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February 5 th , 2010 片桐 友之助 ( Tomonosuke KATAGIRI) 早稲田大学大学院 基幹理工学研究科 情報理工学専攻 後藤 滋樹研究室　修士 2 年

マルチホーム Mobile IPv6 における 通信品質の分析 Fast Handover in Mobile IPv6 using SCTP. February 5 th , 2010 片桐 友之助 ( Tomonosuke KATAGIRI) 早稲田大学大学院 基幹理工学研究科 情報理工学専攻 後藤 滋樹研究室　修士 2 年 katagiri@goto.info.waseda.ac.jp. Agenda. 研究概要 研究背景 Mobile IPv6 SCTP 研究目的 実証実験 実験結果 考察 まとめ. 研究概要 実証実験 まとめ.

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February 5 th , 2010 片桐 友之助 ( Tomonosuke KATAGIRI) 早稲田大学大学院 基幹理工学研究科 情報理工学専攻 後藤 滋樹研究室　修士 2 年

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Presentation Transcript

  1. マルチホームMobile IPv6における 通信品質の分析 Fast Handover in Mobile IPv6 using SCTP February 5th, 2010 片桐 友之助 (Tomonosuke KATAGIRI) 早稲田大学大学院 基幹理工学研究科 情報理工学専攻後藤 滋樹研究室　修士2年 katagiri@goto.info.waseda.ac.jp

  2. Agenda 2010.02.05 修士論文審査発表 • 研究概要 • 研究背景 • Mobile IPv6 • SCTP • 研究目的 • 実証実験 • 実験結果 • 考察 • まとめ

  3. 研究概要 実証実験 まとめ

  4. 研究の背景 2010.02.05 修士論文審査発表 • モバイル端末の通信継続性やIPmobilityを保持する仕組みが求められている • Mobile IPv6 (MIPv6) • Network layer protocol • 移動によるIPアドレスの変化を上位層から隠匿 • Home AgentがMobile Nodeの所在（CoA）を把握し、Correspondent Nodeとの通信を仲介 • WLAN, 3G, WiMax, Bluetooth… • Multiple Interfaces • May, 2009 IETF WG chartered • SCTPへの注目が高まっている • Transport layer protocol • 複数のインターフェースをサポート

  5. Stream Control Transmission Protocol 2010.02.05 修士論文審査発表 • 3rd transport layer protocol ratified by IETF • RFC2960cf.) TCP, UDP • 輻輳制御を行い、到着順序を保証する信頼性のあるメッセージ転送を行う • マルチホーミング機能をサポート • 通信路を多重化する（IPを複数持つ）ことで、いずれかの通信路が通信不能になった場合でも、ほかの通信路を介して通信を継続できる • パスのスイッチ • パケット送信後RTO秒後迄にSACKを受信しないと再送実施 • 再送回数がPMR回に達するとパスをスイッチ • RTO (Retransmission Timeout) • PMR (Path Max Retransmission)

  6. マルチホーミング Network0 if0 if0 Network1 if1 if1 2010.02.05 修士論文審査発表 • フェイルオーバー（パスの切り替え）に要する時間 t= エラーカウンタがPMRを越えるまでのRTO.MAXの合計 • 例）RTO.MAX=60sec、PMR=5回 • t = 1+2+4+8+16+32 = 63 sec

  7. 既存手法の問題点 表：SCTPパラメータの推奨値 (RFC2960) • SCTPの適用 • マルチホーミングをサポート • 通信路を冗長化 • HAに複数のCoAを登録できる • ハンドオーバー時間の短縮 • Mobile IPv6 using SCTP • 推奨値を用いるとパスの切り替えに63秒かかる • 1つのパスのみを介した通信 2010.02.05 修士論文審査発表 • Mobile IPv6 • ハンドオーバー • UDP：パケットの欠落 • TCP：HAにCoAを１つしか 登録できない

  8. 研究テーマ マルチホームMobile IPv6における 通信品質の分析 研究目的 2010.02.05 修士論文審査発表 SCTPのフェイルオーバーメカニズムを用いたMobile IPv6に対する通信品質の評価する RTOやPMRなどSCTPのパラメータのハンドオフに与える影響を調査し、最適なパラメータを提案する 複数のパスを同時に利用して通信を行う手法（CMT）を提案する

