클라우드 컴퓨팅 환경에서 Infrastructure as a Services (IaaS), Platform as a Services (PaaS), Software as a Services (SaaS), Desktop as a Services (DaaS) 등 다양한 솔루션들이 지속적으로 제공되고 있다. 현재는 사용자 단말이 클라우드 서비스를 제공받으면서 이동성을 보장하기 위한 솔루션으로 Mobile as a Services(MaaS)가 가장 많은 주목을 받고 있다. 사용자는 이동을 하면서도 클라우드에 있는 데이터 및 어플리케이션에 대한 접근과 이용이 가능해야 한다. 다시 말해 모바일 Thin-Client 환경에서 클라우드와 통신, 이동성 지원은 필수 요소이다. 모바일 단말의 이동성을 지원하기 위해 MobileIPv6 (MIPv6) 및 Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6)가 소개되면서 많은 연구가 진행되고 있다. 또한, PMIPv6에 대한 연구는 도메인 내에 패킷 손실을 우려한 최적 경로 설정, 빠른 핸드 오버 등의 개선방안이 많이 제시된 바 있다. 본 논문은 모바일 Thin-Client 지원을 위해 PMIPv6 및 클라우드 연동 시스템을 제안한다. 제안한 시스템에서 모바일 Thin-Client가 서비스를 지원받기 위해 Replica서버를 이용하여 원활한 서비스를 제공하는 기법을 제안하며 성능평가를 통하여 기존 PMIPv6에서 핸드오버에 대한 데이터 비용을 비교 분석할 것이다.
클라우드 컴퓨팅 환경에서 Infrastructure as a Services (IaaS), Platform as a Services (PaaS), Software as a Services (SaaS), Desktop as a Services (DaaS) 등 다양한 솔루션들이 지속적으로 제공되고 있다. 현재는 사용자 단말이 클라우드 서비스를 제공받으면서 이동성을 보장하기 위한 솔루션으로 Mobile as a Services(MaaS)가 가장 많은 주목을 받고 있다. 사용자는 이동을 하면서도 클라우드에 있는 데이터 및 어플리케이션에 대한 접근과 이용이 가능해야 한다. 다시 말해 모바일 Thin-Client 환경에서 클라우드와 통신, 이동성 지원은 필수 요소이다. 모바일 단말의 이동성을 지원하기 위해 MobileIPv6 (MIPv6) 및 Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6)가 소개되면서 많은 연구가 진행되고 있다. 또한, PMIPv6에 대한 연구는 도메인 내에 패킷 손실을 우려한 최적 경로 설정, 빠른 핸드 오버 등의 개선방안이 많이 제시된 바 있다. 본 논문은 모바일 Thin-Client 지원을 위해 PMIPv6 및 클라우드 연동 시스템을 제안한다. 제안한 시스템에서 모바일 Thin-Client가 서비스를 지원받기 위해 Replica서버를 이용하여 원활한 서비스를 제공하는 기법을 제안하며 성능평가를 통하여 기존 PMIPv6에서 핸드오버에 대한 데이터 비용을 비교 분석할 것이다.
In a cloud computing environment, various solutions were introduced to provide the service to users such as Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS) and Desktop as a Service (DaaS). Nowadays, Mobile as a Service (MaaS) to provide the mobility in ...
In a cloud computing environment, various solutions were introduced to provide the service to users such as Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS) and Desktop as a Service (DaaS). Nowadays, Mobile as a Service (MaaS) to provide the mobility in a cloud environment. In other words, users must have access to data and applications even when they are moving. Thus, to support the mobility to a mobile Thin-Client is the key factor. Related works to support the mobility for mobile devices were Mobile IPv6 and Proxy Mobile IPv6 which showed performance drawbacks such as packet loss during hand-over which could be very critical when collaborating with cloud computing environment. The proposed model in this paper deploys middleware and replica servers to support the data transmission among cloud and PMIPv6 domain. It supports efficient mobility during high-speed movement as well as high-density of mobile nodes in local mobility anchor. In this paper, through performance evaluation, the proposed scheme shows the cost comparison between previous PMIPv6 and verifies its significant efficiency.
