KR20080103514A - 끊김없는 핸드오버 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 무선랜 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이에서 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 시스템을 제공한다. 이동국은 제 1 무선 액세스 포인트에 및/또는 제 1 무선 액세스 포인트로부터 데이터를 수신 및/또는 전송하기 위한 적어도 제 1 무선 액세스 포인트의 유효 범위 내에 있다. 이 시스템은 데이터 소스로부터 데이터를 저장하는 제 1 서버; 제 1 서버와 제 1 및 제 2 무선 액세스 포인트 사이에 데이터를 교환하는 스위치; 및 스위치에 연결되고, 이동국이 제 1 액세스 포인트로부터 또 하나의 액세스 포인트로 로밍하는 경우, 스위치를 통하여 제 1 서버로부터 데이터를 수신하고 상기 로밍 이후 스위치를 통하여 이동국에 저장된 데이터를 전달하는 제 2 서버를 포함한다.

무선랜, 핸드오버, 이동국, 서버, 액세스포인트, 로밍

Description

끊김없는 핸드오버 방법 및 시스템{SEAMLESS HANDOVER METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 통신 테크놀리지에 관한 것으로서, 특히 끊김없는 핸드오버 방법, 적어도 무선랜에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이의 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.

지난 몇 년간에 걸쳐, 인터넷을 통하여 배포된 비디오 콘텐츠의 양은 꾸준히 증가하여 왔고, 어느 정도로, 상당 부분은 광대역 인터넷 연결성의 보급에서의 증가에 의해 촉진되어 왔다. 인터넷 사용 패턴이 변화되고 있는 동안, 액세스 테크놀리지도 또한 진화하고 있다. 예를 들면, 무선 LAN(WLAN) 및 3G와 같은 핵심 무선 테크놀리지는 많은 수의 사용자가 가까운 미래에 인터넷 액세스를 위한 무선 테크놀리지를 사용할 것이라고 확실하게 말하는 것이 이제 가능하도록 완숙 단계에 도달하고 있는 중이다. 이들 사용자는 이들의 무선 인터넷 액세스로부터 유선 매체를 통하여 전달되는 것과 유사한 행동을 원하게 될 것이다.

상당한 수의 사용자가 이러한 테크놀리지를 통하여 이들의 디바이스에 비디 오 콘텐츠를 스트리밍하기를 원하는 것이 꽤 인지가능할 수 있으므로, 무선 액세스 테크놀리지가 비디오 콘텐츠를 스트리밍하기에 얼마나 적합한 지를 고려하는 것은 흥미롭다. 명백하게는, 액세스 네트워크에서의 신호 세기 또는 혼잡과 같은 기술적 고려가 사용자에 의해 시청되는 비디오의 품질에 영향을 끼치는 것은 바람직하지 않다.

끊김없는 네트워크 연결성은 어느 정도까지, 사용자가 인식하는 품질에 관한 네트워크 문제의 영향을 제한할 수 있지만, 그러나, 저절로 엔드 유저의 경험 품질이 최적임을 반드시 보장할 필요는 없다. 다수의 무선 액세스 네트워크가 사용자에게 이용가능한 경우, 어느 무선 액세스 네트워크가 사용자에게 최상 품질을 전달하기 위해 임의의 시점에 사용되어야 하는 지를 고려하는 것은 흥미롭다.

무선랜(WLAN)에서, 단일 WLAN 액세스 포인트(AP)는 이동국을 위한 매우 제한된 유효범위(coverage)만을 제공할 수 있다. 회사 작업 영역(company working area) 또는 핫스폿의 완전한 유효범위를 제공하기 위해, 일반적으로 복수 AP가 적용된다. 이러한 상황에서, WLAN 네트워크에서 라이브 비디오를 스트리밍하는 경우, 채널 스캔 시간 및 핸드오버 간격을 감소시킬지라도, 하나의 AP로부터 또 다른 AP로의 이동국의 핸드오버는 패킷 손실을 야기할 수 있고, 이에 의해 비디오 품질을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 이들 움직이는 이동국을 위한 통신을 유지하기 위해, 시스템은 끊김없는 핸드오버를 지원해야만 하며, 즉 이 핸드오버는 이동국이 하나의 AP 유효 범위로부터 또 다른 하나의 AP로 이동하는 경우, 사용자에게 감지될 수 없어야만 한다. 이는 VoIP(Voice over Internet Protocol), 비디오 스트리밍 등과 같은 이들 실시간 어플리케이션에 대하여 대단히 중요하다. 이들 경우에서, 핸드오버 프로세스 동안 발생된 패킷 손실 문제는 해소되어야만 한다.

도 1은 종래의 WLAN 비디오 스트림 방송(broadcast) 시스템(100)을 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이 방송 시스템(100)은 라이브 비디오 소스(114)로부터 비디오 스트림을 수신하고 저장하기 위해, 라이브 비디오 소스(114)와 연결된, 스트리밍 서버(102)와, 스트리밍 서버(102), 그리고 적어도 2개의 무선 액세스 포인트(106, 108)와 데이터를 교환하기 위한 이더넷 스위치(104)와, 스위치(104)에 및/또는 그로부터 데이터를 수신 및/또는 전송하기 위해 스위치(104)에 연결된 무선 액세스 포인트(106, 108)와, 무선 액세스 포인트(106, 108)에 및/또는 그로부터 데이터를 수신 및/또는 전송하기 위한, 무선 액세스 포인트(106, 108) 중 적어도 하나와 연결된 이동국(110)을 포함한다. 하나의 무선 액세스 포인트(106)로부터 또 다른 하나(108)로의 이동국(110) 로밍 동안, 패킷 손실이 발생할 수 있다.

