본 논문에서는 다양한 이종 무선 액세스 네트워크 기술이 혼재 되어 있는 환경에서 수평적 혹은 수직적 핸드오버를 위한 IP 이동성 기법 및 Seamless한 서비스 제공을 위한 고속 핸드오버 기법에 대해서 다루고자 한다. 첫 번째로, 호스트 기반의 IP 이동성 기법 및 고속 핸드오버 기법들을 분석한다. 두 번째로, 최근 활발히 연구가 진행되고 있는 네트워크 기반의 IP 이동성 기법인 PMIPv6과 이에 대한 고속 핸드오버 기법을 접근 방식에 따라 분류하여 분석한다. 마지막으로, 이들 기법에 대한 핸드오버 지연 측면에서의 해석적 비교 분석을 수행한다.
본 논문에서는 KT 인프라연구소에서 개발한 PMIPv4 기반 WiBro-HSDPA 이종망간 Seamless 핸드오버 기술을 소개한다. 개발된 핸드오버 기술은 WiBro-HSDPA 이종망간 Context 정보전달에 의한 빠른 핸드오버 절차와 네트워크 계층에서의 소프트핸드오버 기술을 접목하여 이종망간 핸드오버 시 패킷 손실이 없도록 설계 및 구현하으며, 상용 WCDMA/HSDPA와 WiBro 시스템으로 구성도니 KT-KTF 연동 테스트베드를 이용하여 검증하였다.
본 논문은 네트워크 이동성 환경에서 효율적인 seamless 핸드오버 프로토콜을 제안한다. Yokoda외 4명은 access router 간의 협력으로 로컬에서 fast 핸드오버 기법을 제안하였고 Teraoka 외 1명은 이동 네트워크 환경에서 layer 간의 협력으로 fast 핸드오버를 지원할 수 있는 기법을 제안하였다. 위의 두 프로토콜은 하나의 링크를 통해 패킷을 전송하고 패킷에 대한 우회 방법에 대해 언급하고 있지 않기 때문에 라우터의 링크 불안정시에는 패킷 손실 및 바인딩 갱신이 지연될 수 있다. 제안하는 프로토콜은 이동 네트워크에 있는 라우터간의 협력으로 기존의 프로토콜보다 빠른 바인딩 갱신을 할 수 있고 패킷 손실을 줄일 수 있다.
본 논문은 고속철도 환경에서 이중 이동 라우터를 이용한 끊김없는 핸드오버 방안을 제안한다. 제안한 방안은 철도차량의 앞과 뒤에 두 개의 이동 라우터를 배치하여 핸드오버 수행시기 차이를 이용한다. 이중 이동 라우터 중 하나가 핸드오버를 수행하더라도 다른 이동 라우터가 계속해서 패킷을 수신할 수 있으므로 네트워크 전체적으로는 끊김없는 서비스가 가능하지만, 두 개의 이동 라우터는 논리적으로 하나로 동작하게 된다. 수학적 해석 및 시뮬레이션 결과 제안한 방안은 핸드오버 시 서비스 중단 시간 및 패킷 손실을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.
최근 학회와 산업분야에서 모바일 사용자들에게 다양한 무선 기술들을 통합하여 끊김없는 접속을 제공하기 위한 노력들이 이루어지고 있다. 단말의 연속적인 서비스 지원을 위해서는 고속의 핸드오버 기능 및 위치관리 기능이 필요하다. 특히 고속의 핸드오버를 수행하기 위해서는 액세스망에 의존적인 데이터링크 계층 기능들과 IP기반 이동성 기능들이 밀접히 연계되어 동작되어야 한다. 본 논문에서는 대표적인 핸드오버 기술인 MIH(Media Independent Handover)의 이론적 배경과 제안한 핸드오버 결정 기술과 함께 비교 분석한다.
WiBro의 핸드오버는 IEEE 802.16e 기반인 하드 핸드오버 방법이고 핸드오버시 주위 neighbor advertisement 메시지에서 주위 cell의 상태와 RAS(Radio Access Station) ID를 확인하여 핸드오버를 한다. 이때 주변 RAS로 HO-notification 메시지를 보낸다. 예상되는 RAS로 HO-notification 메시지를 보냄으로써 불필요한 signal이 많이 발생하게 되고 핸드오버 수행 시 packet 손실이 발생한다. 이로 인하여 서비스의 품질저하가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 LPM(Last Packet Marker) 핸드오버 방법이 제안되었다. LPM 핸드오버는 핸드오버 동안 미리 data packet을 저장하기 때문에, seamless 핸드오버를 지원한다. 또한, GPS를 이용하여 PSS(Portable Subscriber Station)의 위치를 파악함으로써, 이동이 예상되는 RAS를 예측하는 방법과 선인증 과정을 이용하여 이동하고자 하는 RAS를 미리 예약하는 방법들이 제안되고 있다. LPM 핸드오버 방법과 선인증 과정을 이용한 방법은 PSS와 RAS에 부담을 주고, 많은 traffic이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PSS 이동 예측 알고리즘을 제안한다. PSS가 history cache를 가지고 있고 history cache가 가지고 있는 과거의 핸드오버 data와 비교하여 target RAS를 정하고 HO-notification-RSP 메시지를 target RAS로부터 받을 때 crossover node에 target RAS를 알림으로써 serving RAS와 target RAS로 data 패킷을 bicast하고 target RAS는 buffer에 저장하였다가 핸드오버 완료시 전송함으로써 패킷 손실을 막고 불필요한 시그널링 트래픽을 막는 알고리즘을 제안하였다. 시그널링 트래픽은 history cache가 성공시 약 48%의 traffic이 감소되었고 history cache 실패시 약 기존 핸드오버 보다 약 6%의 traffic이 증가되었다.
