대부분의 이동성 관리프로토콜 (즉, MIPv4/6, 이를 확장한 IETF 표준)은 글로벌한 끊김 없는 핸드오버를 지원하지 못한다. 기존의 이동성 관리 프로토콜은 현존하는 네트워크 인프라를 부분적으로 변경해야 하기 때문이다. 본 논문에서는 이기종 망간 글로벌 끊김 없는 핸드오버 방법인 간단한 이동성 관리 프로토콜 (Simple Mobility Management Protocol: SMMP)를 제안한다. 아이디어는 SMMP는 글로벌 사용자 및 서비스 이동성을 지원하기 위해 세션 개시 프로토콜 (Session Initiation Protocol: SIP)에서 한 별도의 위치 관리 기능을 이용하고, 추가적으로 IEEE 802.21 MIH 표준을 확장함으로써 양방향 터널링을 동적으로 생성함으로써 끊김 없는 IP 이동성을 지원하는 것이다. 이에 대한 상세한 SMMP 구조 및 기능을 설계하였다. 마지막으로, 성능 평가에서 NS-2를 이용한 시뮬레이션을 수행하였고, 이동성 관리 성능 평가의 지표인 핸드오버 지연시간, 패킷 손실 및 첨두 신호대 잡음비 (Peak Signal Noise Ratio: PSNR)에서 기존의 이동성 프로토콜인 MIPv6, HMIPv6에 비해 제안된 SMMP가 성능이 우수함을 보였다.
대부분의 이동성 관리 프로토콜 (즉, MIPv4/6, 이를 확장한 IETF 표준)은 글로벌한 끊김 없는 핸드오버를 지원하지 못한다. 기존의 이동성 관리 프로토콜은 현존하는 네트워크 인프라를 부분적으로 변경해야 하기 때문이다. 본 논문에서는 이기종 망간 글로벌 끊김 없는 핸드오버 방법인 간단한 이동성 관리 프로토콜 (Simple Mobility Management Protocol: SMMP)를 제안한다. 아이디어는 SMMP는 글로벌 사용자 및 서비스 이동성을 지원하기 위해 세션 개시 프로토콜 (Session Initiation Protocol: SIP)에서 한 별도의 위치 관리 기능을 이용하고, 추가적으로 IEEE 802.21 MIH 표준을 확장함으로써 양방향 터널링을 동적으로 생성함으로써 끊김 없는 IP 이동성을 지원하는 것이다. 이에 대한 상세한 SMMP 구조 및 기능을 설계하였다. 마지막으로, 성능 평가에서 NS-2를 이용한 시뮬레이션을 수행하였고, 이동성 관리 성능 평가의 지표인 핸드오버 지연시간, 패킷 손실 및 첨두 신호대 잡음비 (Peak Signal Noise Ratio: PSNR)에서 기존의 이동성 프로토콜인 MIPv6, HMIPv6에 비해 제안된 SMMP가 성능이 우수함을 보였다.
Most of the current mobility management protocols such as MIPv4/6 and its variants standardized by the IETF do not support global seamless handover. This is because they require comprehensive changes of the existing network infrastructure. In this article, we propose a simple mobility management pro...
Most of the current mobility management protocols such as MIPv4/6 and its variants standardized by the IETF do not support global seamless handover. This is because they require comprehensive changes of the existing network infrastructure. In this article, we propose a simple mobility management protocol (SMMP) which can support global seamless handover between homogeneous or heterogeneous wireless networks. The idea is that the SMMP employs separate location management function as done in SIP to support global user and service mobility. In addition, the bidirectional tunnels are dynamically constructed to support seamless IP mobility by extending the IEEE 802.21 MIH standards. The detailed architecture and functions of the SMMP have been designed. Finally, the simulation results, using NS-2, show that the proposed SMMP outperforms the existing MIPv6 and HMIPv6 in terms of handover latency, packet loss, pear signal noise ratio (PSNR).
Most of the current mobility management protocols such as MIPv4/6 and its variants standardized by the IETF do not support global seamless handover. This is because they require comprehensive changes of the existing network infrastructure. In this article, we propose a simple mobility management protocol (SMMP) which can support global seamless handover between homogeneous or heterogeneous wireless networks. The idea is that the SMMP employs separate location management function as done in SIP to support global user and service mobility. In addition, the bidirectional tunnels are dynamically constructed to support seamless IP mobility by extending the IEEE 802.21 MIH standards. The detailed architecture and functions of the SMMP have been designed. Finally, the simulation results, using NS-2, show that the proposed SMMP outperforms the existing MIPv6 and HMIPv6 in terms of handover latency, packet loss, pear signal noise ratio (PSNR).
