KR102043099B1 - Ip 기반의 네트워크에서 이동성 관리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IP 기반의 네트워크에서 이동 단말의 이동성을 관리하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 방법은, 애플리케이션으로부터 IP 주소의 할당 요청을 수신하는 과정과, 상기 IP 주소의 할당 요청을 근거로 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소의 유형을 결정하는 과정과, 상기 결정된 유형의 IP 주소를 상기 애플리케이션에게 할당하는 과정을 포함한다.

Description

IP 기반의 네트워크에서 이동성 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MAANAGING MOBILITY IN A IP BASED NETWORK}
본 발명은 네트워크에서 이동 단말의 이동성을 관리하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 IP 기반의 네트워크에서 이동 단말의 이동성을 관리하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
3GPP, 3GPP2, WiMAX 기반의 3 세대 또는 4 세대의 통신망 체계들은 IP(Internet Protocol) 접속 기능을 이동 단말(Mobile Station : MS)에 제공하도록 설계된다. 이러한 통신망 체계들은, 이동 단말에게 하나 이상의 IP 주소들을 구성하고 전송 접속을 제공하고, 이동 단말이 IP 주소(들)을 이용하여 IP 패킷들을 송수신하도록 한다. IP 패킷들은 최종 목적지(예를 들면, 원격 위치에서의 웹 서버)로 향하는 인터넷으로 나가기 전에 3세대 또는 4세대 통신망에서 무선 및 유선 영역을 통과한다.
상기 통신망 체계들은 이동성 체계들로 구성되어 있기 때문에, 이동 단말의 이동성을 또한 지원한다. 이것은, 하나의 무선 접속 점(access point)(예를 들면, 기지국(BS))으로부터 다른 무선 접속 점으로 상기 이동 단말의 연결점(point of attachment)이 달라지더라도, 상기 이동 단말의 IP 주소는 이동 단말이 그 시각에 연결되는 위치를 그 전송 연결(transport connection)이 이어지는 동안에는 그대로 유지되는 것을, 의미한다. 이러한 기능은 IP 세션 연속성과 IP 도달 능력을 유지하기 위해서 필요하다. IP 도달 능력은 새로운 IP 세션이 원격 상대(remote peer)에 의해 초기화될 때 그 원격 상대로부터 도달 가능한 수준을 말한다.
네트워크에서 종단 점들(end-points) 중 하나의 IP 주소가 IP 세션이 진행되는 동안에 바뀌게 되면, 보통의 IP 연결들은 그것을 처리하지 못하고, 또한 중단시킬 수도 없다. 만일 이동 단말의 IP 주소가 바뀌는 경우에는, 진행 중인 IP 세션이 없더라도, 원격 상대들은 새롭게 바뀐 IP 주소를 알지 못하므로 더 이상 이동 단말에 도달할 수가 없게 된다. 3세대 또는 4세대의 통신망 체계들은 이동 단말의 IP주소가 항상 동일하게 머물도록 함으로써 IP 세션의 연속성과 도달 능력을 제공하고 있다. 이러한 통신망 체계들은 고유의 기술을 활용하여 이동 단말에 고정된 IP 주소들을 제공한다.
이동 단말에 동일한 IP 주소를 제공하는 기술은 운용자의 코어 네트워크(Core Network)에서 전용 엔터티(예를 들면, 홈 에이전트(Home Agent : HA), 패킷 데이터 네트워크 게이트웨이(Packet data network GateWay : PGW)에 의해 관리되는 공유 풀(common pool)로부터 IP 주소를 이동 단말에 할당하는 것을 수반한다. HA/PGW는 할당된 IP 주소가 속하는 네트워크 노드들(network nodes)이다. 이는, 인터넷에서 상대 노드(Corresponding Node : CN)가 주어진 IP 주소에 IP 패킷을 전송할 때, 패킷이 인터넷 라우터들에 의해 이 네트워크 노드들(HA/PGW)을 향하여 자동적으로 전송될 수 있음을 의미한다. HA/PGW는 서비스를 제공하는 이동 단말을 위하여 IP 패킷들을 인터셉트할 수 있다.
HA/PGW가 행하는 다음의 동작은 인터셉트한 IP 패킷들을 그 시각에 이동 단말이 연결되는 어느 곳으로든 전송하는 것이다. 이동 단말의 위치는 달라질 수 있다. 이동 단말은 연결점(point of attachment)을 바꾸는 각 시각마다, 이동 단말은 HA/PGW로 자신의 위치 정보를 전송한다. 그럼으로써 HA/PGW는 인터셉트한 IP 패킷들을 어디로 보낼지에 관하여 항상 파악할 수 있다. 이 방식은 IP 패킷들이 이동 단말의 이동성 및 위치와 상관없이 그 이동 단말에 항상 도착할 수 있도록 보장한다. 이것을 앵커링(anchoring)이라고 부른다. 이동 단말은 HA/PGW 상에서 자신의 IP 주소를 앵커링시킨다. 일반적으로 앵커링은 지속적이며(permanent), 고정 IP 주소가 연장된 기간 동안 이동 단말에 할당되고, 코어 네트워크(core network)에 앵커링된다.
