IP 이동성 지원 프로토콜에 대한 비교 연구: Fast Handover 대 Mobile IPv6

백상헌,최양희 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.6A

Fast Handover[1] 프로토콜은 핸드오프 과정에서 발생하는 지연 시간을 줄임으로써 끊김없는 핸드오프가 가능하도록 해준다. 핸드오프 지연시간을 줄이기 위해서 Fast Handover는 링크 계층의 트리거 정보를 이용한 예측 기법을 사용한다. 따라서 기존 Mobile IPv6에 비해서 더 많은 시그널링 비용을 초래한다. 뿐만 아니라 가변적인 특성을 가지는 링크 특성으로 인해 예측한 정보가 정확하지 않을 수도 있고 이 경우에는 불필요한 버퍼 공간을 낭비하게 된다. 따라서, 이러한 부가적인 비용을 고려하여 Fast Handover와 Mobile IPv6의 성능을 비교, 평가하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 두 프로토콜에서의 시그널링 비용과 패킷 전송 비용을 모델링하여 링크 계층 트리거의 시점이 전체 비용에 미치는 영향과 핸드오프 과정에서의 버퍼 요구량을 비교하였다. 그 결과 최적화된 핸드오프 성능을 위해서 트리거 시점을 적합하게 설정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다. The Fast Handover protocol [1] provides seameless handover in wireless If networks by minimizing handover latency, which uses anticipation based on layer 2 (L2) trigger information. Therefore, it incurs higher signaling costs compared with the basic Mobile U protocol. Furthermore, since the L2 trigger is based on fluctuating wireless channel states, the handover anticipation may sometimes be incorrect. In the case of incorrect anticipation, unnecessary buffer space may be used for the purpose of providing a smooth handover. Therefore, it is essentical to analyze these overhead costs, in order to evaluate and compare the performance of Fast Handover with that of the basic Mobile U protocol. In this paper, we analyzed the overhead associated with Fast Handover including the signaling cost and the packet delivery cost. We formulated these costs based on a timing diagram and compared Fast Handover with basic Mobile Ipv6 in terms of their packet loss rates and buffer requirements. Also, we studied the impact of the L2 triggering time on the total overhead cost.

PMIPv6에서의 위치관리기법을 고려한 이 기종 망간의 Fast Handover 기법 설계 및 평가

심재성,박석천 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.1 No.3

As the wireless Internet become more widely accessible, variety of Internet services can be used without limitation of location. However, existing mobility management methods such as MIP and PMIP of IETF requires the load of heavy protocol stack on the mobile nodes or the addition of components such as LMA and MAG. In this paper, we proposed the location management technique in the PMIPv6 and Fast Handover technique. according to the moving pattern of the node, the location management technique proposed in order to adjust the paging area dynamically. The Fast Handover technique applied MIH technology and it reduced the handover signal processing time between heterogeneous network. The location management cost in the environment which the node moves in order to evaluate this and handover delay time was calculate. The proposal technique was efficiently more evaluated than PMIPv6 with the smallest 29% and maximum 83%. 무선 인터넷 서비스가 활성화 되면서 현재 많은 사용자들은 공간에 제약 없이 다양한 인터넷 서비스들을 사용할 수 있게 되었다. 그러나 기존의 모바일 노드의 이동성 보장을 위한 IETF의 MIP, PMIP 등과 같은 이동성 관리 기법들은 모바일 노드에 무거운 프로토콜 스택을 탑재하게 하거나 LMA, MAG 등과 같은 신규 구성 요소 추가 등의 문제점을 안고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 PMIPv6에서의 위치관리기법과 Fast Handover 기법을 제안하였다. 위치관리기법은 노드의 이동패턴에 따라 페이징 영역을 동적으로 조정하도록 제안하였고, Fast Handover 기법은 MIH 기술을 적용하여 이 기종 네트워크간의 핸드오버 신호 처리 시간을 단축하였다. 이를 평가하기위해 노드가 이동하는 환경에서의 위치관리비용과 핸드오버 지연시간을 계산하였고, 제안기법이 PMIPv6보다 최소 29%, 최대 83% 더 효율적으로 평가되었다.

