WiFi와 mobile WiMax간 핸드오버 방안

박승균(SeungKyun Park) 한국콘텐츠학회 2011 한국콘텐츠학회논문지 Vol.11 No.1

현재 무선 인터넷 접속 서비스는 3G 이동 통신 네트워크, mobile WiMAX, WiFi 등을 통해 언제 어디서든 이루어지고 있다. 다양한 무선 네트워크가 혼재해 있는 환경에서 사용자는 상황에 따라 네트워크를 선택할 수 있어야 하며 또한 동종 또는 이기종 네트워크간 이동성 지원도 필요로 하고 있다. 이러한 이유로, 서비스 지역이 가장 넓은 3G 네트워크를 주축으로 3G-mobile WiMAX(IEEE 802.16e)와 3G-WiFi(IEEE 802.11)에 대한 연동 방안들이 많이 연구되어 왔다. 그러나 최근 넷북, 전자책, 스마트폰 등의 등장과 함께 무선 인터넷 사용이 늘면서 mobile WiMAX와 WiFi 서비스 지역이 급속히 증가하고 있으며 특히 인터넷 전화 서비스와 같은 실시간 애플리케이션 사용이 가능해 짐에 따라 전통적인 음성서비스를 하는 3G 이동 통신 네트워크의 비중은 점차 줄고 무선 인터넷 접속네트워크인 mobile WiMAX나 WiFi는 그 비중이 점차 커지고 있다. 따라서 본 논문에서는 mobile WiMAX와 WiFi간 이동성 지원과 핸드오버 지연을 최소화 하는 PMIPv6(Proxy Mobile IPv6) 기반의 핸드오버 방안을 제안한다. 제안한 방안에서 이동 노드(MN)는 WiFi와 mobile WiMAX 두 개의 인터페이스를 갖는 이중 스택 구조이며 WiFi가 이동성 지원을 하지 않으므로 기존 동종 네트워크간 핸드오버시 게이트웨이간 핸드오버 시그널링을 처리하는 기능을 이동 노드에 두도록 제안하고 있다. 동종 네트워크간 핸드오버와 비교해 제안된 핸드오버 방안은 해석적 평가를 통해 핸드오버 지연 및 전송 지연과 시그널링 오버헤드가 감소함을 보여준다. At present wireless internet access service is available through the 3G network, mobile WiMAX and WiFi anytime and anywhere. In this environment where there are various networks, users should be able to select specific networks depending on different situations. And it is necessary to provide mobility support between homogeneous and between heterogenous networks. Given this situation, the many proposals have been presented to link 3G, which has the largest service area among various networks, with mobile WiMAX(IEEE 802.16e), or with WiFi(IEEE 802.11). But, recently, with the increasing volume of wireless internet use and wireless internet data, due to the advents of net-book, e-book and smart phone, the service area of WiFi and mobile WiMAX has rapidly expanded. Especially, the availability of real-time application such as internet phone has led to the relative shrinking of the proportion of 3G mobile communication network giving conventional voice service, and enlargement of those of wireless internet access networks like WiFi and mobile WiMAX. This paper suggests a handover scheme based on PMIPv6, whitch support mobility between WiFi and mobile WiMAX, and minimizes handover delay. In this scheme, the mobile node has a dual stack structure composed of two interfaces-WiFi and mobile WiMAX. Since WiFi dose not support mobility, it is suggested that the mobile node have the capacity to deal with handover signaling between gateway in case of handover between homogeneous networks. This handover scheme, suggested comparing with current handovers between homogeneous networks, has proved, in its analytic evaluation, to be able to reduce handover, transmission, and signaling overhead.

안전한 모바일 와이맥스 네트워크를 위한 보안 구조 연구

손태식(Taeshik Shon),구본현(Bonhyun Koo),최효현(Hyo Hyun Choi) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.1