도 1은 코어 네트워크에서 IP 주소의 지속적인 앵커링의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 및 제2 액세스 네트워크(access network)들(101, 103)이 예시적으로 도시되어 있다. 제1 액세스 네트워크(101)는 두 개의 기지국(BS)들이 액세스 라우터(AR)(101-1)에 연결된 곳에서 계층적인 구조를 이룬다. 제2 액세스 네트워크(103)는 기지국(BS)(103-1)만을 가지고 있다. 제2 액세스 네트워크(103)는 그 기지국(BS)(103-1)이 상기 AR(101-1)의 기능, 예컨대 이동 단말(10)에게 IP 주소를 할당하고 IP 패킷들을 전송(forward/route)할 수 있는 기능을 포함할 수 있다. 도 1의 예에서 이동 단말(10)과 상대 노드(20) 간에 IP 패킷들의 송수신을 위한 이동 단말(10)의 지속적인 IP 주소는 코어 네트워크(102)에서 HA/PGW(102-1)에 앵커링된다. 즉 도 1은 이동 단말(10)과 상대 노드(20) 간의 데이터 경로가 HA/PGW(102-1)를 통하여 이루어지는 예이다. 인터넷 라우팅은 하나의 노드에서 다른 노드로 데이터를 전송할 때 IP 패킷들이 최적의 데이터 경로를 취하는 방식으로 설계되어야 한다. 그러나 도 1의 예와 같이 IP 패킷들이 HA/PGW(102-1)와 같은 제3의 노드로 전송되는 경우, 데이터 경로가 길어질 수 밖에 없다. 이것을 삼각 라우팅(triangular routing)(즉 두 노드들 간의 데이터 패킷이 고정된 제3 지점을 경유하여 전송되는 라우팅) 이라고 한다.
상기 삼각 라우팅은 IP 패킷들의 전송 지연(transmission latency)을 증가시킨다. 상기 삼각 라우팅에서 각 IP 패킷은 보다 긴 데이터 경로를 지나가야 하기 때문에, 최종 목적지들까지 데이터 패킷들을 전송하는 데에는 더 오랜 시간이 걸리게 된다. 그리고 상기 삼각 라우팅에서 데이터 경로들을 유지하기 위해서는 이동 단말을 대신하여 패킷들을 가로챈 다음 현재 위치의 이동 단말로 그 패킷들을 보낼 수 있는 HA/PGW와 같은 전용 노드가 필요하다. 이 전용 노드들은 동시에 다수의 이동 단말들을 다루어야 한다. 따라서 상기 전용 노드들에서는 전력 소모량이 많으며, 다수의 이동 단말들을 인터넷에 연결시키기 위해 대량의 네트워크 용량이 요구된다. 또한 이것은 네트워크에서 CAPEX(address capital expenditure) 및 OPEX(operating expenditure)를 증가시키는 요인들로 작용한다.
더욱이, 인터넷에 전반적으로 분포된 라우팅 방식과는 다르게, 현재의 통신 흐름(traffic)은 이러한 HA/PGW와 같은 고정된 노드(static node)들을 통하여 이루어지도록 되어 있다. 이것은 단말간 데이터 경로의 실패를 야기한다. 이러한 고정된 노드들을 통하여 통신 흐름이 이루어짐에 따라 인터넷 라우터들은 효율적으로 동작할 수 없으며, 통신망의 신뢰성을 저하시킨다.
또한 네트워크에서 연장된 대기 시간, 증가된 비용 및 저하된 신뢰성은 이동 단말의 이동성을 제공하는 데 있어서 손실로 작용한다.
본 발명은 IP 기반의 네트워크에서 효율적인 이동성 관리 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 IP 기반의 네트워크에서 애플리케이션을 근거로 IP 주소를 효율적으로 할당하고 관리하는 이동성 관리 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 IP 기반의 네트워크에서 이동 단말이 이동성을 관리하는 방법은, 애플리케이션으로부터 IP 주소의 할당 요청을 수신하는 과정과, 상기 IP 주소의 할당 요청을 근거로 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소의 유형을 결정하는 과정과, 상기 결정된 유형의 IP 주소를 상기 애플리케이션에게 할당하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 IP 기반의 네트워크에서 이동성을 관리하는 이동 단말은, 애플리케이션으로부터 IP 주소의 할당 요청을 수신하고, 상기 IP 주소의 할당 요청을 근거로 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소의 유형을 결정하며, 상기 결정된 유형의 IP 주소를 상기 애플리케이션에게 할당하는 동작을 제어하는 IP 스택과, 상기 IP 스택과 적어도 하나의 애플리케이션 사이에 배치된 이동성 API를 포함한다.
도 1은 코어 네트워크에서 IP 주소의 지속적인 앵커링의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 임시적인 앵커링의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IP 스택을 포함하는 이동 단말의 구성을 기능적으로 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 IP 스택이 에플리케이션에게 IP 주소를 할당하는 방법을 나타낸 순서도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 IP 스택이 에플리케이션에게 IP 주소를 할당하는 과정을 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 IP 스택이 IP 주소를 해제하는 과정을 나타낸 순서도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 이동 단말이 하나의 노드에서 다른 노드로 이동할 때 IP 스택이 애플리케이션에게 통지하는 과정을 나타낸 순서도.
하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 실시 예에서는, 이동 단말에 포함된 IP 스택과 애플리케이션들 사이에서 IP 주소의 유형을 고려하여 애플리케이션에게 IP 주소를 할당하고, IP 주소를 관리하는 향상된 API(Application Programming Interface)를 제공하는 방안을 제안한다.
상기 본 발명의 제안과 관련하여 본 출원인은 이동 단말에서 이용되는 모든 애플리케이션들이 실제로 동일한 수준의 이동성 유지를 요구하지 않는다는 점에 주목하였다.
첫 번째, 일부 애플리케이션들은 클라이언트로 작용하며 IP 패킷들의 짧은 버스트들(bursts)을 송수신한다. 이 경우 첫 번째 패킷을 발신하는 것으로부터 마지막 패킷을 수신하기까지, 전체적인 IP 세션은 이동 단말이 동일한 IP 접속 라우터(AR)에서 하나 또는 다수의 기지국들의 경계를 넘나들기 전에 완료될 수 있다. 애플리케이션의 한 예는 즉각 메시징(instant messaging) 기능이다. 여기서는 이동 단말이 IP 세션에 걸쳐 지속적인(permanent) IP 주소를 가질 수 있다. 이동 단말이 기지국들의 경계를 오가며 하나의 BS/AR로부터 다른 BS/AR로 이동할 때에는 다른 IP 주소를 할당 받게 될 것이다. 그러나 이것은 IP 세션이 그 전에 이미 종료되기 때문에 문제가 되지 않는다. 이동 단말은 후속하는 IP 세션들을 위한 새로운 IP 주소를 사용할 수 있다.