NEMO에서의 이동 시나리오 분류 및 빠른 핸드오버 성능 분석

최승준,수동,유상조,Choi, Seung-Joon,Su, Dong,Yoo, Sang-Jo 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.11B

본 논문에서는 NEMO 환경에서 핸드오버를 통해 발생할 수 있는 이동 시나리오의 정의와 핸드오버 실패시의 지연 및 패킷 손실과 전송비용의 분석을 목적으로 한다. 이를 위해 네트워크 노드의 이동성을 지원하며 핸드오버 절차의 성능향상을 위한 메커니즘 중 하나인 빠른 핸드오버 (FMIPv6)와 계층적 이동 IPv6 구조 (HMIPv6)가 NEMO와 결합했을 때 발생할 수 있는 네트워크 개체의 다양한 이동 시나리오를 분류하고, 각 시나리오에서의 핸드오버 실패의 경우를, 빠른 핸드오버 절차에 기반한 시점을 기준으로 정의하였으며 이동 네트워크 개체의 핸드오버가 실패했을 경우 절차를 완료하는데 필요한 지연 및 그 시간 동안의 패킷 손실과 전송비용 측면에서 분석했다. In NEMO scenarios, mobile node's variety of movements and mobile router's point of attachment changes can result in handover. This handover process needs additional time to finish due to the multiple levels of indirection involved in NEMO. And the performance issues of mobile node's handover such as handover delay and packet loss in above cases haven't been studied thoroughly. So, in this paper, we define fast handover failure cases in hierarchical mobile IPv6 network based NEMO. We briefly described NEMO architecture and handover procedures of FMIPv6 and HMIPv6. And then, we classified mobile node or mobile router's movement pattern into several scenarios. Analysis for the fast handover classified NEMO scenarios, in terms of handover latency and packet delivery cost have been performed.

HMIPv6 환경에서의 안전한 Fast Handover를 위한 인증 메커니즘

김민경(Min-Kyoung Kim),강현선(Hyun-sun Kang),박창섭(Chang-Seop Park) 한국정보보호학회 2007 정보보호학회논문지 Vol.17 No.3

본 논문에서는 HMIPv6 환경에 Fast Handover를 통합시킴으로써 안전성과 효율성을 지원하는 프로토콜을 설계, 제안한다. AAA를 기반으로 한 HMIPv6환경의 제안 프로토콜에서 MN이 최초의 MAP 도메인으로 진입할 때에 인증을 위해 초기 LBU(initial Local Binding Update) 프로토콜을 수행한다. 이 과정에서 MN은 MAP으로부터 인증을 위한 비밀키가 포함되어 있는 티켓을 제공받아 Fast Handover 과정에 사용하는 안전한 Fast Handover 기법을 제안한다. 또한 본 논문은 다양한 공격 시나리오를 통해 안전성을 분석하고, 기존 방법들과 비교?분석한다. In this paper, We design and propose a protocol for supporting secure and efficient mobility in integrating fast handover and HMIPv6. In the proposed protocol which is AAA-based HMIPv6, if the MN enters the MAP domain for the first time, then it performs an Initial Local Binding Update for authentication. We propose a secure Fast Handover method using the ticket provided by MAP, which includes the secret key for authentication. Also, we analyze and compare security properties of our proposed scheme with those of other scheme using various attack scenario.

Proxy Mobile IPv6를 위한 개선된 신속한 핸드오버 방안

강주은(Ju-Eun Kang),금동원(Dong-Won Kum),조유제(You-Ze Cho) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.6

망 기반의 이동성 관리 기법인 Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) 는 이동단말 대신 네트워크 측면에서 이동성을 지원하기 때문에, 이동단말은 어떠한 이동성 지원 관련 시그널링에도 관여하지 않는다. 비록, PMIPv6가 IETF NetLMM WG에서 표준화가 진행되고 있으나, PMIPv6는 핸드오버 동안에 긴 지연시간과 on-the-fly packet 손실 문제를 여전히 가지고 있다. 따라서, 본 논문은 PMIPv6를 위한 개선된 신속한 핸드오버 방안을 제안한다. 제안한 방안은 핸드오버 지연시간을 줄이기 위해 수정한 IPv6의 Neighbor Discovery 메시지를 사용하고, 핸드오버 동안에 on-the-fly packet 손실을 줄이기 위해 Mobile Access Gateway (MAG)에 패킷 버퍼링을 사용한다. 또한, Local Mobility Access (LMA)에 추가적인 패킷 버퍼링을 사용해 패킷 순서 문제를 해결한다. 제안한 방안의 성능을 분석적 모델과 시뮬레이션를 통해 비교 분석한다. 수치적 분석을 통해 제안방안이 기존 방안에 비해 짧은 핸드오버 지연시간을 가질 수 있음을 확인할 수 있었으며, 시뮬레이션 결과를 통해 제안방안이 on-the-fly packet 손실을 피하고 패킷 순서를 보장할 수 있음을 확인할 수 있었다. In a network-based approach such as Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6), the serving network controls the mobility management on behalf of a Mobile Node (MN), thereby eliminating a MN from any mobility-related signaling. Although PMIPv6 is being standardized by the IETF NetLMM WG, PMIPv6 still suffers from a lengthy handover latency and the on-the-fly packet loss during a handover. Therefore, this paper presents an enhanced fast handover scheme for PMIPv6. The proposed handover scheme uses the Neighbor Discovery message of IPv6 to reduce the handover latency and packet buffering at the Mobile Access Gateway (MAG) to avoid the on-the-fly packet loss during a handover. In addition, it uses an additional packet buffering at the Local Mobility Anchor (LMA) to solve the packet ordering problem. We evaluate the performance of the proposed handover scheme using both analytical model and simulation. The numerical analysis shows that the proposed scheme has a relatively shorter handover latency. Simulation results demonstrate that the proposed scheme could avoid the on-the-fly packet loss and ensure the packet sequence.

