KR100789797B1 - 인터넷 프로토콜 층 안에서의 낮은-오버헤드 이동성 관리프로토콜을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

복수의 라우터와 복수의 이동 노드(MN)를 포함하는 이동 인터넷 통신을 지원하는 시스템 및 방법이 제공된다. 각 라우터는 고유의 통신 주소를 가진다. 각 MN은 홈 라우터와 관련된다. 라우터가 홈 라우터인 경우, 라우터의 통신 주소는 각각의 그러한 MN의 현재 위치에 대응되고 각 MN을 식별하는 관련 이동 노드 위치 리스트를 각 라우터는 가지고 있다. MN의 현재 위치에 대응되는 통신 주소로 서로 다른 라우터의 MN의 홈 라우터 통신 주소에 대해서 통신하여서, 다른 라우터를 통해서 현재 위치로의 통신이 설정된다. 따라서, 선택된 MN의 현재 위치에 대응되는 통신 주소를 결정하기 위해서 선택된 MN의 홈 라우터의 이동 노드 위치 리스트를 접속하는 것과 데이터 통신을 그 결정된 통신 주소에 지정(direct)하는 것에 의해서, 대응되는 노드(CN)로부터 선택된 MN으로의 데이터 통신이 이루어진다.

이동 노드, 홈 라우터, 액세스 라우터, 이동 노드 위치 리스트

Description

인터넷 프로토콜 층 안에서의 낮은-오버헤드 이동성 관리 프로토콜을 위한 방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR A LOW-OVERHEAD MOBILITY MANAGEMENT PROTOCOL IN THE INTERNET PROTOCOL LAYER}

도 1은 인터넷과 관련된 이동 네트워크의 아키텍쳐와 토폴로지의 구조도.

도 2는 본 발명의 교시에 따른 액세스 라우터를 위한 노드 위치 테이블의 도시.

도 3은 종래의 인터넷 데이터그램의 도시.

도 4는 본 발명의 교시에 따른 인터넷 제어 메시지 프로토콜 (ICMP) 포맷을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 교시에 따른 사용자 데이터 프로토콜(UDP) 메시징 포맷을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 적용 가능한 인터넷과 관련된 이동 네트워크의 아키텍쳐와 토폴로지의 구조도.

도 7은 종래의 인터넷 통신 바인딩의 도시.

도 8은 본 발명의 교시에 따른 도 6에 나타난 네트워크 주소 변환 라우터(NAT)들 중 하나의 이동-홈 데이터베이스(MHD)의 부분을 도시.

도 9는 본 발명의 교시에 따른 도 6에 나타난 네트워크 주소 변환 라우터(NAT)들 중 하나의 이동-홈 데이터베이스(MHD)의 부분을 도시.

약어(acronym) 테이블

다음과 같은 약어가 본원 명세서에서 사용된다.

ANG 접속 네트워크 게이트웨이(Access Network Gateway)

AP 접속점(Access Point)

AR 액세스 라우터(Access Router)

BER 비트-에러율(Bit-Error Rate)

CN 대응 노드(Corresponding Node)

COA 주소 관리(Care of Address)

DNS 도메인 이름 서버(Domain Name Server)

FN 외부 네트워크(Foreign Network)

HA 홈 주소(Home Address)

HNI 홈 네트워크 식별자(Home Network Identifier)

IANA 인터넷 주소 번호 관리국(Internet Address Numbers Authority)

ICMP 인터넷 제어 메시지 프로토콜(Internet Control Message Protocol)

IETF 인터넷 기술 태스크포스(Internet Engineering Task Forces)

IP 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)

IP in IP 인터넷 프로토콜-내-인터넷 프로토콜(Internet Protocol-in-Internet Protocol)

MCN 이동 통신 네트워크(Mobile Communication Network)

MHD 이동-홈 데이터베이스(Mobile-Home Database)

MN 이동 노드(Mobile Node)

NAT 네트워크 주소 변환 라우터(Network Address Translation Router)

NDP 인접 발견 프로토콜(Neighborhood Discovery Protocol)

NLT 노드 위치 테이블(Node Location Table)

OSPF 개방 최단 경로 우선(Open Shortest Path First)

QoS 서비스 품질(Quality of Service)

TCP/IP 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

UDP 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol)

VA 방문 주소(Visiting Address)

3GPP 제3세대 파트너쉽 프로젝트(Third Generation Partnership Project)

본 발명은 실시간 및 비실시간 서비스 모두를 포함하는 다수의 유형의 트래픽 흐름을 또한 지원하는 고속 데이터 통신이 가능한 이동 인터넷 통신의 시스템 및 방법에 대한 것이다. 특히 본 발명은 다수의 관리 도메인 내의 이동 노드(Mobile Node, MN)의 이동성을 관리하는 방법에 관한 것이다. 한 실시예에서, 다수의 관리 도메인은 네트워크 주소 변환 가능 라우터(NAT)를 인터넷 통신을 위해서 사용한다.

이동 네트워크에서, 각 이동 노드(MN)는 단일 접속점(AP)과 통신하고, 그 AP와 관련되는 액세스 라우터(AR)를 통해서 통신을 수신한다. 이 상황은 인터넷에 MN의 부가된 단일점(single point)으로 나타내진다. 종래, 이동성 관리 스킴은 2-레벨 계층적 접근법을 이동 인터넷 프로토콜(IP)에 사용한다. MN이 홈(home) AP로부터 이동되었을 때, 통상 대응 노드(CN)로 불리는 소스 노드로부터 수신된 데이터그램(datagram)에 새로운 헤더를 부가하여 MN의 현재 IP 주소에 대한 CN 통신을 방향변경하고 "터널링(tunnel)"하는 것에 의해서, 홈 AR은 데이터그램으로 통신을 수신하고 재패키징(repackage)한다. 이 새로운/재패키징된 데이터그램은, 통상 인터넷 프로토콜-내-인터넷 프로토콜(IP-in-IP)로 불리는 캡슐화(encapsulate)인, 원래의 CN 데이터그램을 그 데이터 부분에 캡슐화한다.

네트워크 주소 변환 가능 라우터(NAT)는 사설 네트워크를 인터넷에 연결시키는데 사용될 수 있다. 도 7에 도시되듯이, 종래의 인터넷 통신은 서로 간에 통신하는 노드들을 식별하는 NAT들 사이에 48 비트 바인딩(binding)을 설정하여 수행된다. 인터넷 주소 번호 관리국(Internet Address Numbers Authority, IANA)에 의해서 한 세트의 등록된 24 비트 전역 주소와 한 세트의 등록되지 않은 24 비트 국부적(local) 어드레스로 주소 공간이 나누어진다. 사설 네트워크는 등록되지 않은 주소 공간으로부터 임의의 주소를 사용할 수 있다. 공공(public) 또는 전역 주소는 등록이 되어야 하고 이러한 풀(pool)로부터의 하나의 주소는 각각의 NAT에 지정된 다.

본 발명자는, 이동 노드(MN)들이 그들의 사설 네트워크 내에서 이동하는 것이 허용되고 MN들이 한 사설 네트워크에서 다른 사설 네트워크로 이동하는 것이 허용되는 경우를 취급하도록, 전통적인 네트워크 주소 변환 기능을 변경하는 것이 바람직하다고 인식하였다.

본 발명은 이동 대기(mobile air) 인터페이스에서 사용하기 위해서 이동성 관리와 최적의 라우팅(routing)을 결합하는 새로운 시스템 및 방법에 대한 것이다.

이동 인터넷 통신을 지원하기 위한 네트워크 시스템은 복수의 라우터를 포함하고 복수의 이동 노드(MN)가 제공된다. 각 라우터는 고유의 통신 주소를 가지고 있다. 각 MN은 서로 다른 위치의 서로 다른 라우터를 통해서 인터넷에 통신할 수 있도록 다양한 위치에 대해서 이동이 가능하다. 각 MN은 홈 라우터에 관련된다.

각 라우터는 각 MN을 식별하는 관련 이동 노드 위치 리스트를 가지고 있고, 각 라우터는 홈 라우터이고 라우터의 통신 주소는 각 그러한 MN의 현재 위치에 대응된다. MN이 하나의 라우터를 통해서 인터넷으로 통신하는 것인 이전 위치에서 MN이 서로 다른 라우터를 통해서 인터넷으로 통신하는 것인 현재 위치로, 각 MN이 이동이 가능하다. MN의 현재 위치에 대응되는 통신 주소로 서로 다른 라우터의 MN의 홈 라우터 통신 주소에 대해서 통신하여서, 서로 다른 라우터를 통해서 현재 위치에서의 통신이 설정된다. 따라서, 선택된 MN의 현재 위치에 대응되는 통신 주소를 결정하기 위해서 선택된 MN의 홈 라우터의 이동 노드 위치 리스트를 접속하는 것과 데이터 통신을 그 결정된 통신 주소에 지향(direct)하는 것에 의해서, 대응되는 노드(CN)로부터 선택된 MN으로의 데이터 통신이 이루어진다.