두 번째, 일부 애플리케이션들에 있어서는, 동일한 BS/AR 내에서 IP 주소가 충분히 지속적이지 않을 수 있다. IP 세션은 이동 단말이 동일한 BS/AR에 연결되어 있는 시간 동안 지속될 수 있다. 예를 들면, 웹 페이지를 내려 받을 때이다. 이 경우, 원칙적으로 이동 단말은 스스로 BS/AR을 변경할 때에도 지속적인 IP 주소를 제공받아야 할 것이다. 어떤 면에서는, 이러한 BS/AR는 HA/PGW에 대하여 유사한 방식(이동 단말로 전송될 패킷들을 인터셉트하고, 이 인터셉트한 패킷들을 (다른 BS/AR에 속하는) 이동 단말의 현재 위치로 발신하는 방식)으로 작용한다. 이러한 앵커링(anchoring)는 IP 세션이 활성화되는 동안 유지될 수 있다. IP 세션이 일단 종료되면 앵커링 상태는 해제될 수 있다. 이것은 임시적인 앵커링의 예이다.
도 2는 임시적인 앵커링의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 예에서 이동 단말(10)이 제1 액세스 네트워크(201)에서 AR(201-1)을 통해 BS들 중 하나에 연결되었을 동안 상대 노드를 갖춘 초기화된 IP 세션을 이미 초기화하였던 것으로 가정한다. 이 후에, 이동 단말(10)은 이동 단말-상대 노드 간의 IP 세션이 여전히 진행중인 동안에 제2 액세스 네트워크(203)에서 제3 기지국(BS3)(203-1)에 연결된다. IP 세션을 지속적으로 유지하기 위하여, 제2 액세스 네트워크(201)의 AR(201-1)은 앵커 포인트(anchor point)로 동작하여, 이동 단말(10)이 제3 기지국(BS3)(203-1)에 연결되어 있는 동안 이동 단말(10)로/로부터 IP 패킷들이 전송되도록 한다.
세 번째, 애플리케이션의 또 다른 예는 공개된 IP 주소에 도달 가능하도록 되어야 하는 서버 애플리케이션이다. 서버의 IP 주소는 도메인 네임 시스템(DNS)에 공개될 수 있다. 그리고 상기 서버 애플리케이션을 제공하는 노드(node)에 할당된 IP 주소는 항상 일정하여야 한다. 이러한 형태의 애플리케이션은 HA/PGW의 지원을 필요로 한다.
그러나 모든 애플리케이션들이 상기한 세 가지 예들에 모두 포함될 수 있는 것은 아니므로 HA/PGW에 애플리케이션들을 앵커링하도록 하는 것은 지나치다고 볼 수 있다. 보다 효율적인 해결책은, 애플리케이션을 제공하는 노드(node)에서의 IP 스택(stack : 선형 목록)이 다양한 종류의 앵커링(anchoring) 방식을 선택적으로 운용할 수 있는 데에서 찾을 수 있을 것이다.
이동 단말에서 애플리케이션이 통신 상태를 초기화하고자 하는 때에는, IP 스택에 대한 요청이 이루어진다. 이러한 요청은, IP 스택에서 구성되고 이용 가능한 IP 주소들 중 하나를 선택하고 애플리케이션에서 상기 선택된 IP 주소가 사용될 수 있도록 IP 스택을 통하여, 처리된다.
그러나 기존 이동성 관리 방법에서는 애플리케이션에서 IP 스택을 통하여 선택된 IP 주소의 종류를 가리지 않으므로 효율적인 이동성 관리가 보장되기 어려우며, 이러한 점을 해결하고자 본 발명의 실시 예에서는 상기 애플리케이션들에 의해 할당 요청되는 IP 주소의 유형을 지정할 수 있도록 한다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에서 IP 스택은 지정된 IP 주소 유형을 제공한다. 만일 요청된 IP 주소의 유형에 대하여 하나 이상의 IP 주소들이 이용 가능하다면, IP 스택은 그 유형의 IP 주소들 중에서 하나를 선택한다. IP 스택에서 이용 가능한 IP 주소들이 전혀 없다면, 스택은 해당되는 유형의 적어도 하나의 IP 주소를 구성하여 관련 애플리케이션에서 이용 가능할 수 있도록 한다.
각 애플리케이션에 의해 그 유형이 지정된 IP 주소는 애플리케이션에 필요한 이동성에 따른다. 어떤 애플리케이션은 이동성, 액세스 네트워크 앵커링 또는 코어 네트워크 앵커링에 아무런 지원 기능을 제공하지 않는 IP 주소를 필요로 할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서 제안하는 API는 IP 주소 이용과 관련하여 아래 1) 내지 7)의 기본 요소들(primitives) 중 적어도 하나를 지원한다.
1) 애플리케이션은 IP 스택에게 '지속적인(permanent) IP 주소'를 제공하기를 요청한다.
상기 1)의 요청은 해당 애플리케이션이 코어 네트워크에 앵커링된 IP 주소를 필요로 함을 의미한다. 그러한 지속적인 IP 주소가 이미 IP 스택에서 이용 가능하다면, IP 스택은 그 지속적인 IP 주소를 그 애플리케이션에 제공한다. 그러한 지속적인 IP 주소가 하나 이상으로 필요하다면, IP 스택은 다수의 지속적인 IP 주소들 중에서 하나를 선택할 것이다. IP 스택에 의해 특정 유형의 IP 주소 할당 요청이 수신된 때에 해당되는 IP 주소가 없는 경우에는, IP 스택은 하나의 IP 주소를 구성하는 동작을 수행할 수 있다. IP 주소 구성 동작의 예로서는 홈 에이젼트(HA)를 이용하여 유동 IP를 활성화시켜 새로운 홈 주소를 구성한다. IP 주소가 성공적으로 구성되면, 해당 애플리케이션에서 이용될 수 있다.
