[논문]모바일 클라우드 컴퓨팅 환경에서 IEEE 802.16e 네트워크에서의 향상된 교차계층 Mobile IPv6 빠른 핸드오버 기법

이규진; 서대희; 나재훈; 문영성

모바일 클라우드 컴퓨팅 환경에서 IEEE 802.16e 네트워크에서의 향상된 교차계층 Mobile IPv6 빠른 핸드오버 기법
Enhanced Cross-Layering Mobile IPv6 Fast Handover over IEEE 802.16e Networks in Mobile Cloud Computing Environment 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.47 no.12 = no.402, 2010년, pp.45 - 51

이규진 (숭실대학교) , 서대희 (한국전자통신연구원) , 나재훈 (한국전자통신연구원) , 문영성 (숭실대학교)

초록
AI-Helper

모바일 클라우드 컴퓨팅의 핵심은 이동 노드가 끊임없는 서비스를 제공받는 것이다. Mobile IPv6(MIPv6)는 Internet Engineering Task Force (IETF)에 의해 표준화된 이동성 제공 프로토콜이다. Mobile IPv6 빠른 핸드오버 (FMIPv6)는 MIPv6의 확장으로, MIPv6의 단점들을 보완하기 위해 제안되었다. 최근 들어, 광대역 무선 제어 시스템 중 하나인 IEEE 802.16e 환경에서의 Mobile IPv6를 위한 빠른 핸드오버가 IETF에 의해 제안되었다. 이것은 교차계층 빠른 핸드오버를 제공하기 위해 설계되었다. 본 논문에서는 IEEE 802.16e 네트워크에서의 향상된 교차계층 Mobile IPv6 빠른 핸드오버를 제안한다. 제안하는 방식에서 새로운 접속 라우터는 2계층 트리거를 이용하여 이동 노드를 위한 새 주소를 생성한다. 이동 노드의 정보를 새로운 접속 라우터에게 알리기 위하여 새로운 베이스 스테이션에서 새로운 접속 라우터로 보내지는 2계층 메시지를 이용한다. 이동 노드의 새 주소를 획득하면 이전 접속 라우터는 이동 노드의 홈 에이전트에게 바인딩 갱신 메시지를 보낸다. 시그널링 비용과 핸드오버 지연에 대하여 제안하는 방안의 성능을 기존 방안들과 비교하여 성능평가를 수행한다. 결과를 통해, 제안하는 방안이 기존 방안들에 비해 IEEE 802.16e 네트워크에서의 빠른 핸드오버를 효과적으로 제공하는 것을 볼 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The main issue in mobile cloud computing is how to support a seamless service to a mobile mode. Mobile IPv6 (MIPv6) is a mobility supporting protocol which is standardized by the Internet Engineering Task Force (IETF). Mobile IPv6 fast handovers (FMIPv6) is the extension of MIPv6 which is proposed to overcome shortcomings of MIPv6. Recently, fast handovers for Mobile IPv6 over IEEE 802.16e which is one of broadband wireless access systems has been proposed by the IETF. It was designed for supporting cross-layer fast handover. In this paper, we propose an enhanced cross-layering mobile IPv6 fast handover over IEEE 802.16e networks. In our scheme, a new access router generates a new address for the mobile node by using a layer 2 trigger. We utilize a layer 2 message which is sent from a new base station to the new access router in order to inform the new access router of information of the mobile node. A previous access router sends a binding update message to the mobile node's home agent when it acquires the new address of the mobile node. We evaluate the performance of the proposed scheme compared with the existing schemes in terms of the signaling cost and the handover latency. From the results, we observe that the proposed scheme can support fast handover effectively over IEEE 802.16e networks than existing schemes.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서 우리는 IEEE 802.16e네트워크에서 향상된 교차계층 MoMe IPv6 빠른 핸드오버 방안을 제안한다. 새로운 베이스 스테이션에서 새로운 접속 라우터로 보내지는 2계층 메시지를 이용하여 시그널링 비용과 핸드오버 지연을 줄인다.
본 논문에서는 모바일 클라우드 컴퓨팅 환경에서 기존 연구들의 시그널링 비용과 핸드오버지연을 줄이기 위하여 향상된 교차계층 MobUe IPv6 빠른 핸드오버 기법을 제안한다. EEE 802.