일부 지능적인 핸드오버 알고리즘이 채널 스캐닝에서 소비된 시간을 감소시키기 위해 일부 방법을 채택할 수 있을지라도, 모든 핸드오버 알고리즘은 다음 절차를 갖는데, 즉 후보 AP를 찾기 위해 채널 스캔을 하는 단계, 인증 또는 사전 인증(만일 사전 인증이 핸드오버를 가속화하기 위해 사용되는 경우임)을 하는 단계, 오래된 AP와 연결해제하는 단계, 및 새로운 AP와 재연결하는 단계를 포함한다.

위 핸드오버 프로세스 동안, 스캔 및 핸드오버 프로세스에 소비된 시간 간격을 최소화할지라도, 패킷 손실은 2가지 상황에서 발생한다.

1. 채널 스캐닝:

WLAN 카드만이 데이터를 전송하고 수신하기 위해 하나의 채널에 동조된 하나의 라디오 모듈을 가지기 때문에, 이 라디오가 채널 스캐닝을 수행하기 위해 하나의 주파수로부터 다른 주파수로 스위칭되는 경우, 이는 그 해당 AP로부터 임의 데이터를 수신할 수 없다. 이는 방송 또는 멀티캐스트 데이터에 대하여 훨씬 상황을 나쁘게 만드는데, 왜냐하면 IEEE 802.11 WLAN에서, 이들 패킷을 위한 데이터 재전송이 없기 때문이다. 일부 알고리즘이 채널 스캔에서 소비된 시간을 감소시키기 위해 다른 교묘한 방법 또는 선택적인 채널 스캔을 채택할지라도, 이러한 프로세스 자체는 여전히 피할 수 없다.

2. 재연결 간격:

재연결 간격은 이동국이 이전 AP와 연결해제되지만, 그러나 여전히 새로운 AP와 연결되지 않는 간격으로서 정의된다. 이러한 간격 동안, 이더넷 스위치 및 AP의 프레임 버퍼에서의 모든 패킷이 손실된다.

핸드오버 프로세스 동안 패킷 손실은 비디오 품질을 감소시키는데, 특히 손실 패킷이 비디오 스트림의 결정적인 데이터(예를 들면, I-프레임의 데이터)인 경우, 전체 GOP(Group Of Picture)가 영향을 받을 것이다.

데이터 캐싱 테크놀리지는 비디오 전달 시스템의 확장성을 연장하기 위해서는 넓게 사용되는 반면에, 이는 오늘날까지 무선 네트워크 핸드오버를 지원하기 위해서는 거의 사용되지 않고 있다.

논문/특허 조사 이후, 비디오 캐싱 시스템을 위한 핸드오버 문제를 해소하는 방법을 공개하는 다수의 종래 특허 문서(도코모 통신 연구실의 특허 번호 제EP1331791A2호, 제JP2003289327호, 제US6907501B2호, 제US20030145038A1호를 참조)가 발견되지만, 그러나 하나의 종래 기술만이 무선 네트워크 핸드오버를 지원하기 위해 캐싱의 사용을 가리키며(그리고 이는 3G 네트워크를 위한 것이고, WLAN 네트워크 핸드오버를 위한 것이 아님), 이는 "Hierarchical Cache Design for Enhancing TCP Over Heterogeneous Networks With Wired and Wireless Links"로 명칭된 무선 통신에 관한 2003년 3월 IEEEE 회보(2 권, 제 2 호)로부터의 논문이다. 이 논문은 핸드오버 간격 동안 TCP 재전송 회전지연을 최소화시키기 위해 MSC(Mobile Switch Center)에서의 캐싱 서비스를 사용한 방법을 제안하는 반면에, 이 방법은 TCP 기반 어플리케이션에만 적용가능하다.

덧붙여, 미국 특허 출원 번호 제20050141455호는 유/무선 통합 IP 네트워크에서 패킷 손실 및 전송 지연을 감소시키기 위해 TCP 프록시를 설정하는 방법 및 시스템을 공개하였다. 그러나, 이는 서버와 이동국 사이의 패킷을 저장하기 위해 무선 네트워크 제어기를 사용함으로써 패킷 손실 및 전송 지연을 감소시키기 위해 TCP 스트림을 캐싱하는데, 이는 UDP 패킷을 캐싱하는데 실패하고 데이터 전송 지연을 야기한다.

위 문제 중 어느 하나를 해소하기 위해, 본 발명은 WLAN 비디오 스트리밍 어플리케이션을 위한 캐시-기반 끊김없는 핸드오버 방식을 제안한다.

본 발명에 따라, 무선 LAN 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이의 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 시스템이 제공된다.

본 발명에 따른 통신 시스템은 무선랜 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이에서 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행할 수 있으며, 이동국은 제 1 무선 액세스 포인트에 및/또는 제 1 무선 액세스 포인트로부터 데이터를 수신 및/또는 전송하기 위한 적어도 제 1 무선 액세스 포인트의 유효 범위 내에 있다. 이 통신 시스템은 데이터 소스로부터 데이터를 저장하는 제 1 서버; 제 1 서버와 제 1 및 제 2 무선 액세스 포인트 사이에 데이터를 교환하는 스위치; 및 스위치에 연결되고, 이동국이 제 1 액세스 포인트로부터 제 2 액세스 포인트로 로밍하는 경우, 스위치를 통하여 제 1 서버로부터 데이터를 수신하고 상기 로밍 이후 스위치를 통하여 이동국에 저장된 상기 데이터를 전달하는 제 2 서버를 포함한다.

