 패킷들이 각각 스케줄링되어 단말로 수신된다.
도 3은 종래의 무선 단말이 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션을 가지고 있는 경우 keep-alive 패킷으로 인한 무선 단말의 전류 상태 변화를 나타낸 예시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 4개의 TCP 컨넥션으로 4개의 서버와 연결된 무선 단말의 경우, 각각의 서버의 keep-alive 타이머에 의한 동작에 의해 사용자는 무선 단말을 실제로 사용하고 있지 않아도 keep-alive 패킷 처리를 위해 전송 상태에 머무는 시간이 많아지게 되며, 연결을 유지하고 있는 TCP 컨넥션의 개수가 많아질수록 전송 상태에 머무는 시간이 더 길어져 전력 소모가 심해지는 문제점이 있다.
본 발명은 단말이 여러 개의 서버와 통신이 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 각 서버들 간의 통신 연결을 유지하기 위한 단말의 상태 변환동작에 따른 전력 소모를 최소화하기 위한, 단말과 서버들 간의 접속을 유지하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
이를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지 방법에 있어서, 상기 단말이 상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하는 과정과, 상기 타이머의 만료 여부를 판단하는 과정과, 상기 타이머가 만료되면 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템에 있어서, 상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하며, 상기 타이머의 만료 여부를 판단하며, 상기 타이머가 만료되면 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 단말과, 상기 단말로부터 상기 연결 유지를 알리는 패킷을 수신하여 연결 유지 상태를 파악하는 적어도 하나 이상의 서버를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 서버와의 통신이 연결된 항시 접속(Always-on) 무선 단말이 준비(Stand-by) 상태에 있을 때 통신 연결 상태를 검사하기 위한 keep-alive 패킷의 송수신으로 인한 전송(Traffic) 상태로의 변경을 최소화하여 무선 단말의 배터리 소모를 줄여 단말의 대기시간을 늘릴 수 있으며, 망 입장에서는 무선 자원의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구성하는 장치 및 동작 방법을 본 발명의 실시 예를 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 통신 시스템에서 항시 접속(Always-on) 무선 단말이 여러 개의 서버와 IP 통신을 통하여 연결되어 대기 상태에 있는 경우 무선 단말이 각 서버와 연결되는 TCP 컨넥션(connection) 들의 keep-alive 타이머(timer)를 동기화하여 통합 관리하여 단말의 전력 소모를 최소화할 수 있는, 단말과 서버들 간의 연결 유지 방법을 요지로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 유지 방법에 따라 무선 단말이 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션으로 연결된 경우 무선 단말에서 keep-alive 타이머를 동기화하여 관리하는 경우를 도시한 예시도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에서는 기존에 서버에서 각각 관리하던 keep-alive 타이머를 무선 단말에서 동기화하여 관리한다. 따라서 각 서버에서 관리되는 각각의 keep-alive 타이머가 만료될 때마다 대기 (Stand by) 상태에서 전송(Traffic) 상태로 변환되던 것을 단말이 하나의 keep-alive 타이머로 통합 관리하여 대기 상태에서 전송 상태로의 변환을 최소화할 수 있다.
무선 단말에서 keep-alive 타이머를 동기화하여 무선 단말의 전력 소모를 줄여 대기 시간을 향상시키기 위해서는, 무선 단말에서 TCP 컨넥션을 수행할 때 keep-alive 타이머를 'enable'해야 한다. 그리고 각 TCP 컨넥션마다 존재하는 keep-alive 타이머를 대기 전력의 효율성을 위해서 단말에서 통합 관리한다. 단말이 TCP 컨넥션에 keep-alive 타이머를 'enable' 하는 것은 기존 TCP 구현에 따르는 것으로서, 기존에는 필요성이 없어 단말에서 keep-alive 타이머를 'enable'하지 않았지만, 본 발명의 실시 예에서는 단말의 전력 효율성을 위하여 keep-alive 타이머를 'enable'하여 사용한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 유지 방법에 따라 무선 단말이 Keep-alive 타이머를 동기화하여 관리하는 경우 무선 단말의 전류 상태 변화를 도시한 예시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 단말이 n개의 서버와 연결되는 n개의 TCP 컨넥션 을 만들면, 단말은 이에 대응되는 n개의 keep-alive 타이머를 생성하여 동작하면서 준비 상태에 머물러 있게 된다. 단말은 준비 상태에서 단말의 keep-alive 타이머 중 하나가 만료(expire)되면 모든 TCP 컨넥션을 통해 모든 서버에게 keep-alive 패킷(packet)을 보냄으로서 모든 keep-alive 타이머들을 동기화할 수 있다. 이후 모든 keep-alive 패킷들은 같은 시간에 전송되기 때문에, keep-alive를 위하여 무선 단말이 준비 상태에서 전송 상태로 변경되는 동작을 최소한으로 줄일 수 있다.
