본 논문은 무선 액세스 망에서의 IP이동성에 대한 새로운 구조로서 이동단말에 독립된 IP의 이동성에 관한 것이다. 이미 이동단말에 독립된 IP 이동성에 관한 연구는 타 기관에서도 유사한 모형을 제시한 바 있으나 여기서는 상속 IP스택을 가진 단말이 인식 IP스택을 가진 단말처럼 이동성에 있어서 동일한 정도의 수준을 가질 수 있게 하기 위해 원거리 이동 절차에 따라 이동 IP사용을 적용한다. 또한 단말 이동시 이동간격을 없애기 위해서 IETF에서 논의되고있는 문맥천이 구조를 사용하여 이동단말에 독립된 IP의 이동성을 제시한다.
최근 개인 이동 통신 단말기의 수요와 인터넷 사용자의 증가와 함께, 유선 통신 서비스에서부터 개인 휴대 통신 서비스에 이르기까지 다양한 통신 서비스가 제공되기 시작하면서 이러한 서비스가 결합된 mobile IP의 관심이 높아지고 있다. 기존의 IP에서는 노드가 계속해서 접속을 유지하기 위해서는 접속되는 위치가 반드시 고정적으로 지정되는 것이 필요하며 노드의 위치가 바뀌면 기존의 IP 주소는 사용할 수 없다. 그러나 mobile IP는 인터넷상의 임의의 다른 위치에 접속해 노드가 IP 주소를 바꾸지 않고 인터넷을 사용할 수 있도록 한다. 이동(mobile) 노드가 새로운 셀 지역으로 이동하면, 그 셀에 해당하는 외부(foreign) 에이전트로부터 임시 주소(care-of address)를 할당받아 홈 네트워크에 위치한 홈 에이전트에 등록하고, 홈 에이전트는 송신 노드가 이동노드로 전송한 패킷을 새롭게 등록된 임시 주소로 터널링을 통해 전달한다. 이러한 기본적인 mobile IP 방법은 모든 패킷이 홈 에이전트를 통해 이동 노드로 전송되므로 최적화된 라우팅 방법을 제공하지 못한다. 그러므로 이러한 mobile IP의 단점을 보완한 route optimization mobile IP가 제안되고 있다. Route optimization mobile IP는 이동 노드의 현재 위치와 관련된 정보를 갖는 바인딩을 저장하여 송신 노드가 패킷을 이동 노드의 홈 에이전트를 거치지 않고 이동 노드로 직접 전송하는 기능을 제공한다. 또한 이동 노드가 다른 셀 지역으로 핸드오프가 이루어질 경우, 핸드오프 발생전의 바인딩 정보를 이용하여 송신 노드가 전송한 패킷은 이전 셀 지역에 있는 에이전트가 새로운 셀 지역에 있는 이동 노드로 패킷을 재전송하여 전달하는 smooth 핸드오프 기능을 제공한다. 이전 셀 지역에 속한 외부 에이전트가 바인딩을 갱신하기 전에 송신 노드로부터 이동노드로 전달된 패킷이 있을 경우는 패킷을 저장하여 이후에 이동 노드의 위치 정보에 관한 바인딩 정보가 갱신되면 이러한 바인딩 정보에 따라 패킷을 재전송하는 버퍼기능도 제공한다. route optimization mobile IP는 기본적인 mobile IP에서의 복잡한 라우팅 문제를 해결하고, 핸드오프에서의 패킷 손실률을 최소화 한다.본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 smooth 핸드오프를 이용한 mobile IP의 성능을 분석한다. 일반적으로 데이터 트래픽 특성, 노드의 이동성, 바인딩 갱신시간, 버퍼관리 방법 등은 핸드오프 동안 mobile IP의 성능에 많은 영향을 미친다. 따라서 시뮬레이션 모델을 이용하여 다양한 트래픽 환경에서 위에 언급된 성능 파라미터들의 영향을 분석한다. 마지막으로 시뮬레이션 결과를 이용하여 mobile IP의 성능을 개선시키기 위한 방법을 제시한다.