In a cloud computing environment, various solutions were introduced to provide the service to users such as Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS) and Desktop as a Service (DaaS). Nowadays, Mobile as a Service (MaaS) to provide the mobility in a cloud environment. In other words, users must have access to data and applications even when they are moving. Thus, to support the mobility to a mobile Thin-Client is the key factor. Related works to support the mobility for mobile devices were Mobile IPv6 and Proxy Mobile IPv6 which showed performance drawbacks such as packet loss during hand-over which could be very critical when collaborating with cloud computing environment. The proposed model in this paper deploys middleware and replica servers to support the data transmission among cloud and PMIPv6 domain. It supports efficient mobility during high-speed movement as well as high-density of mobile nodes in local mobility anchor. In this paper, through performance evaluation, the proposed scheme shows the cost comparison between previous PMIPv6 and verifies its significant efficiency.
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문제 정의
MN이 nMAG간 새로운 연결이 이루어지면 nMAG는 버퍼링 된 데이터를 MN에게 전달하고 이후에는 일반적인 PMIP의 방식대로 데이터 패킷 교환을 하게 된다. 본 논문에서 PMIP 도메인은 PBB-PMIP 기법을 이용하여 모바일 Thin-Client 및 클라우드 간 이동성을 보장하는 기법을 제안한다. 또한 LMA간 이동 시 기존 PBB-PMIP 기법에서 CN으로부터 오는 데이터 패킷을 nMAG에서 버퍼 링을 하지 않고 제안된 시스템의 Replica 서버에 buffering하는 기법을 제안한다.
본 논문에서는 모바일 Thin-Client가 이동성을 지원받으며 클라우드 서비스를 제공 받는 모델을 제안한다. 모바일 Thin-Client에 이동성을 지원하기 위해 PMIPv6를 적용하였다.
본 논문에서는 모바일 Thin-Client의 이동성을 보장하면서 클라우드로부터 원활한 서비스를 제공 받기 위해 PMIPv6를 연동하여 Middleware 설계 및 Replica 서버의 이점에 대해 살펴보았다. 관련 연구 분석을 통하여 모바일 Thin-Client를 지원하기 위해 이동 기법 중 PMIPv6가 기존 이동 기본 관리 프로토콜에 비해 비용 측면에서 효율적이라는 것을 검토하였다.
PMIPv6에서 MN이 한 Local Mobility Anchor (LMA)에서 새로운 LMA로 이동 시 Correspondent Node (CN)으로부터 오는 패킷 손실이 발생 할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 패킷 손실을 최소화하기 위하여 도메인 내에 Replica서버를 두어 MN의 이동 경로 정보를 바탕으로 Replica 서버에 VDI 이미지를 Migration 하는 방안을 제안한다.
가설 설정
본 논문에서의 네트워크 구조는 hexagonal cellular의 구조로 가정을 한다. 각 LMA 도메인의링 R의 개수는 동일하며 LMA의 수는 6cr (cr>0) 셀이다.
제안 방법
본 논문에서 PMIP 도메인은 PBB-PMIP 기법을 이용하여 모바일 Thin-Client 및 클라우드 간 이동성을 보장하는 기법을 제안한다. 또한 LMA간 이동 시 기존 PBB-PMIP 기법에서 CN으로부터 오는 데이터 패킷을 nMAG에서 버퍼 링을 하지 않고 제안된 시스템의 Replica 서버에 buffering하는 기법을 제안한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 제안 된 스키마는 Partial Bicasting with Buffering for PMIP (PBB-PMIP) 핸드오버이다.[6] PBB-PMIP은 LMA 및 MAG간의 터널을 이용하여 Bicasting을 하게 된다.
이론/모형
Mobility 모델로서는 fluid-flow mobility를 이용 하였다.[24] Fluid-Flow 모델은 MN의 이동비율 및 정적인 속도 및 방향에 따른 빠른 이동에 적합한 모델이다.
본 논문에서는 모바일 Thin-Client가 이동성을 지원받으며 클라우드 서비스를 제공 받는 모델을 제안한다. 모바일 Thin-Client에 이동성을 지원하기 위해 PMIPv6를 적용하였다. 네트워크 기반 이동성 관리의 PMIPv6를 적용하게 되면 모바일 Thin-Client 의 Mobile Node(MN)은 별도의 IP 이동성 관리를 할 필요가 없다.