2) 애플리케이션은 IP 스택에게 '안정적인(stable) IP 주소'를 제공하기를 요청한다.
상기 2)의 요청은 애플리케이션이 액세스 네트워크에 앵커링된 IP 주소를 필요로 함을 의미한다. 그러한 안정적인 IP 주소가 IP 스택에서 이미 이용 가능하다면, IP 스택은 그 IP 주소를 애플리케이션에게 제공한다. 그러한 안정적인 IP 주소가 하나 이상이라면, IP 스택은 다수의 안정적인 IP 주소들 중에서 하나를 선택할 것이다. IP 스택에 의해 안정적인 IP 주소 할당 요청이 수신된 때에 그러한 안정적인 IP 주소가 없다면, IP 스택은 적어도 하나의 IP 주소를 구성하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 애플리케이션으로부터 IP 주소 할당 요청이 수신된 때에 IP 스택은 서빙(servicing) BS/AR로부터 획득한 하나의 IP 주소를 가질 수 있다.
통상적으로, BS/AR로부터 획득한 IP 주소는 이동 단말이 다른 BS/AR로 이동할 때 IP 주소 구성에서 구성 해제(unconfigured)될(즉 제외될) 필요가 있다. 다만 상기한 경우 구성 해제될 IP 주소가 애플리케이션 요청에 응답하여 앵커링된 액세스 네트워크에서 통지되면, IP 스택은 다른 BS/AR로 핸드오버 시 상기 구성 해제될 IP 주소에 대한 앵커링을 수행한다. 이는 앵커 노드(anchor)로 작용하는 원래 BS/AR을 이용하여 IP 스택이 동일한 IP 주소를 유지하여야 함을 의미한다.
3) 애플리케이션은 IP 스택에게 '로컬 IP 주소'를 제공하기를 요청한다.
상기 3)의 요청은 애플리케이션이 어디에도 앵커링되지 않은 로컬 IP 주소를 필요로 함을 의미한다. 상기 로컬 IP 주소가 IP 스택에서 이용 가능하다면, IP 스택은 그 로컬 IP 주소를 애플리케이션에 제공한다. 로컬 IP 주소가 하나 이상이라면, IP 스택은 다수의 로컬 IP 주소들 중에서 하나를 선택할 것이다. IP 스택에 의해 상기 요청이 수신된 때에 로컬 IP 주소들이 없다면, IP 스택은 적어도 하나의 IP 주소를 구성할 수 있다. 예를 들면, 애플리케이션으로부터 로컬 IP 주소 요청이 수신된 때에 IP 스택은 단지 앵커링된 IP 주소들만을 보유할 수 있다. 이 경우, IP 스택은 서빙 BS/AR에 IP 주소를 요청하여야 할 것이다. BS/AR의 IP 어드레스 풀로부터 할당된 IP 주소는 보통 일회성 IP 어드레스가 될 것이다. 그것은 IP 통신망 구조에서의 위치에 대하여 구조적으로 수정될 것이다.
4) 애플리케이션은 IP 스택에게 IP 주소의 어느 유형이든 제공하기를 요청한다.
상기 4)의 요청은 애플리케이션이 IP 주소의 유형을 가리지 않음을 의미한다. 이 경우 IP 스택은 애플리케이션에 이용 가능한 IP 주소들을 어떠한 유형이든 제공한다. IP 주소 이용과 관련한 상기 4)의 기본 요소는 현재 진행되는 레거시 애플리케이션들이 무엇인지에 따른다.
5) 애플리케션은 IP 스택에게 주어진 IP 주소를 해제하기를 요청한다.
상기 5)의 요청은 애플리케이션이 더 이상 IP 주소를 사용할 필요가 없음을 의미한다. IP 주소 해제 표시는 불필요한 자원들을 해제하는 IP 스택에서 사용될 수 있다. IP 주소 요청이 수신된 때에 어떠한 애플리케이션에서도 사용되지 않으면, 그 IP 주소는 해제된다. IP 주소를 해제하는 것은 그 IP 주소를 IP 스택에서 제외하는 절차와 그 IP 주소가 앵커링된 IP 주소인 경우 앵커 노드들(anchor nodes)에 신호를 보내는 절차를 포함한다.
6) 애플리케이션은 IP 스택에게 주어진 IP 주소의 앵커 거리 정보를 요청한다.
IP 주소가 앵커링되고 이동 단말이 앵커 노드로부터 멀어지도록 이동할 때, 이것은 서빙 BS/AR과 상기 앵커 노드 사이의 앵커 거리를 형성한다. 상기 앵커 거리는 IP 홉들(hops)의 수(즉, 앵커 노드에 도달하기 전에 통과해야 하는 IP 라우터들의 수)로 표현될 수 있다. 예를 들면, 서빙 BS/AR과 앵커 노드 BS/AR 사이에 3개의 라우터들이 있다면, 그 거리는 4로 표현된다. 만약 서빙 BS/AR과 앵커 노드 BS/AR 사이에 라우터가 없다면, 그 거리는 1이다. 그리고 앵커링된 IP 주소가 서빙 BS/AR로부터 획득되면(왜냐하면 애플리케이션이 노드가 아직 옮겨지지 않은 상태에서 안정적인 IP 주소를 요청하였기 때문에), 그 앵커 거리는 0으로 표시된다. 또한, 상기 앵커 거리는 서빙 BS/AR과 앵커 노드 사이의 일 방향 전송 대기시간의 형식으로 표현된다. IP 스택은 주기적인 측정을 통하여 어느 주어진 IP 주소 및 그 앵커 노드에 대하여 이 대기시간의 값을 파악한다. 애플리케이션은 얼마나 멀리 앵커 노드에 접근할지를 결정하기 위하여 상기 앵커 거리 정보를 사용할 수 있다. 예를 들면, 앵커링된 IP 주소를 해제하거나, 앵커 거리가 기준을 넘어섰음을 감지한 때 새로운 IP 주소를 구성할 수 있다.