ORF: FMIPv6 네트워크에서 핸드오버 지연 감소를 위한 최적화된 라우팅 기법 성능 분석

이기정(Kijeong Lee),박병주(Byungjoo Park),박길철(Gil-cheol Park) 한국정보기술학회 2009 Proceedings of KIIT Conference Vol.2009 No.-

IPv6에 이동성 부여를 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 제안한 MIPv6 (Mobile IPv6) 는 이동 노드(MN: Mobile Node) 가 이동 중에도 상대 노드(CN: Correspondent Node) 와의 인터넷 연결이 지속되도록 하기 위해 핸드오버 절차가 필요하다. 이때 발생되는 지연문제 해결을 위해 IETF에서는 FMIPv6 (Fast handover for MIPv6) 를 제안하였다. FMIPv6는 기존 MIPv6의 긴 핸드오버 지연시간을 단축시키고 라우터 터널링을 통해 패킷손실 문제를 보완했지만 여전히 서브넷 사이를 빈번하게 이동할 경우 발생되는 과도한 핸드오버 지연시간 문제가 남아있다. 본 논문에서는 MN이 하나의 도메인 내에서 각각의 라우터 사이를 짧은 시간 내 여러 번 이동할 경우 발생하는 긴 핸드오버 지연시간을 줄이고 이때 발생되는 패킷손실 문제 해결을 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다. The Mobile IPv6(MIPv6) that was standardized by Internet Engineering Task Force(IETF) was designed to provide mobility in IPv6 networks but there is need of handover for maintaining connection between Mobile Node(MN) and Corresponding Node(CN) while MN is moving. The IETF standardized the Fast handover for Mobile IPv6(FMIPv6) in order to solve the problem in delay and packet loss which caused by the handover. FMIPv6 reduces handover latency of MIPv6 and makes up for packet loss. However, the handover latency is still a problem when MN moves frequently between each sub-nets. In this paper we propose an Optimized Routing Algorithm in FMIPv6 Networks for reduction of handover latency and to solve packet loss problem when MN moves frequently between each sub-nets.

Return Routability를 이용한 Fast Handovers for Mobile IPv6 인증기법

신태일 ( Teail Shin ),문영성 ( Youngsong Mun ) 한국인터넷정보학회 2008 인터넷정보학회논문지 Vol.9 No.1

Fast Handovers for Mobile IPv6 (FMIPv6) 는 Mobile IPv6의 끊김 없는 핸드오버를 위해 제안된 프로토콜이다. 하지만 FMIPv6의 보안의 취약점을 보완할 수 있는 메커니즘은 현재 미비한 상태이다. FMIPv6의 인증을 위한 현재까지의 대부분의 연구는 Authentication Authorization Accounting (AAA) [5] 또는 공인인증서와 [6] 같은 비대칭 암호알고리즘을 활용하는 Public Key Infrastructure (PKI)와 같은 기술들에 집중 되어있다. 이러한 기술들은 한정된 서비스 도메인만 적용할 수 있거나 복잡한 암호 수식을 처리 하지 못하는 단말기에는 적용할 수 없다는 한계점을 가지고 있다. 따라서 본 논문은 Mobile IPv6의 기본 프로토콜인 Return Routability 만을 사용하여 인증에 필요한 별도의 인프라스트럭처나 많은 처리비용이 필요한 암호 알고리즘 없이 FMIPv6의 인증 메커니즘을 제공하는 방법을 제안한다. IETF has proposed Fast Handovers for Mobile IPv6 (FMIPv6) for efficient mobility management. FMIPv6 has no solutions to protect binding updates. Previous researches have mainly concentrated on using AAA, public certificates or cryptographic algorithms to secure binding updates. However the approaches need a particular infrastructure or a heavy processing cost to setup secure associations for handovers. Proposed scheme provides authentication for FMIPv6 without infrastructure and costly cryptographic algorithms by extending Return Routability Protocol. Also proposed scheme is able to be used for various existing handover mechanisms in IPv6 network.

