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ノード状態情報に基づいた FastHandoff 制御機構の設計と実装

ノード状態情報に基づいた FastHandoff 制御機構の設計と実装. i-car B4 小柴　晋 koshi@sfc.wide.ad.jp. 　　 親：湧川　隆次 サブ親：三屋　光史朗. 研究概要. ノード状態情報の取得 利用可能 IF L2, L3 状態情報 利用可能 ARs 位置情報 利用者の要望 ( 携帯電話は極力使わない等 ) 複数の Handoff 機構の制御 適切な Handoff 機構の選択. 研究背景. 無線通信機器の普及、小型計算機の普及 移動中の接続性への需要 移動透過性への需要 移動透過性の提供

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ノード状態情報に基づいた FastHandoff 制御機構の設計と実装

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  1. ノード状態情報に基づいたFastHandoff制御機構の設計と実装ノード状態情報に基づいたFastHandoff制御機構の設計と実装 i-car B4 小柴　晋 koshi@sfc.wide.ad.jp 　　 親：湧川　隆次 サブ親：三屋　光史朗

  2. 研究概要 • ノード状態情報の取得 • 利用可能IF • L2, L3状態情報 • 利用可能ARs • 位置情報 • 利用者の要望(携帯電話は極力使わない等) • 複数のHandoff機構の制御 • 適切なHandoff機構の選択

  3. 研究背景 • 無線通信機器の普及、小型計算機の普及 • 移動中の接続性への需要 • 移動透過性への需要 • 移動透過性の提供 • Mobile IPv6, LIN6等 • 複数IFサポート • Fast MIPv6 • handoff latency短縮、確実なパケット配信

  4. 本研究における問題意識 • Fast Handoff機構のtriggerが未定義 • 利用可能なIF依存(数、特性等) • messagingのtiming、内容が未定義 • triggerとなる情報とHandoff処理の対応が未定義 • 複数あるHandoff機構が選択できない • 利用状況に応じた最適なHandoffができない

  5. -不明確なtrigger/処理対応を抽象化、詳細な設定可能性提供-不明確なtrigger/処理対応を抽象化、詳細な設定可能性提供 -リモートホストの状態に基づいたHandoff管理による互換性提供 本研究のアプローチ • Fast Handoff/Handoff Trigger制御機構の提供 • triggerとなる状態情報を抽象化 • triggerとHandoff処理の対応管理 • リモートホストの状態情報の取得 • ポリシーに基づいたHandoff処理提供 • trigger条件と実行される処理の定義可能性提供

  6. システム構成 • ノード状態情報取得機構 • 全レイヤーの情報を取得可能、Proc Control機構へ情報提供 • リモートホスト状態情報取得機構 • リモートホストと状態を交換、Proc Control機構へ情報提供 • Proc Control機構 • 取得した情報からtriggerとなる条件を監視 • triggerとなる条件を得た場合、対応する処理を実行 • User Front End • ノード管理者によるpolicy設定用Front End

  7. 設計(全体図) 1計算機内での処理の流れ set_policy(); Front End show_status(); L7 L6 context trans fnc1(values); L5 L4 FHHO fnc2(values); node info. L3 L2 FVHO fnc3(values); L1 Proc Control

  8. Proc Control機構について • Trigger情報とHandoffの対応を管理 • ノード内の全ての状態情報を監視可能 • Policy DBを所有し、triggerと処理の対応を管理 • リモートホストの状態を取得、適切な処理を選択可能 • PolicyはHandoff以外のtrigger/処理を管理可能 • Fast Handoff以外のシステムにも応用可能 • -Fast HandoffにおいてはAR, MN, CNでの利用を想定

  9. 発見 Ack Handoff処理検索(移動先発見); →start HI-draft05 send_HI(MAC, H@, oCoA); Handoff処理検索(MN弱くなった, GPS無し)； 　　→移動先AR検索 　　　　　　　　　　　↓ context_trans(MAC, 検索, 近隣AR); Handoff処理検索(電波が弱くなった)； →ARに通知 ↓ context_trans(弱い, H@, CoA, MAC); 設計(動作概要) internet AR AR メリット： -Handoff前に独自の移動先 AR検索が可能 ↓ 確実なFast Handoffの実現 電波が弱くなった MN

  10. Triggerとなる情報に関して • triggerとして利用可能と思われる情報 • L2情報：電波強度、Link UP/Down、AP混雑状況 • L3情報：prefixの変化 • L4情報：window size、DACK、RTO • AP位置情報+MN位置情報 • 最も効率的なHandoffに必要な情報 • 取得可能な情報の組み合わせをtriggerとし、比較 • 基本となる挙動として定義

  11. 期待される成果 • ノード上の状態情報取得機構 • リモートホストとの状態情報共有機構 • Fast Handoff機構+Handoff処理制御機構 • Vertical & Horizontalを同様に利用可能 • Fast Handoffをより確実にするための拡張サポート • ノード管理者によるHandoff制御用Front End • 実験結果に基づいた基本制御仕様 • Trigger情報 vs Handoff処理の基本セット定義

  12. 実装に関して • NetBSD-1.5.3(or 1.6?) + KAME snap • 使用言語：C • Mobile IPv6の実装としてSFC-MIP6を利用 • Draft-18実装 • Fast Handoff • draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-05.txtを実装 • リモートホスト状態情報取得機構 • draft-koodli-seamoby-ctv6-03.txtを実装