  9. 研究概要 実証実験 まとめ

  10. 実証実験 2010.02.05 修士論文審査発表 • Network Simulator 2によるシュミレーション • 実験1：MIPv6をTCPとSCTPに適用したものを比較 • 実験2：MIPv6をSCTPに適用し、PMRとRTO.MAXを変更 • 実験3：実験2を無線が密集した環境下で実施 • 実験4：Mobile IPv6をSCTP/CMTに適用 • 実験5：実験5を無線が密集した環境下で実施 • 測定項目 • Throughput • Sequence Number

  11. シミュレーション開始時の座標位置 y [m] 2000 BS5 IEEE802.11b、11Mbps CN 800 BS4 BS2 200 MN (IF0, IF1) BS1 BS3 x 0 200 800 2000 [m] 2010.02.05 修士論文審査発表

  12. 実験1 2010.02.05 修士論文審査発表 • TCPおよびSCTP上でMIPv6を動かす • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNが3 (m/s) でBS3からBS2への移動開始 • 無線のオーバーラップ領域なし • シミュレーション時間：300 sec

  13. 実験1結果 • ハンドオーバーに要する時間 • TCP　：25.218秒 • SCTP：19.548秒 図：シーケンス番号の推移 • CoAの登録 • TCP　：1つ • SCTP：２つ 図：MN側で測定したスループット（TCP） 図：MN側で測定したスループット（SCTP）

  14. 実験2 2010.02.05 修士論文審査発表 • SCTP上でMIPv6を動かす • PMRを0～5、RTOを1~60に変化させてハンドオーバーに要する時間を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0、IF1がBS3からBS2へ3 (m/s) で移動開始 • 無線のオーバーラップ領域なし • シミュレーション時間：300 sec

  15. 動作イメージ CN BS4 BS2 MN BS3 BS1 2010.02.05 修士論文審査発表

  16. 6秒の短縮 →PMRを小さく設定＝再送回数を少なくする →RTO.MAXを小さく設定＝再送タイムアウトを短くする →プライマリパスがINACTIVEと素早く判断する 実験2結果 表：ハンドオーバーに要した時間 [sec] 2010.02.05 修士論文審査発表

  17. 実験3 2010.02.05 修士論文審査発表 • SCTP上でMIPv6を動かす • Throughputの推移を測定 • PMRを0～5、RTOを1~60に変化させてハンドオーバーに要する時間を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0がBS2、IF1がBS4へ3 (m/s) での移動開始 • 無線のオーバーラップ領域あり • シミュレーション時間：300 sec

  18. 動作イメージ CN BS4 BS2 MN BS1 BS3 2010.02.05 修士論文審査発表

  19. 2秒の短縮 →PMRを小さく設定＝再送回数を少なくする →RTO.MAXを小さく設定＝再送タイムアウトを短くする →プライマリパスがINACTIVEと素早く判断する 実験3結果 表：ハンドオーバーに要した時間 [sec] 2010.02.05 修士論文審査発表

  20. 3.515秒で通信再開 (PMR=0, RTO.MAX=1の場合) ・CoAを2つ使用 ・インターフェースを1つずつ使用 実験3結果 図：MN側で測定したスループット (SCTP) 2010.02.05 修士論文審査発表

  21. 実験4 2010.02.05 修士論文審査発表 • SCTP/CMT上でMIPv6を動かす • Throughputの推移を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0、IF1がBS2へ3 (m/s) での移動開始 • 実験2と同様、無線のオーバーラップ領域なし • シミュレーション時間：300 sec

  22. 15.704秒で通信再開 ・CoAを4つ使用 ・インターフェースを2つ同時使用 片方が切断されても通信継続可能 実験4結果 図：MN側で測定したスループット (SCTP/CMT) 2010.02.05 修士論文審査発表

  23. 実験５ 2010.02.05 修士論文審査発表 • SCTP/CMT上でMIPv6を動かす • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0がBS2、IF1がBS4へ3 (m/s) での移動開始 • 実験3と同様、無線のオーバーラップ領域あり • シミュレーション時間：300 sec

  24. 実験5結果 3.970秒で通信再開 ・CoAを4つ使用 ・インターフェースを2つ同時使用 図：MN側で測定したスループット (SCTP/CMT) 2010.02.05 修士論文審査発表

  25. 研究概要 実証実験 まとめ

  26. 結論 2010.02.05 修士論文審査発表 • SCTPをMobile IPv6に適用 • TCPよりもシームレスな通信を行うことができる • PMRとRTO.MAXのパラメータを調整 • ハンドオーバーに要する時間を短縮できる • CMT機能を拡張したSCTPを導入 • さらに高速なハンドオーバーを実現できる • 1つのパスがダウンしても別のパスを介して通信継続