또한 준비 상태에서 데이터의 송/수신이 이루어질 경우에는 현재의 keep-alive 타이머가 만료되기까지의 시간을 검사하여 현재의 keep-alive 타이머가 만료되기까지의 시간이 미리 설정된 RT 시간(second) 이하이면 즉, 멀지 않은 시간 후에 keep-alive 패킷을 서버로 송신해야하면, 모든 TCP 컨넥션을 통해 서버로 keep-alive 패킷을 미리 송신하여, 추가적으로 무선 단말이 준비 상태에서 전송 상태로 변경되는 동작을 더 줄일 수 있다. 이 경우 상기 RT 시간은 최소 T1 시간보다 크고 최대 T2/2 시간보다 작은 값의 범위를 가지도록 시뮬레이션이나 기타 실험을 통하여 적절하게 설정할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시 예에서는 서버의 개수만큼의 타이머를 설정하였지만, 임의의 서버에 대응되는 하나의 타이머만 설정하여 그 서버의 타이머에 맞춰서 다른 서버의 keep-alive 패킷을 송신하여 동기화하도록 할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항시 접속 단말과 서버 간의 연결 유지 방법 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 먼저 610단계에서 단말은 단말에 통신 연결된 복수 개의 서버만큼의 keep-alive 타이머를 생성하고 타이머의 동작을 시작한 다. 다음 620단계에서 단말은 타이머가 만료되기 전에 데이터 송수신이 있는지 판단한다. 상기 620단계에서 판단 결과 데이터 송수신이 존재하지 않으면 640단계로 진행하고, 상기 620단계에서 판단 결과 데이터 송수신이 존재하면 630단계로 진행하여 keep-alive 타이머의 만료 예정 시간 즉, 다음 keep-alive 패킷 전송 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT 시간 이하인지 판단한다. 상기 630단계에서 판단 결과 다음 keep-alive 패킷 전송 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT 시간 이하이면 650단계로 진행하고, 상기 630단계에서 판단 결과 다음 keep-alive 패킷 전송 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT 시간 이하가 아니면 640단계로 진행하여 keep-alive 타이머가 만료 된지 판단한다. 상기 640단계에서 keep-alive 타이머가 만료되지 않았다면 대기하고, 상기 640단계에서 keep-alive 타이머가 만료되었으면 650단계로 진행한다. 650단계에서는 모든 TCP 컨넥션을 통해 통신 연결된 모든 서버에 keep-alive 패킷을 전송한다. 다음 660단계로 진행하여 모든 서버에 대응되는 keep-alive 타이머를 동기화하고 670단계로 진행한다. 다음 670단계에서 동작이 종료되는지 판단하여 동작이 종료되지 않으면 610단계로 진행하여 다시 keep-alive 타이머를 시작하여 상기의 동작을 반복하고, 상기 670단계에서 판단 결과 동작이 종료되면 항시 접속 단말과 서버 간의 통신 연결 유지 동작을 종료한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 상기와 같은 방법으로 서버에서 단말로 keep-alive 패킷을 보내기 전에 먼저 단말이 keep-alive 패킷을 송신함으로서 같은 단말에서 연결된 모든 TCP 컨넥션 간의 keep-alive 타이머를 동기화하고, 그것을 통하여 단말이 준비 상태에서 전송 상태로 변경되는 경우를 최소한으로 줄일 수 있어 단말의 배터리 소모를 줄여 단말의 대기 시간을 증가시킬 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 단말과 서버와의 연결 유지 방법 및 시스템의 동작 및 구성이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 본 발명의 연결 유지 방법은 항시 접속 단말에만 적용되지 않으며 일반적인 단말 또는 PC와 같이 통신망을 통해 통신을 수행할 수 있는 장치에 두루 적용될 수 있는 등, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
도 1은 일반적인 무선 단말에서 keep-alive 패킷 수신시 및 ACK 패킷 송신시의 전류 상태 변화를 나타낸 예시도
도 2는 종래의 무선 단말이 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션을 가지고 있는 경우를 도시한 예시도
도 3은 종래의 무선 단말이 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션을 가지고 있는 경우 keep-alive 패킷으로 인한 무선 단말의 전류 상태 변화를 나타낸 예시도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 유지 방법에 따라 무선 단말이 여러 개의 서버와 TCP 컨넥션을 가지고 있는 경우 무선 단말에서 keep-alive 타이머를 동기화하여 관리하는 경우를 도시한 예시도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 유지 방법에 따라 무선 단말이 Keep-alive 타이머를 동기화하여 관리하는 경우 무선 단말의 전류 상태 변화를 도시한 예시도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항시 접속 단말과 서버 간의 연결 유지 방법 흐름도