가설 설정

FMIPV6 도메인 내에 있는 이동노드의 이동 방향은(0, 2宵)의 범위 안에서 균일하게 분포되어 있다고 가정한다. 腿는 셀 교차율(crossing rate)이라 하고, v, p 그리고/ 은 각각 이동노드의 평균 속도, 셀내의 이동 노드들의 밀도 그리고 셀의 둘레를 의미한다.
그 결과, 이 방안의 핸드오버지연은 FMlPv6의 핸드오버 지연보다 적게 된다. FMIPv6는 패킷 전송을 미리 수행하기 위해 하위계층으로부터 핸드오버에 관련된 트리거의 존재를 가정한다. 하지만 Li의 방안에서는 IEEE 既.
는 거리와 링크 지연 모델을 보여준다. 제안 방안과 Li의 방안의 성능 비교를 위하여 Li의 방안이 IEEE 802.16e링크 계층 기술을 사용하는 것으로 가정한다. 네트워크 구조는 [1이에 정의된 것과 같이 n 셀들로 이루어진 육각형의 토 폴로 지로가 정한다.
핸드오버지연을 분석하기 위하여[13]과 [14]를 참조하여 표 2.의 기호와 값을 이용한다’ 이동노드가 nAR 에게 이동했음을 알리고 HA에게 등록을 하면 핸드오버 절차가 완료되는 것으로 가정한다. 표 2.

제안 방법

제안한다. EEE 802.16e를 이용하여 2계층 시그널링 및 핸드오버지연에 대하여 고려하고, 새로운 2계층 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 간소화시키고 핸드오버 지연을 줄인다. 시그널링 비용과 핸드오버 지연에 대 하여 제안하는 방안의 성능을 평가하고 기존의 방안들의 성능과 비교한다.
Ruidong Li⑶는 FMIPv6의 핸드오버지연을 줄이기 위해 향상된 빠른 핸드오버 방안을 제안했다. Li의 방안에서는 링크계층 트리게"8를 이용하여 새로운 care-of-address (CoA) 생성하고, duplication address detection (DAD) 절차를 미리 수행한다.
Ruidong Li⑶는 FMIPv6의 핸드오버지연을 줄이기 위해 향상된 빠른 핸드오버 방안을 제안했다. Li의 방안에서는 링크계층 트리게"8를 이용하여 새로운 care-of-address (CoA) 생성하고, duplication address detection (DAD) 절차를 미리 수행한다.
16 표준에 이동성 지원 방안이 추가되어 표준화되었다. 또한, IEEE 802.16e 네트워크에서 FMIPv6의 유용한 기능들을 제공받기 위하여 IEEE 802.16e 네트워크에서 Mobile『6를 위한 빠른 핸드오버回 방안이 제안되었다. 이 방안은 IEEE 802.
16e를 이용하여 2계층 시그널링 및 핸드오버지연에 대하여 고려하고, 새로운 2계층 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 간소화시키고 핸드오버 지연을 줄인다. 시그널링 비용과 핸드오버 지연에 대 하여 제안하는 방안의 성능을 평가하고 기존의 방안들의 성능과 비교한다. 제안하는 방안의 시그널링 비용은 BFMIPv6 의 시그널링 비용보다 약 42.
네트워크 구조는 [1이에 정의된 것과 같이 n 셀들로 이루어진 육각형의 토 폴로 지로가 정한다. 우리는 시그널링 비용과 핸드오버지연에 대하여 성능을 평가한다. 본 논문에서는 편의를 위하여 ⑹의 방안과 Li의 방안을 각각 BFMUM와 EFMIPv6 라고 명명한다.
이번 장에서는 기존 방안들의 시그널링 비용과 핸드오버 지연을 줄이기 위해 IEEE 802.16e네트워크에서 의향상된 교차계층 Mobile IPv6 빠른 핸드오버 방안을 제안한다. 제안하는 방안에서는 이동노드의 정보를 nAR 에게 알리기 위하여 nBS에서 nAR로 보내지는 2계층 메시지를 이용한다.
16e네트워크에서 의향상된 교차계층 Mobile IPv6 빠른 핸드오버 방안을 제안한다. 제안하는 방안에서는 이동노드의 정보를 nAR 에게 알리기 위하여 nBS에서 nAR로 보내지는 2계층 메시지를 이용한다. 그림 2.
제안하는 방안에서는 핸드오버지연을 줄이기 위하여 Li의 방안의 nCoA 생성과 DAD 절차를 이용한다. 또한 이동노드에 대한 HA의 바인딩 정보를 n CoA를 통하여 미리 갱신하기 때문에 핸드오버지연을 감소시킬 수 있다.

데이터처리

새로운 베이스 스테이션에서 새로운 접속 라우터로 보내지는 2계층 메시지를 이용하여 시그널링 비용과 핸드오버 지연을 줄인다. 시그널링 비용과 핸드오버 지연에 대하여 제안 방안의 성능을 기존 방안들과 비교하여 분석한다.