본 발명에 따르면, 제 1 서버는 이동국을 위한 스트리밍 미디어 데이터를 저장하는 스트리밍 서버이다. 제 2 서버는 이동국이 제 1 액세스 포인트로부터 제 2 액세스 포인트로 로밍하는 경우 제 1 서버로부터 상기 데이터를 캐싱하고, 스위치를 통하여 이동국에 캐싱된 상기 데이터를 전달하는 캐시 서버이다. 통신 시스템은 WLAN 비디오 스트림 방송(broadcasting) 시스템이다. 스위치는 이더넷 스위치이다.

본 발명에 따르면, 이동국은 상기 로밍 동안 제 2 서버에 전송될 데이터 캐싱 시작 요청 메시지를 포함하고, 제 2 서버는 제 1 서버로부터 이동국을 위해 상기 데이터를 수신하고 캐싱을 시작하도록, 상기 데이터 캐시 시작 요청 메시지에 응답하여 이동국에 전송될 수신 확인 응답(acknowledgement) 메시지를 포함하며, 이동국은 이동국을 위해 상기 데이터를 캐싱하는 것을 중지하고 이동국에 상기 캐싱된 데이터를 전송하도록, 핸드오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 제 2 서버에 전송될 데이터 캐시 중지 요청 메시지를 포함한다.

본 발명에 따르면, 제 1 서버로부터 멀티캐스트 데이터를 획득하기 위해 제 2 서버와 결합된 멀티캐스트 그룹을 추가로 포함하고, 제 2 서버는 유니캐스트 데이터를 위한 거짓 이더넷을 포함하며, 이 유니캐스트 데이터는 이동국의 MAC 어드레스로 조립되어 이 조립된 프레임을 상기 스위치에 한 번 또는 수회에 전송하게 되어, 스위치를 속이고, 스위치가 이동국의 MAC-포트 맵 엔트리를 변화시켜, 이후 그렇지 않으면 제 1 서버로부터 이동국으로 향하게 되는 상기 데이터를 수신하게 한다.

본 발명에 따르면, 상기 데이터 소스는 상기 제 1 서버에 스트림 비디오 데이터를 전송하기 위한 라이브 비디오 소스이다.

추가적으로, 본 발명은 또한 적어도 무선랜 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이에서 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법을 제공하되, 이 통신 방법은,

제 1 서버에 의해 데이터 소스로부터의 데이터를 저장하는 단계;

스위치를 통하여 제 1 및 제 2 무선 액세스 포인트와 상기 제 1 서버 사이에 데이터를 교환하는 단계;

적어도 상기 제 1 무선 액세스 포인트의 유효 범위 영역에 있는 동안 상기 이동국에 의해 상기 제 1 무선 액세스 포인트에 및/또는 상기 제 1 무선 액세스 포인트로부터 상기 데이터를 수신 및/또는 전송하는 단계; 및

상기 이동국이 상기 제 1 액세스 포인트로부터 상기 제 2 액세스 포인트로 로밍하는 경우 제 2 서버에 의해 상기 스위치를 통해 상기 제 1 서버로부터 데이터를 수신하고, 상기 로밍 이후 상기 스위치를 통하여 상기 이동국에 저장된 데이터를 전달하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 서버는 상기 이동국을 위한 스트리밍 미디어 데이터를 저장하는 스트리밍 서버이다. 상기 제 2 서버는 상기 이동국이 상기 제 1 액세스 포인트로부터 상기 제 2 액세스 포인트로 로밍하는 경우, 상기 제 1 서버로부터 상기 데이터를 캐싱하고, 캐싱된 데이터를 상기 스위치를 통하여 상기 이동국에 전달하기 위한 캐시 서버이다. 상기 통신 시스템은 WLAN 비디오 스트리밍 통신 시스템이다. 상기 스위치는 이더넷 스위치이다.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 액세스 포인트로부터 상기 제 2 액세스 포인트로 로밍하고 이용가능한 무선 액세스 포인트를 발견하기 위해 채널 스캐닝을 수행하는 동안, 상기 이동국은 상기 제 2 서버에 데이터 캐싱 시작 요청 메시지를 전송하고, 상기 제 2 서버는 상기 데이터 캐시 시작 요청에 응답하여 상기 이동국에 수신 확인 응답 메시지를 전송하고, 상기 제 1 서버로부터 상기 이동국을 위한 상기 데이터를 수신하고 캐싱하기 시작하며, 상기 핸드오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 상기 이동국은 상기 제 2 서버에 데이터 캐시 중지 요청 메시지를 전송하고, 상기 제 2 서버는 상기 데이터 캐시 중지 요청에 응답하여 상기 이동국을 위한 상기 데이터의 캐싱을 중지하고, 상기 이동국에 상기 데이터를 전송한다.

본 발명에 따르면, 멀티캐스트 데이터 수신시, 상기 제 2 서버는 상기 제 1 서버로부터 상기 멀티캐스트 데이터를 얻기 위해 이 멀티캐스트 그룹에 결합하고, 유니캐스트 데이터 수신시, 상기 제 2 서버는 거짓 이더넷 프레임을 생성하고, 이 거짓 이더넷 프레임을 이동국의 MAC 어드레스와 결합해서 이 결합된 상기 프레임을 상기 스위치에 한 번 또는 수회에 전송하게 되어, 스위치를 속이고, 스위치가 이동국의 MAC-포트 맵 엔트리를 변화시켜, 이후 그렇지 않으면 제 1 서버로부터 이동국으로 향하게 되는 상기 데이터를 수신한다.