IEEE 802.16-2004 표준은 MAC 계층 안에 PKM(Privacy Key Management)라 불리는 보안 부계층을 가지고 있다. 하지만, 몇몇 연구에서 IEEE 802.16-2004 표준의 취약성이 대두되었으며 IEEE 802.16 WG은 로밍과 핸드오프 기능을 가진 Mobile WiMAX라고 불리는 IEEE 802.16 개정 표준안을 발표하였다. 보안기능으로서 Mobile WiMAX는 PKMv2를 가지며 EAP 인증, AES 기반 암호화, CMAC/HMAC을 사용한 메시지 인증 등을 제공한다. 그러나 Mobile WiMAX 표준안의 보안 기능은 SS와 BS간 통신 보안에 초점을 맞추어서 네트워크 도메인간의 보안 문제나 핸드오버시 보안과 같은 네트워크 구조적 취약성을 여전히 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 현재 Mobile WiMAX 네트워크 환경의 보안 취약성을 네트워크 엔트리 과정, 네트워크 도메인간 통신 과정, 그리고 핸드 오프 과정으로 나누어 분석하였고, 이렇게 분석된 내용을 바탕으로 본 논문에서는 RObust and Secure MobilE WiMAX (ROSMEX)라 불리는 새로운 Mobile WiMAX 보안 구조를 제시하였다. The IEEE 802.16-2004 standard has a security sub-layer in the MAC layer called, Privacy Key Management (PKM). However, several researches have been published to address the security vulnerabilities of IEEE 802.16-2004. After the IEEE 802.16-2004 standard, a new advanced and revised standard was released as the IEEE 802.16e-2005 amendment which is foundation of Mobile WiMAX network supporting handoffs and roaming capabilities. PKMv2 in Mobile WiMAX includes EAP authentication, AES-based authenticated encryption, and CMAC or HMAC message protection. However, Mobile WiMAX still has a problem of security architecture such as a disclosure of security context in network entry, a lack of secure communication in network domain, and a necessity of efficient handover supporting mutual authentication because Mobile WiMAX security has mainly concentrated on between SS and BS communication. Based on the investigation results, we propose a novel mobile WiMAX security architecture, called RObust and Secure MobilE WiMAX (ROSMEX), to prevent the new security vulnerabilities.

2.3-2.7GHz WiMAX용 TDD 중계기의 송수신 안테나 제어를 위한 동기 신호 생성 모듈 설계 및 구현

우상희(Sang Hee Woo) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.1

본 논문에서는 2.3-2.7GHz의 WiMAX용 TDD 중계기의 송수신 안테나 제어를 위해서 상향링크 구간과 하향링크 구간에 대한 구분 신호를 생성하는 모듈을 설계 및 구현하였다. RF 처리부와 Baseband 처리부로 나뉘어 설계하였으며, 본 회로의 기능은 WiMAX 신호와 시간 동기를 맞추고, 상향링크 구간과 하향링크 구간에 대한 구분 신호를 생성하는 것이므로, RF 처리부에는 수신경로만 구현되어 있다. 또한 RF 처리부의 대부분을 하나의 칩으로 제작하여 설계 면적을 최소화 하였으며, WiMAX 신호의 Preamble과 DL-MAP 정보를 검출하기 위해서 WiMAX Modem을 사용하여 Baseband 처리부를 설계하였다. 본 설계는 국내외의 2.3-2.7GHz WiMAX 신호에 대해 모두 처리가 가능하다. In this paper, Designed and implemented about module that generate division signal for uplink section and downlink section for controlling Tx/Rx antenna of 2.3-2.7GHz WiMAX TDD repeater. It is consisted of RF block and Baseband block, and because function of this module is that synchronize with WiMAX signal and create division signal for uplink section and downlink section, this module was designed only received path. And because of manufacturing of most RF block by one chip, this module could minimize area. And in baseband block, used the WiMAX Modem to detect Preamble and DL-MAP information of WiMAX signal. This design can process about 2.3-2.7GHz WiMAX.

A study on WiMAX Backhaul in Mobile Communication Network

박천관 한국인터넷방송통신학회 2014 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.14 No.2