이론/모형

우리는 정적인 속도 또는 방향으로 빠르게 이동하는 이동 노드들에 적합한 플루이드 플로우 모델을 이용한다. FMIPV6 도메인 내에 있는 이동노드의 이동 방향은(0, 2宵)의 범위 안에서 균일하게 분포되어 있다고 가정한다.

성능/효과

이것은 제안 방안이 EFMIPv6나 BFMim보다 적은 시그널 링 메시지들을 가지기 때문이다. AR들 간의 거리가 멀어지면, 제안 방안은 시그널링 비용을 더욱 효과적으로 줄일 수 있다.
16e네트워크에서의 Mobile IPv6를 위한 빠른 핸드오버® 방안이 제안되었다. FMIPv6와 IEEE 802.1&의 절차들을 결합하고 링크 계층 핸드 오버 트리거를 이용하여 끊김 없고 빠른 핸드오버가 수행 가능해졌다.
그림 4는 AR들 간의 거리와 시그널링 비용과의 관계를 보여준다. 거리가 10일 때, 제안 방안의 시그널링비용은 EFMIPv6의 시그널링 비용보다 약 22.8% 적고, BFM【Pv6의 시그널링 비용보다 약 45.5% 적다. 이것은 제안 방안이 EFMIPv6나 BFMim보다 적은 시그널 링 메시지들을 가지기 때문이다.
또한, HA와 CN에 대한새로운 CoA 등록은 2계층 핸드오버가 시작되기 전에 이전 접속 라우터에 의해 수행된다. 그 결과, 이 방안의 핸드오버지연은 FMlPv6의 핸드오버 지연보다 적게 된다. FMIPv6는 패킷 전송을 미리 수행하기 위해 하위계층으로부터 핸드오버에 관련된 트리거의 존재를 가정한다.
6% 감소될 수 있다. 또한 제안 방안의 핸드오버지연은 BFMUW6의 핸드오버 지연보다 약 夷.2%, EFMIPv6보다 약 23.2% 줄어들 수 있다. 이러한 결과들은 제안 방안을 이용하는 것이 IEEE 802.
16e링크 계층에서 기존의 BFMIPv6 나 EFMIPv6 방안을 이용하는 것보다 MobUe『6의 성능을 현저히 향상시킬 수 있음을 보여준다. 또한, 본연구에서 제안한 기법이 기존의 연구들에 비해 모바일클라우드 컴퓨팅 환경에서 사용자들에게 빠르고 끊임없는 서비스를 제공하기에 더 적합함을 보여준다.
제안 방안에서 이용하는 2계층 메시지로 인해 무선링크 지연이 증가함에 따라 제안 방안의 핸드오버 지연은 기존방안들의 핸드오버 지연에 비해 적게 증가한다. 이동 노드와 AR 사이의 무선 링크 지연이 30일 때, 제안 방안의 핸드오버 지연은 EFMIPv6보다 약 48.8% 그리고 BFMIPv6보다 약 61.6% 줄어들 수 있다.
2% 줄어들 수 있다. 이러한 결과들은 제안 방안을 이용하는 것이 IEEE 802.16e링크 계층에서 기존의 BFMIPv6 나 EFMIPv6 방안을 이용하는 것보다 MobUe『6의 성능을 현저히 향상시킬 수 있음을 보여준다. 또한, 본연구에서 제안한 기법이 기존의 연구들에 비해 모바일클라우드 컴퓨팅 환경에서 사용자들에게 빠르고 끊임없는 서비스를 제공하기에 더 적합함을 보여준다.
은 이동노드와 AR 사이의 무선 링크 지연과 핸드오버지연의 관계를 보여준다. 제안 방안에서 이용하는 2계층 메시지로 인해 무선링크 지연이 증가함에 따라 제안 방안의 핸드오버 지연은 기존방안들의 핸드오버 지연에 비해 적게 증가한다. 이동 노드와 AR 사이의 무선 링크 지연이 30일 때, 제안 방안의 핸드오버 지연은 EFMIPv6보다 약 48.
시그널링 비용과 핸드오버 지연에 대 하여 제안하는 방안의 성능을 평가하고 기존의 방안들의 성능과 비교한다. 제안하는 방안의 시그널링 비용은 BFMIPv6 의 시그널링 비용보다 약 42.0%, EFMIPv6의 시그널링 비용보다 약 18.6% 감소될 수 있다. 또한 제안 방안의 핸드오버지연은 BFMUW6의 핸드오버 지연보다 약 夷.

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상세보기
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상세보기
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H. Fathi, R. Prasad, and S. Chakraborty, "Mobility management for VoIP in 3G systems: evaluation of low-latency handoff schemes," IEEE Wireless Communications, vol. 56, issue 1, pp. 260-270, Jan. 2007.

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