7) 애플리케이션은 IP 스택에게 주어진 IP 주소의 앵커 거리가 임계값을 넘어선 때 IP 스택에 의해 작동되기를(to be triggered) 요청한다.
상기 7)의 요청은 주어진 IP 주소의 앵커 거리가 애플리케이션에 의해 제공된 임계값을 넘어선 때에 그 사실이 IP 스택에 의해 통지되기를 애플리케이션이 원한다는 것을 의미한다. 애플리케이션들은 이러한 트리거(trigger)를 이용하여 IP 주소를 해제하고 다른 IP 주소를 구성하여 이 앵커 거리가 애플리케이션 성능을 저하시키지 않도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IP 스택을 포함하는 이동 단말의 구성을 기능적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 이동성 API(31)는 애플리케이션들(App1, App2, App3)(33)과 IP 스택(35) 사이에 배치된다. 하나 또는 복수의 애플리케이션들이 동시에 이동성 API(31)에서 사용될 수 있다. 그리고 상기 IP 스택(35)은 액세스 네트워크 앵커 관리부(35-1), 코어 네트워크 앵커 관리부(35-2), IP 구성 관리부(35-3), 및 가상 인터페이스들(35-4)을 포함한다. 도 3에서 상기 IP 구성 관리부(35-3)는 하기 도 4 내지 도 7에서 설명될 본 발명의 방법을 이용하여 IP 주소들을 구성하거나 배제하는 역할을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서 IP 주소 유형은 상기한 바와 같이 지속적인 IP 주소, 안정적인 IP 주소, 그리고 로컬 IP 주소로 구분된다. 상기 지속적인 IP 주소는 코어 네트워크에 앵커링되는 IP 주소이고, 상기 안정적인 IP 주소는 액세스 네트워크에 앵커링되는 IP 주소이다. 그리고 상기 로컬 IP 주소는 어디에도 앵커링 되지 않는 IP 주소이다. IP 주소의 유형에 따라 상기 IP 구성 관리부(35-3)는 액세스 네트워크 앵커 관리부(Access Anchor Manager)(35-1) 및 코어 네트워크 앵커 관리부(Core Anchor Manager)(35-2)가 상호 작용하도록 제어한다. 상기 지속적인 IP 주소는 상기 코어 네트워크 앵커 관리부(35-2)의 관리 하에 IP 구성 관리부(35-3)에 의해 IP 할당 절차를 수행함으로써 구성되며, 상기 안정적인 IP 주소는 상기 액세스 네트워크 앵커 관리부(35-1)의 관리 하에 IP 구성 관리부(35-3)에 의해 IP 할당 절차를 수행함으로써 구성된다. 그리고 상기 로컬 IP 주소는 어디에도 앵커링되지 않으므로 IP 구성 관리부(35-3)에 의해 IP 할당 절차를 수행함으로써 구성된다.
상기 액세스 네트워크 앵커 관리부(35-1) 및 코어 네트워크 앵커 관리부 (35-2)는 각각 액세스 네트워크와 코어 네트워크에 앵커링된 IP 주소들(안정적인 IP 주소와 지속적인 IP 주소)을 관리하기 위한 프로토콜 시그널링을 실행한다. 상기 액세스 네트워크 앵커 관리부(35-1)는 액세스 네트워크에서 앵커링 BS/AR와 시그널링을 수행하고, 코어 네트워크 앵커 관리부(35-2)는 코어 네트워크에서 HA/PGW와 시그널링을 수행한다. 그리고 IP 스택(35)에 의해 구성되는 각 IP 주소는 가상의 인터페이스(35-4)로서 관리된다. 시각에 따라 IP 스택에서 이용 가능한 IP 주소가 없거나, 하나 또는 그 이상으로 존재할 수 있다. 또한 IP 스택(35)은 예를 들어 와이파이(WiFi), 3 세대 인터페이스 또는 4세대 인터페이스와 같은 물리적 인터페이스들(37)과 인터페이스할 수 있다. 상기 물리적 인터페이스들(37)은 이동 단말에 연결성을 제공한다. 하나 또는 그 이상의 가상 인터페이스들(35-4)은 주어진 물리적 인터페이스들(37)에 한꺼번에 결합되거나 또는 하나의 가상 인터페이스도 결합되지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 IP 스택이 에플리케이션에게 IP 주소를 할당하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 401 단계에서 IP 스택은 애플리케이션으로부터 IP 주소에 대한 할당 요청을 수신하면, 403 단계에서 IP 스택은 지속적인 IP 주소, 안정적인 IP 주소, 그리고 로컬 IP 중에서 그 애플리케이션에 부합되는 IP 주소의 유형을 결정한다. 그리고 405 단계에서 IP 스택은 상기 결정된 유형의 IP 주소를 구성 또는 선택하여 애플리케이션에게 제공한다.