Performance Evaluation of Improved Fast PMIPv6-Based Network Mobility for Intelligent Transportation Systems

Ryu, Seonggeun,Choi, Ji-Woong,Park, Kyung-Joon The Korea Institute of Information and Commucation 2013 Journal of communications and networks Vol.15 No.2

The network mobility basic support (NEMO BS) protocol has been investigated to provide Internet connectivity for a group of nodes, which is suitable for intelligent transportation systems (ITS) applications. NEMO BS often increases the traffic load and handover latency because it is designed on the basis of mobile Internet protocol version 6 (MIPv6). Therefore, schemes combining proxy MIPv6 with NEMO (P-NEMO) have emerged to solve these problems. However, these schemes still suffer from packet loss and long handover latency during handover. Fast P-NEMO (FP-NEMO) has emerged to prevent these problems. Although the FP-NEMO accelerates handover, it can cause a serious tunneling burden between the mobile access gateways (MAGs) during handover. This problem becomes more critical as the traffic between the MAGs increases. Therefore, we propose a scheme for designing an improved FP-NEMO (IFP-NEMO) to eliminate the tunneling burden by registering a new address in advance. When the registration is completed before the layer 2 handover, the packets are forwarded to the new MAG directly and thereby the IFP-NEMO avoids the use of the tunnel between the MAGs during handover. For the evaluation of the performance of the IFP-NEMO compared with the FP-NEMO, we develop an analytical framework for fast handovers on the basis of P-NEMO. Finally, we demonstrate that the IFP-NEMO outperforms the FP-NEMO through numerical results.

Performance Evaluation of Improved Fast PMIPv6-Based Network Mobility for Intelligent Transportation Systems

류성근,최지웅,박경준 한국통신학회 2013 Journal of communications and networks Vol.15 No.2

The networkmobility basic support (NEMO BS) protocol has been investigated to provide Internet connectivity for a group of nodes, which is suitable for intelligent transportation systems (ITS)applications. NEMO BS often increases the traffic load and handover latency because it is designed on the basis of mobile Internet protocol version 6 (MIPv6). Therefore, schemes combining proxy MIPv6 with NEMO (P-NEMO) have emerged to solve these problems. However, these schemes still suffer from packet loss and long handover latency during handover. Fast P-NEMO (FP-NEMO) has emerged to prevent these problems. Although the FP-NEMO accelerates handover, it can cause a serious tunneling burden between the mobile access gateways (MAGs) during handover. This problem becomes more critical as the traffic between the MAGs increases. Therefore, we propose a scheme for designing an improved FP-NEMO (IFP-NEMO) to eliminate the tunneling burden by registering a new address in advance. When the registration is completed before the layer 2 handover, the packets are forwarded to the new MAG directly and thereby the IFP-NEMO avoids the use of the tunnel between the MAGs during handover. For the evaluation of the performance of the IFP-NEMO compared with the FPNEMO,we develop an analytical framework for fast handovers on the basis of P-NEMO. Finally, we demonstrate that the IFP-NEMO outperforms the FP-NEMO through numerical results.

PMIPv6에서 MIH 기반의 이기종 네트워크의 연동을 위한 빠른 핸드오버 기법 연구

김철중,이명규,박석천,Kim, Cheol-Joong,Yi, Myung-Kyu,Park, Seok-Cheon 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.4

무선 인터넷 서비스 특히 PDA, 스마트 폰과 같이 이동성이 높은 무선 단말들의서비스가 활성화 되면서 현재 많은 사용자들은 공간에 제약 없이 다양한 인터넷 서비스들을 사용할 수 있게 되었다. 그러나 사용자가 다양한 무선네트워크를 사용함에 따라 서로 다른 네트워크를 이동 할 경우 이기종 간의 네트워크에서 핸드오버를 지원할 수 있는 기술이 미흡하기 때문에 네트워크 설정에 있어 많은 제약이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 PMIPv6에서 IEEE8 02.21 MIH를 활용하여 이 기종 네트워크간의 핸드오버를 지원하고 핸드오버 지연시간을 단축할 수 있는 기법을 제안하고, 제안 기법에 대하여 저속과 고속에서의 이동성을 바탕으로 성능 평가하여, 기존의 PMIPv6 에서의 핸드오버 지연시간에 대하여 26%의 지연시간 단축을 통해 향상된 성능을 확인하였으며 손실되는 데이터 역시 최대 90% 이상 줄일 수 있었다. While Wireless Internet services were activated, many users got possible to use various Internet services without limitation in location. In particular, the demands to Wireless Internet Services are getting expanded because mobile devices that support high mobility are getting smarter. However, if a user uses various wireless networks, much limitation occurs in network setting when they move to another network. This is because there are few appropriate Handover Mechanisms to support Heterogeneous Network. So, this paper propose that Fast-Handover for Vertical Network Handover with MIH in PMIPv6 to support heterogeneous network and to reduce the handover latency time. Analysis result presented in this paper shows that by carefully selecting suitable system configuration model and parameters, suggestion has reduced latency time of 26% and packet losses of 90% (Avg.) at the maximum in comparison with original PMIPv6 handover.