한 실시예에서, 네트워크는 복수의 액세스 라우터(AR)를 라우터로서 포함한다. 각 AR은 고유의 인터넷 프로토콜(IP) 주소와 AR들이 MN들에 대해서 데이터를 통신하는 지리적 접속 범위를 가진다. 각 MN은 홈 AR과 관련되고 각 AR은 노드 위치 테이블(NLT)에 관련된 대응 이동 노드 위치 리스트를 가진다. NLT는 어떤 AR이 홈 AR 인지 각 MN을 식별하고 그러한 각 MN의 현재 위치의 IP 주소를 식별한다.

각 MN은 그 홈 AR의 접속 범위의 바깥부분으로 이동이 가능하여 다른 AR 들 중 선택된 하나의 접속 범위내의 위치로 이동하여 선택된 AR을 통해서 데이터를 수신할 수 있다. 이렇게 하기 위해서, MN은 그 홈 AR에 대해서 그 현재 위치로서 선택된 AR의 IP 주소를 통신한다. 따라서 보통 대응 노드(CN)로 불리는 다른 노드로부터, 선택된 노드로의 통신은 선택된 MN의 홈 AR의 IP 주소에 대한 조회를 지향하고 선택된 MN의 홈 AR의 NLT로부터 선택된 MN의 현재 위치의 IP 주소를 수신하고 데이터 통신을 수신된 IP 주소로 지정하는 것에 의해서 통신이 된다.

바람직하게는, 네트워크 시스템은 복수의 접속점(AP)을 포함한다. 적어도 하나의 AP는 각 AR과 관련되어서, MN들이 AP들을 통해서 AR들과 통신하도록 한다. 각 AP는 AP가 MN들에 대해서 통신을 하는 접속 범위를 가진다. 주어진 AR과 관련된 AP의 접속 범위는 그 AR의 접속 범위를 집합적으로 한정한다.

바람직하게는 네트워크 시스템은 또한 복수의 접속 네트워크 게이트웨이(ANG)를 포함한다. 적어도 하나의 AR은 각 ANG와 관련되어 있고 각 ANG 는 인터넷과 결합되어 있다.

인터넷 상에서 대응 노드(CN)와 이동 노드(MN) 사이에 표준 포맷 데이터그램을 사용하는 새로운 통신 방법이 제공된다. 일반적으로 인터넷 데이터그램을 위한 표준 포맷은 헤더 부분과 데이터 부분을 가지고, 헤더 부분은 소스 인터넷 프로토콜(IP) 주소와 수신지 IP 주소와 프로토콜 유형을 가진다. 본 발명의 방법에서, CN은 첫 번째 IP 주소를 가지는 라우터를 통해서 인터넷과 통신하고, MN은 두 번째 IP 주소를 가지는 홈 액세스 라우터(AR)와 관련되어 있고, MN은 세 번째 IP 주소를 가지는 AR을 통해서 인터넷과 통신한다. 두 번째 및 세 번째 주소는 MN이 홈 AR을 통해서 통신하는 경우 동일하다.

CN은 헤더 소스 IP 주소로서 첫 번째 IP 주소를 헤더 수신지 주소로서 두 번째 IP 주소를 헤더 프로토콜 유형으로서 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)을 가져서 식별되는 첫 번째 데이터그램-첫 번째 데이터그램의 데이터 부분 내에 MN의 위치에 대한 조회(query)를 포함-을 송신한다. 홈 AR은 CN으로부터 첫 번째 데이터그램을 수신하고, 헤더 소스 IP 주소로서 두 번째 IP 주소를 헤더 수신지 주소로서 첫 번째 IP 주소를 헤더 프로토콜 유형으로서 ICMP을 가져서 식별되는 두 번째 데이터그램- 두 번째 데이터그램의 데이터 부분 내에 세 번째 IP 주소를 포함하는 조회 응답을 포함-으로 응답한다. 이 두 번째 데이터그램을 CN이 수신하고, 헤더 소스 IP 주소로서 첫 번째 IP 주소를 헤더 수신지 주소로서 세 번째 IP 주소를 헤더 프로토콜 유형으로서 데이터 메시지 프로토콜을 가져서 식별되는 세 번째 데이터그램-세 번째 데이터그램의 데이터 부분 내에 MN의 식별과 MN에 대한 통신 데이터를 포함-으로 적어도 응답한다. MN이 통신중일 때 AR을 통해서 세 번째 데이터그램 내에 포함된 통신 데이터를 MN이 수신한다.

바람직하게는 홈 AR은 AR이 홈 AR인 각 MN을 식별하는 노드 위치 테이블(NLT)과 그러한 각 MN 의 현재 위치의 IP 주소를 유지한다. 홈 AR은 노드 위치 테이블(NLT)을 참조하여서 두 번째 데이터그램의 데이터 부분을 생성한다.

바람직하게는 MN이 그 홈 AR이 아닌 AR을 통해서 인터넷과 통신할 때 표준 포맷 데이터그램을 MN이 송신한다. MN 데이터그램은 헤더 소스 IP 주소로서 세 번째 IP 주소를 헤더 수신지 주소로서 두 번째 IP 주소를 헤더 프로토콜로서 사용자 데이터 프로토콜(UDP)을 포함하는 MN 데이터그램으로서 MN 데이터그램이 데이터 부분 내에 홈 AR의 식별과 세 번째 IP 주소를 포함한다. MN 데이터그램을 홈 AR이 수신하고 홈 AR과 관련된 NLT를 따라서 갱신하도록 데이터 부분을 사용한다.

다른 실시예에서, 각 라우터는 네트워크 주소 변환 라우터(NAT)이다. 시스템은 바람직하게는 각각 네트워크 주소 변환 라우터(NAT)와 고유의 전역 주소를 가지는 복수의 네트워크와, NAT와 관련된 적어도 하나의 호스트와, 적어도 하나의 이동 노드(MN)를 포함한다. MN들은 호스트를 통해서 시스템 내에서 통신할 수 있다.

각 호스트는 하나의 NAT와 관련되고 MN에 대해서 통신할 수 있는 서비스 영역을 가진다. 각 MN은 MN의 디폴트 바인딩을 정의하기 위해서 홈 네트워크의 NAT의 전역 주소와 쌍으로 된 디폴트 국부적 주소를 한정하는 홈 네트워크내의 홈 호스트를 가진다.

본 발명은 그 이동 노드 위치 리스트로서 관련 이동-홈 데이터베이스(MHD)를 가지는 각 네트워크의 NAT를 제공하며, 네트워크를 홈 네트워크로 가지는 MN은 a) 네트워크 내의 호스트와 MN의 현재 관련의 국부적 주소 또는 b)다른 네트워크의 NAT의 전역 주소 및 다른 네트워크 내의 호스트와 MN의 관련의 국부적 주소에 의해서 정의되는 바인딩을 식별하는 것이다. 각 네트워크의 NAT의 MHD는 또한 각 방문 MN 즉, MN이 네트워크 내의 호스트와 서로 관련되지만 MN의 현재 호스트 관련의 국부적 주소를 가지는 다른 홈 네트워크를 가지고 있는 것인 각 방문 MN을 식별한다.

각 MN은, 또한 첫 번째 NAT를 가지는 첫 번째 네트워크 내의 첫 번째 관련된 호스트를 통해서 MN이 데이터를 통신하는 위치로부터, 첫 번째 네트워크 내의 두 번째 호스트의 서비스 영역내의 위치로서, 두 번째 호스트를 통해서 데이터를 통신하기 위한 위치로 이동될 수 있다. 첫 번째 NAT의 MHD에 대해서 두 번째 호스트와 관련된 MN을 반영하는 국부적 주소를 통신하는 것에 의해서 두 번째 호스트를 통한 데이터 통신이 가능해 진다.

각 MN은, 또한 첫 번째 네트워크 내의 첫 번째 관련된 호스트를 통해서 MN이 데이터를 통신하는 위치로부터, 두 번째 NAT를 가지는 다른 두 번째 네트워크 내의 세 번째 호스트의 접속 범위 내의 위치로 세 번째 호스트를 통해 데이터를 통신하기 위한 위치로 이동될 수 있다. 두 번째 NAT의 MHD에 대해서 세 번째 호스트와 연관된 MN을 반영하는 국부적 주소를 통신하는 것에 의해서 세 번째 호스트를 통한 데이터 통신이 가능해 진다. 여기서 두 번째 네트워크는 MN의 홈 네트워크가 아닌 것이고, 또한 두 번째 NAT의 전역 주소 및 세 번째 호스트와 관련된 MN을 반영하는 새로운 국부적 주소를 포함하는 바인딩을 MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD에 대해서 MN은 또한 통신하는 것이다.

MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 내의 반영된 바인딩 또는 MN의 디폴트 바인딩에 기초하여 바인딩을 설정하는 것에 의해서, 대응 노드(CN)로부터 선택된 MN으로의 데이터 통신이 선택된 MN으로 통신되도록 하는 것을 시스템이 가능하게 한다. 바인딩이 설정된 NAT는 통신을 MN에 대해서 식별된 국부적 주소로 지향한다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 복수의 호스트와 관련된 적어도 하나의 네트워크와, 복수의 MN에 대한 홈 호스트인 적어도 하나의 호스트를 포함한다. 이동성이 아닌 노드들은 시스템 내의 호스트들과 관련될 수 있다. 이러한 노드는 호스트의 네트워크의 MHD내에서 식별될 수 있고 또는 네트워크의 NAT가 비-이동성 노드들에 대해 지향되는 통신에 대해서 MHD를 우회(bypass)하도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 각 네트워크의 NAT의 MHD는 24 비트 국부적 및 전역 주소와 위치 필드를 식별한다. 홈 네트워크로서 그 네트워크를 가지는 각 MN은 NAT의 MHD내에서 a) 네트워크 내의 호스트와 MN의 현재 관련의 국부적 주소와 널 전역 주소와 위치 필드 내의 홈 플래그, 또는 b) 다른 네트워크 내의 호스트와 MN의 관련의 국부적 주소와 다른 네트워크의 NAT의 전역 주소와 위치 필드 내의 어웨이 플래그에 의해서 정의되는 바인딩으로 식별된다. 각 방문 MN은 바람직하게는 MN의 현재 호스트 관련의 국부적 주소와 널 전역 주소와 위치 필드 내의 홈 플래그에 의해서 방문되는 네트워크의 NAT의 MHD 내에서 식별된다. 대응 위치 필드가 어웨이 플래그 일 때, MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 내에서 반영되는 바인딩에 기초하여, 바인딩이 소스/대응 노드(CN)와 MN 사이에 설정된다.

본 발명은 독립적으로 인터넷 백본에 NAT를 통해서 연결된 다수의 사설 네트워크로 구성되는 인터넷 아키텍쳐를 구현하는 데 사용될 수 있다. 동일한 사설 네트워크 내의 호스트들은 다른 호스트들과 통신할 수 있고 또한 인터넷 백본을 통해서 다른 외부 호스트들과 통신할 수 있다. 각 사설 네트워크 내의 라우터는 그 고유의 국부적 경로(routes)를 유지하며, 백본 내의 라우터는 그 고유의 외부 경로를 유지한다. 좀 더 상세히는, 특정 도메인 내의 라우터는 도메인 밖의 경로에 대해서 인식하지 못한다. 유사하게, 백본(공공) 라우터는 어떠한 국부적 주소의 경로도 인식하지 못한다.

본 시스템과 방법의 다른 목적과 장점들은 이어지는 발명의 구성을 통해서 당업자에게 명확하게 될 것이다.

본 발명은 특히 현재의 3GPP 이동 IP같은 현존하는 이동성 관리 프로토콜에 대해서 개선을 제공한다. 본 발명은 IP 데이터그램내의 원래 CN의 정체성을 포함하면서 동시에 CN에서 MN으로의 IP-내-IP 캡슐화의 필요성을 제거하고, OSPF 즉 이동 IP 에서처럼 홈 AR을 통해서 터널링할 필요가 없게 송신기에서 수신기로의 라우팅을 최적화한다. 비록 본 발명이 무선 및 유선 네트워크 모두에 적용이 가능하지만, 오버헤드의 감소 면에서 본 발명은 특히 3GPP 이동 IP 네트워크에서의 무선인 공기 인터페이스에 대한 통신에 대해서 유용하다.

도 1을 참조하면, 통상의 이동 통신 네트워크(MCN)의 아키텍쳐와 토폴로지가 도시되어 있다. 도시된 요소들은 이어지는 용어 및 정의와 관련된다. 이동 노드(MN)는 인터넷에 부착된 지점을 변경할 수 있는 IP 이동 단말을 의미한다. 접속점(AP)은 MN 들에 대해서 유선 또는 무선 공기-인터페이스 연결을 제공하는 접속점이다. 연속적인 통신 핸드오프(hand-off)를 구현하도록 적용된 본 발명은 통상적으로 무선 MN 인터페이스와 연결하여서만 사용될 수 있다. 액세스 라우터(AR)는 하나 이상의 AP에 연결된 IP 라우터이다. 각 AR은 단일 IP 주소를 나타낸다. 접속 네트워크 게이트웨이(ANG)는 서브네트워크를 인터넷 백본에 연결하는 게이트웨이이다. 동일한 ANG에 연결되는 AR의 조합은 동일한 서브네트워크에 속한다. 역으로, 서로 다른 ANG들에 연결되는 AR들은 서로 다른 네트워크의 부분이다.

각 MN은 그의 "홈 네트워크"라 불리는 단일 서브네트워크에 미리 지정된다. 각 홈 네트워크는 홈 네트워크 식별자(HNI)로 불리는 식별자에 의해서 식별된다. 그 홈 네트워크 내에서는, MN은 "홈 AP"로 불리는 접속점에 연결되고, 계속하여 "홈 AR"로 불리는 라우터에 연결된다. 각 AR은 고유의 IP 주소를 가지고, 따라서 MN과 그 홈 AR사이의 링크는 인터넷에 대해서 단일 연결점을 나타낸다. 네트워크 내의 모든 MN은 또한 그 노드 이름이라고도 불리고 호스트-이름으로도 불리는 고정된 값으로 지정된다. MN이 MCN 주위를 움직여도, MN 호스트-이름은 변경되지 않는다. 특히, AR에 연결된 어떤 MN이 특정 MN의 <HNI, 호스트-이름>의 쌍으로서 인터넷 도메인 네트워크 서버에 대해서 조회할 때, DNS는 특정 MN의 홈 AR의 IP 주소를 리턴한다.

소스 노드에서 목표 노드로 데이터 전송을 달성하기 위해서 TCP/IP(전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜) 데이터 패킷을 전송하는 것은 잘 알려져 있다. IP 헤더 내의 수신지 IP 주소가 패킷을 목표 AR로 라우팅하는데 사용된다. AR은 곧 데이터 패킷을 그에 부착된 모든 AP에 대해서 방송한다. TCP "수신지 포트 번호" 필드는 목표 MN의 호스트-이름을 포함한다. 각 AP는 현재 그에 부착된 MN들의 호스트-이름을 등록한다. 만약 패킷의 포트 번호(호스트-이름)가 등록된 호스트-이름 중 하나와 정합하는 패킷을 수신한다면, 그 패킷은 그 MN에 대한 인터페이스를 통하여 전송된다. 아닌 경우 패킷은 버려진다.

도 1은 각각이 그 자신의 ANG를 통해서 인터넷과 통신하는 두 개의 서브네트워크(10 및 20)를 도시한다. 첫 번째 서브네트워크(10)는 AR₀과 AR₁의 AR들을 포함한다. 라우터 AR₀은 접속점 AP_0,0 및 AP_0,1과 관련된다. 이동 노드 MN_0,0은 그 홈 AP로서의 AP_0,0과 홈 AR로서의 AR₀과 관련된다. 이동 노드 MN_0,1은 그 홈 AP로서의 AP_0,1과 홈 AR로서의 AR₀과 관련된다. 서브네트워크(10)의 두 번째 액세스 라우터 AR₁은 접속점 AP_1,0과 관련된다. 이동 노드 MN_1,0 및 MN_1,1은 그 홈 AP로서의 AP_1,0과 홈 AR로서의 AR₁을 가진다.

두 번째 서브네트워크(20)는 액세스 라우터 AR_i 및 관련된 접속점 AP_i,0을 포함한다. 이동 노드 MN_i,0에서 MN_i,k는 그 홈 AP로서의 접속점 AP_i,0과 그 홈 AR로서의 액세스 라우터 AR_i와 관련된다. 간단하게 하기 위해서 단지 이동 노드 MN_i,0 , MN_i,1 및 MN_i,k 만이 도시된다. 접속점 AP_1,0과 액세스 라우터 AR₁을 통한 첫 번째 서브네트워크(10)를 통한 인터넷과의 통신으로서 이동 노드 MN_i,k 가 도시된다.

본 발명의 이동성 관리 프로토콜은 이동 코어 네트워크 주변을 움직이는 이동 노드를 위해서 설계된 것이다. 이 프로토콜은 단일 서브네트워크 내에서 또는 복수의 서브네트워크를 가로질러서 움직이는 MN들에 대해서 적합한 것이다. 본 발명의 프로토콜에 따르면, 목표가 새로운 AR로 움직일 때마다, 소스는 목표의 새로운 위치를 알게 된다. 만약 MN이 새로운 AP로 움직이더라도, 동일한 AR에 부착되어 있다면, 이 것은 MN과 관련된 IP 주소가 변경되지 않았다는 의미이다. 역으로, MN이 서로 다른 AR에 부착된다면, 이것은 IP 주소가 변경되어서 다른 루트를 나타내게 된다. 예컨대, 이동 노드 MN_i,k 는 그 홈 서브네트워크(20)에서 벗어나게 도시되어 있고 라우터 AR_i의 주소가 아닌 라우터 AR₁의 주소를 통하여 인터넷과 통신하고 있다.

