프록시 모바일 IPv6 네트워크에서 안전한 스마트 이동성에 기반한 빠른 핸드오버 기법의 성능분석

윤경원,정종필 한국인터넷방송통신학회 2013 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.13 No.5

차세대 무선 네트워크에서의 무결점 전송 서비스는 이동단말(MN, Mobile Node)에게 광범위한 로밍을 효율 적으로 제공하는 이동성관리가 매우 중요하게 되었다. MIPv6(Mobility IPv6)는 IETF(The Internet Engineering Task Force)에 의해 제안된 이동성관리 기법들 중 하나이고, IPv6기반에서 이동성관리 기법들은 다양한 형태로 발전되어왔 다. F-PMIPv6(Fast Handover for Proxy MIPv6)는 PMIPv6(Proxy MIPv6)의 시스템 성능을 개선하기 위해 제안되었다. 그러나 F-PMIPv6은 항상 PMIPv6보다 더 뛰어날 수 없다. 그러므로 이동성 관리 기법을 이용하여 시스템의 용량과 확장성 향상의 가능성을 위해 PMIPv6과 F-PMIPv6중에 알맞은 프로토콜을 선택을 하는 것이 중요하다. 이 논문에서 PMIPv6과 F-PMIPv6의 적용범위를 분석하는 분석적인 모델을 개발한다. 이 모델을 기반으로 변화하는 이동성과 서비 스 특성에 따른 사용자를 위해 PMIPv6과 F-PMIPv6 사이에서 더 좋은 대안을 선택하는 안전한 스마트 이동성 지원 (SSM) 기법을 설계 한다. F-PMIPv6을 적용했을 때, SSM는 가장 좋은 이동성 앵커 포인트와 시스템 성능의 최적화를 위한 지역적인 크기 선택을 한다. 수치화한 결과는 PMIPv6와 F-PMIPv6에 적용 가능한 몇 가지 키 파라미터의 영향 을 설명한다. SSM는 PMIPv6와 F-PMIPv6보다 더 나은 결과를 입증시켰다. Defect-free transfer service on the Next-generation wireless network extensive roaming mobile node (MN) to provide efficient mobility management has become very important. MIPv6(Mobility IPv6) is one of mobility management scheme proposed by IETF(Internet Engineering Task Force), and IPv6-based mobility management techniques have been developed in various forms. One of each management techniques, IPv6-based mobility management techniques for PMIPv6 (MIPv6) system to improve the performance of a variety of F-PMIPv6 (Fast Handover for Proxy MIPv6) is proposed. However, the F-PMIPv6 is cannot be excellent than PMIPv6 in all scenarios. Therefor, to select a proper mobility management scheme between PMIPv6 and F-PMIPv6 becomes an interesting issue, for its potenrials in enhancing the capacity and scalability of the system. In this paper, we develop an analytical model to analyze the applicability of PMIPv6 and F-PMIPv6. Based on this model, we design an Secure Smart Mobility Support(SSM) scheme that selects the better alternative between PMIPv6 and F-PMIPv6 for a user according to its changing mobility and service characteristics. When F-PMIPv6 is adopted, SSM chooses the best mobility anchor point and regional size to optimize the system performance. Numerical results illustrate the impact of some key parameters on the applicability of PMIPv6 and F-PMIPv6. Finally, SSM has proven even better result than PMIPv6 and F-PMIPv6.

PMIPv6 네트워크에서 DNS기반의 비용효과적인 핸드오프 기법의 성능분석

김재훈,정종필 한국인터넷방송통신학회 2011 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.11 No.4

PMIPv6(Proxy Mobile IPv6)는 네트워크 기반 지역 이동성관리 프로토콜을 지원하기 위해 설계되었으나 호스트의 전역 이동성관리를 처리하지 않는다. 본 논문에서는 PMIPv6를 위한 DNS(Domain Name System) 기반의 위치관리 기법을 제안한다. 제안된 기법에서 DNS는 위치관리자로서 전역 이동성을 위한 PMIPv6를 제공한다. 또한 다수의 모바일 터미널을 지원하고 네트워크 확장성을 높이기 위한 페이징 확장 기법을 PMIPv6에 도입한다. 제안된 위치관리 기법을 평가하기 위해 분석모델을 수립하여 위치갱신과 페이징 비용을 수식화하고 전체 시그널링 비용 상의 다른 요인의 영향을 분석한다. 수행결과는 여러가지 매개변수에 따라 전체 시그널링 비용이 어떻게 변하는지 보여준다. Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) is designed to provide a network-based localized mobility management protocol, but it does not handle the global mobility of hosts. In this paper, we propose a location management scheme based on Domain Name System (DNS) for PMIPv6. In this proposed scheme, DNS as a location manager provides PMIPv6 for global mobility. In addition, a paging extension scheme is introduced to PMIPv6 in order to support large numbers of mobile terminals and enhance network scalability. To evaluate the proposed location management scheme, we establish an analytical model, formulate the location update and the paging cost, and analyse the influence of the different factors on the total signalling cost. The performance results show how the total signal cost changes under various parameters.