Mobile IP에서 이동노드의 불필요한 위치 등록으로 인하여 발생되는 네트워크 시그널링 오버헤드를 줄이고자 IETF에서는 IP 페이징 기법을 제안하였다. IP 페이징 기법을 지원하기 위하여 이동노드는 active on, active off, idle 중 한가지 상태를 유지하여야 한다. Active on 상태는 이동노드에 데이터 세션이 형성되어 데이타를 수신하거나 또는 송신하는 상태를 말한다. 이때 이동노드가 데이타의 송수신을 완료하고 나면 이동노드는 active off 상태로 바뀌게 되며 active timer를 구동한다. 그 후 일정시간 동안 이동노드가 데이타를 송수신하지 않고 페이징 영역 간 이동이 발생하지 않으면 active timer가 만료된다. 이때 이동노드의 상태는 idle 상태로 바뀌게 된다 기존의 IP 페이징 기법에서는 고정된 active timer 값을 사용하고 있으나 본 논문에서는 이동노드의 이동성 및 트래픽 특성에 따라 active timer 값을 동적으로 설정하여 불필요한 위치갱신 작업을 줄일 수 있는 IP 페이징 기법을 제안한다. 또한 본 논문의 제안기법과 기존의 IP 페이징 기법간의 위치 갱신 및 페이징 비용에 대한 수학적 모델을 수립하고 성능평가를 수행한다. 이를 이용하여 성능 분석을 수행한 결과 기존 기법에 비하여 제안 기법이 보다 효율적임을 보여주고 있다.
IP서브넷과 매체간의 이동성을 제공하기 위해서 IETF(Internet Engineering Task Force) Mobile IP WG(Working Group)에서 Mobile IP가 제안되었다. 현재 Mobile IP WG의 활동 방향은 그 동안의 Mobile IP가 특별히 지원을 하지 않던 무선 환경을 수용하는 쪽으로 초점이 맞추어 지고 있다. 특히 무선 환경에서는 무선 대역 및 전원 자원의 효율적인 활용이 커다란 이슈가 되며 이를 위해서는 이동 노드의 이동성 관리 상태의 지원이 하나의 해결책이 될 수 있다. 본 논문은 이동 호스트의 무선상에서의 대역 및 전원 자원의 효율적인 활용을 위한 이동성 관리 상태를 자원하기 위하여 Mobile IP를 활용한 페이징 기법을 제시한다. 제시하는 방법은 이동성 관리 상태를 정의하여 이동 노드의 관리 상태를 차별화하며 제어에 따르는 비용을 감소시켜 자원을 낭비를 줄인다. 특히 페이징 및 페이징 영역 관리를 위한 제어 메시지를 Mobile IP메시지를 수정하여 제시하게 되는데 수정된 Mobile IP를 활용한 페이징 제어 메시지는 새로운 부가적인 제어 메시지의 활용을 줄여 복잡함을 막고 모든 제어를 IP로 하는 이점을 얻을 수 있다.
최근 들어 무선 IP 네트워크 환경 하에서 빠른 이동속도를 갖는 이동체를 위한 핸드오프 지원 관련한 기술들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 유선 네트워크에 적용되는 IP 프로토콜에 이동성 지원을 위한 Mobile IP 프로토콜이 제안되었다. 이 Mobile IP는 이동성 지원이 가능하지만 핸드오버 시 많은 지연시간이 발생하고 데이터의 전송 시 홈 에이전트를 거쳐 데이터 패킷이 전달됨으로 인해 열차와 같은 빠른 이동성을 갖는 물체에서는 적용이 어렵다. 이러한 이동성 문제의 극복을 위해 다양한 Fast 핸드오프 기술들이 제안 및 연구되고 있다. 본 논문에서는 이러한 Mobile IP를 기반으로 빠른 Handoff를 위한 여러 가지 Fast Handoff 방법들의 비교분석을 위해 성능평가를 위한 메트릭을 도출하고 이들에 대한 모델을 연구하였다.
유선통신망과 이동통신망은 그 동안 개별적으로 발전되어 왔으나 망 운영자의 강한 요구에 따라 차세대 유무선통합망으로 발전하고 있다. 차세대 유무선통합망은 IP 기반의 All-IP 망으로서 사용자는 다양한 액세스 망을 통하여 자유롭게 접속하며, 무선 액세스의 활성화로 고정 사용자보다는 이동 사용자가 주가 되는 망이 될 것으로 전망된다. 이러한 망 환경에서 가장 중요한 요구사항 중의 하나가 다양한 액세스망 간을 이동하는 사용자에 대한 심리스한 서비스 제공이다. 이러한 다양한 이기종 액세스망 간의 이동은 기본적으로 IP 이동성 지원을 필요로 하기 때문에 최근 IP 이동성 지원 기술의 중요성이 커지고 있다. 따라서 IP 기술의 대표적인 기관인 IETF 뿐만 아니라 유선통신망과 이동통신망의 대표적인 표준화 기관인 ITU-T, 3GPP에서도 관련 표준화가 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 IP 이동성 지원 기술에 대하여 주요 표준화 기관에서 이루어지고 있는 표준화 동향을 살펴보고 이에 대한 대응방안에 대하여 논한다.