본 발명에 따르면, 이 통신 방법은 상기 제 1 서버에 스트림 비디오 데이터를 전송하기 위해 제 1 서버에 연결된 라이브 비디오 소스를 제공하는 단계를 추가로 포함한다.

더욱이, 본 발명은 또한 적어도 무선랜 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이에서 이동국을 위한 끊김없는 핸드오버를 제공하며, 이 통신 방법은, 이동국에 의해 제 2 서버에 데이터 캐싱 시작 요청을 전송하는 단계; 상기 데이터 캐시 시작 요청 메시지에 응답하여 상기 이동국에 수신 확인 응답 메시지를 전송하고, 제 2 서버에 의해 상기 제 1 서버로부터 상기 이동국을 위한 상기 데이터를 수신하고 캐싱하기 시작하는 단계; 상기 핸드오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 상기 이동국에 의해 상기 제 2 서버에 데이터 캐시 중지 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 데이터 캐시 중지 요청에 응답하여 상기 이동국을 위한 상기 데이터의 캐싱을 중지하는 단계; 및 상기 제 2 서버에 의해 데이터를 전달하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 데이터 캐시 시작 요청 메시지는, 수신 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 상기 제 2 서버와 이동국에 나타내는 제어 메시지 플래그 필드; 제 1 값을 가지는 메시지 타입 필드로서, 상기 메시지가 데이터 캐시 시작 요청이라는 것을 나타내는 메시지 타입 필드; 상기 메시지에 대하여 상기 이동국 내에 있는 고유 시퀀스 번호인 요청의 시퀀스 번호; 캐싱될 스트림의 IP 어드레스인 스트림 목적지 어드레스; 캐싱될 스트림의 UDP 포트인 스트림 목적지 포트; 및 상기 메시지를 단어로 정렬(word-aligned)시키기 위해 사용되는 채우기 필드(padding field)를 포함한다.

상기 데이터 캐시 중지 요청 메시지는, 상기 수신 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 사기 제 2 서버 및 이동국에 나타내는 제어 메시지 플래그 필드; 상기 제 1 값과 다른 제 2 값을 가지는 메시지 타입 필드로서, 상기 메시지는 데이터 캐시 중지 요청을 나타내는 메시지 타입 필드; 상기 메시지에 대하여 상기 이동국 내에 있는 고유 시퀀스 번호인 요청의 시퀀스 번호; 캐싱될 상기 스트림의 IP 어드레스인 스트림 목적지 어드레스; 캐싱될 상기 스트림의 UDP 포트인 스트림 목적지 포트; 및 상기 메시지를 단어로 정렬시키기 위해 사용되는 채우기 필드를 포함한다.

상기 수신 확인 응답 메시지는, 상기 수신 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 상기 제 2 서버 및 이동국에 나타내는 제어 메시지 플래그 필드; 상기 제 1 값 및 제 2 값과 다른 제 3 값을 갖는 메시지 타입 필드로서, 상기 메시지는 데이터 캐시 시작 요청인 메시지 타입 필드; 상기 메시지에 대하여 상기 이동국내에 있는 고유 시퀀스 번호인 요청의 시퀀스 번호; 캐싱 요청을 시작하는 상기 이동국의 IP 어드레스인 요청자의 어드레스; 캐싱 요청을 시작하는 상기 이동국의 UDP 포트인 요청자의 포트; 및 상기 메시지를 단어로 정렬시키기 위해 사용된 채우기 필드를 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징은 첨부된 도면과 함께 고려되는 경우 이하 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다.

이전의 일반적인 설명과 본 발명에 대한 다음의 상세한 설명 둘 다는 예시적이고 설명적이며, 청구된 본 발명에 대한 추가 설명을 제공하려는 의도임을 이해해야만 한다.

본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고 본 출원의 일부를 구성하고 이에 병합된 첨부된 도면은 본 발명의 실시예(들)를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 해설하는데 이바지한다.

도 1은 종래의 WLAN 비디오 스트림 방송(broadcasting) 시스템(100)을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템(200)을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 통신 방법의 흐름도를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 끊김없는 핸드오버 방법의 흐름도를 도시한 도면.

도 5는 도 4에 도시된 끊김없는 핸드오버 방법의 작업 흐름도를 도시한 도면.

도 6은 데이터 캐시 시작 요청 메시지의 메시지 포맷을 도시한 도면.

도 7은 데이터 캐시 중지 요청 메시지의 메시지 포맷을 도시한 도면.

도 8은 수신 확인 응답(acknowledgment) 메시지의 메시지 포맷을 도시한 도면.

본 발명의 기술적 특징은 실시예를 참고하여 추가로 기술될 것이다. 이 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 단지 바람직한 예시일 뿐이다. 첨부 도면과 함께 이하 상세한 설명을 읽는다면, 당업자라도 잘 이해할 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(200)이 제공되며, 이는 제 2 서버(212)를 추가함으로써 도 1에 도시된 종래 WLAN 비디오 스트림 방송(broadcasting) 시스템(100)과 다르다. 제 2 서버(212)는 이동국(210)이 액세스 포인트(206)로부터 액세스 포인트(208)로 로밍하는 경우 스트리밍 서버(202)로부터 데이터를 저장하고, 스위치(204)를 통해 이동국(210)에 이 저장된 데이터를 전달하기 위해 스위치(204)에 연결되어 있으므로, 따라서 핸드오버 동안 이동국(210)의 패킷 손실을 피할 수 있게 된다.

