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[국내논문] HMIPv6에서 게임 이론을 이용한 MAP 부하 분산 기법
Game Theoretic MAP Load Balancing Scheme in HMIPv6 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.35 no.7B, 2010년, pp.991 - 1000  

기범도 (서강대학교 정보통신대학원) ,  김승욱 (서강대학교 컴퓨터공학과)

초록
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HMIPv6는 로컬 네트워크상에 이동성 지원 포인트(Mobility Anchor Point ; MAP)라는 기능을 도입하여 MAP 하부에서의 이동은 MAP가 관리함으로써 지연과 오버헤드를 줄이고 이동 노드의 핸드오프를 효율적으로 관리하는 방법이다. 그러나 이동 노드가 새로운 도메인에 들어올 경우 최상위 MAP에 이동 노드의 등록이 집중되어 성능을 저하시키는 단점이 있다. 본 논문에서는 게임이론 중에서 내쉬 교섭 해(Nash Bargaining Solution ; NBS) 이론을 적용하여 HMIPv6상에서 상위 MAP에 이동 노드의 등록이 집중되지 않고 거리(Distance), 등록된 노드 수, 데이터 전송량 등의 MAP 자원 사용 비율에 따라 여러 MAP로 부하를 분산시키는 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 상위 MAP로의 부하 집중을 방지할 수 있었고, MAP자원의 사용비율에 따라 가중치를 실시간으로 그리고 능동적으로 부여함으로써 도메인내의 MAP를 효율적으로 사용하여 성능을 향상시킬 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Hierarchical Mobile IPv6 (HMIPv6) has been proposed to accommodate frequent mobility of the Mobile Node. HMIPv6 can effectively reduce the signaling overhead and latency. However, it has a problem that the registration of a mobile node concentrates on the furthest MAP(Mobility Anchor Point) when...

Keyword

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문은 분산 다계층 HMIPv6 네트워크 모형에서 MAP 거리, MAP에 등록된 노드 수 MAP 별 통신량을 정량화하고, 이를기반으로투자비용대비 최대 잉여 값을 갖는 MAP를 선택할 수 있는 방법을 제안한다. 잉여값 산출 방식은 내쉬 교섭 *0(Nash Bargaining Solution) 이론을 적용하여 구하고 각 이동노드는 잉여 산출 식을 기반으로 계층구조상에 분산되어 있는 각 MAP들에 대해 생명주기(Life Time)와 선호도(Preference) 값이 유효할 때 전체 잉여가가장큰MAP를 선택한다.
  • 그러므로 상위 MAP로 부하가 집중되는 문제를 야기한다. 본 논문에서는 거리 외에 이동노드가MAP를선택하기 위한MAP 자원의 가용량을 계산하기 위해 노드 수와 통신량을 추가하여 MAP의 가치를 평가함으로써 거리 기반의 MAP 선택에서 문제가 되는 특정 MMM로의 부하 집중을 방지하고자 한다.
  • 본 논문에서는 특정 라우터에 이동 단말이 집중되는 것을 방지하기 위해 각라우터의 사용가능한자원(거리, 데이터 통신량, 괸리되는 이동 단말의 수)을정량화하였으며, 이 자료를 기반으로 내쉬 교섭 해를구하여 라우터를 선택하도록 함으로써 특정 라우터로 집중되는 부하를 방지하고자 하였다.

가설 설정

  • 위의 식 (1)과(2) 에서는가용한 자원을 측정하기 위해 1에서 사용 자원의 양을 뺀 것이다. 각 요소의 비용은 동일하다고 가정한다.
  • 각각의 MAP가경기자가되며, 여기에서는2인 경기라고 가정한다.
  • 선수 각각이 혼자서 이루어 낼 수 있는보상보다공동으로 이루어 낼수 있는 보상이 같거나 커야 한다. 둘째는 제로섬(Zero-sum) 게임이 아니라는 것이다. 즉, 발생할 수 있는 잉여를 어떻게 나눌 것인가가 중요하다.
  • A는 잉여의 h, B는 잉여의 k 의 비율로 잉여를 분할한다고 가정한다. 그러므로h + k = 1 이 된다.
  • 내쉬 교섭 해를 구하기 위해서 두 경기자 MAPI과 MAP2가 협조하여 얻을 수 있는 잉여는각각 100씩 200 이라고가정한다. 표3의 초기 투자 비용을 기반으로 잉여를 분할한다고 하면 MAPI: MAP2는48:52(168: 80 = 100: X)의 비율로배분할 수 있다.
  • 이는크게 세 부분으로구분할 수 있다. A영역은 최상위 MAP인 게이트웨이와HA/CN을 연결하는 인터넷 구간, B영역은 계층화된 분산 MAP 구간, C영역은 이동 노드와 직접 연결을 담당하는 무선 인터페이스 구간이다 A 및 B 구간의 대역폭은 100Mbps 이다 C 구간의 대역폭은 10Mbps 이고이동노드가 생성하는트래픽은 최대 10Mbps 이며, 이트래픽 양은 임의로 생성된다고 가정한다.
  • c. 이동노드는AR2의 가장긴구간을통과한다. d.
  • 5m/s로 하며 속도는 임의로 지정한다. 특정 AR 이 영향을 미치는 범위는 100M이고 범위의 가장긴 거리를 이동 노드가 지나간다고 가정한다. 각 이동 노드는 최 대 10 Mbps의 트래픽을 발생한다.
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참고문헌 (9)

  1. H. Soliman, C. Castelluccia, K. El Malki and L. Bellier, Hierarchical Mobile IPv6 Mobility Management (HMIPv6), RFC4140, Aug. 2005. 

  2. 정원식, 이수경, "적응적 MAP 선택을 통한 HMIPv6 네트워크의 성능 향상 알고리즘", 한국통신학회논문지 '06-11 Vol.31 No.11B, pp.945-946, 2006. 

  3. Rajeev S. Koodli and Charles E. Perkins, MOBILEINTER-NETWORKING WITH IPv6 Concepts, Principles, and Practices, Wiley-Interscience, 2007. 

  4. 성기혁, HMIPv6상에서의 MAP 부하 분산 알고리즘, 한양대학교 대학원, pp.13-14, 2007. 

  5. 노명화, 계층적 이동 IPv6환경에서 이동단말의 특성을 고려한 비용 효율적인 MAP 선택 기법, 강원대학교 대학원, pp.6-7, 2007. 

  6. 한동근, 게임이론-전략적 의사결정의 이론과 응용-, 경문사, 1997. 

  7. Allen B. MacKenzie and Luiz A. DaSilva, Game Theory for Wireless Engineers, Morgan & Claypool Publishers, 2006. 

  8. 이승종, HMIPv6환경에서의 효율적인 MAP 선택 방안, 건국대학교 대학원, pp.29-32, 2005. 

  9. James F. Kurose and Keith W. Ross, Computer Networking : A Top-Down Approach, 4th Edition, Addison-Wesley, 2008. 

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