본 논문은 이동통신 네트워크에서 WiMAX 백홀 구현에 관한 것이다. 최근에 대부분의 ISP들은 T1/E1 및 디지털 가입자 회선(DSL)을 이용하여 Wi-Fi 백홀을 구축하고 있다. WiMAX가 이동통신 백홀의 대안으로 설치된다 면, 설치 및 운용비가 대폭 절감될 것이다. 그리고 유선통신 인프라가 구축되어 있지 않은 서비스 지역을 커버하기 위 한 비용 효율적인 솔류선중 하나가 될 것이다. WiMAX는 Base Station, Subscriber Station, 그리고 Relay에 사용될 수 있다. 본 논문에서 WiMAX 서버와 WiMAX SS를 구성하여 NAT 및 Port Forwarding 기능을 이용하여 상.하향 에서 성능이 측정되었다. This paper address the scheme for WiMAX backhaul in mobile communication network. These days most ISPs has implemented Wi-Fi backhaul using T1/E1 and DSL. if WiMAX is installed as the alternative to the mobile backhaul, it can decrease the costs drastically for the installation and operations. And it will be one of the best cost-effective solutions to cover the service areas which has not the wired communication infrastructure. WiMAX can be used for Base station, Subscriber Station, and Relay. In this paper, the performance is measured for downstream and upstream using NAT and port forwarding functions by configuring WiMAX server and WiMAX SS.

Mobile WiMAX 기반의 무선 메쉬 네트워크에서 끊김없는 2계층 핸드오버 방안

김민(Min Kim),김화성(Hwa-sung Kim) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.2a

최근에 무선 메쉬 네트워크는 기존의 무선 네트워크의 단점을 해결하기 위한 차세대 네트워크 기술로서 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, mobile WiMAX 기반의 무선 메쉬 네트워크는 여러 가지 측면에서 많은 장점을 가지고 있어 더욱 주목받고 있다. 이 논문에서 우리는 mobile WiMAX 기반의 무선 메쉬 네트워크를 위한 2계층핸드오버 방안을 제안한다. Mobile WiMAX의 2계층 핸드오버 방안은 무선 메쉬 네트워크의 특성을 고려하지 않기 때문에, mobile WiMAX 기반의 무선 메쉬 네트워크에서 많은 핸드오버 실패를 유발한다. 제안하는 핸드오버방안은 기존의 핸드오버 방안보다 핸드오버 시에 더 적은 지연시간을 달성하면서 데이터 손실이 발생하지 않는다. 시뮬레이션을 통해서 제안한 핸드오버 방안이 핸드오버 시에 발생할 수 있는 핸드오버 지연 문제와 데이터 손실문제를 개선할 수 있음을 보였다. Wireless mesh networks have been studied as the next generation technology to solve problems of conventional wireless networks. Particularly, mobile WiMAX based wireless mesh networks are noticed due to many advantages. In this paper, we propose a layer-2 handover scheme for mobile WiMAX based wireless mesh networks. A layer-2 handover scheme based on mobile WiMAX causes many handover failures over mobile WiMAX based wireless mesh networks because it does not consider the characteristics of wireless mesh networks. The proposed scheme does not bring about packet losses achieving lower handover latency than a conventional handover scheme. Simulation results show that the proposed scheme achieves loss-free and low handover latency during the layer-2 handover.

WiMAX - WLAN 멀티홈드 노드의 시뮬레이션 모델

장효뢰,기장근,왕야,이규대 한국인터넷방송통신학회 2010 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.10 No.3

오늘날 무선 기술의 급속한 발전으로 인해 복수개의 액세스 인터페이스를 갖는 이동단말들이 나타나고 있다. 최근 WLAN이 근거리 통신을 위해 많은 가정과 기업에서 사용되고 있으며, WiMAX 또한 장거리 데이터 전달을 위한 무선 표준으로 부각되고 있다. 따라서 이기종 무선망간에 멀티미디어 데이터를 전달하기 위한 효율적인 접속 방안 연구가 필요하다. 본 논문에서는 WiMAX와 WLAN 인터페이스를 갖고 모바일 IP를 이용해 두 망사이를 이동할 수 있는 멀티홈드 노드의 시뮬레이션 모델과 환경을 개발하였다. 개발된 모델을 검증하기 위해 단방향/양방향 UDP 패킷, FTP 트래픽, SIP 프로토콜을 이용한 음성 전송 등과 같은 다양한 트래픽 환경하에서 여러가지 시뮬레이션 시나리오 즉, WiMAX와 WLAN 망간 이동, 그룹 이동성, MANET, 중첩 모바일 IP 등을 설계하고 구성하였으며, 시뮬레이션 결과를 분석함으로써 개발된 모델이 다양한 무선망 접속 시나리오에서의 이동성 연구에 효율적임을 보였다. With the rapid progress of wireless technologies today, mobile terminals with multiple access interfaces are emerging. In recent years, WLAN (Wireless Local Area Networks) has become the premier choice for many homes and enterprises. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) has also emerged as the wireless standard that aims to deliver data over long distances. Therefore, it is important to explore efficient integration methods for delivering multimedia data between heterogeneous wireless networks. In this paper, we developed the simulation models and environments for the mobile multihomed node that has both WiMAX and WLAN interfaces and can move around in both networks by using mobile IP. In order to verify the developed models, we designed and constructed several simulation scenarios, e.g. movement in WiMAX/WLAN, group mobility, MANET, and nested MIP under the various traffic environments such as oneway or bothway UDP packets, FTP traffic, and voice with SIP protocol. The simulation results show that the developed models are useful for mobility studies in various integrated wireless networks.

