Transcript WINGS発表資料 階層化Enhanced Mobile IPに おけるパケット伝送処理

WINGS発表資料
階層化Enhanced Mobile IPに
おけるパケット通信処理の効率化
Efficiency improvement of packet transmission
processing in Hierarchical Enhanced Mobile IP
神奈川大学大学院 工学研究科
斉藤 隼人
松田 充敏
能登 正人
Department of Electronics and Infomatics Frontiers, Kanagawa University
Hayato SAITO, Mitsutoshi MATSUDA, Masato NOTO
１．はじめに
●
●
携帯端末は世界的に爆発的な普及が進んでおり，また，
数Mbpsから数十Mbpsの高画質な動画を用いた通信も行
われている．
広帯域化された通信インフラを設置には多大な費用が必
要であり，一人でも多くの携帯端末が快適に通信できるた
めには，ソフトウェアの改善も必要である．
２．階層化Enhanced Mobile IP
●
階層化Enhanced Mobile IPは，移動端末がどのネットワ
ークに存在していてもシームレスに利用できるIPプロトコル
である．また，帯域の消費も少ないのが特徴である．
HA
CN
MAP
MAP
HAはCoAにより
所属区域を識別
MAPはLCoAに
より具体的な位
置を識別
MN
HoAにより
自身を識別
図1 階層化Enhanced Mobile
IPの概要図
２．階層化Enhanced Mobile IP
●
●
移動端末が別のネットワークへ移動した時
新たなCoAとLCoAを取得し，位置登録として，まずCoAと
LCoAの対応付けをMAPに，次にHoAとCoAの対応付け
をHAへ通知しなければならない．
HA
MAP
MN
Get LCoA
Get CoA
CoA→LCoA
HoA→CoA
図2 階層化Enhanced Mobile IPの移動後の手続き
２．階層化Enhanced Mobile IP
●
●
移動端末宛(HoA宛)のパケット通信処理
正確に移動端末へ到達できるよう，HAでCoA宛に，MAP
でLCoA宛にNAPTにより宛先が変換される．

従来のMobile IPと違い，IPカプセル化によるパケットサイズ増加
は生じない反面，NAPTを作成するために，HAおよびMAPとっ
てはじめて見るパケットに対し，MNとのMappingメッセージの交
換が必要になる．
HA
CN
Dst:HoA
MAP
Dst:CoA
MN
Dst:LCoA
図3 階層化Enhanced Mobile IPでのパケット通信処理
２．階層化Enhanced Mobile IP
HA
CN
Main Packet
Dst:HoA
MAP
MN
Buffered
Mapping Req.
Dst: CoA
Buffered
Mapping Req.
Dst: LCoA
Mapping. Rep.
Dst: MAP
Make NAPT
Eject from Buffer
and Convert
Make NAPT
Eject from Buffer
and Convert
Mapping Req.
Dst: LCoA
Make NAPT
Mapping Rep. Dst: HA
Main Packet
Dst: CoA
Buffered
Mapping Req.
Dst: LCoA
MN宛パケット
Mapping Msg. (HA-MN)
Mapping Msg. (MAP-MN)
Make NAPT
Make NAPT
Eject from Buffer
and Convert
Make NAPT
Mapping Rep.
Dst: MAP
Main Packet
Dst: LCoA
図4 階層化Enhanced Mobile IPでのMN宛パケット通信処理とNAPT作成手続
３．提案手法
●
●
しかし，階層化Enhanced Mobile IPは，複雑なMappingメ
ッセージ交換に伴う遅延により，通信レスポンスが阻害さ
れてしまうことがある．
本研究では，NAPTをあらかじめ移動端末の位置登録と
同時に作成することで，階層化Enhanced Mobile IPにお
ける遅延の改善を実現している．
３．提案手法
HA
CN
MAP
Make NAPT
and Make
Binding
Make NAPT
and Make
Binding
Binding Msg.
Dst: MAP
Binding Msg.
Dst: CoA
Make NAPT
Binding Msg. Dst: HA
Binding Msg.
Dst: CoA
Main Packet
Dst: HoA
MN
Main Packet
Dst: CoA
Binding Msg.
Dst: LCoA
Make NAPT
Main Packet
Dst: LCoA
MN宛パケット
位置登録 (HA-MN)
位置登録 (MAP-MN)
図5 提案手法における位置登録とパケット通信処理の仕組み
４．シミュレーション実験
●
●
●
●
実験はNS2によるシミュレーションで本研究の評価を行っ
た．
トポロジは，移動端末の物理的な移動が完了したことを想
定し，無線リンクも有線として扱う．
移動端末から通信相手へ一対一でトラフィックを流し，そ
の際の移動端末での受信したパケットの時間差(遅延)を
測定する．
シミュレーションは，まず最初の5秒間はHAおよびMAPへ
の位置登録，次の5秒間にて本トラフィックを用いた測定に
入る．
４．シミュレーション実験
MN×10
MN×10
MN×10
MN×10
50kbps
100kbps
50kbps
50kbps
50kbps
HA
50kbps
50kbps
50kbps
100kbps
MAP
CN×80
100kbps
1Gbps
50kbps
MAP
100kbps
100kbps
MN×10
50kbps
50kbps
MAP
1Gbps
1Gbps
100kbps
100kbps
MAP
50kbps
50kbps
50kbps
1Gbps
50kbps
50kbps
50kbps
図6 実験トポロジ
MN×10
MN×10
MN×10
４．シミュレーション実験
●
Progress of Simulation
NAPT作成時，接続
シミュレーションの流れ
が確立している相手
MAP
HA
CN 端末(CN)と移動端末
(MN)のIPアドレスと
ポートの情報を使用 Binding Msg.
する必要がある． Binding Msg.
First 5 sec.
(Binding)
Binding Msg.
Binding Msg.
5 sec.
(Main Traffic)
Main Traffic (send Main Packet) for MN.
Total 10 sec.
図7 シミュレーションモデルの流れ
MN
４．シミュレーション実験
●
シミュレーションの詳細

トラフィックはTCP，UDP(1.3Mbps)を使用する．80個のCNと
MNのうち4分の1はTCP，他はUDPトラフィックを用いる．

TCPのウィンドウサイズは20，UDPのパケットサイズは500バイ
トである．

遅延時間は，パケットの受信時刻を t[sec]，以前のパケットの受
信時刻を told[sec]とし，パケット受信の時間差 l[sec]で，次式で
表す．
●
l = t - told
４．シミュレーション実験
図7 TCP遅延特性
図8 UDP遅延特性
５．考察と結論
●
●
●
階層化Enhanced Mobile IPは最初のMappingメッセージ
交換に伴う実データのパケットをバッファするため，最初の
パケットが大きく遅れて受信されることがわかる．
NAPTの作成をあらかじめ位置登録と同時に行うことで，
最初のパケットで顕著となった遅延の抑制を行うことがで
きることがわかる．
今後のユビキタス環境に向けて，本研究が高品質・高信
頼の携帯端末通信を実現されることに期待する．