성능/효과
값의 비율은 그림 3과 같은 그래프 결과 보여주는데 이는 제안한 시스템과 기존 PMIPv6와의 데이터 비용 성능차이를 확인 할 수 있다. CN으로부터 오는 데이터 패킷의 크기가 증가함으로서 MN의 이동비율에 따른 데이터 비용을 측정 하였을 때, 본 논문에서 제안하는 시스템은 기존 시스템에 비해 비용이 감소한다는 것을 알 수 있다. MN의 이동 비율이 25이고 패킷 크기가 100kb일 때 비용이 50%가 감소하였다.
네트워크 기반 이동성 관리의 PMIPv6를 적용하게 되면 모바일 Thin-Client 의 Mobile Node(MN)은 별도의 IP 이동성 관리를 할 필요가 없다.[1] 기존 호스트 기반 이동성 관리의 MIPv6 기술에서는 추가적인 스택이나 시그널링을 요구하는 관계로 그로 인한 오버헤드나 에너지 소모율이 높다. PMIPv6은 이러한 단점을 보완하기 위해 Internet Engineering Task Force (IETF)에서 개선한 방식이다.
본 논문에서는 모바일 Thin-Client의 이동성을 보장하면서 클라우드로부터 원활한 서비스를 제공 받기 위해 PMIPv6를 연동하여 Middleware 설계 및 Replica 서버의 이점에 대해 살펴보았다. 관련 연구 분석을 통하여 모바일 Thin-Client를 지원하기 위해 이동 기법 중 PMIPv6가 기존 이동 기본 관리 프로토콜에 비해 비용 측면에서 효율적이라는 것을 검토하였다. 그러나 기존 PMIPv6에서도 MN의 이동 비율에 따른 비용 증가 문제가 있어 다양한 크기의 데이터 양 및 MN 노드의 이동에 따른 VM Migration의 지연 시간에 따른 데이터 손실 때문에 적합하지 않다는 문제점이 분석되었다.
이동속도에 따른 데이터 비용 분석 결과 MN의 이동속도가 50km이고 데이터 패킷 크기가 10, 150, 450kb일 때 기존 PMIPv6에서 데이터 비용이 각각 28%, 62% 그리고 79% 감소하였다. 또한 MN 80km일 때는 기존 PMIPv6의 데이터 비용보다 31% 감소를 하였고, 100km일 때는 40% 감소를 하였다. 즉, MN가 이동함에 있어 Replica 서버의 VM을 Migration 기법 적용을 통해 MN의 빠른 이동속도에 영향 없이 원활한 클라우드 서비스를 제공 받을 수 있다.
이동속도에 따른 데이터 비용 분석 결과 MN의 이동속도가 50km이고 데이터 패킷 크기가 10, 150, 450kb일 때 기존 PMIPv6에서 데이터 비용이 각각 28%, 62% 그리고 79% 감소하였다. 또한 MN 80km일 때는 기존 PMIPv6의 데이터 비용보다 31% 감소를 하였고, 100km일 때는 40% 감소를 하였다.
그러나 기존 PMIPv6에서도 MN의 이동 비율에 따른 비용 증가 문제가 있어 다양한 크기의 데이터 양 및 MN 노드의 이동에 따른 VM Migration의 지연 시간에 따른 데이터 손실 때문에 적합하지 않다는 문제점이 분석되었다. 이러한 문제 점을 기반으로 본 논문에서 제안한 Middleware는 Time Scheduler를 통해 MN의 이동 경로를 예측하여 MN의 도메인간 이동 시 다음 예측 경로의 Replica 서버에 VM을 Migration함으로서 MN를 즉각적으로 지원 할 수 있게 하였으며 기존 PMIPv6 에서의 불필요한 데이터 패킷의 흐름 경로를 최적화 하여 비용을 절감하였다.