상기 403 단계에서 IP 주소의 유형 결정은, 애플리케이션의 요청을 근거로 수행될 수 있다. 예를 들어 애플리케이션이 코어 네트워크에 앵커링되는 IP 주소를 필요로 하는 경우, 상기 애플리케이션은 IP 스택에게 지속적인 IP 주소의 할당을 요청한다. 그리고 애플리케이션이 액세스 네트워크에 앵커링되는 IP 주소를 필요로 하는 경우, 상기 애플리케이션은 IP 스택에게 안정적인 IP 주소의 할당을 요청한다. 그리고 애플리케이션이 어디에도 앵커링되지 않는 IP 주소를 필요로 하는 경우, 상기 애플리케이션은 IP 스택에게 로컬 IP 주소의 할당을 요청한다. 그리고 상기 IP 주소의 유형은 애플리케이션의 특성에 따라 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 IP 스택이 에플리케이션에게 IP 주소를 할당하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 100 단계에서 IP 스택은 애플리케이션으로부터 IP 주소에 대한 할당 요청을 수신한다. 상기 할당 요청에는 IP 주소의 세 가지 유형 중 하나가 지시될 수 있다. 105 단계에서 IP 스택은 상기 할당 요청이 지속적인 IP 주소 할당 요청인지 확인하고, 지속적인 IP 주소 할당 요청인 경우, 110 단계에서 지속적인 IP 주소를 이미 갖고 있는지를 확인한다. 140 단계에서 IP 스택이 이미 하나 이상의 지속적인 IP 주소들을 갖고 있다면, 그 중에서 선택하고, 150 단계에서 선택된 IP 주소가 애플리케이션에서 이용 가능하도록 만든다.
만약 상기 115 단계에서 지속적인 IP 주소가 전혀 구성되어 있지 않으면, IP 스택은 코어 네트워크 앵커 관리부로 하여금 하나의 지속적인 IP 주소를 구성하도록 한다. 그리고 상기 새로이 구성된 IP 주소는 150 단계에서 애플리케이션에서 이용 가능하도록 만들어진다. 120 단계에서 애플리케이션으로부터의 요청이 안정적인 IP 주소에 관한 것인지 확인한다. 안정적인 IP 주소에 대한 것이면, IP 스택은 정해진 임계값 보다 짧은 앵커 거리를 가진 안정적인 IP 주소가 이미 존재하는지를 확인한다. 상기 임계값의 설정은 IP 스택의 특정 위치에 구성되어 있다. IP 스택은, 전송 성능의 부정적인 영향을 고려하여, 지나치게 멀리 앵커링된 안정적인 IP 주소들을 제공하지는 않는다. 그 대신에, IP 스택은 자동으로 짧은 앵커 거리를 가질만한 새로운 안정적인 IP 주소를 취하게 될 것이다.
만약 125 단계에서 IP 스택이 지나치게 멀지 않은 하나 이상의 IP 주소들이 있음을 확인하면, 140 단계에서 그것들 중 하나를 선택하고, 150 단계에서 애플리케이션에서 이용 가능하도록 한다. IP 스택이 이용 가능한 안정적인 IP 주소가 없음을 파악하면, 130 단계에서 로컬 IP 주소가 구성되어 있는지를 확인한다. 로컬 IP 주소가 있으면, 145 단계에서 안정적인 IP 주소가 상기 로컬 IP 주소로 대체되고 액세스 네트워크 앵커 관리부에 이를 통지하고 표시한다. 액세스 네트워크 앵커 관리부는 IP 주소가 사용되는 동안 상기 로컬 IP 주소의 앵커링을 유지하는 기능을 수행한다. 150 단계에서 상기 로컬 IP 주소는 애플리케이션에서 이용 가능하게 된다. 한편 상기 130 단계에서 로컬 IP 주소가 없다면, 135 단계에서 IP 스택은 액세스 네트워크 앵커 관리부를 사용하여 안정적인 IP 주소를 구성하고, 150 단계에서 상기 안정적인 IP 주소를 애플리케이션에서 이용 가능하도록 한다.
한편 상기 155 단계에서 애플리케이션으로부터의 요청이 로컬 IP 주소에 관한 것이라면, 160 단계에서 IP 스택은 로컬 IP 주소가 이미 구성되어 있는지 확인한다. 로컬 IP 주소가 하나 또는 그 이상으로 존재한다면, 150 단계에서 IP 스택은 그것들 중에서 하나를 선택하고, 애플리케이션에서 이용 가능하도록 한다. 상기 160 단계에서 로컬 IP 주소가 없다면, 165 단계에서 IP 스택은 새로운 로컬 IP 주소를 구성하고 150 단계에서 애플리케이션에서 이용 가능하도록 한다.
또한 155 단계에서 애플리케이션으로터의 요청이 IP 주소가 어떤 유형이든 상관없다면, 170 단계에서 IP 스택은 어떤 유형의 IP 주소가 이 경우에 제공되어야 할지를 지시하는 기본 정책을 재확인한다. 그러한 기본 정책에 맞는 하나 또는 그 이상의 IP 주소들이 있다면, 140 단계에서 IP 스택은 기본 정책에 맞는 IP 주소들 중에서 하나를 선택하고, 150 단계에서 애플리케이션에서 이용 가능하도록 한다. 한편 170 단계에서 상기 기본 정책에 맞는 IP 주소가 없다면, 175 단계에서 IP 스택은 코어 네트워크 앵커 관리부 또는 액세스 네트워크 앵커 관리부를 사용하여 하나의 IP 주소를 구성하고, 150 단계에서 애플리케이션에서 이용 가능하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 IP 스택이 IP 주소를 해제하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 200 단계에서 IP 스택은 특정 IP 주소를 해제하기 위하여 애플리케이션으로부터 통지/요청을 수신한다. 이 통지는 애플리케이션이 IP 주소를 사용하여 실행됨을 알린다. 응답에 있어서, IP 스택은 IP 주소를 이용하여 무엇을 할지를 결정하여야 한다. IP 스택의 동작은 IP 주소의 유형과 이 IP 주소를 사용하는 다른 애플리케이션의 존재에 달려 있다.