그 홈 접속점 AP_0,0 대신에 접속점 AP_0,1을 통해서 통신하기 위해서, 도 1의 이동 노드 MN_0,0은 잠재적으로 재배치(relocate)될 수도 있다. 그러한 경우에, 그 관련된 IP 주소는 변하지 않게 하기 위해서, MN_0,0 은 그 홈 액세스 라우터 AR₀을 통해서 인터넷과 통신하도록 유지될 수 있다. 그러나, 만약 이동 노드 MN_0,0이 접속점 AP_1,0을 통해서 인터넷에 접속한다면, MN_0,0이 그 홈 서브네트워크(10)내로 유지된다 하더라도, 그 IP 주소는 액세스 라우터 AR₁의 주소로 변경할 것이다.

정상적인 동작 도중에, MN들은 MCN 전체에 움직일 수 있다. 어떤 주어진 시간에서라도 MN을 위치시키는 능력을 구현하기 위해서, 각 AR은 "노드 위치 테이블"(NLT)로 불리는 디렉토리를 유지한다. NLT는 AR이 홈 AR인 모든 MN의 노드 이름(호스트-이름)의 리스팅(listing)과 MN이 인터넷과 통신중인 AR의 IP 주소에 의해서 반영되는 현재 위치를 포함한다. 만약 MN이 그 홈 AR에 있으면, 곧 IP 주소는 그 홈 AR의 그것이 될 것이다. 그러나, 만약 MN이 홈 AR로부터 이동한다면 곧 IP 주소는 외부 AR의 그것이 될 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 MN들에 대한 진입을 가지는 서브네트워크(20)의 액세스 라우터 AR_i와 관련된 노드 위치 테이블(30)을 도시한다. "홈"인 이동 노드들의 현재 위치는 AR_i의 IP 주소이다. MN_i,k에 대한 현재 IP 주소가, MN_i,k 의 도시된 위치와 일치하는 것인 서브네트워크(10)의 라우터 AR_i의 IP 주소라는 것을, 테이블(30)은 나타낸다.

IP 데이터그램이 목표 MN으로 송신되기 전에, 소스 또는 대응 노드(CN)의 AR과 목표 MN의 AR 사이에 TCP 연결이 설정되어야 한다. 그러한 이벤트 전에, 소스 CN은 목표 이동의 현재 위치를 확인한다. 이것은 피어(peer) 사이에 표준 포맷 데이터그램을 사용하여 ICMP(인터넷 제어 메시지 프로토콜) 메시지의 쌍을 교환함으로써 달성된다. ICMP는 표준 포맷 인터넷 데이터그램의 데이터 부분 내에서 사용되는 잘 알려진 프로토콜이다. ICMP들은 이전에는 사용되지 않던 유형(20 및 21)의 TYPE 필드를 가진다.

도 3은 인터넷 통신을 위한 표준 포맷 데이터그램을 도시한다. 데이터그램은 헤더 부분과 데이터 부분을 포함한다. 헤더 부분은 소스 IP 주소 필드, 수신지 IP 주소 필드, 및 프로토콜 유형 필드를 포함한다. 데이터 부분은 헤더 프로토콜 유형 필드에서 나타내진 프로토콜의 유형에 대응된다.

도 4는 표준 포맷 인터넷 데이터그램의 데이터 부분에서 통신되는 ICMP의 포맷을 나타낸다. 도 4의 ICMP는 유형 필드, 코드 필드, 검사합(checksum) 필드, 식별자 필드, 시퀀스 번호 필드 및 종래의 ICMP 포맷에 따른 선택적인 데이터 필드를 가진다. 본 발명의 ICMP는 바람직하게는 아래에서 상세히 설명되듯이 유형 필드에서 유형(20 또는 21)을 사용하지만, 본 발명의 목적을 위해서 기존에 정의되지 않은 어떠한 유형도 사용할 수 있다.

CN에서 MN으로 데이터를 통신하기 위해서, CN은 우선 목표 MN의 노드-이름을 사용하여 DNS 내로 인덱스(index)되고 종래의 프로토콜에 일치되게 MN의 홈 IP 주소를 인출(retrieve)한다. 다음으로, CN은 헤더 부분 및 데이터 부분내의 ICMP 노드 위치 조회 메시지를 포함하는 표준 포맷 데이터그램을 구성한다. CN 데이터그램 헤더는 헤더 소스 IP 주소로서의 CN의 AR의 IP 주소와, 헤더 수신지 주소로서의 MN의 홈 AR IP 주소와, 현재 ICMP에서 헤더 프로토콜 유형으로 지정된 "1"을 포함한다. ICMP 노드 위치 조회 메시지는 다음 필드 설정을 가지고 제공된다.

TYPE=20 - 노드 위치 조회

IDENTIFIER= 노드-이름 - 목표 MN의 노드-이름

필드의 나머지 부분은 종래의 방식대로 채워지고 나머지 IP 데이터그램은 목표 MN의 홈 AR에게로 송신된다. 수신될 때, 목표 MN의 홈 AR은 검사합 데이터를 평가하여 CN으로부터 ICMP 조회 메시지가 적절히 수신되었는지 확인한다. 만약 검사합이 적절한 ICMP 메시지를 나타내지 않으면, 어떤 응답도 이루어지지 않고 CN은 그 조회를 다시 보내야 한다. 만약 ICMP 메시지가 적절하게 수신된다면, 목표 MN의 홈 AR은 CN의 ICMP의 식별자를 사용하여 NLT 내로 인덱스하고 목표 MN의 현재 IP 주소를 인출한다. 목표 MN의 홈 AR은 곧 응답 ICMP 메시지를 가지는 응답 데이터그램을 구성하고 그 것을 다시 CN으로 송신한다. 응답 데이터그램의 헤더는 헤더 소스 IP 주소로서의 목표 MN의 홈 AR IP 주소와, 헤더 수신지 주소로서의 CN의 AR의 IP 주소와, 현재 ICMP에서 헤더 프로토콜 유형으로 지정된 "1"을 포함한다. ICMP 노드 위치 조회 메시지는 다음과 같은 필드 설정을 가지고 제공된다.

TYPE=21 - 노드 위치 조회 응답

IDENTIFIER = CN의 노드-이름

OPTIONAL DATA = 목표 MN의 현재 IP 주소

CODE = 1 또는 13 - '1'은 MN이 사용가능하지 않다는 것을 나타내고 '13'은 MN이 사용 가능하다는 것을 나타냄.

필드의 나머지 부분은 종래의 방식으로 채워지고 결과적인 ICMP 메시지는 대응되는 데이터그램 프레임의 데이터 부분 내에 배치된다. 선택적으로, MN의 홈 AR은 MN이 능동적으로 인터넷에 대해 연결되는지 결정하기 위해서, NLT 내에 표시된 IP 위치에서 목표 MN으로 메시지를 전송할 수 있다. 만약 그 질의에 대해서 승인이 선택된 시간 종료 기간 동안 수신되지 않는다면, MN의 홈 AR은 CN에 대한 응답 내 에서 CODE '1'을 사용할 것이다. 그러한 경우, AR은 또한 목표 MN의 현재 위치를 NLT 내의 홈 AR로 리셋하도록 구성된다.

결과적인 IP 데이터그램은 CN으로 송신된다. 수신시, CN의 AR은 ICMP 조회 응답 메시지가 적절히 수신되는지 확인하기 위해서 검사합 데이터를 평가한다. 만약 검사합이 적절한 ICMP 메시지를 나타내지 않으면, 어떠한 행동도 취해지지 않고, 응답을 수신하지 않기 때문에 CN은 그 조회를 다시 송신해야 한다. 만약 ICMP 메시지가 적절하게 수신되었다면, CN의 AR은 ICMP의 식별자를 이용하여 목표 MN의 현재 IP 주소를 CN과 CN이 사용가능한지 여부의 정보로 포워딩(forward)한다.

일단 IP 주소가 알려지면, TCP 연결이 송신기 CN과 수신기 MN 사이에 설정이 되고 데이터 전송이 발생한다. MN이 사용 가능하다고 간주되면, CN은 목표 MN에 대한 데이터를 가지는 하나 이상의 TCP/IP 데이터그램을 구성하고 데이터그램을 그 현재 IP 주소로 MN에 직접적으로 송신한다. TCP/IP 데이터그램 헤더는 헤더 소스 IP 주소로서의 IP 주소와, 헤더 수신지 주소로서의 목표 MN의 현재 AR IP 주소와, 현재 헤더 프로토콜 유형으로서 지정되어 있는 '6'을 포함한다.