바람직하게는, 제 1 서버(202)는 이동국(210)을 위한 스트리밍 미디어 데이터를 저장하기 위한 스트리밍 서버이고, 반면에 제 2 서버는 이동국(210)이 액세스 포인트(206)로부터 액세스 포인트(208)로 로밍하는 경우 제 1 서버(202)로부터 데이터를 캐싱하고, 스위치(204)를 통하여 이동국(210)에 이 캐싱된 데이터를 전달하기 위한 캐시 서버이다. 당업자라면 캐시 모듈을 가지는 어떤 종류의 서버라도 제 2 서버(212)로서 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이 캐시 모듈은 심지어 또 다른 이동국과 통합될 수 있으며, 따라서 또 다른 이동국이 캐시 서버로서 기능할 수 있다.

이 실시예에서, 통신 시스템(200)은 WLAN 비디오 스트림 방송(broadcasting) 시스템이고, 스위치(204)는 이더넷 스위치이다.

도 3은 본 발명에 따른 통신 방법의 흐름도를 도시한다.

도 2를 참조하면, 이 방법의 단계(S302)에서, 제 1 서버(202)는 데이터를 저장하기 위해 제공된다. 단계(S304)에서, 스위치(204)는 제 1 서버(202), 제 1 및 제 2 무선 액세스 포인트(206 및 208)와 데이터를 교환하기 위해 제공된다. 단계(S306)에서, 무선 액세스 포인트(206 및 208)는 스위치(204)에 연결되어 이로부터 및/또는 이에 데이터를 수신 및/또는 전송한다. 단계(S308)에서, 이동국(210)은 2개의 무선 액세스 포인트(206 및 208) 중 적어도 하나와 연결되어 이들로부터 및/또는 이들에 데이터를 수신 및/또는 전송한다. 단계(S310)에서, 제 2 서버(212)는 스위치(204)에 연결되어 이동국(210)이 하나의 액세스 포인트로부터 또 다른 하나로 로밍하는 경우 제 1 서버(202)로부터의 데이터를 저장하고, 스위치(204)를 통하여 이동국(210)에 저장된 데이터를 전달하게 되므로, 따라서 핸드오버 동안 이동국의 패킷 손실을 피하게 된다.

하나의 액세스 포인트로부터 또 다른 하나로의 로밍 및 이용가능한 무선 액세스 포인트를 찾기 위해 채널 스캐닝을 수행하는 동안, 이동국(210)은 제 2 서버(212)에 데이터 캐싱 시작 요청을 전송하며, 제 2 서버는 순차로 데이터 캐시 시작 요청에 응답하여 이동국(210)에 수신 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 되돌려 보내고, 제 1 서버(202)로부터 이동국(210)을 위한 데이터를 수신하고 캐싱하기 시작하며, 핸드오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 이동국(210)은 제 2 서버(212)에 데이터 캐시 중지 요청을 전송하며, 제 2 서버는 데이터 캐시 중지 요청에 응답하여 이동국(210)을 위한 데이터 캐싱을 중지하고, 데이터를 이동국(210)에 전달한다.

이 방법에서, 멀티캐스트 데이터 수신시, 제 2 서버(212)는 제 1 서버(202)로부터 멀티캐스트 데이터를 얻기 위해 이러한 멀티캐스트 그룹에 결합하나, 유니캐스트 데이터의 수신시, 제 2 서버(212)는 거짓 이더넷 프레임을 생성하고 이동국(210)의 MAC 어드레스와 거짓 이더넷 프레임을 결합하고 이 결합된 프레임을 한 번 또는 수회 스위치(204)에 전송하게 되므로, 스위치(204)를 속여 스위치(204)가 이동국(210)의 MAC-포트 맵 엔트리를 변경시키게 하여, 이후 그렇지 않으면 제 1 서버(202)로부터 이동국(210)으로 향하게 되는 데이터를 수신한다.

본 발명은 스캐닝 또는 핸드오버를 수행하고 있는 중인 경우 이동국에 전송된 데이터를 보존하기 위한 캐싱 메커니즘을 제공한다. 본 발명의 큰 이익은 이것이 스트리밍 서버, AP 및 플레이어로부터 독립적이고, 이 방법의 전개는 LAN 안으로 캐시 서버를 추가하고, 이동국의 핸드오버 알고리즘에서 최소한의 변화를 만들 필요만 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 끊김없는 핸드오버의 흐름도를 도시한다.

본 발명에 따른 끊김없는 핸드오버 방법이 도 2를 참조하여 기술된다. 단계(S402)로부터, 이동국(210)은 제 2 서버(212)에 데이터 캐싱 시작 요청을 전송하고, 단계(S404)에서, 제 2 서버(212)는 데이터 캐시 시작 요청에 응답하여 이동국(210)에 수신 확인 응답 메시지를 되돌려 보내며, 제 1 서버(202)로부터 이동국(210)을 위한 데이터를 수신하고 캐싱하기 시작하며, 단계(S406)에서, 핸드 오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 이동국(210)은 제 2 서버(212)에 데이터 캐시 중지 요청을 전송하며, 단계(S406)에서, 제 2 서버(212)는 데이터 캐시 중지 요청에 응답하여 이동국(210)을 위한 데이터 캐싱을 중지하고, 이동국(210)에 이 데이터를 전달한다.

도 5는 도 4에 도시된 끊김없는 핸드오버 방법의 작업 흐름도를 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 캐시 서버는 핸드오버 알고리즘이 상주하는 이동국과, IP 멀티캐스트 그룹으로 전달된 신뢰할만한 메시지를 통하여 통신한다(이에 대한 이익은 이것이 이동국 내의 캐시 서버 IP 어드레스의 사용자 구성을 피하게 할 것이라는 점이다). 다른 이동국에 전송된 데이터를 수신하기 위해, 이 컴퓨터의 네트워크 카드는 불규칙한 모드로 동작해야만 하는 것이다.