  27. Thank you for your attention.

  28. 補足資料（実験）

  29. ネットワークトポロジ CN 100Mb, 1.80ms 100Mb, 1.80ms 100Mb, 1.80ms 100Mb, 1.80ms 100Mb, 1.80ms 100Mb, 1.80ms MN 2010.02.05 修士論文審査発表

  30. NS-2無線の設定（ IEEE802.11b ） 2010.02.05 修士論文審査発表 Mac/802_11 set SlotTime_ 0.000020 ;# 20us Mac/802_11 set SIFS_ 0.000010 ;# 10us Mac/802_11 set PreambleLength_ 144 ;# 144 bit Mac/802_11 set PLCPHeaderLength_ 48 ;# 48 bits Mac/802_11 set PLCPDataRate_ 1.0e6 ;# 1Mbps Mac/802_11 set dataRate_ 11.0e6 ;# 11Mbps Mac/802_11 set basicRate_ 1.0e6 ;# 1Mbps

  31. 実験1 2010.02.05 修士論文審査発表 • IEEE802.11b、11Mbps • TCPおよびSCTP上でMIPv6を動かす • シミュレーション時間：300 sec • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNが3 (m/s) でBS3からBS2への移動開始

  32. 実験1結果 図：MN側で測定したスループット (TCP/SCTP) 2010.02.05 修士論文審査発表

  33. 実験1結果 図：CN側で測定したスループット (TCP) 2010.02.05 修士論文審査発表

  34. 実験1結果 2010.02.05 修士論文審査発表 図：CN側で測定したスループット (SCTP)

  35. 実験1結果 図：シーケンス番号の推移 2010.02.05 修士論文審査発表

  36. 実験2 2010.02.05 修士論文審査発表 • IEEE802.11b、11Mbps • SCTP上でMIPv6を動かす • シミュレーション時間：300 sec • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • PMRを0～5、RTOを1~60に変化させてハンドオーバーに要する時間を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0とIF1がBS3からBS2へ3 (m/s) で移動開始

  37. 動作イメージ CN MN 2010.02.05 修士論文審査発表

  38. 実験2結果 表：ハンドオーバーに要した時間 [sec] 2010.02.05 修士論文審査発表

  39. 実験3 2010.02.05 修士論文審査発表 • IEEE802.11b、11Mbps • SCTP上でMIPv6を動かす • シミュレーション時間：300 sec • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • PMRを0～5、RTOを1~60に変化させてハンドオーバーに要する時間を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0がBS2、IF1がBS4へ3 (m/s) での移動開始

  40. 動作イメージ CN MN 2010.02.05 修士論文審査発表

  41. 実験3結果 表：ハンドオーバーに要した時間 [sec] 2010.02.05 修士論文審査発表

  42. 実験結果3 図：MN側で測定したスループット (SCTP) 2010.02.05 修士論文審査発表

  43. 実験結果3 2010.02.05 修士論文審査発表 図：CN側で測定したスループット (SCTP)

  44. 実験4 2010.02.05 修士論文審査発表 • IEEE802.11b、11Mbps • SCTP/CMT上でMIPv6を動かす • シミュレーション時間：300 sec • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0、IF1がBS2へ3 (m/s) での移動開始

  45. 実験4結果 図：MN側で測定したスループット (SCTP) 2010.02.05 修士論文審査発表

  46. 実験4結果 図：CN側で測定したスループット (SCTP) 2010.02.05 修士論文審査発表

  47. 実験５ 2010.02.05 修士論文審査発表 • IEEE802.11b、11Mbps • SCTP上でMIPv6を動かす • シミュレーション時間：300 sec • ThroughputとSequence Numberの推移を測定 • 6 sec～ • CN→MNにパケット送信 • FTP 1500byte • 10 sec～ • MNのIF0がBS2、IF1がBS4へ3 (m/s) での移動開始

  48. 実験5結果 図：MN側で測定したスループット (SCTP/CMT) 2010.02.05 修士論文審査発表

  49. 3.970秒で通信再開 cf.) 実験1→19.548秒 (PMR=5, RTO.MAX=60の場合) 実験5結果 図：シーケンス番号の推移 2010.02.05 修士論文審査発表

  50. 実験5結果 図：CN側で測定したスループット (SCTP/CMT) 2010.02.05 修士論文審査発表

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