Multi-Carrier Mobile Phone for Mission-Critical Service

이건 작년 여름 쯤에 제출할 일이 있어서 썼던 것인데, 지적재산권 및 각종 특허 출원 권리 등은 당시 제안했던 곳에 모두 귀속되어 있다. 하지만, 뭐 제출하고 결과가 안 좋았기 때문에 그냥 블로그에 공개하려 한다. 좀 쪽팔리게 허접한 내용이지만 나름 당시 생각으로는 이런 핸드폰에 대한 틈새 시장이 있다고 생각했었다.

당시 급한 마음에 구글링만 휙~ 해보고 말았던 결과로는 이 아이디어와 비슷한 것들은 몇 개 보였지만 정확히 같은 내용을 담고 있는 것은 찾을 수 없었다.

요약

핸드폰은 개인의 사적인 통신 수단을 넘어, 최고 수준의 통신 안정성을 확보해야 하는 미션-크리티컬한 작업들에 활용되기 시작했다. 그런데 현재 핸드폰의 경우, 하나의 단말이 단일 통신 사업자에게 종속이 되어 있다. 이러한 특징은 핸드폰 등 이동 통신의 안정성에 매우 나쁜 영향을 미친다. 최근 붉어진 한국의 SKT와 KTF의 3G 망 통화 장애 사건들은 단일 통신 사업자에게 묶인 핸드폰의 취약점을 고스란히 보여준다.

이러한 문제는 기존 유선 통신망을 본보기 삼아서 해결할 수 있다. 단일 핸드폰에 대하여 다수 이동 통신 사업자의 망에 연결할 수 있게 하는 것이다. 이때 연결은 동시적인 것으로, 핸드폰은 동작과 동시에 미리 설정된 두 개 이상의 이동 통신망에 연결되게 된다. 추후 동작 중 특정 사업자 망에 문제가 생기면 핸드폰은 자동적으로 다른 사업자의 망을 통하여 통신을 지속한다. 이를 통해서 통신 사업자의 통화 장애가 실제 통신에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

국문 제안

개념
이 제안서는 새로운 핸드폰을 제안한다. 이 문서에서 제안하는 핸드폰은 동시에 다수 이동통신 사업자 망과의 연결을 유지하여 이동통신 서비스의 안정성을 극대화한다.

그림Figure 1

연결된 모든 이동통신 사업자들의 망 상태가 양호할 때는 일반 핸드폰과 동일하게 주Primary 이동통신 사업자의 망을 통하여 통신을 수행한다. 주 사업자 망의 경우, 그림 2와 같이 핸드폰의 화면을 통해서 가입자가 직접 선택한다.

그림Figure 2, 3, 4

주 사업자의 망에 문제가 발생하여 연결이 불가능할 경우, 핸드폰은 자동적으로 주 사업자가 아닌 다른 사업자의 망으로 통신을 전환한다. 이러한 자동 전환 기능 덕분에 핸드폰을 사용하는 가입자는 주 사업자가 망을 복구하는 것을 기다리지 않고 끊김 없이 연속성 있게 서비스를 사용할 수 있다.

핸드폰이 동시에 여러 사업자 망에 연결되어 있지만, 기존의 이동통신 서비스와 동일하게 하나의 핸드폰 번호와 하나의 IP 주소만을 사용하여 서비스를 받는다. 이를 통해, 기존 핸드폰의 사용과 동일하게 새로운 핸드폰을 사용할 수 있다. 이런 방식은 그림 5와 같이 “가상 번호”와 “연결 전환” 그리고 “IPv6 multihoming” 기술을 이용하여 구현할 수 있다.

그림Figure 5

IETF Standardization on IPv6 Multihoming
    GSE/8+8: Global, Site, and End-System Address Elements
    GMultihoming with Route Aggregation
    GMultihoming Using Router Renumbering
    GMultihoming Support at Site Exit Routers
    GHost-Centric IPv6 Multihoming
    GGAPI: Geographically Aggregatable PI Addresses
    GMHAP: Multihoming Aliasing Protocol
    GProvider-Internal Aggregation Based on Geography to Support Multihoming in IPv6
GAn IPv6 Provider-Independent Global Unicast Address Format
표Table 1 IPv6 Multihoming

구현 방안
제안된 핸드폰의 구현에는 하드웨어와 소프트웨어적인 부분이 모두 포함된다. 하드웨어 부분의 경우, 동시에 서로 다른 주파수를 사용하는 다수 사업자 망에 연결할 수 있도록 설계가 변경되어야 한다. 이러한 하드웨어 설계를 바탕으로 다수 사업자 망에 대한 연결을 실시간으로 검사할 수 있는 새로운 소프트웨어가 추가되어야 한다. 이러한 새로운 소프트웨어는 주 사업자 망 연결 문제 시 자동적으로 다른 사업자 망과의 연결로 통신을 전환하는 기능이 있어야 하고, 그림 2, 그림 3, 그림 4와 같이 사용자를 위한 인터페이스가 포함되어야 한다.