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문제 정의
또한 본 논문에서는 UDP 기반의 RTP (Real-Time Transport Protocol)인 MPEG-4 비디오 트래픽에 대한 성능 분석을 수행하였다. 비디오 트래픽의 경우 성능분석은 PSNR로서 성능을 측정하게 된다.
본 논문에서는 글로벌 원활한 핸드오버를 위한 간단한 이동성 관리 프로토콜 (Simple Mobility Management: SMMP)을 제안한다. 아이디어는 SMMP는 글로벌 사용자 및 서비스 이동성을 지원하기 위해 세션 개시 프로토콜 (Session Initiation Protocol: SIP)과 같이 별도의 위치 관리 기능을 사용하며, 이기종 무선 네트워크 간 이동하는 두 이동 호스트 종단간에 패킷 전송을 위해 양방향 IP 터널링을 생성하는 것이다.
본 논문에서는 글로벌하고 원활한 IP 핸드오버를 위한 간단한 이동성 관리 프로토콜 (SMMP)을 제안하였다. 기존의 Mobile IP에서 접속 라우터들 (Home Agent, Foreign Agent)의 기능인 위치 관리 기능을 본 논문에서는 DMMS로 분리하였고, 글로벌 이동성 관리를 위해 두 이동 호스트의 종단 간의 P2P 기반 직접 통신을 하기 위한 양방향 터널링을 사용하였다.
가설 설정
확장된 MIH의 자세한 메커니즘에서 이동 호스트의 현재 위치를 사용한 인접한 접속 라우터, IP 주소, 다른 특징들은 본 논문에서는 다루지 않는다. 이 논문에서는 인접한 접속점에 대한 접속 라우터들의 주소는 이용가능하다고 가정한다. 그리고 제안된 SMMP는 이동 호스트가 이동하는 동안 임시 IP 주소를 획득하기 위해 인접한 라우터의 정보를 이용한다.
제안 방법
기존의 이동성 관리 프로토콜인 MIPv6, HMIPv6와 SMMP 간의 성능 분석을 하였다. NS-2에서 네트워크 계층의 프로토콜은 No Ad-Hoc Routing Agent (NOAH)[13]을 사용하였고, MIPv6, HMIPv6 및 SMMP의 구현을 위해 기본적으로 지원되는 소스 코드를 수정하였다. 그림 4는 시뮬레이션 토폴로지 및 구성 환경을 보여준다.
이 논문에서는 인접한 접속점에 대한 접속 라우터들의 주소는 이용가능하다고 가정한다. 그리고 제안된 SMMP는 이동 호스트가 이동하는 동안 임시 IP 주소를 획득하기 위해 인접한 라우터의 정보를 이용한다.
본 논문에서는 글로벌하고 원활한 IP 핸드오버를 위한 간단한 이동성 관리 프로토콜 (SMMP)을 제안하였다. 기존의 Mobile IP에서 접속 라우터들 (Home Agent, Foreign Agent)의 기능인 위치 관리 기능을 본 논문에서는 DMMS로 분리하였고, 글로벌 이동성 관리를 위해 두 이동 호스트의 종단 간의 P2P 기반 직접 통신을 하기 위한 양방향 터널링을 사용하였다. 이것은 기존의 네트워크 인프라를 바꾸지 않고 글로벌하게 IP 핸드오버를 가능하게 한다.
본 논문에서는 시뮬레이션을 위해 네트워크 시뮬레이션 툴[12]을 사용하였고 이는 리눅스 운영 시스템 환경에서 수행되었다. 기존의 이동성 관리 프로토콜인 MIPv6, HMIPv6와 SMMP 간의 성능 분석을 하였다. NS-2에서 네트워크 계층의 프로토콜은 No Ad-Hoc Routing Agent (NOAH)[13]을 사용하였고, MIPv6, HMIPv6 및 SMMP의 구현을 위해 기본적으로 지원되는 소스 코드를 수정하였다.
성능 분석을 위해 Network Simulator-2 (NS-2)를 사용한 시뮬레이션을 수행하였으며, 기존 표준 이동성 관리 프로토콜과 비교하여 효율적임을 보였다. 다양한 기존의 표준 IP 이동성 관리 프로토콜이 있기 때문에 본 논문의 성능 분석에서는 MIPv6 및 HMIPv6을 선정하여 SMMP과 다양한 성능 지표에서 비교하여 성능 분석하였다. 시뮬레이션 결과로 핸드오버 지연시간, 패킷 손실, 첨두 신호 대 잡음비 (Pear Signal Noise Ratio: PSNR) 면에서 우수함을 보였다.