CN과 계속 통신하고 있는 동안에 만약 목표 MN이 새로운 AP로 재배치되면, "핸드오프"가 수행된다. 핸드오프에 대해서, CN은 목표 MN의 새로운 위치를 통보받게 되고, 목표 MN은 결함없이(seamlessly) 데이터를 계속 수신할 수 있게 된다. 만약 재배치 후에, 목표 MN의 새로운 AP가 동일한 AR에 연결되면, 즉 MN의 현재 IP 주소가 동일하게 유지되고, 연결은 정상적으로 진행을 계속할 수 있다. 만약, 다른 측면으로, MN이 새로운 AR을 가지는 AP로 이동한다면, MN의 현재 주소가 변경되고 CN은 새로운 IP 주소를 통보받게 된다. 일단 통보가 되면, CN은 TCP/IP 데이터그램 내의 헤더 수신지 주소로서 목표 MN의 새로운 현재 IP 주소를 사용한다.

데이터 트래픽 흐름을 재지정(redirect)하기 위해서, MN은 사용자 데이터 프로토콜(UDP) 메시지를 목표 MN의 새로운 현재 IP 주소를 포함하는 MN의 홈 AR과 CN 각각에 송신한다. 진행되는 통신이 CN과 같이 수행되지 않으면, UDP 메시지 데이터그램은 단지 MN의 홈 AR에만 송신된다. 모든 호환가능한 AP들의 접속 범위 바깥의 위치로 재배치되거나 또는 단순히 전원을 끄는 것에 의해서 인터넷으로부터 MN이 연결이 끊어지면, 이러한 것은 또한 MN 재연결에서도 발생한다. 도 5는 본 발명의 교시에 따라서 사용되는 UDP 메시지의 포맷을 도시한다.

UDP 메시지는 소스 호스트-이름 필드와, 수신지 호스트-이름 필드와, UDP 메시지 필드와 검사합 필드를 포함한다. MN의 UDP 메시지 내에서, MN의 노드 이름이 소스 호스트-이름 필드 내에 배치되고, CD의 노드 이름 또는 MN의 홈 AR의 노드 이름 각각은 수신지 호스트-이름 필드 내에 배치된다. 새로운 MN 현재 IP 주소는 UDP 메시지의 UDP 메시지 필드 내에 배치된다. UDP 메시지 길이는 보통 12 바이트로 설정되고 이는 이것이 3 워드 길이이기 때문이다.

UDP 메시지는 도 3에 도시되듯이 표준 포맷 데이터그램의 데이터 부분으로서 포함된다. 목표 MN의 데이터그램 헤더는 헤더수신지 IP 주소로서의 각각 CN의 AR의 IP 주소 또는 MN의 홈 AR의 IP 주소와, 현재 UDP 메시지에 대해서 지정된 식별인 "17"로 표시된 프로토콜 유형을 포함한다.

MN의 UDP 메시지 데이터그램의 헤더 소스 IP 주소는, 구현되는 핸드오버의 유형에 따라서 "이전의" 현재 IP 주소 또는 "새로운" MN의 IP 주소일 수 있다. 핸드오버를 구현하는 데 있어서의 바람직한 방법은 현존하는("이전의") AR을 통해서 통신을 중단하기 전에 통신을 새로운 AR의 주소를 MN이 얻어서 하는 "중단 전의 수행"(make before break)이다. 그러한 경우에 있어서, MN의 데이터그램내의 UDP 메시지의 UDP 메시지 필드 내에 저장된 MN의 새로운 위치 IP 주소와 같이 MN의 데이터그램 헤더 소스 IP 주소는 현존하는("이전의") IP 주소일 것이다. 그렇지 않으면, 새로운 AR을 통해서 목표 MN과 통신이 시작된 이후, UDP 메시지는 통신이 될 것이며, MN의 UDP 메시지 데이터그램은 헤더 소스 IP 주소로서의 새로운 AR의 주소를 가질 것이다.

목표 MN이 통신할 새로운 AR의 주소를 얻기 위해서, MN은 종래의 인접 발견 프로토콜(NDP) 메시지를 송신한다. NDP 메시지는 AP와 관련하여 라우터의 IP 주소를 리턴하는 표준 프로토콜이며, AP는 목표 MN이 재배치된 접속 범위를 가진다. MN은 이후 UDP 메시지 데이터그램을 송신하여 CN과 MN의 홈 AR에게 NDP 결과를 통보한다. 홈 AR은 그 NLT를 MN의 UDP 메시지 데이터그램 내에서 수신된 새로운 IP 주소로 갱신한다.

선택적으로, 홈 AR은 승인 UDP 메시지 또는 다른 유형의 승인 메시지를 MN에 대해서 송신하여서 NLT의 갱신을 확인한다. 이것은 MN의 홈 AR에 의해서 수신된 UDP의 검사합이 불량인 경우를 취급하는 데 있어서 중요하다. 그러한 경우에, NLT는 갱신되지 않고 이것은 홈 AR이 UDP 내의 정보를 처리하지 않기 때문이다. 승인이 없는 경우, 선택된 시간-종료 기간동안에 홈 AR에 의해서 MN에 대한 승인은, MN 이 UDP 메시지를 재송신하도록 한다.

CN으로부터 데이터를 수신하는 도중에 목표 MN이 움직이는 경우에, MN은 NDP 결과를 포함하는 UDP 메시지를 CN으로 송신한다. 이후 TCP/IP 데이터그램 내의 헤더 수신지 IP 주소로서 새로운 AR IP 주소를 사용하여서 CN은 TCP/IP 데이터그램을 재지정한다. 전이(transitional) 기간 동안에 전송되는 데이터 블록에 대해서, 목표 MN으로부터 CN으로 가장 최근에 성공적으로 수신된 TCP/IP 데이터그램을 결정하기 위해서 MN 및 CN은 통신하고, 따라서 CN은 새로운 IP 주소에서의 목표 MN에 대해서 잃어버린 어떠한 TCP/IP 데이터그램을 재송신할 수 있다. 대안적으로, "이전의" AR로부터 "새로운" AR로 목표 MN에 의해서 수신되지 않은 데이터그램을 포워딩하도록 조항이 만들어질 수 있다.

도 6에 도시되었듯이, 본 발명의 제2 실시예가 사설 네트워크(10, 12 및 20)가 외부 인터넷 백본에 네트워크 주소 변환 가능 라우터(NAT)들을 통해서 연결된 경우에 구현된다. 그러한 스킴을 사용하여서, 다수의 사설 네트워크는 외부 인터넷 백본에 연결될 수 있다. IANA에 의해서 지정되고 NAT에 등록된 주소를 사용하여, 서로 다른 네트워크 내에서의 호스트들은 서로 간에 백본을 통해서 통신할 수 있다. 등록되지 않은 주소 중 하나를 사용하여서, 동일한 사설 네트워크에 존재하는 호스트들은 서로간에 통신할 수 있다. 따라서, 등록된 주소들은 전체적으로 고유의 것이고, 반면에 등록되지 않은 주소들은 단지 국부적인 의미만을 가진다. 국부적 주소와 전역 주소는 상호간에 배타적이고 일반적으로 각각 24비트이다.

예컨대, 네트워크들(40, 42 및 50)은 NAT 가능 라우터 NAT-A, NAT-B 및 NAT-N 각각을 통해서 인터넷에 연결되어 있다. NAT-A, NAT-B 및 NAT-0은 IANA에 의해서 지정된 각각 고유의 전역 주소이다. 노드가 연결된 호스트에 기초하여 각각의 사설 네트워크들(40, 42 및 50) 내의 노드들은 국부적 주소로 지정된다. 예컨대, 노드 MN_0,A0은 Host_A0을 통해서 사설 네트워크(10)에 연결이 되는 것으로 도시되어 있고, 따라서 Host_A0 에서의 노드 MN_0,A0의 국부적 주소는 이러한 연결을 나타내는 24 비트 코드이다. 편의를 위해서, 도 6 및 도 7에서, NAT의 전역 주소는 NAT 이름에 의해서 식별되고, 특정 노드 MN_x와 Host_x 사이의 연결을 나타내는 국부적 주소는 MN_x@Host_x 로 표현된다.

만약 통신 및/또는 데이터 패킷이 한 네트워크의 노드로부터 다른 네트워크의 다른 노드로 송신될 것이라면, 데이터 변환이 일어나기 전에, 종래의 NAT 테이블이 설정된다. 관습적으로 노드 초기화 접촉은 대응 노드(CN)라 불린다. 노드 대 노드 통신에서, 행동의 첫 번째 세트는 노드들이 현재 연결되어 있는 네트워크들에 대해서 NAT 들에 의해서 바인딩을 설정하기 위한 것이다. 종래의 처리는 인터넷 기술 태스크포스(IETF) 의견 요청(RFCs) 1631 및 3032에서 설명되어있다. 바인딩이 설정된 때, 인터넷 프로토콜(IP) 데이터 패킷이 대응 노드에 의해서 송신될 수 있다. 대응 노드는 전체 인터넷을 횡단하여 바인딩 설정에 기초하여 수신 노드의 NAT에 도달한다.