한편 210 단계에서 IP 스택은 그 시각에 다른 애플리케이션에 의해 IP 주소가 사용되는지를 확인한다. 만일 다른 애플리케이션에서 그 IP 주소가 사용된다면, 280 단계로 진행하여 애플리케이션에서는 아무런 동작도 실행되지 않는다. 다시 말하면, 이 IP 주소는 구성에서 배제되지 않는다. 한편 상기 210 단계에서 해당 IP 주소를 사용하는 다른 애플리케이션이 없다면, 220 단계에서 IP 스택은 해당 IP 주소가 지속적인 IP 주소인지 또는 안정적인 IP 주소인지 확인한다. 상기 220 단계에서 만일 해당 IP 주소가 지속적인 IP 주소인지 또는 안정적인 IP 주소인 경우, 230 단계에서 IP 스택은 IP 주소의 유형에 따라 코어 네트워크 앵커 관리부 또는 액세스 네트워크 앵커 관리부를 통해 해당 IP 주소를 배제하는(즉 구성 해제하는) 동작을 수행한다.
상기 230 단계는 IP 주소가 앵커링되고 앵커 노드(BS/AR이든 HA/PGW이든)에서 진행 중인 상태가 있기 때문에 필요하다. 이 상태는 또한 클리어 될 필요가 있으며, 그 클리어는 코어 네트워크 앵커 관리부 또는 액세스 네트워크 앵커 관리부들이 수행해야 하는 작업이다. 240 단계에서 IP 스택은 앵커링된 IP 주소가 한번 배제된 스택에 다른 IP 주소가 남아 있는지를 확인한다. 만약 IP 주소가 적어도 하나 남아 있다면, 280 단계로 진행하여 더 이상의 동작을 수행하지 않고 종료된다. 만약 상기 240 단계에서 다른 IP 주소가 남아있지 않다면, 260 단계에서 IP 스택은 새로운 로컬 IP 주소를 구성한다.
한편 상기 210 단계에서 다른 애플리케이션에 의해 해당 IP 주소가 사용되지 않는다면, 그리고 상기 220 단계에서 IP 주소가 지속적인 IP 주소인지 또는 안정적인 IP 주소인 것도 아니라면(즉, 로컬 IP 주소라면), 250 단계에서 IP 스택은 그 IP 주소가 IP 스택에서 마지막 IP 주소인지를 확인한다. 만일 해당하는 IP 주소가 마지막 IP 주소라면, 더 이상의 동작은 수행되지 않으며 280 단계에서 이 과정은 완료된다. 해당하는 IP 주소가 마지막 IP 주소가 아니라면, 270 단계에서 해당 IP 주소는 IP 스택에 의하여 구성에서 배제된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 이동 단말이 하나의 노드에서 다른 노드로 이동할 때 IP 스택이 애플리케이션에게 통지하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 300 단계에서 이동 단말은 새로운 네트워크로 연결을 수행하여 자신의 연결 점이 변경된다. 310 단계에서 IP 스택은 지속적인 IP 주소가 구성되어 있는지를 확인한다. 만약 지속적인 IP 주소가 있으면, 320 단계에서 IP 스택은 코어 네트워크 앵커 관리부를 작동시켜 이 지속적인 IP 주소들을 유지하기 위한 과정들을 수행한다. 그 다음 330 단계에서 IP 스택은 안정적인 IP 주소가 구성되어 있는지를 확인한다. 상기 330 단계에서 안정적인 IP 주소가 있다면, 340 단계에서 IP 스택은 액세스 네트워크 앵커 관리부를 작동시켜 이 안정적인 IP 주소들을 유지하기 위한 과정들을 수행한다. 애플리케이션들 중 어느 하나가 주어진 안정적인 IP 주소의 앵커 거리에 관한 트리거(trigger)로 등록되었다면, 350 단계에서 IP 스택은 IP 주소의 앵커 거리를 측정한다. 그리고 360 단계에서 측정된 앵커 거리 값들 중 어느 하나가 등록된 임계값을 넘으면, IP 스택은 해당하는 애플리케이션에 통지를 보낸다. 한편 상기 310 단계에서 지속적인 IP 주소가 없고, 상기 330 단계에서 안정적인 IP 주소가 없으면, 370 단계에서 IP 스택은 다른 어떤 IP 주소가 구성되어 있는지, 또는 어느 애플리케이션이 로컬 IP 주소를 요청하였는지를 확인한다. 이러한 확인 단계들 중 어느 하나가 '예'로 판단되면, 380 단계에서 IP 스택은 새로운 로컬 IP 주소를 구성한다. 그리고 390 단계에서 IP 스택은 또한 로컬 IP 주소를 요청하였던 각 애플리케이션에게 새로운 로컬 IP 주소가 있음을 통지한다. 상기한 과정이 수행된 후, 400 단계에서 동작은 완료된다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 새로운 API를 지원하지 않는 기존 애플리케이션이 본 발명의 IP 스택에서 사용된다면, 기존 애플리케이션을 어떻게 처리할지를 결정하는 방식이 필요하다. 이 처리 방식은 이동 단말에서 결정되거나, 통신망 운용자로부터 취득한 방식에 연계하여 결정될 수 있다. 예를 들어 하나의 가능한 방식으로는 그러한 기존 애플리케이션들에 지속적인 IP 주소들을 제공하는 방안을 고려할 수 있다. 다른 가능한 방식으로는 로컬 IP 주소를 제공할 수 있다. 안정적인 IP 주소를 제공하는 것도 달리 가능한 방식이다.