본 논문는 이동 호스트의 이동 도중에 발생하는 핸드 오버 지연시간, 패킷 손실, PSNR에 대해 시뮬레이션 결과를 도출 및 분석하였다.
성능 분석에서 사용된 트래픽의 종류는 64 Kbps 이하의 데이터 율을 가진 UDP-기반 오디오 트래픽을 사용하였으며, 패킷 사이즈는 100 bytes로 설정하였고, 패킷 도착 율은 55 Pkt/sec 이하에서 가변적으로 설정하여 성능 분석하였다.
이러한 대부분의 파라미터는 참고문헌[12]에서 전형적으로 사용되는 파라미터 값들로 설정하였다. 안정적인 성능 결과를 얻기 위해 이동 호스트는 PAR과 NAR 사이에 종횡의 움직임을 가지도록 하였고 시뮬레이션 시간은 100 초 동안 수행되도록 하였으며, 이를 바탕으로 얻어진 결과를 기초로 하여 성능 분석 결과를 분석하였다.
이동 호스트의 현재 위치의 접속점의 정보를 이용하여 인접해 있는 접속점과 연관되어 있는 접속 라우터의 정보를 획득할 수 있다. 확장된 MIH의 자세한 메커니즘에서 이동 호스트의 현재 위치를 사용한 인접한 접속 라우터, IP 주소, 다른 특징들은 본 논문에서는 다루지 않는다. 이 논문에서는 인접한 접속점에 대한 접속 라우터들의 주소는 이용가능하다고 가정한다.
대상 데이터
구체적으로, 시뮬레이션 토폴로지는 1000 m x 1000 m에서 시뮬레이션을 구성하였고, 접속 라우터의 전파 범위는 100 m로 설정하였으며, 접속 라우터 간의 중첩된 영역은 30 m로 설정하였고, 이동 호스트의 무선 네트워크 인터페이스는 IEEE 802.11g의 표준 규격으로 설정하였다. 표 2는 시뮬레이션 환경에서 사용한 기본 적인 시스템 파라미터들을 보여준다.
그림 4는 시뮬레이션 토폴로지 및 구성 환경을 보여준다. 네트워크 토폴로지는 MIPv6 성능 분석[14] 등에서 광범위하게 사용되는 환경을 사용하였다.
이론/모형
이 장에서는, 제안된 SMMP 핸드오버 메커니즘에 대한 시뮬레이션을 수행하기 위한 시뮬레이션 설정 환경에 대해 설명하도록 한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 위해 네트워크 시뮬레이션 툴[12]을 사용하였고 이는 리눅스 운영 시스템 환경에서 수행되었다. 기존의 이동성 관리 프로토콜인 MIPv6, HMIPv6와 SMMP 간의 성능 분석을 하였다.
성능/효과
그림 8은 각각의 이동성 프로토콜에서 위 설명한 비디오 트래픽에 대해 핸드오버 도중에 나타나는 PSNR에 대해 성능 분석한 것이다. MIPv6 및 HMIPv6의 경우 25 dB 이하로 사용자 품질 표현으로 Bad에 대응하며, SMMP의 경우 28-33 dB로 사용자 품질 표현으로 Fair 또는 Good으로 품질이 우수하게 나타났다. 이러한 결과들은 MIPv6, HMIPv6에 대해 제안된 SMMP 이동성 관리 프로토콜이 실시간 응용 트래픽에 대해 우수함을 나타낸다.
21 MIH 기능을 이용하였다. 마지막으로, 시뮬레이션 수행을 통해 SMMP는 이전의 IETF의 이동성 관리 프로토콜인 MIPv6, HMIPv6에 비해 핸드 오버 지연시간, 패킷 손실 PSNR의 성능 면에서 우수하다는 것을 보여준다.
성능 분석을 위해 Network Simulator-2 (NS-2)를 사용한 시뮬레이션을 수행하였으며, 기존 표준 이동성 관리 프로토콜과 비교하여 효율적임을 보였다. 다양한 기존의 표준 IP 이동성 관리 프로토콜이 있기 때문에 본 논문의 성능 분석에서는 MIPv6 및 HMIPv6을 선정하여 SMMP과 다양한 성능 지표에서 비교하여 성능 분석하였다.