도 7은 CN과 수신 노드 사이에 설정되는 포맷의 종래의 바인딩 테이블을 도시한다. 바인딩은 노드의 전역 및 국부적 주소 조합으로 이루어진다. 예컨대, CN 으로서의 네트워크(10)의 노드 MN_0,A0은 네트워크(50)의 노드 MN_0,B0과 통신할 수 있다. 노드 MN_0,A0에 대해서 바인딩 데이터는 전역 주소 NAT-A 및 국부적 주소 MN_0,A0@Host_A0의 조합이다. 노드 MN_0,B0에 대해서 바인딩 데이터는 전역 주소 NAT-B 및 국부적 주소 MN_0,B0@Host_B0의 조합이다.

노드 MN_0,A0에서 노드 MN_0,B0으로 데이터 패킷을 송신하는 절차는 다음과 같다. 패킷은 소스 주소로서의 전역 주소 NAT-A와 함께 인코딩되고 수신지 주소로서의 전역 주소 NAT-B는 소스 노드 MN_0,A0으로부터 송신된다. 이 예에서는 NAT-B인 수신 NAT는 그 테이블 내에서 바인딩을 확인하고, 이 예에서는 Host_0B인 수신 노드 호스트의 국부적 주소를 인출한다. 패킷은 이후 노드 MN_0,B0에 의해서 수신된 그 호스트로 포워딩된다. 노드가 이동성이 아닌 경우, 그 바인딩 데이터는 어떠한 CN도 종래의 바인딩 시스템 및 프로토콜에 의해서 데이터를 송신할 수 있는 영구적인 주소를 나타낸다. 그러나, 이동성 노드 MN은 위치를 변경할 수 있으며, 단순히 이전에 알려진 주소로 데이터의 주소를 정하는 것은 MN에 의해서 변경되는 연결을 수용하는 일부 시스템이 없으면 배달을 보장할 수 없게 된다.

도 8 및 도 9는 도시된 사설 네트워크 사이에 미소-이동성(micro-mobility) 프로토콜을 구현하기 위해서 사용된 아키텍쳐를 나타낸다. 아키텍쳐는 각 NAT와 연관된 이동-홈 데이터베이스(Mobile-Home Database, MHD)라 불리는 실체를 포함한다. 이 것은 큰 디렉토리이며, 각각의 NAT에 강하게 결합되어 있으며, 사설 네트워크 내에서 MN의 트랙을 유지하기 위한 것이다. 이것은 또한 MN이 외부 네트워크(FN)로 이동하였음을 지시하기도 한다.

각 NAT를 위한 MHD는 바람직하게는 각 이동 노드에 대해서 인덱스 필드와, 이동 노드가 NAT와 관련되었는지를 나타내는 홈/어웨이(away) 필드와, 국부적 주소 또는 주소 관리(care of address, COA) 필드와, NAT 주소 필드를 포함한다. 각 MN은 홈 네트워크 내에서 홈 호스트를 가지며, 홈 호스트는 홈 주소(HA)를 정의하며 이 것은 CN이 MN에 접촉하는데 사용한다는 점에서 비-이동 노드의 영구적인 국부적 주소와 유사하다. MN에 대한 디폴트(default) 바인딩은 MN의 홈 네트워크의 NAT의 전역 주소와 MN의 홈 주소의 조합이다. 만약 홈이라면, MN의 디폴트 바인딩은 CN/MN 통신을 위한 NAT/NAT 연결을 설정하는데 사용될 것이다.

홈 호스트가 홈 네트워크의 NAT인 특정 NAT와 관련된 모든 MN은 그 NAT의 MHD 내에 데이터 레코드를 가진다. 이동 노드를 식별하는 간편한 방법 중 하나는 그들의 디폴트 또는 홈 주소(HA)를 사용하여, 네트워크 NAT의 MHD의 인덱스 필드가 바람직하게는, 그 홈 네트워크가 각 MN에 대한 데이터 레코드를 식별하기 위한 네트워크인 MN의 모든 HA를 리스트하는 것이다.

플래그 필드는 논리적 필드를 나타내고 바람직하게는 0 값 또는 1값을 가져서 그 네트워크에 대해서 홈 또는 어웨이 상태를 나타낸다. 본 예에서, 0은 네트워크 내에서 MN이 호스트와 연결되었다는 것을 지시하기 위해서 사용되고, 1은 MN이 서로 다른 네트워크와 연결되었다는 것을 지시하기 위해서 사용된다. 국부적 주소 필드(COA)는 어떤 호스트에 MN이 현재 연결되었는지 지시하기 위해서 사용된다. 국부적 주소 필드 엔트리가 외부 네트워크에 관련된 호스트인 경우, 전역 주소 필드는 그 외부 네트워크의 NAT의 전역 주소를 포함한다. 그러한 경우 플래그 필드는 1로 설정된다. 플래그 필드가 0인 경우, 관련된 전역 주소는 MHD의 NAT의 전역 주소이기 때문에 전역 주소 값은 필요하지 않다.

도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 주어진 시간 지점에 대해서 네트워크의 NAT-B 및 NAT-N(42 및 50)의 MHD 각각에 대해서 다양한 예시적인 레코드를 도시한다.

MN이 그 홈 호스트와 통신하는 경우, 이동 노드 MN_0,B0 , MN_0,B1 및 MN_0,NK에 대해서 도시되었듯이, 관련된 플래그 필드는 0으로 설정되고 국부적 또는 COA 필드 엔트리는 홈 어드레스와 같다. 어떠한 NAT 주소 정보도 필요로 하지 않는다.

MN의 홈 호스트가 아니지만 MN의 홈 네트워크 내에 있는 호스트와 관련된 MN들에 대해서, MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD는 플래그 필드를 위한 데이터 엔트리를 0으로 가지고, 그의 비-홈(non-home) 호스트와 관련된 현재 MN으로서 국부적 주소(COA)를 가진다. 예컨대, 이동 노드 MN_1,B0은 홈 호스트 Host_B0을 가지지만, 도 1에서는 호스트 Host_B1에 연결된 것으로 도시된다. HA, MN_1,B0@Host_B0에 의해서 인덱스 필드 내에서 식별되는 MN은 플래그 필드 내에서 0을 가지고 도 8에 도시되듯이 COA로서 MN_1,B0@Host_B1을 가진다. NAT 주소 필드 정보는 전역 주소가 같도록 유지되기 때문에 필요하지 않으며, 이는NAT-B라는 동일한 전역주소와 관련된 동일한 네트워크와 Host_B1과 Host_B0이 관련되기 때문이다.

한 네트워크로부터의 MN이 다른 네트워크의 호스트와 연결할 때, MN은 그 네트워크의 NAT에 방문 주소로서 등록이 된다. 예컨대, NAT-0을 통해서 인터넷과 통신하는 네트워크(50)내의 홈 호스트 Host_NK를 노드 MN_i,NK가 가진다. 도 6에서, 노드 MN_i,NK는 NAT-B와 관련된 Host_B1과 연결된 방문 네트워크(42)로서 도시된다. 따라서, 이동 노드 MN_i,NK는 방문 주소 VA로 지정되고, NAT-B의 MHD내에서 MN_i,NK@Host_B1으로서 표시되고, 지역 주소 MN_i,NK@Host_B1과 NAT-B를 통한 인터넷 통신을 나타내는 플래그 필드 0을 가진다.

MN_i,NK와 같은 이동 노드인 경우, 우선 예컨대 네트워크(42)와 같은 외부 네트워크와 통신을 초기화하고, 통신이 이 경우 NAT-0인 그 홈 네트워크의 NAT에 대해서 송신되어서 통신의 효율적인 재지정을 가능하게 한다. MN의 홈 네트워크의 NAT에 대한 통신은 MN에 대한 리스팅에 대해서 NAT의 MHD 데이터를 변경하고, 이 것은 플래그 필드를 1로 설정하고 더 이상의 인터넷 통신을 위해서 바인딩 데이터를 제공하여서 이루어진다. 바인딩 데이터는 지정된 방문 주소 VA와, MN이 방문하고 있는 네트워크의 NAT의 전역 주소로서 구성된다.

이동 노드 MN_i,NK의 예에 있어서, 도 4의 NAT-N의 MHD는 1의 플래그 필드와, MN_i,NK@Host_B1의 국부적 주소 및 NAT-B의 NAT 주소를 반영한다. 이동 노드 MN_i,NK 와 통신을 시도하는 대응 노드는 NAT-N과의 바인딩을 설정하지 못하고, 이는 NAT-N의 MHD 내의 플래그가 1로 설정되었기 때문이다. 그 경우에 있어서, 국부적 주소 및 NAT-N 의 MHD 내의 MN_i,NK의 엔트리를 위한 NAT 주소로 표현되는 바인딩과 같이 바인딩은 설정된다. 곧 이 예에서는 NAT-B 인 외부 NAT에 대해서 바인딩을 설정하는 것을 통신이 수행한다.