일단 이동국이 채널 스캐닝 또는 핸드오버 프로세스를 시작한다면, 이는 먼저 멀티캐스트 그룹으로 캐시 서버에 "데이터 캐시 시작 요청" 제어 메시지를 전송하고, 핸드오버 알고리즘이 실제 채널 스캐닝 또는 핸드오버 동작을 시작할 수 있 다.

동시에, 캐시 서버는 이러한 이동국을 위한 데이터를 수신하고 캐싱하기 시작한다.

만일 캐싱할 콘텐츠가 멀티캐스트 데이터이면(즉, 이동국이 멀티캐스트 스트림을 수신하는 경우), 캐시 서버는 이 데이터를 얻기 위해 이러한 멀티캐스트 그룹에 결합한다.

만일 캐싱할 콘텐츠가 유니캐스트 데이터이면, 이 캐시 서버는 이동국의 MAC 어드레스와 거짓 이더넷 프레임을 결합해야만 하고, 이를 한 번 또는 수회 이더넷 스위치에 전송하며, 이는 스위치를 속여, 이것이 이 핸드오버 이동국의 MAC-포트 맵 엔트리를 변경시키게 하여, 이후 이동국으로 전송이 실패한 모든 나중 패킷이 캐시 서버로 향하게 될 것이다.

스캔 또는 핸드오버 프로세스가 끝난 이후, 이동국은 "데이터 캐시 중지 요청" 제어 메시지를 동일한 멀티캐스트 그룹에 전송한다. 캐시 서버가 이 메시지를 수신하는 경우, 이는 이 이동국을 위한 데이터 캐싱을 중지하고, 네트워크를 통하여 이동국에 캐싱된 데이터를 리플레이하며(replay), 이후 이들 리플레이된 패킷은 이동국에 의해 수신될 수 있다.

캐시 서버의 목적은 스캔 또는 핸드오버 간격 동안 이동국에 전송될 데이터를 캐싱하는 것이고, 캐싱 동작은 요구가 있는 대로 중지 및 시작한다. 캐시 서버는 LAN에 연결된 전용 디바이스일 수 있으며, 또는 심지어 다른 이동국에 있는 프로그램 모듈일 수 있다(이러한 방식에서, 이동국은 피어-투-피어(peer-to-peer) 모 드로 서로를 도울 수 있음). 이 캐시 서버는 이동국으로부터 제어 메시지를 수신하기 위해 IP 멀티캐스트 그룹을 리스닝한다.

캐시 서버가 스캔 및 핸드오버 동안 데이터 패킷이 손실되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 단순한 알고리즘(단지 스캔하고 이후 핸드오버하는 것과 같은)은 이러한 요구형 캐싱 메커니즘(on-demand caching mechnism)와 결합되는 경우, 끊김없는 핸드오버 결과를 달성할 수 있다.

캐시 서버와 공동작업하기 위해, 다음 동작이 핸드오버 알고리즘에 추가되어야만 한다.

1. 캐싱 제어 메시지를 전송하고 수신하기 위해, 핸드오버 알고리즘은 제어 메시지 멀티캐스트 그룹에 결합해야만 한다.

2. "데이터 캐시 시작 요청" 제어 메시지는 핸드오버 전에 메시지 멀티캐스트 그룹을 제어하기 위해 전송된다.

3. "데이터 캐시 중지 요청" 제어 메시지는 핸드오버 이후 메시지 멀티캐스트 그룹을 제어하기 위해 전송된다.

제어 메시지의 신뢰성있는 전달을 보장하기 위해, 이들 메시지는 수신 확인 응답을 갖는다.

도 6, 7, 및 8을 참조하여, "데이터 캐시 시작 요청" 메시지, "데이터 캐시 중지 요청" 메시지, 및 수신 확인 응답 메시지의 메시지 포맷이 상세하게 기술될 것이다. 당업자라면 "데이터 캐시 시작 요청" 메시지, "데이터 캐시 중지 요청" 메시지, 및 수신 확인 응답 메시지는 본 발명에 어떠한 제한도 하지 않는 단지 특정 예시임을 이해할 수 있을 것이다.

1. 데이터 캐시 시작 요청 메시지

도 6은 다음을 포함하는 데이터 캐시 시작 요청 메시지의 메시지 포맷을 도시한다.

a. 제어 메시지 플래그: 이는 콘텐츠로서 CM을 가지며, 수신된 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 캐싱 서버 및 이동국에 나타내는, 2 바이트 플래그이다.

b. 메시지 타입: 0의 값을 갖는 1 바이트 필드로서, 이는 데이터 캐시 시작 요청임을 나타낸다.

c. 요청의 시퀀스 번호: 1 바이트 필드이고, 이는 캐싱 메시지를 위한 로컬 이동국에서 고유 시퀀스 번호이다.

d. 스트림 목적지 어드레스: 스트림의 4 바이트 IP 어드레스이고, 이 스트림은 캐싱되는 것이 요청된다.

e. 스트림 목적지 포트: 캐싱될 스트림의 2 바이트 UDP 포트.

f. 채우기(padding): 메시지를 단어로 정렬하기 위한, 2바이트 채우기 필드.

2. 데이터 캐시 중지 요청 메시지

도 7은 데이터 캐시 중지 요청 메시지의 메시지 포맷을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이 메시지의 포맷은 메시지 타입 필드의 값이 1인 것을 제외하면, 데이터 캐시 시작 요청과 거의 동일하다.