차세대 이동통신 표준화를 주도하는 ITU 및 3GPPs에서는 모든 데이터 트래픽과 시그널링의 전송에 IP를 이용하는 All-IP 네트워크의 표준화를 추진하고 있다. 그러나 All-IP 네트워크에서는 아직 해결해야 할 문제점을 많이 가지고 있으며 그 중 효율적인 이동성 관리 문제는 All-IP 네트워크의 실현을 위하여 반드시 해결되어야 할 과제 중의 하나이다. 본 고에서는 IP 망에서의 효율적인 이동성 관리를 위해 최근 이슈가 되고 있는 마이크로 이동성 관리 기술의 연구 동향에 대하여 살펴본다.
IP 기반의 이동 네트워크에서 페이징 메커니즘을 IP 계층에서 처리하는 기술(즉, IP 페이징)은 이동 단말의 전력 소모와 위치 등록 시그널링 부하를 감소시켜주며, 이기종 무선 액세스 기술들을 지원하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 통신이 매우 빈번한 환경 하에서는 증가하는 페이징 시그널링 부하와 잦은 페이징 지연으로 인하여 오히려 IP 페이징의 사용은 역효과를 초래할 수도 있다. 따라서, 본 논문에서는, 이러한 IP 페이징의 문제점을 해결하고자, 이동 단말이 자신의 프로파일 정보에 기반하여 선택적인 위치 등록 및 페이징을 수행할 수 있도록 하는 비용 효율적인 IP 페이징 기법을 제안한다. 성능 평가 결과, 제안 기법은 IP 기반의 계층적 이동 네트워크에서 상당한 정도의 페이징 시그널링 부하와 잦은 페이징 지연을 감소시킬 수 있다는 것을 보여준다.
인터넷과 이동통신의 연동결과 이동 노드(Mobile Node)의 이동성을 지원하지 않는 인터넷 프로토콜로 인하여 문제점들이 제기되었고, 이를 해결하고자 제안된 방법중의 하나가 Mobile IP이다. 그러나, 이 프로토콜도 이동 노드의 실시간 이동(즉, 데이터 통신중의 이동)은 지원하지 못하는 실정이다. 따라서, 본 논문은 실시간 이동이 가능하도록 이동통신망 상에서 Mobile IP를 효과적으로 지원하는 방법을 제안한다. 이동노드의 움직임을 추적하여 이동 방향을 예측하고 이동노드가 핸드오버를 수행하기 전에 선핸드오버(pre-handover) 처기 과정을 두어 문제점이었던 패킷의 손실과 전송시간의 지연을 줄이고자 한다.
PC-to-PC 또는 PC-to-Phone에서 구현되었던 초기 VoIP 서비스의 낮은 음성 품질은 기존 유선 전화서비스와 경쟁이 되지 않는 것으로 인식되었고 규제의 대상에서 제외되었다. 그러나 기술의 발전에 따라 향상된 품질의 음성서비스 및 다양한 응용서비스 등을 저렴한 가격에 제공할 수 있게 되었으며, 식별번호의 부여를 통해 VoIP 서비스는 기존 음성전화서비스와 동등한 수준의 경쟁력을 확보할 수 있는 것으로 평가되어, 기간통신서비스로서 기존 음성전화서비스와 유사한 수준의 규제를 받게 되었다. 최근에는 이러한 VoIP 서비스가 유선 환경에서뿐만 아니라 무선 LAN 환경에서도 구현되었고, 나아가 VoWLAN과 이동전화를 묶음으로 제공하는 기술이 가능하게 되었으며, 궁극적으로 VoIP가 이동전화서비스와 같이 완전한 이동 환경에서의 구현이 멀지않은 것으로 전망되고 있다. 이에 따라 무선 또는 이동 환경에서의 VoIP 서비스에 대한 이슈가 수면 위로 부상할 전망이며, 특히 이동 환경은 기존 이동전화사업자의 주파수 할당대가 납부 등의 측면에서 유선 환경과는 다소 차이가 있으므로 이동 환경에서의 VoIP를 어떤 식으로 규정해야 될지에 대해 많은 논란이 일 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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