방문하고 있는 동일한 네트워크 내의 다른 호스트와 관련하여 만약 방문 이동 노드가 설정하면, 방문하고 있는 NAT의 MHD 내에서 그와 동일한 VA 식별을 유지하지만, 새로운 국부적 주소를 제공한다. 그 새로운 국부적 주소는 방문 MN의 NHD 레코드의 COA 필드에 저장될 것이고, 방문된 네트워크의 NAT는 통신을 그 COA 데이터에 기초한 MN에 지정할 것이다. 그러한 경우 MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 내에서 어떠한 변경도 필요하지 않게 된다. 예컨대, 만약 MN_i,NK가 관련된 Host_B1으로 스위칭하고 Host_B0 연결한다면, NAT-B 의 MHD 내의 COA 엔트리는 MN_i,Nk@Host_B1 에서 MN_i,Nk@Host_B0으로 변경될 것이고, NAT-N의 MHD 내의 엔트리 내에서 어떠한 변경도 이루어지지 않을 것이다.

바람직하게는, 호스트들은 주기적으로 방문 MN에 대해서 연결이 아직도 설정되어 있는지를 결정할 것이다. 만약 MN이 연결이 끊어지고 MN이 다른 호스트와 연결이 설정되지 않았다고 방문되는 호스트가 결정한다면, 방문되는 호스트는 이러한 사실을 관련된 NAT에 통신하고, 관련된 NAT는 방문 MN의 엔트리에 대한 COA를 널(null) 데이터 상태로 변경할 것이다. 이러한 경우의 예는 도 8에서 방문 노드 MN_h,Pq에 대한 엔트리이다. 이 엔트리는 MN_h,Pq가 외부 Host_B1과 연결되었지만 네트워 크(42)에는 더 이상 연결되지 않았다는 것을 지시한다. 따라서 MN_h,Pq의 어떠한 연결도 도 6의 어떠한 호스트와 관련하여 도시되지 않았다. MN이 다른 호스트와 연결을 설정하지 않았다는 것을 그러한 엔트리가 또한 CN에 대해서 지시하며, 이것은 만약 MN_h,Pq 의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 레코드가 갱신되지 않은 경우라면, MN_h,Pq의 VA 즉 MN_h,Pq@Host_B1을 통해서 CN이 단지 네트워크(42)와 접촉하기 때문이다. 만약 그 시간에서 CN이 방문 노드와 통신하는 것을 시도하고 MN의 홈 호스트의 NAT에 의해서 방문되는 네트워크의 NAT가 참조된다면, 바인딩은 설정되지 않고 통신은 실패할 것이다.

MN의 홈 네트워크의 NAT가 통신을 수신하여 MN에 대한 바인딩 정보를 하나의 외부 NAT에서 다른 것으로 변경하는 경우, 바람직하게는 우선 첫 번째 외부 NAT에 메시지를 송신하여 MN이 더 이상 그 NAT의 네트워크에 방문하고 있지 않다는 것을 반영하여 주고, 따라서 방문 노드 레코드가 첫 번째 외부 NAT의 MHD에서 삭제될 수 있도록 한다. 그러한 메시지는 바람직하게는 또한 MN이 다른 네트워크를 방문한 후 홈 네트워크로 돌아올 때도 또한 송신된다.

CN은 MN의 현재 위치를 알 필요가 없다. CN은 단지 정적 (static)과, MN의 홈 주소(HA)에 기초한 디폴트 바인딩과 홈 네트워크의 전역 주소를 알 필요가 있다. 이러한 구성은 등록 메시지의 혼란이 전역 인터넷을 통해서 송신되는 것을 방지한다.

MHD들의 NAT들에 대한 강한 결합은 IP 데이터 패킷이 그 홈 네트워크로 우선 진행할 필요가 없다는 것을 의미한다. 이 패킷은 MN이 위치하고 있는 외부 네트워크로 직접적으로 터널링 될 수 있다. 이것은 악명높은 삼각 라우팅 문제를 피하게 된다.

복수의 외부 네트워크(FN)를 통하는 MN의 로밍(roaming)을 위한 마이크로-이동성 프로토콜은 MN의 홈 네트워크의 NAT와의 바인딩 설정을 시도하는 CN의 NAT로 시작한다. MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 내의 상태-비트가 1이면, 이 처리는 실패한다. 이 것은 MN이 현재 그 홈 네트워크(HN)내에 있지 않고 FN에 있다는 것을 지시한다. FN은 VA를 MN으로 지정하고, 이는 MN의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 내에서 FN의 정적 전역 주소와 같이 저장되어 있다. 그 바인딩 데이터가 CN의 NAT로 다시 송신되고, CN의 NAT는 이후 FN의 NAT와 바인딩을 설정한다. 프로토콜의 나머지는 이후 마치 MN이 그 홈 네트워크 내에 있는 호스트와 연결된 것처럼 동일한 방식으로 진행한다.

CN과의 통신 도중에, MN이 한 외부 네트워크 FN₁에서 다른 외부 네트워크 FN2로 이동하는 경우, MN이 FN₁과의 접촉을 상실할 때, FN₁의 MHD 내의 MN에 대한 엔트리들은 바람직하게는 0, 널, 널 로 설정된다. MN이 이후 다른 FN₂로 이동할 때, FN₂의 NAT인 NAT-FN₂와 관련된 호스트인 Host₂를 통해서 MN은 다른 FN ₂와 통신한다.

NAT-FN₂의 MHD 내에서의 VA에 대한 엔트리들이 0, MN@Host₂, 널로 설정되도록, MN은 MN@Host₂의 VA로 설정된다. 바인딩 데이터(MN@Host₂, NAT-FN₂)는 MN의 홈 네트워크의 NAT 및 CN의 NAT로 송신된다. CN의 NAT와 NAT-FN₂ 사이에 새로운 바인딩이 설정된다. 프로토콜의 나머지 부분은 전술한 바와 같이 진행한다.

CN과의 통신 도중에, MN은 외부 네트워크 FN₁에서 홈 네트워크 FN으로 이동하는 경우, MN이 FN₁과의 접촉을 상실할 때, FN₁의 MHD 내의 MN에 대한 엔트리들은 바람직하게는 0, 널, 널 로 설정된다. MN이 이후 HN으로 이동할 때, HN₂의 NAT인 NAT-HN와 관련된 호스트인 Host_HN을 통해서 MN은 그 HN과 통신한다. Host_HN은 MN 의 홈 호스트, Host_Home 일수도 있고 아닐 수도 있다는 것을 주의하자. 그 HN의 NAT의 MHD 안에서, MN은 이미 MN@Host_Home의 HA에 대한 데이터 레코드를 가진다. 그 레코드는 바람직하게는 이후 변경되어 관련된 데이터 필드를 0, MN@Host_HN, 널로 설정하도록 한다. 바인딩 데이터(MN@Host_Home, NAT-HN)는 CN의 NAT로 송신된다. CN의 NAT와 NAT-HN 사이에 새로운 바인딩이 설정된다. 프로토콜의 나머지 부분은 전술한 바와 같이 진행한다.

위의 경우에서 CN의 NAT는 보통 CN의 홈 네트워크의 NAT일 것이다. 그러나 만약 CN이 FN을 방문하는 MN이면, CN의 NAT는 방문되고 있는 FN의 NAT이다.

다른 변형과 대안이 본 발명의 범위내에서 당업자에게 자명할 것이고 본원 명세서에서 포함하도록 의도되었다.

본 발명의 고속 데이터 통신이 가능한 이동 인터넷 통신의 시스템 및 방법을 통하여 실시간 및 비실시간 서비스 모두를 포함하는 다수의 유형의 트래픽 흐름을 또한 지원할 수 있다.

Claims (15)

1. 이동 인터넷 통신을 지원하며 복수의 라우터를 가지는 네트워크 시스템에서 이동 노드(MN)로서 사용되는 통신 단말로서, 각각의 라우터는 고유의 통신 주소를 가지고 있어서, 이 주소를 통하여 상기 MN 들이 상이한 위치들에서 상이한 라우터들을 통하여 인터넷과 통신하고, 각각의 라우터는 각각의 MN 을 식별하는 연관 이동 노드 위치 리스트를 가지고, 상기 각각의 MN에 대해 상기 라우터는 홈 라우터이고 상기 라우터의 통신 주소는 각각의 식별된 MN의 현재 위치에 대응하는 것인 통신 단말에 있어서,

   홈 라우터와의 연관성(association)을 반영하는 고유의 호스트명 및 홈 네트워크 식별자(HNI); 및

   상기 통신 단말의 홈 라우터에 통신하는 수단을 포함하고,

   상기 통신 단말이 하나의 라우터를 통하여 인터넷과 통신하는 과거(old) 위치로부터 상이한 라우터를 통하여 인터넷과 통신하는 현재 위치로 상기 통신 단말이 이동되는 경우, 상기 통신 주소로서의 상기 상이한 라우터의 통신 주소가 상기 통신 단말의 현재 위치에 대응하며,

   상기 통신 단말의 홈 라우터의 이동 노드 위치 리스트에 액세스함으로써 상기 통신 단말의 현재 위치에 대응하는 통신 주소를 결정하고, 상기 데이터 통신을 상기 결정된 통신 주소로 송신함으로써, 대응 노드(CN)로부터 상기 통신 단말로의 데이터 통신이 상기 통신 단말의 HNI 및 고유의 호스트명을 이용하여 상기 통신 단말로 통신되는 것인, 통신 단말.
2. 제1항에 있어서,