3. 수신 확인 응답 메시지

도 8은 수신 확인 응답 메시지의 메시지 포맷을 도시하며, 이 메시지 포맷은 다음을 포함한다.

a. 제어 메시지 플래그: 이는 데이터 캐시 시작 요청과 동일하다.

b. 메시지 타입: 2의 값을 갖는 1 바이트 필드이고, 이는 데이터 캐시 시작 요청임을 나타낸다.

c. 요청의 시퀀스 번호: 이는 데이터 캐시 요청과 동일하다.

d. 요청자의 어드레스: 캐싱 요청을 시작하는 이동국의 4 바이트 IP 어드레스.

e. 요청자의 포트: 캐싱 요청을 시작하는 이동국의 2 바이트 UDP 포트.

f. 채우기: 이는 데이터 캐시 시작 요청과 동일하다.

앞선 설명에서 본 발명의 바람직한 실시예와 측면들이 기술되었을지라도, 당업자라면 설계 또는 구성에 대한 세부사항에서의 많은 변형이 본 발명을 벗어나지 않으면서도 이루어질 수 있으며, 예를 들면 본 발명에 따른 기술적 솔루션이 또한 다른 비-지연 민감 어플리케이션에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 개별적으로, 그리고 모든 가능한 변경 및 조합 둘 다에서 공개된 모든 특징까지 확장된다.

본 발명은 일반적으로 통신 테크놀리지에 이용가능하며, 특히 끊김없는 핸드오버 방법, 적어도 무선랜에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이의 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 시스템 및 방법에 이용 가능하다.

Claims (21)

1. 적어도 무선랜 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트(208)와 제 1 무선 액세스 포인트(206) 사이에서 이동국(210)의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템(200)이되, 상기 이동국(210)은 제 1 무선 액세스 포인트(206)에 및/또는 이 포인트(206)로부터 데이터를 수신 및/또는 전송하기 위한 적어도 제 1 무선 액세스 포인트(206)의 유효범위 영역에 있는, 통신 시스템(200)으로서,

   데이터 소스로부터 데이터를 저장하는 제 1 서버(202);

   제 1 서버(202)와 제 1 및 제 2 무선 액세스 포인트(206, 208) 사이에 데이터를 교환하는 스위치(204); 및

   스위치(204)에 연결되고, 이동국(210)이 제 1 액세스 포인트(206)로부터 제 2 액세스 포인트(208)로 로밍하는 경우, 스위치(204)를 통하여 제 1 서버(202)로부터 데이터를 수신하고 상기 로밍 이후 스위치(204)를 통하여 이동국(210)에 저장된 상기 데이터를 전달하는 제 2 서버(212)

   를 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   제 1 서버(202)는 이동국(210)을 위한 스트리밍 미디어 데이터를 저장하는 스트리밍 서버인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   제 2 서버(212)는 이동국(210)이 제 1 액세스 포인트(206)로부터 제 2 액세스 포인트(208)로 로밍하는 경우 제 1 서버(202)로부터 상기 데이터를 캐싱하고, 캐싱된 데이터를 스위치(204)를 통하여 이동국(210)에 전달하는 캐시 서버인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   통신 시스템(200)은 WLAN 비디오 스트림 방송(broadcasting) 시스템이고, 스위치(204)는 이더넷 스위치인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   이동국(210)은 상기 로밍 동안 제 2 서버(212)에 전송될 데이터 캐싱 시작 요청 메시지를 포함하고,

   제 2 서버(212)는 제 1 서버(202)로부터 이동국(210)을 위해 상기 데이터의 수신 및 캐싱을 시작하도록, 상기 데이터 캐시 시작 요청 메시지에 응답하여 이동국(210)에 전송될 수신 확인 응답(acknowledgement) 메시지를 포함하며,

   이동국(210)은 이동국(210)을 위해 상기 데이터를 캐싱하는 것을 중지하고 이동국(210)에 상기 캐싱된 데이터를 전송하도록, 핸드오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 제 2 서버(212)에 전송될 데이터 캐시 중지 요청 메시지를 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   제 1 서버(202)로부터 멀티캐스트 데이터를 획득하기 위해 제 2 서버(212)와합해진 멀티캐스트 그룹을 추가로 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,

   제 2 서버(212)는 유니캐스트 데이터를 위한 거짓 이더넷 프레임을 포함하며, 이 데이터는 이동국(210)의 MAC 어드레스와 결합되어 이 조립된 프레임을 상기 스위치에 한 번 또는 수회 전송하게 되어, 스위치(204)를 속이고, 스위치(204)가 이동국(210)의 MAC-포트 맵 엔트리를 변화시켜, 이후 그렇지 않으면 제 1 서버(202)로부터 이동국(210)으로 향하게 되는 상기 데이터를 수신하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 데이터 소스는 상기 제 1 서버에 스트림 비디오 데이터를 전송하기 위한 라이브 비디오 소스(214)인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   제 2 서버(212)는 피어-투-피어(peer-to-peer) 모드로 동작할 수 있고, 제 2 서버(212)는 이동국(210)과 통합될 수 있는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하기 위한 통신 시스템.
10. 적어도 무선랜 내에 있는 제 2 무선 액세스 포인트와 제 1 무선 액세스 포인트 사이에서 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법으로서,

    제 1 서버에 의해 데이터 소스로부터의 데이터를 저장하는 단계;

    스위치를 통하여 제 1 및 제 2 무선 액세스 포인트와 상기 제 1 서버 사이에 데이터를 교환하는 단계;

    적어도 상기 제 1 무선 액세스 포인트의 유효 범위 영역에 있는 동안 상기 이동국에 의해 상기 제 1 무선 액세스 포인트로부터 및/또는 상기 제 1 무선 액세스 포인트에 상기 데이터를 수신 및/또는 전송하는 단계; 및