목적/기대 효과
새롭게 제안된 핸드폰은 핸드폰의 사용 범위를 미션-크리티컬한 작업 영역으로까지 넓히는 효과를 가진다. 현재 배포되어 있는 기존 핸드폰들의 경우, 한번에 한 사업자 망과 연결할 수 있고 이로 인해 해당 사업자 망에 문제가 생기면 모든 통신이 두절되는 심각한 안정성 문제를 갖고 있다. 이러한 문제로 인해 미션-크리티컬한 작업에서의 핸드폰 사용은 종종 큰 문제를 일으키곤 한다.

본 문서에서 제안된 핸드폰은 이러한 안정성 문제를 해결하고자 동시에 다수 사업자 망과 연결을 유지하는 기능을 갖고 있다. 제안된 핸드폰은 연결된 다수 사업자 망의 상태를 검사하여, 주 사업자 망과의 연결에 문제가 생길 경우 자동적으로 다른 사업자 망과의 연결로 모든 통신을 옮긴다. 이런 자동화된 전환을 통해서 사용자는 이동통신 사업자의 문제에 개의치 않고 지속적인 서비스를 사용할 수 있다.

이렇게 극대화된 안정성을 기반으로 제안된 핸드폰은 기존 이동통신 시장이 확보하지 않은 시장을 확보할 수 있다. 일시적인 통신 장애도 용납할 수 없는 사업자 또는 군 관계자 등에게 이 핸드폰은 매우 매력적으로 다가간다. 이러한 극대화된 안정성을 요구하는 사용자로는 주식 투자자와 군 관계자 그리고 그 외 사업자 및 정부 관계자들이 있다.

영문 제안 English (All figures are tables are listed above)

Concepts
A new mobile handset is proposed in this document. A proposed mobile handset is capable of maintaining its mobile connections to multiple mobile service carriers simultaneously, and it increases the overall reliability of the mobile service.

When all mobile service carriers’ services are operating normally, the handset uses a primary network to communicate. A subscriber of the handset is given a list of carriers as shown in Figure 2 and is able to choose the primary network.

When the service by the primary carrier becomes unreachable, the handset automatically switches to another mobile service carrier . Thanks to the automatic switch-over, the subscriber of the handset does not necessarily wait for the primary service carrier to restore their service.

Although the handset is subscribed to multiple carriers simultaneously, the handset is operated with a single phone number and a single IP address. Thus, the operation of the handset is transparent regardless of multiple service carriers the handset is connected to. “Virtual number” and “Call forwarding” make it possible to use a single number as in Figure 5, and “IPv6 multihoming” realizes the use of single IP address with multiple service carriers.

Implementation Strategies
Implementation of the proposed handset requires both hardware and software developments. For hardware, the design of the current mobile handset must be improved so that the handset can establish simultaneous multiple connections to multiple service carriers' networks through different radio frequencies.

For software, a new mechanism for detecting the connection status for multiple connections must be built-in. The new mechanism also requires a switch-over capability to switch to an alternative connection in case of the failure of the primary connection automatically. In addition, a new user interface module for managing multiple service carriers must be developed. Sample UIs are given in Figure 2, Figure 3 and Figure 4.

Objectives/Expectations
A mobile handset with multi-carrier support is proposed here to expand the area of the mobile handset technology to the mission-critical purpose. Currently deployed mobile handsets do not support simultaneous connections to multiple service carriers, and obviously a failure of a single service carrier leads to a total outage of the mobile service. It greatly degrades the reliability of the mobile handset and makes mobile handsets unusable for mission-critical jobs.

A proposed technology enables the mobile handset to maintain simultaneous connections to multiple service carriers and thus, improves the reliability of the mobile handset. The handset automatically detects the status of the connections and switches over to the secondary connection in case of the failure of the primary connection. The subscriber of the handset does not have to stop her/his use of the handset even if the failed carrier is unable to restore the network immediately.

The improved reliability of the mobile handset opens up a new market which requires the mobile handset with the maximized reliability. Subscribers who cannot tolerate the slightest outage of the mobile service can utilize the proposed mobile handset effectively. Such subscribers are stock traders, military officials and other business-related or government-related people.