   상기 통신 단말은, 각각의 라우터가 고유의 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스 및 지리적 액세스 범위를 가지는 액세스 라우터(AR)인 네트워크에서 사용되도록 구성되며,

   상기 지리적 액세스 범위에서, 상기 액세스 라우터들은 데이터를 MN 들에 통신하고, 각 액세스 라우터가 상기 액세스 라우터가 홈 액세스 라우터인 고유의 호스트명들 및 이러한 MN의 현재 위치의 IP 어드레스에 의해 MN을 식별하는 연관 노드 위치 테이블(NLT; Node Location Table)을 이동 노드 위치 리스트로서 가지며,

   상기 통신 단말의 HNI 는 홈 액세스 라우터와의 연관성을 반영하고,

   상기 통신 단말의 홈 라우터에 통신하는 수단은, 상기 통신 단말이 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터의 액세스 범위의 위치로부터 임의의 나머지 액세스 라우터들 중 선택된 하나의 액세스 라우터의 액세스 범위 내의 위치로 이동되어 상기 선택된 액세스 라우터을 통한 데이터 및 상기 선택된 액세스 라우터의 IP 주소를 상기 통신 단말의 현재 위치로서 수신하는 경우, 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터에 통신하도록 구성되며,

   질의(query)를 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터의 IP 어드레스로 송신하고, 상기 통신 단말의 현재 위치의 IP 어드레스를 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터의 NLT 로부터 수신하고, 상기 데이터 통신을 상기 수신된 IP 어드레스로 송신함으로써, 대응 노드(CN)로부터 상기 통신 단말로의 데이터 통신이 상기 통신 단말에 통신되는 것인, 통신 단말.
3. 제2항에 있어서,

   상기 통신 단말은, 상기 선택된 액세스 라우터를 통하여 인터넷과 통신하는 경우, 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터에 데이터그램을 전송하는 수단을 더 구비하고,

   상기 선택된 액세스 라우터는, 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터 IP 주소를 헤더 수신지 IP 주소로서 포함하고 사용자 데이터 프로토콜(UDP)을 헤더 프로토콜로서 포함하고,

   상기 선택된 액세스 라우터는, 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터와 연관된 NLT를 업데이트하기 위하여 데이터그램의 데이터 부분에 상기 통신 단말의 홈 액세스 라우터의 Id(identification) 및 상기 선택된 액세스 라우터의 IP 주소를 포함하는 것인, 통신 단말.
4. 제1항에 있어서,

   상기 통신 단말은, 각각의 네트워크가 고유의 전역 주소를 가진 고유의 네트워크 주소 변환 라우터(NAT) 및 각각의 네트워크의 NAT 와 연관된 하나 이상의 호스트를 가지고 각각의 호스트가 MN 들에 데이터를 통신할 수 있는 서비스 영역을 갖는, 복수의 네트워크에서 동작하도록 구성되고,

   각각의 네트워크의 NAT는, 연관 이동-홈 데이터베이스(MHD)를 이동 노드 위치 리스트로서 가지며,

   상기 연관 이동-홈 데이터베이스는, 상기 네트워크 내의 호스트와의 현재 연관성에 대한 고유의 호스트명들 또는 상이한 네트워크의 호스트와 상기 MN 의 연관성에 대한 지역 주소에 의해 정의된 바인딩(binding)를 이용하여, 지역 주소를 갖는 홈 네트워크로서 상기 네트워크를 가지는 MN들을 식별하고,

   상기 상이한 네트워크는, 현재 호스트 연관성의 고유의 호스트명을 이용한 지역 주소와 함께, 상기 네트워크 내의 호스트와 현재 연관되어 있지만 상이한 홈 네트워크를 갖는 방문(visiting) MN들 및 상이한 네트워크의 NAT의 전역 주소 및 고유의 호스트명을 사용하고,

   상기 통신 단말의 HNI는,상기 통신 단말의 디폴트 바인딩을 규정하도록 상기 홈 네트워크의 NAT 의 전역 주소와 한 쌍이 되는 상기 통신 단말의 고유의 호스트명을 이용하여 디폴트 지역 주소를 규정하는 홈 네트워크의 홈 호스트를 반영하며,

   상기 통신 단말의 홈 라우터에 통신하는 상기 수단은, 상기 통신 단말이 제1 NAT 를 가지는 제1 네트워크의 과거(old) 호스트를 통하여 데이터를 통신하는 과거 위치로부터 제2 NAT 를 가지는 상이한 제2 네트워크 내에서 현재의 호스트의 액세스 범위 내의 현재의 위치로 상기 통신 단말이 이동되어 현재의 호스트를 통하여 데이터를 통신하는 경우, 상기 통신 단말의 홈 네트워크의 NAT의 MHD 와 통신하도록 구성되며,

   상기 제2 네트워크는 상기 통신 단말의 홈 네트워크가 아니고,

   현재의 지역 주소를 포함하는 바인딩은 현재의 호스트와의 상기 통신 단말의 연관성 및 상기 제2 NAT 의 전역 주소를 반영하는 것을 특징으로 하는 통신 단말.
5. 제4항에 있어서,

   상기 통신 단말이 제1 NAT 를 가지는 제1 네트워크의 과거 호스트를 통하여 데이터를 통신하는 과거 위치로부터 제1 네트워크내의 현재의 호스트의 서비스 영역내의 현재의 위치로 이동되어, 현재의 호스트와 상기 통신 단말의 연관성을 반영하는 지역 주소 및 새로운 호스트를 통하여 데이터를 통신하는 경우, 제1 NAT 의 MHD 에 통신하는 수단; 및

   상기 통신 단말이 제1 NAT 를 가지는 제1 네트워크의 과거 호스트를 통하여 데이터를 통신하는 과거 위치로부터 제2 NAT를 가지는 상이한 제2 네트워크 내의 현재 호스트의 액세스 범위 내의 현재 위치로 이동되어, 상기 현재의 호스트와 상기 통신 단말의 연관성을 반영하는 현재의 지역 주소 및 현재의 호스트를 통하여 데이터를 통신하는 경우, 제2 NAT 의 MHD 에 통신하는 수단

   을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 단말
6. 헤더 부분과 데이터 부분을 가지는 데이터그램을 이용하여 인터넷을 통해 이동 노드(MN)와 통신하도록 구성되는 통신 단말로서, 상기 헤더 부분은 소스 인터넷 프로토콜(IP) 주소, 수신지 IP 주소 및 프로토콜 타입을 포함하고, 대응 노드(CN)는 제1 IP 주소를 가지는 라우터를 통하여 인터넷과 통신하고, 상기 MN 은 고유의 호스트명을 가지며 제2 IP 주소를 가지는 홈 액세스 라우터와 연관되며, 제3 IP 주소를 갖는 액세스 라우터를 통하여 인터넷과 통신하는 것인, 통신 단말에 있어서,

   상기 제1 IP 주소를 헤더 소스 IP 주소로서, 제2 IP 주소를 헤더 수신지 주소로서, 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)을 헤더 프로토콜 타입으로서 식별하는 제1 데이터그램을 전송하는 수단으로서, 상기 MN 의 위치에 대한 질의(query)는 상기 제1 데이터그램의 데이터 부분에 포함되며, 상기 홈 액세스 라우터는 상기 CN 으로부터 제1 데이터그램을 수신하고 제2 데이터그램으로 응답하며, 상기 제2 IP 주소는 헤더 소스 IP 주소이고, 제1 IP 주소는 헤더 수신지 IP 주소이고, ICMP 는 헤더 프로토콜 타입이고, 상기 제3 IP 주소를 포함하는 질의 응답은 상기 제2 데이터그램의 데이터 부분에 포함되는 것인, 제1 데이터그램 전송 수단; 및

   상기 제2 데이터 그램을 수신하여, 상기 제1 IP 주소를 헤더 소스 IP 주소로서 가지고 상기 제3 IP 주소를 헤더 수신지 IP 주소로서 가지며 데이터 메시지 프로토콜을 헤더 프로토콜 타입으로서 가지는, 하나 이상의 제3 데이터그램을 전송하는 수단으로서, 상기 제2 데이트그램 수신 및 제3 데이터그램 전송 수단은 상기 제3 데이터그램의 데이터 부분의 MN 에 대한 통신 데이터 및 고유의 호스트명을 이용하는 상기 MN 의 Id(identification)를 포함하고, 상기 MN 은 상기 MN 과 통신하고 있는 상기 제3 IP 주소를 갖는 액세스 라우터를 통하여 상기 제3 데이터그램에 포함된 통신 데이터를 수신하는 것인, 제2 데이터그램 수신 및 제3 데이터그램 전송 수단

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 단말.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 네트워크의 액세스 포인트들과 무선 통신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 단말.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 3GPP 네트워크 내에서 무선 통신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 단말.
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