Claims (12)

  1. 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지 방법에 있어서,
    상기 단말이 상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하는 과정과,
    상기 타이머의 만료 여부를 판단하는 과정과,
    상기 타이머가 만료되면 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 과정을 포함하며,
    상기 단말이 상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하는 과정은,
    상기 단말이 통신 연결된 상기 서버들 각각에 대응되는 복수의 타이머를 생성하는 과정임을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 타이머의 만료 여부를 판단하는 과정은,
    상기 생성된 복수의 타이머들 중에서 하나의 타이머라도 만료되는지 판단하는 과정임을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 복수의 타이머들을 모두 동일하게 재시작하여 상기 복수의 타이머들의 시간을 동기화하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지 방법.
  5. 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지 방법에 있어서,
    상기 단말이 상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하는 과정과,
    상기 타이머의 만료 여부를 판단하는 과정과,
    상기 타이머가 만료되면 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 과정을 포함하며,
    상기 타이머가 만료되지 않은 경우,
    상기 단말이 송수신할 데이터가 존재하는지 판단하는 과정과,
    송수신할 데이터가 존재하면, 상기 타이머의 만료 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT시간 이내인지 판단하는 과정과,
    상기 타이머의 만료 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT시간 이내이면, 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 단말은 항시 접속(Always-on) 단말임을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지 방법.
  7. 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템에 있어서,
    상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하며, 상기 타이머의 만료 여부를 판단하며, 상기 타이머가 만료되면 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 단말과,
    상기 단말로부터 상기 연결 유지를 알리는 패킷을 수신하여 연결 유지 상태를 파악하는 적어도 하나 이상의 서버를 포함하며,
    상기 단말이 상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하는 것은,
    상기 단말이 통신 연결된 상기 서버들 각각에 대응되는 복수의 타이머를 생성하는 것임을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서, 상기 단말이 타이머의 만료 여부를 판단하는 것은,
    상기 단말이 상기 생성된 복수의 타이머들 중에서 하나의 타이머라도 만료되는지 판단하는 것임을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 단말은,
    상기 복수의 타이머들을 모두 동일하게 재시작하여 상기 복수의 타이머들의 시간을 동기화하는 것을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템.
  11. 단말이 복수의 서버와 통신 연결되어 대기 상태에 있는 경우, 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템에 있어서,
    상기 서버와의 연결 유지를 위한 타이머를 생성하며, 상기 타이머의 만료 여부를 판단하며, 상기 타이머가 만료되면 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 단말과,
    상기 단말로부터 상기 연결 유지를 알리는 패킷을 수신하여 연결 유지 상태를 파악하는 적어도 하나 이상의 서버를 포함하며,
    상기 타이머가 만료되지 않은 경우,
    상기 단말이 송수신할 데이터가 존재하는지 판단하며, 송수신할 데이터가 존재하면 상기 타이머의 만료 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT시간 이내인지 판단하며, 상기 타이머의 만료 예정까지 남은 시간이 미리 설정된 RT시간 이내이면, 상기 단말에 통신 연결된 모든 서버에 연결 유지를 알리는 패킷을 동시에 전송하는 것을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 단말은 항시 접속(Always-on) 단말임을 특징으로 하는 단말과 서버 간의 연결 유지를 위한 통신 시스템.
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