다양한 기존의 표준 IP 이동성 관리 프로토콜이 있기 때문에 본 논문의 성능 분석에서는 MIPv6 및 HMIPv6을 선정하여 SMMP과 다양한 성능 지표에서 비교하여 성능 분석하였다. 시뮬레이션 결과로 핸드오버 지연시간, 패킷 손실, 첨두 신호 대 잡음비 (Pear Signal Noise Ratio: PSNR) 면에서 우수함을 보였다.
MIPv6 및 HMIPv6의 경우 25 dB 이하로 사용자 품질 표현으로 Bad에 대응하며, SMMP의 경우 28-33 dB로 사용자 품질 표현으로 Fair 또는 Good으로 품질이 우수하게 나타났다. 이러한 결과들은 MIPv6, HMIPv6에 대해 제안된 SMMP 이동성 관리 프로토콜이 실시간 응용 트래픽에 대해 우수함을 나타낸다.
그림 5는 무선 링크 지연에 대한 핸드오버 지연시간의 변화에 대해 보여준다. 제안된 SMMP 핸드오버 방법은 MIPv6와 HMIPv6에 비해 핸드오버 지연시간이 짧음을 알 수 있다. 이는 핸드오버 하는 도중에 중복 주소 검사 (DAD) 지연시간 줄일 수 있기 때문에 무선 링크 지연에 독립적이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IETF는 이기종 네트워크들 간의 끊김 없는 핸드오버를 지원하기 위해 어떠한 것의 표준화를 추진해왔는가?
3계층에서의 이동성 관리를 위해 Mobile IPv4/6[1], MIPv6를 확장한 Fast MIPv6[2], Hierarchical MIPv6[3], Proxy MIPv6[4] 등이 있으며, 4계층에서 TCPmigrate[5], mobile Stream Control Transmission Protocol[6] 등이 있으며, 어플리케이션 계층 이동성 관리를 위한 IETF Session Initiation Protocol (SIP)[7]이 있다. 또한 IETF는 이기종 네트워크들 간 또는 동일한 형태의 네트워크 간에 끊김 없는 핸드오버를 지원하기 위해 IEEE 802.21 Media Independent Handover (MIH)[8]를 표준화 추진해 왔으며 현재 진행 중에 있다.
이기종망 환경에서 실시간 통신이 사용자의 이동 시 서비스의 중단과 연결의 단절이 발생하는 이유는?
이러한 이기종망 환경에서 실시간 통신은 사용자의 이동 중에 오랜 시간 동안 서비스 중단이 발생하거나, 인터넷 서비스 연결의 단절이 발생하기도 한다. 네트워크 접근점 (Point-of Attachment)은 이기종 무선 네트워크를 통해 이동 호스트의 움직임에 따라 다를 수 있기 때문이다.
SMMP 구조의 컴포넌트는 어떻게 구성되는가?
그림 1은 SMMP의 구조를 보여준다. SMMP 구조의 컴포넌트는 SMMP 프로토콜, 분산 이동성 관리 테이블 (Distributed Mobility Management Table: DMMT)을 포함한 분산 이동성 관리 시스템 (Distributed Mobility Management System: DMMS), 로컬 바인딩 캐쉬 (Local Binding Cache: LBC) 및 확장된 MIH 서버로 구성된다. 그림 1에서 보인 것과 같이 SMMP는 인터넷 프로토코로 2계층 (링크 계층)에서 5계층 (어플리케이션 계층)까지의 상호 작용함으로써 신뢰성 있는 종단 간 이동성 관리 기능을 제공한다.
참고문헌 (14)
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S. Gundavelli, K. Leung, V. Devarapalli, K. Chowdhury, and B. Patil, Proxy Mobile IPv6, RFC 5213, Aug 2008.
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S. J. Koh, Q. Xie, S. and D. Park, Mobile SCTP (mSCTP) for IP Handover Support, IETF Internet Draft, draft-sjkoh-msctp-01.txt, October 2005.
J. Rosenberg, H. Schulzrinne, G. Camarillo, et. al., SIP: Session Initiation Protocol, IETF RFC 3261, June 2002.
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G. H. A. Lo and I. Niemegeers, "Evaluation of MPEG-4 Video Streaming over UMTS/WCDMA Dedicated Channels," In Proc. IEEE Int. Conf. Wireless Internet, vol. 1, pp. 8.10, Jan. 2005.
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