기반 기술 : 모바일 WiMAX의 연결성 매개변수 효율 분석

올리로이초우드후리 ( Olly Roy Chowdhury ),아리프카이세르 ( Arif Kaiser ),에크라물카빌 ( Ekramul Kabir ),서브라타쿠말아디탸 ( Subrata Kumar Aditya ),박장우 ( Jang Woo Park ) 한국항행학회 2014 韓國航行學會論文誌 Vol.18 No.1

Microwave Access(WiMAX)는 20세기 통신 시스템에서 세계적인 정보처리 상호 운용에 매우 효율적인 기술이라 할 수 있다. 이 기술은 광대역 속도의 통신을 케이블 없이 무선으로 제공하며, IEEE 802.16 표준(무선 MAN 이라고도 함)을 기반으로 정의된다. IEEE 802.16e에서 모바일 WiMAX는 GSM, CDMA기술 보다 더 효율적인 기술로 정의된다. 본 논문에서는 WiMAX에 사용되는 4종류의 Modulation(BPSK, QPSK, 2개의 QAM)을 비교하여 통신 시 Cell 영역에 대한 효율성에 대해 연구 하였다. 또한, 시골과 도시와 같은 지역을 위한 Cost 231 모델과 외곽 지역을 위한 모델인 Erceg-Greenstein의 2가지 모델을 적용하였고, 이를 기반으로 Cell 영역에서 주파수, 기지국 안테나의 높이, 전송 전력, SNR 등의 효율성에 대한 연구를 수행하였으며, uplink와 downlink에 대한 실험 결과를 통해 본 논문에서 제기한 WiMAX의 Modulation에 따른 효율을 분석하였다. Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) is an efficient technology for 20th century communication system. The technology provides broadband speed without the need for cables and is based on the IEEE 802.16 standard(also called Wireless MAN). Mobile WiMAX is defined as IEEE802.16e which is advanced and efficient technology for mobile telecommunication rather than GSM, CDMA technology. In this work link budget calculation for WiMAX have been done. Cell range have been calculated over digital modulations and they are BPSK, QPSK and QAM. Here different types of models like Cost 231 model have been used for different types of areas like open, rural and urban areas and Erceg-Greenstein model for sub-urban areas. Effect of various parameters like frequency, base station antenna height, transmission power and SNR over cell range have been studied. Analysis have done for both uplink and downlink.

WLAN과 WiMAX에서의 연동 서비스 품질 비교 연구

왕야,장효뢰,전웨이워이,기장근,이규대 한국인터넷방송통신학회 2010 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.10 No.3

본 논문에서는 OPNET 시뮬레이터를 사용하여 IEEE 802.16e(모바일 WiMAX)와 IEEE 802.11e(WLAN) 무선망 상호접속 구조에서의 서비스품질에 대한 체계적 성능분석을 수행하였다. OPNET 시뮬레이터를 이용해 4가지 이동 시나리오에서 음성 트래픽을 인가하는 경우에 대한 시뮬레이션이 수행되었으며, MOS값, 종단간 지연시간, 패킷 전달률 등과 같은 다양한 성능지표들이 분석되었다. 시뮬레이션 결과 MOS 값의 경우 단말이 정지/이동하는 두 경우 모두 WiMAX-> WiMAX 이동 시나리오가 가장 좋은 결과를 보였다. 반면에 종단간 지연시간은 4가지 이동 시나리오 모두 단말의 이동에 의해 크게 영향을 받지 않았다. 그러나 특히 WLAN->WLAN 이동 시나리오의 경우 단말의 이동성은 MOS값과 패킷 전달률에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. This paper addressed the implementation of the systematic performance analysis of Quality of Service (QoS) by using OPNET simulator in the interworking architecture of IEEE 802.16e (mobile WiMAX) and IEEE 802.11e (WLAN) wireless network. Four simulation cases were provided in OPNET simulator and a voice traffic was simulated with various performance metrics, such as Mean Opinion Score (MOS), end-to-end delay and packet transmission ratio. Based on the simulation results, the MOS value presented better in WiMAX to WiMAX case compared to others in both static and mobility case. Meanwhile, end-to-end delay was not greatly affected by mobility in four cases. However, mobility was affected much in MOS value and packet transmission ratio in WLAN to WLAN case than in others.