아울러, IP 스택은 개별적인 확인을 통하여 애플리케이션들을 또한 구별할 수 있고 이러한 방식 결정을 애플리케이션마다 각각 수행할 수도 있다. IP 스택이 애플리케이션이 지속적인 IP 주소를 필요로 하고 있음(기존 애플리케이션이 새로운 API를 지원하지 않기 때문에 그 필요성을 표시할 수 없더라도)을 알거나 감지하게 되면, IP 스택은 그 기존 애플리케이션이 마치 지속적인 IP 주소를 요청하였던 것처럼 기존 애플리케이션을 처리할 수 있다. 마찬가지로, 해당하는 애플리케이션이 안정적인 IP 주소 또는 로컬 IP 주소를 요청한 것처럼 그 해당하는 애플리케이션을 처리하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 예는 IP 기반 무선 통신 시스템에서 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예를 구현함에 있어서 통신망 요소들(BS, AR, HA, PGW)로부터의 지원을 필요로 하지는 않는다. 또한 본 발명은 이동 단말에서 구현될 수 있고 동작될 수 있다. 본 발명에서 제안하는 새로운 API는 애플리케이션에 의해 유지될 필요가 있다. 애플리케이션이 기존 애플리케이션처럼 새로운 API를 구현하지 않더라도, 본 발명은 전술한 설명과 같이 여전히 실시될 수 있다. 본 발명에 따른 기술이 이동 통신망 운영자들의 CAPEX 및 OPEX를 줄이는 것을 감안하면, 애플리케이션 개발자들에게 본 발명이 유익하고 본 발명의 적절한 이용이 그로써 촉진될 것으로 예상된다.

Claims (18)

  1. 인터넷 프로토콜(internet protocol: IP) 기반의 네트워크에서 이동 단말이 이동성을 관리하는 방법에 있어서,
    애플리케이션으로부터 IP 주소의 할당 요청을 검출하는 과정;
    상기 IP 주소의 할당 요청을 근거로 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소의 유형을 결정하는 과정; 및
    상기 결정된 유형의 IP 주소를 상기 애플리케이션에게 할당하는 과정을 포함하며,
    상기 IP 주소의 유형은 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소가 앵커링되는 네트워크를 기반으로 결정되며,
    상기 결정된 유형의 IP 주소는 코어 네트워크에 앵커링되는 제1 유형의 IP 주소, 억세스 네트워크에 앵커링되는 제2 유형의 IP 주소, 어떤 네트워크에도 앵커링되지 않는 제3 유형의 IP 주소 중 하나인 이동성 관리 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 유형의 IP 주소가 IP 스택에 없는 경우, 상기 결정된 유형의 IP 주소를 구성하는 과정을 더 포함하는 이동성 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 IP 주소의 유형은 애플리케이션의 특성에 따라 결정되는 이동성 관리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 유형의 IP 주소는 정해진 임계값 보다 앵커 거리가 짧은 경우 상기 애플리케이션에 할당되는 이동성 관리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 애플리케이션으로부터 할당된 IP 주소의 해제 통지를 검출하는 과정; 및
    상기 해제 통지에 해당되는 IP 주소가 상기 제1 유형의 IP 주소 또는 상기 제2 유형의 IP 주소인 경우, 해당되는 IP 주소를 구성 해제하는 과정을 더 포함하는 이동성 관리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 해당되는 IP 주소를 구성 해제한 후, 남아있는 IP 주소가 존재하지 않는 경우, 상기 제3 유형의IP 주소를 새로이 구성하는 과정을 더 포함하는 이동성 관리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 애플리케이션으로부터 상기 제2 유형의 IP 주소 할당 요청이 있고, 상기 제2 유형의 IP 주소가 IP 스택에 존재하지 않는 경우, 상기 제3 유형의 IP 주소를 상기 제2 유형의 IP 주소로 대체하는 과정을 더 포함하는 이동성 관리 방법.
  9. 인터넷 프로토콜(internet protocol: IP) 기반의 네트워크에서 이동성을 관리하는 이동 단말에 있어서,
    애플리케이션으로부터 IP 주소의 할당 요청을 검출하고, 상기 IP 주소의 할당 요청을 근거로 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소의 유형을 결정하며, 상기 결정된 유형의 IP 주소를 상기 애플리케이션에게 할당하는 동작을 제어하는 IP 스택; 및
    상기 IP 스택과 상기 애플리케이션 사이에 배치된 이동성 API를 포함하며,
    상기 IP 주소의 유형은 상기 애플리케이션에 할당될 IP 주소가 앵커링되는 네트워크를 기반으로 결정되며,
    상기 결정된 유형의 IP 주소는 코어 네트워크에 앵커링되는 제1 유형의 IP 주소, 억세스 네트워크에 앵커링되는 제2 유형의 IP 주소, 어떤 네트워크에도 앵커링되지 않는 제3 유형의 IP 주소 중 하나인 이동 단말.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 IP 스택은 상기 결정된 유형의 IP 주소가 IP 스택에 없는 경우, 상기 결정된 유형의 IP 주소를 구성하는 이동 단말.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 IP 주소의 유형은 애플리케이션의 특성에 따라 결정되는 이동 단말.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 유형의 IP 주소는 정해진 임계값 보다 앵커 거리가 짧은 경우 상기 애플리케이션에 할당되는 이동 단말.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 IP 스택은 상기 애플리케이션으로부터 할당된 IP 주소의 해제 통지를 검출하고, 상기 해제 통지에 해당되는 IP 주소가 상기 제1 유형의 IP 주소 또는 상기 제2 유형의 IP 주소인 경우, 해당되는 IP 주소를 구성 해제하는 이동 단말.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 IP 스택은 상기 해당되는 IP 주소를 구성 해제한 후, 남아있는 IP 주소가 존재하지 않는 경우, 상기 제3 유형의IP 주소를 새로이 구성하는 이동 단말.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 IP 스택은 상기 애플리케이션으로부터 상기 제2 유형의 IP 주소 할당 요청이 있고, 상기 제2 유형의 IP 주소가 IP 스택에 존재하지 않는 경우, 상기 제3 유형의 IP 주소를 상기 제2 유형의 IP 주소로 대체하는 이동 단말.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 유형의 IP 주소는 상기 이동 단말의 이동성 및 위치에 상관없이 앵커링되는 이동성 관리 방법.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정된 유형의 IP 주소는 상기 이동 단말의 이동성 및 위치에 상관없이 앵커링되는 이동 단말.
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