    상기 이동국이 상기 제 1 액세스 포인트로부터 상기 제 2 액세스 포인트로 로밍하는 경우 제 2 서버에 의해 상기 스위치를 통해 상기 제 1 서버로부터 데이터를 수신하고, 상기 로밍 이후 상기 스위치를 통하여 상기 이동국에 저장된 데이터를 전달하는 단계

    를 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 1 서버는 상기 이동국을 위한 스트리밍 미디어 데이터를 저장하는 스트리밍 서버인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 제 2 서버는 상기 이동국이 상기 제 1 액세스 포인트로부터 상기 제 2 액세스 포인트로 로밍하는 경우, 상기 제 1 서버로부터 상기 데이터를 캐싱하고, 캐싱된 데이터를 상기 스위치를 통하여 상기 이동국에 전달하기 위한 캐시 서버인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 통신 시스템은 WLAN 비디오 스트리밍 통신 시스템이고, 상기 스위치는 이더넷 스위치인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 액세스 포인트로부터 상기 제 2 액세스 포인트로 로밍하고 이용가능한 무선 액세스 포인트를 발견하기 위해 채널 스캐닝을 수행하는 동안,

    상기 이동국은 상기 제 2 서버에 데이터 캐싱 시작 요청 메시지를 전송하고,

    상기 제 2 서버는 상기 데이터 캐시 시작 요청에 응답하여 상기 이동국에 수신 확인 응답 메시지를 전송하고, 상기 제 1 서버로부터 상기 이동국을 위한 상기 데이터의 수신 및 캐싱을 시작하며,

    상기 핸드오버 또는 스캔 프로세스가 끝난 이후, 상기 이동국은 상기 제 2 서버에 데이터 캐시 중지 요청 메시지를 전송하고,

    상기 제 2 서버는 상기 데이터 캐시 중지 요청에 응답하여 상기 이동국을 위한 상기 데이터의 캐싱을 중지하고, 상기 이동국에 상기 데이터를 전송하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
15. 제 16 항에 있어서,

    멀티캐스트 데이터 수신시, 상기 제 2 서버는 상기 제 1 서버로부터 상기 멀티캐스트 데이터를 얻기 위해 이 멀티캐스트 그룹에 결합하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    유니캐스트 데이터 수신시, 상기 제 2 서버는 거짓 이더넷 프레임을 포함하며, 이 거짓 이더넷 프레임을 이동국의 MAC 어드레스와 결합하여, 이 결합된 상기 프레임을 상기 스위치에 한 번 또는 수회 전송하게 되어, 스위치를 속이고, 스위치가 이동국의 MAC-포트 맵 엔트리를 변화시켜, 이후 그렇지 않으면 제 1 서버로부터 이동국으로 향하게 되는 상기 데이터를 수신하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 데이터 소스는 상기 제 1 서버에 스트림 비디오 데이터를 전송하기 위한 라이브 비디오 소스인, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
18. 제 10 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 서버는 피어-투-피어 모드에서 동작할 수 있고, 상기 제 2 서버는 상기 이동국과 통합될 수 있는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
19. 제 14 항에 있어서,

    상기 데이터 캐시 시작 요청 메시지는,

    수신 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 상기 제 2 서버와 이동국에 나타내는 제어 메시지 플래그 필드;

    메시지가 데이터 캐시 시작 요청인 것을 나타내는 제 1 값을 가지는 메시지 타입 필드;

    상기 메시지에 대하여 상기 이동국 내에 있는 고유 시퀀스 번호인 요청의 시퀀스 번호;

    캐싱될 스트림의 IP 어드레스인 스트림 목적지 어드레스;

    캐싱될 스트림의 UDP 포트인 스트림 목적지 포트; 및

    상기 메시지를 단어로 정렬(word-aligned)시키기 위해 사용되는 채우기 필드(padding field)를 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방 법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 데이터 캐시 중지 요청 메시지는,

    상기 수신 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 상기 제 2 서버 및 이동국에 나타내는 제어 메시지 플래그 필드;

    상기 제 1 값과 다른 제 2 값을 가지는 메시지 타입 필드로서, 상기 메시지는 데이터 캐시 중지 요청을 나타내는 메시지 타입 필드;

    상기 메시지에 대하여 상기 이동국 내에 있는 고유 시퀀스 번호인 요청의 시퀀스 번호;

    캐싱될 상기 스트림의 IP 어드레스인 스트림 목적지 어드레스;

    캐싱될 상기 스트림의 UDP 포트인 스트림 목적지 포트; 및

    상기 메시지를 단어로 정렬시키기 위해 사용되는 채우기 필드를 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

    상기 수신 확인 응답 메시지는,

    상기 수신 UDP 패킷이 캐싱 제어 메시지인지를 상기 제 2 서버 및 이동국에 나타내는 제어 메시지 플래그 필드;

    상기 제 1 값 및 제 2 값과 다른 제 3 값을 갖는 메시지 타입 필드로서, 상 기 메시지는 데이터 캐시 시작 요청인 것을 나타내는 메시지 타입 필드;

    상기 메시지에 대하여 상기 이동국내에 있는 고유 시퀀스 번호인 요청의 시퀀스 번호;

    캐싱 요청을 시작하는 상기 이동국의 IP 어드레스인 요청자의 어드레스;

    캐싱 요청을 시작하는 상기 이동국의 UDP 포트인 요청자의 포트; 및

    상기 메시지를 단어로 정렬시키기 위해 사용된 채우기 필드를 포함하는, 이동국의 끊김없는 핸드오버를 수행하는 통신 방법.

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