WiMAX 기반의 무선 메쉬 네트워크에서 QoS를 지원하는 라우팅 프로토콜

김민(Min Kim),김화성(Hwasung Kim) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.36 No.1

이 논문은 WiMAX기반의 무선 메쉬 네트워크에서 QoS를 지원하는 라우팅 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 라우팅 프로토콜은 대역폭과 지연을 QoS 파라미터로 사용하여 QoS 요구사항을 만족시키는 최적 경로를 찾는 테이블 관리(table-driven or proactive) 방식의 홉 간(hop-by-hop) QoS 라우팅 프로토콜이다. 우리는 먼저 WiMAX기반의 무선 메쉬 네트워크의 네트워크 모델을 소개하고, WiMAX기반의 무선 메쉬 네트워크에서 QoS 라우팅 프로토콜이 필요한 이유를 설명한다. 그리고 나서 단말과 게이트웨이 사이를 왕복하는 트래픽의 QoS를 보장하는 테이블 관리 방식의 홉 간 QoS 라우팅 프로토콜을 제안한다. 성능평가를 위한 시뮬레이션은 제안하는 라우팅 프로토콜이 QOLSR 프로토콜에 비하여 단대단 지연(end-to-end delay)이 낮고, 패킷 전달률(Packet Delivery Ratio)이 높으며, 라우팅 오버헤드 패킷 량을 줄일 수 있음을 보여준다. In this paper, we propose a QoS routing protocol for WiMAX based wireless mesh networks. The proposed routing protocol is a proactive hop-by-hop QoS routing protocol. It can find an optimal route that satisfies QoS requirements using bandwidth and delay as QoS parameters. In this paper, we first present a network model for WIMAX based wireless mesh networks and explain why QoS routing protocol is the most appropriate for WiMAX based wireless mesh networks. Then, we propose a proactive hop-by-hop QoS routing protocol that meets QoS requirements of traffic flowing between mesh client and the gateway. The simulation results show that the proposed routing protocol outperforms QOLSR protocol in terms of end-to-end delay, packet delivery ratio and routing overhead.

WiMax2 PKMv2 암호화 계층의 검증 및 성능 평가 테스트베드의 구축

김장현,서효중 한국인터넷방송통신학회 2013 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.13 No.2

모바일 인터넷 통신 표준인 WiMax2는 PKMv2 프로토콜을 이용한다. PKMv2는 키에 기반한 암호화를 사용 하여 통신 기지국과 단말간의 데이터를 보호한다. 따라서 WiMax2 단말 또는 기지국을 개발하는 경우 PKMv2 프로토 콜을 구현하여야만 하며, 상호 동작에 대한 적합성 테스트를 통과하여야 한다. 또한 저성능 프로세서를 이용하는 단 말의 경우 암호화 모듈의 처리 성능이 WiMax2 통신의 데이터 처리 능력에 병목이 될 수 있으므로 해당 프로세서에 서의 암호화 모듈 처리 성능의 적절성을 측정하여야 한다. 본 논문은 이러한 경우에 사용할 수 있는 WiMax2 PKMv2 에 따르는 동작성 시험 및 성능 측정 테스트베드를 구현하였다. PKMv2 security protocol was adopted by the WiMax2 mobile internet communication standard. A base station and a mobile station protect communication data using key based encryption according to the PKMv2 protocol. Consequently, each development of a base station and/or mobile station includes implement of the PKMv2 protocol, and the station must qualifies various interoperable tests. Furthermore, communication bandwidth of the station can be limited by the encryption module when the station implemented based on a low-performance processor. Thus, a correspondence measurement of the encryption module must be carried on the target processor. In this paper, we implement a testbed which affords throughput measurement as well as the interoperable tests by PKMv2.