MN의 이동 비율이 25이고 패킷 크기가 100kb일 때 비용이 50%가 감소하였다. 제안한 시스템에서 비용은 패킷의 크기가 작을 때는 비용 차이가 많이 안 나지만 패킷 크기가 증가하면서 기존 시스템에서 도메인 간 이동 시 패킷 경로가 기존 도메인으로부터 버퍼링되어 전달이 되어서 불필요한 경로 선정에 의한 비용이 증가하는 반면에 제안하는 시스템에서는 미들웨어에서 MN의 이동 경로를 분석하여 Replica 서버에 VM 을 MN이 Attach되기 전에 Migration을 통해 MN 가 도메인을 변경을 하여도 즉각적으로 데이터를 전달 받을 수 있게 되어 데이터 비용이 감소 할 수 있었다.
그러나 PMIPv6을 지원하기 위한 Bicasting 기법에도 고려해야 할 문제점들이 있다. 첫째, Bicasting을 이용한 PMIPv6 핸드오버는 중복 데이터 패킷을 전달함으로서 무선 네트워크의 자원 낭비를 야기한다. 그리고 핸드오버 중 link switching에 의해 데이터 손실을 초래하는 문제도 있다.
후속연구
현재는 사용자 단말이 클라우드 서비스를 제공 받으면서 이동성을 보장하기 위한 솔루션으로 Mobile as a Services (MaaS)가 가장 많은 주목을 받고 있다. 향후 모바일 기기들이 Thin-Client, 클라우드 기반의 모바일 디바이스로 전환되는 것을 목도하게 될 것이라는 기정사실이다.
향후 연구로서는 CN으로 부터의 거리에 따른 비용을 고려한 최적의 Replica 서버 배치 기법에 대한 연구를 할 것이며, MN가 도메인 간 이동 시 MN가 다음 도메인에 Attach 이전 Replica 서버에 VM Migration 할 수 있는 WAN기반의 VM Migration에 대한 연구를 하여 본 논문에서 제안된 사항을 개선 할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Bicasting 기법은 무엇인가?
[19] RFC5949에서 제안 된 Fast Handovers for Proxy Mobile IPv6 (FPMIPv6) 및 Bicasting 기법이 있다. 특히 Bicasting 기법은 MN의 핸드오버 시 데이터 패킷 손실을 최소화 하는 기법이며 MN이 새로운 Mobile Access Gateway (MAG)에 attach 시 데이터 패킷을 언제 전달해야하는 ‘시간적인 애매함’을제거하였다. 그러나 PMIPv6을 지원하기 위한 Bicasting 기법에도 고려해야 할 문제점들이 있다.
클라우드 컴퓨팅 환경에서 어떤 솔루션들이 제공되고 있나?
클라우드 컴퓨팅 환경에서 Infrastructure as a Services (IaaS), Platform as a Services (PaaS), Software as a Services (SaaS), Desktop as a Services (DaaS)등, 지속적으로 다양한 솔루션들이 제공 되고 있다. 현재는 사용자 단말이 클라우드 서비스를 제공 받으면서 이동성을 보장하기 위한 솔루션으로 Mobile as a Services (MaaS)가 가장 많은 주목을 받고 있다.
상용 망에서 MIP의 도입이 활발하게 이루어지지 않고 있는 이유는?
또한 MIP은 오랜 기간 동안 많은 연구를 통해 표준화된 안정된 기술이지만, 상용 망에서 MIP의 도입은 활발하게 이루어지지 않고 있다. 그 이유는 MIP 표준을 지원하는 운영체제가 많지 않고, MIP 표준이 소규모 모바일 단말에 탑재하기에는 너무 큰 규모의 표준이며, 이동 단말과 액세스 라우터 사이의 시그널링으로 인한 무선 구간에서의 자원 사용량 증가, 성능 및 자원이 한정 되어 있는 이동 단말에서의 복잡한 표준사양 구현, 이런 기능의 수행으로 안한 전력 사용량 증가와 새로운 기능을 추가하기 위한 모바일 단말의 프로토콜 수정 등 부담이 크다. 이런 문제점이 대두되자 인터넷 프로토콜 개발자들은 결국 MIPv6와 같은 클라이언트 기반 이동성 프로토콜(Client Controlled Mobility Management)이 아닌 네트워크 기반 이동성 프로토콜(Network Controlled Mobility Management) 에 대한 관심이 증대되었고 여러 기술들의 논의되기 시작하면서 IETF의 netlmm(Network based Localized Mobility Management) 워킹그룹이 신설되어 활발하게 표준화가 진행 중이다.
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