神奈川大学大学院 工学研究科
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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 PowerPoint PPT Presentation


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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.

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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

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Presentation Transcript


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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

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


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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.


Enhanced mobile ip

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


Enhanced mobile ip1

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


Enhanced mobile ip2

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

MAP

CN

MN

Dst:HoA

Dst:LCoA

Dst:CoA

図3 階層化Enhanced Mobile IPでのパケット通信処理


Enhanced mobile ip3

2.階層化Enhanced Mobile IP

HA

MAP

CN

MN

Buffered

Main Packet Dst:HoA

Mapping Req. Dst: CoA

Buffered

Make NAPT

Mapping Req. Dst: LCoA

Mapping. Rep. Dst: MAP

Make NAPT

Eject from Buffer and Convert

Mapping Req. Dst: LCoA

Make NAPT

Make NAPT

Mapping Rep. Dst: HA

Eject from Buffer and Convert

Main Packet Dst: CoA

Buffered

Mapping Req. Dst: LCoA

Make NAPT

MN宛パケット

Mapping Rep. Dst: MAP

Make NAPT

Mapping Msg. (HA-MN)

Eject from Buffer and Convert

Mapping Msg. (MAP-MN)

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


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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.


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3.提案手法

HA

MAP

CN

MN

Binding Msg. Dst: MAP

Make NAPT and Make Binding

Binding Msg. Dst: CoA

Make NAPT

Make NAPT and Make Binding

Binding Msg. Dst: HA

Make NAPT

Binding Msg. Dst: LCoA

Binding Msg. Dst: CoA

Main Packet Dst: HoA

Main Packet Dst: CoA

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


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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.


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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

MN×10

100kbps

50kbps

MAP

CN×80

MAP

50kbps

100kbps

100kbps

100kbps

50kbps

1Gbps

MAP

MN×10

50kbps

1Gbps

100kbps

50kbps

1Gbps

100kbps

MAP

50kbps

50kbps

MN×10

1Gbps

50kbps

MN×10

50kbps

図6 実験トポロジ


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4.シミュレーション実験

NAPT作成時,接続が確立している相手端末(CN)と移動端末(MN)のIPアドレスとポートの情報を使用する必要がある.

  • シミュレーションの流れ

MAP

HA

CN

MN

Progress of Simulation

Binding Msg.

First 5 sec. (Binding)

Binding Msg.

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


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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


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4.シミュレーション実験

図7TCP遅延特性

図8UDP遅延特性


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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.


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