스마트폰 시장의 확대와 수요가 급증함에 따라 무선 트래픽이 급격히 증가하고 있다. 이를 해결하기 위해 Wi-Fi를 이용하여 무선 트래픽을 분산하려 한다. 스마트폰에 3G 무선 인터페이스와 Wi-Fi, 블루투스 등의 여러 인터페이스가 있어 활용할 수 있다. 그러나 스마트폰과 기반 네트워크에서 같은 인터페이스 상에서의 핸드오버는 지원하지만, 다른 인터페이스 간의 Vertical 핸드오버를 끊김 없이 제공하지 않는다. 이로 인해 사용자들은 서비스 연속성을 지원받을 수 없게 된다. 본 논문은 IEEE 802.21에서 진행된 장치 독립 핸드오버(MIH) 표준에 대하여 기술한다. 802.21 MIH 표준은 이기종 네트워크간 심리스한 수직 핸드오버 서비스를 목적으로 진행되었다. 현재 802.21 표준은 이미 완성단계이고 관련기술의 이슈사항에 대하여 부가적인 부분을 표준화하고 있다.
이 논문에서는 유선망과 무선망간의 끊김없는 연결과 QoS 지원을 위해 Mobile-Assisted 및 Server-Initiated 핸드오버 방법을 이용하는 Low Latency 핸드오버 절차를 제안한다. 주 기능은 서버와 단말로 구성되며, 서버는 네트웍의 상황과 사용자의 선호도들을 고려하여 핸드오버를 위한 최선의 타겟 네트웍을 미리 평가하고 결정하여 두며, 단말은 서버에 의해 결정된 무선망과 링크 연결뿐만 아니라 CoA로 사용할 IP 주소를 미리 받아두는 역할을 수행한다. 이 경우, 만약 유선망에서 예고없이 연결이 해제되는 등의 원인에 의해 핸드오버가 요구되면 서버는 MIH(media independent handover) 방법을 이용하여 물리계층의 핸드오버 트리거를 서버로 전송하고 이를 받은 서버는 직접 게이트웨이로 바인딩 업데이트를 수행함으로써 핸드오버 지연시간을 줄일 수 있다는 것을 보여준다.
차세대 이동통신망 시스템인 3G LTE 시스템의 원활한 보급을 위해서는 기존의 3세대 이동통신망과의 핸드오버가 제공되어야 한다. 특히 음성서비스의 경우 핸드오버로 인한 서비스의 끊김은 사용자가 실제로 느끼는 서비스의 품질에 있어서 매우 민감한 부분으로 끊김없는 핸드오버 방법의 개발이 반드시 필요하다. 그러나 3G LTE망과 3G CS망 사이에서의 핸드오버의 경우 두 망 사이의 연동이 불가능하며 라디오 자원사용의 제약으로 인해 기존의 방법으로는 끊김없는 핸드오버를 제공하기 어렵다. 본 논문에서는 SCSE라는 새로운 entity를 제안하여 3G LTE망과 3G CS망 사이의 연동을 가능하게 하였으며 SCSE의 기능을 이용하여 핸드오버 과정을 간략히 하여 service interruption time을 최소화 할 수 있는 핸드오버 방법을 제안하였다. 또한 분석을 통한 성능을 평가 하였으며 결론적으로 제안된 SCSE 방법만이 사용자에게 끊김없는 음성 서비스를 제공하기 위한 요구 조건인 300 ms 이하의 service interruption time을 만족 시킬 수 있음을 확인하였다.
스마트 폰, 스마트 패드 등 다양한 모바일 기기의 등장으로 언제, 어디서나 이동 중에도 끊김없는 멀티미디어 서비스의 필요성이 증대하고 있다. 현재 4G 모바일 기기들은 4G (LTE)와 WLAN (WiFi) 인터페이스를 동시에 가지고 있으며, 이동 통신사업자들은 커버리지가 넓은 4G망 뿐만 아니라 WiFi zone을 통하여 무선 인터넷 서비스를 지원하고 있다. 일반적으로 사용자들은 WLAN 커버리지내에서는 LTE를 통한 서비스 보다도 데이터 사용량에 제한이 없는 WLAN을 통한 서비스를 선호하고 있다. 그러나 WLAN은 L2 핸드오버 지연이 매우 크기 때문에 핸드오버를 수행하는 동안에 끊김없는 서비스가 어려운 문제가 있다. 본 논문에서는 flow mobility를 기반으로 WLAN 간에 핸드오버를 수행하는 동안 서비스 반경이 넓은 4G망을 활용하여 끊김없는 서비스를 지원할 수 있는 방안을 제안하였으며, 테스트베드 구현을 통하여 제안 방안의 우수성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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