  13. 評価項目 • 定量評価 • Trigger情報/Handoff別性能評価 • Handoff Latency • Packet Loss Rate • プロトコルスイッチオーバーヘッド • Horizontal to Vertical • Vertical to Horizontal • 計算処理オーバーヘッド • 定性評価 • Policy DBの内容通りにHandoff処理を制御できたか

  14. 質疑応答、コメント下さい 以上

  15. 5.このMAC知らない？ 6.見えるよ 3.電波弱いんだけど && GPS無いです 例：Handoff効率化について ・L2 infoを用いたHHの場合：802.11bの場合 Internet oAR nAR 7.HO処理検索 　　条件：移動先AR発見 　　　　　　　　↓ HI-draft05を開始 メリット： 　・GPSが無くても移動先ARを特定 　・より確実なHandoff 2.HO処理検索→ARに通知 MN 1.電波が弱くなってきた！ 4.HO処理検索 　　条件：GPS無し&&電波弱い 　　　　　　　　　↓ 　　近隣ARにMNのMAC検索

  16. Fwd packets dst to MN(nCoA) fwd_stop (H@) 接続開始 (get nCoA) handoff_prep (H@, nCoA) BA Packets from AR BU Ack 設計(FMIPによるvertical handoff support) 携帯基地局 internet AR MN Link Down! =802.11b =cell phone 電波弱い！ MN

  17. 本研究のメインターゲット 研究背景 • 無線通信機器の普及、小型計算機の普及 • 移動中の接続性への需要 • 移動透過性への需要 • 移動体通信計算機上アプリケーションの可能性 • P2P • Grid Computing • Realtime Streaming • etc.

  18. 移動体通信に対する要望 • Realtime Streamingにおいて:電話等 • Handoff Latencyの短縮 • 時間が経過したパケットは必要無い • その他のStreaming(buffer有り)：音楽配信等 • Handoff Latencyの短縮 • Buffer用に多少時間が経過しても確実に配送 • 共通点 • 無駄なパケット配送の削減

  19. Handoff最適化機構への需要 -Handoff Latencyを短縮するための機構 -確実にパケットをMNへ配送するための機構 MIPv6における問題点 • 高速なHandoffは全く約束されていない • L3情報を移動検知に利用：RAの間隔に依存 • 移動後通信再開までの処理に時間が必要 • 移動時にパケットロスが生じる

  20. 通信再開 BA BA RA BU 通信パケットフロー DAD 移動 MN MIPv6：移動時の処理 ・あらかじめCNと通信を行いながら移動した場合： HA CN internet router router

  21. 既存の解決手法 • 2種類のHandoffに対する最適化機構の提案 • Horizontal Handoff:同種ネットワークAP間の移動 • Vertical Handoff：異種ネットワークAP間の移動 • Fast Horizontal Handoff(FHHO) • draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-05.txt • L2情報を用いた最適化も考慮 • Fast Vertical Handoff(FVHO) • ドラフト無し、実装及び論文有り • 複数IFを用いたHandoffの最適化

  22. ノードの利用形態及び状況に最適なHandoff処理を実現ノードの利用形態及び状況に最適なHandoff処理を実現 -利用環境において最短なHandoff Latency -利用環境において最も確実なpacket配信 問題点に対するアプローチ • より柔軟なHandoff機構の提供 • 利用可能IF、状態によるHandoff処理制御 • 利用可能状態情報の模索 • Handoff処理と状態情報の関連付けの汎用化 • 独自のHandoff処理の定義及び拡張可能性提供

  23. 電波が弱い！！ L2 addr + H@ + oCoA MN Link Up MN Link Down Ack DAD Fwd packets dst to oCoA Packets dst to CN BU Fwd packets dst to oCoA FHHO：移動時の処理概要 internet Access Router(AR) AR MN

  24. Fast Handoffにおける問題点 • Handoff処理開始の基準が不明確 • L2情報とHandoff処理の関連付けが不明確 • AR主導 or MN主導 • AR<-->MN間のmessagingが不確定(timing、内容等) • 適切なHandoff処理は計算機依存 • 利用可能IF • 利用可能ARs • 利用可能サービス(GPS等) • 利用者の要望(携帯は極力使いたくない等)

  25. 実装内容 • ノード状態情報取得機構 • ノード状態情報とHandoff対応管理機構 • コンフリクトの処理 • 対応設定用Front End • ノード状態情報通知機構 • draft-koodli-seamoby-ctv6-03.txt • Fast Handoff実装 • draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-05.txt • Vertical Handoff support拡張

  26. 本研究における解決手法 • 基本プロトコルとして以下の研究を利用 • Fast Handoff:draft-ietf-mobileip-fast-mipv6-05 • Context Transfer:draft-koodli-seamoby-ctv6-03 • Mobile IPv6:SFC-MIPv6 • 基本プロトコルを以下の項目について拡張 • ノード上のあらゆる状態情報を取得(not only L2) • リモートのノード状態情報取得 • 上記ノード状態情報に基づいたHandoff処理制御 • ノード管理者によるHandoff処理設定用フロントエンド

  27. 期待される成果 • 利用状況における最適なHandoff処理を提供 • アプリケーション：how reliable should Handoff be? • 位置情報：which AR? What kind of Handoff? • 利用可能IF：which IF? What kind of Handoff? • L2情報：timing, What kind of Handoff? • 拡張Handoffが全てFailした場合 • Draftで述べられている最低限のFast Handoff処理 • 通常のMIPv6の処理 • 最低限移動透過性の保証

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