이기종 프록시 이동(모바일) IPv6 네트워크에서 QoS가 보장된 글로벌 로밍 핸드오버 방식

고광섭(Kwangsub Go),김수현(Soohyun Kim),김미선(Misun Kim),문영성(Youngsong Mun) 대한전자공학회 2012 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.49 No.1

무선 통신에서 이동성과 서비스 품질(QoS)에 대한 요구는 점점 더 중요한 문제로 부각되고 있다. 종래의 인터넷 서비스는 새로운 접속매체들과 어플리케이선으로 확대되고 있는 중이며, 무선 통신 서비스는 원격 지점에서의 번번한 핸드오버를 수반하기 때문에 유비쿼터스 통신에서는 확장가능하고 빠른 핸드오버가 필요조건이 되고 있다. 본 논문에서는 QoS가 보장된 서비스와 빠른 핸드오버 요건을 만족시키고자 이 기종 프록시 이동 IPv6(PMIPv6) 네트워크에 차별화 서비스(Diffserv) 모형을 배치하고, QoS가 보장된 글로벌 로밍 작동 절차 뿐 아니라, 이동 단말의 이동 범위를 기반으로 한 QoS 관리와 핸드오버 비용평가 방식을 제안하였다. 또한 핸드오버 지연 감소를 네트워크 기반의 지역적 이동성 관리 구조 틀에서 분석하고, 통합된 이기종 무선 네트워크 사이의 무선 인터페이스에서 최소 신호 오버헤드를 유지하는 가운데 핸드오버 지연과 관련된 핸드오버 성능을 더 향상 시키고자, 네트워크 기반 개체인 글로벌 이동접속 게이트웨이(G-MAG)로 최적화된 PMIPv6를 제안하고 분석하였다. 핸드오버 지연 감소 정도를 보여주기 위해서 단말 기반 MIPv6에서의 핸드오버 신호 절차를 네트워크 기반 프록시 MIPv6(PMIPv6)와 G-MAG로 보조된 빠른 PMIPv6와 비교하였다. 분석 결과, 핸드오버 지연이 유의하게 감소되었음을 확인하였다. Mobility and quality of service (QoS) are becoming the more important issues in wireless communications. The traditional Internet service is expanding into new access media and applications. Since wireless communication services are accompanied by frequent handovers at remote sites, scalable and fast handover has become a prerequisite for ubiquitous communication. In this paper, the differentiated service (Diffserv) model is deployed in heterogeneous proxy mobile IPv6 (PMIPv6) networks to satisfy the QoS guaranteed service and fast handover requirements. The operational procedures for QoS guaranteed global roaming are presented. In addition, QoS management and handover cost evaluation schemes based on a mobile host's movement scope are proposed. This paper analyzes the reduction in handover delay in a network-based localized mobility management framework. We propose and analyze a PMIPv6 optimized with a global mobile access gateway (G-MAG), which is a network-based entity, to further improve the handover performance in terms of handover delay while maintaining minimal signaling overhead in the air interface among converged heterogeneous wireless networks. The handover signaling procedures with host-based MIPv6 are compared with network-based proxy MIPv6 (PMIPv6) and fast PMIPv6 assisted by G-MAG to show how much handover delay reduction can be achieved. Analytical results show that the handover delay is significantly reduced.

안전한 NEMO 기반 PMIPv6 네트워크를 위한 빠른 핸드오버를 지원하는 확장 인증기법

임일균,정종필 한국인터넷방송통신학회 2013 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.13 No.5

본 논문에서는 이동성을 지원하는 NEMO(NEwork MObility)와 네트워크 기반의 PMIPv6(Proxy Mobile IPv6) 가 결합된 유·무선 통합 네트워크 환경에서 보안을 강화하고 암호계산과 인증지연 비용을 줄이는 가벼운 키 베이스 의 SK-L2AS(Symmetric Key-Based Light-Local Authentication Scheme)인증기법을 제안한다. 또한 PMIPv6에서 핸드 오 버 지연 단축을 위해 빠른 핸드오버 기법을 적용하였고, 지원되지 않는 전역 이동성을 지원하기 위해 X-FPMIPv6(eXtension of Fast Handover for PMIPv6)으로 확장 개선하였다. 더불어, 인증과 시그널링의 신호 부담을 줄이기 위해서 Piggybacks 방식을 적용하여 SK-L2AS과 X-FPMIPv6을 통합한 AX-FPMIPv6 (Authentication eXtension of Fast Handover for PMIPv6)을 제안한다. 본 논문에서 제안한 AX-FPMIPv6 기법은 성능분석 결과 인증과 핸드오버 지연에서 기존 기법에 비해 성능이 우수하다는 것을 보여준다. This paper reinforced security under the network evaluation of wire·wireless integration of NEMO (NEwork MObility) supporting mobility and network-based PMIPv6 (Proxy Mobile IPv6). It also proposes SK-L2AS (Symmetric Key-Based Local-Lighted Authentication Scheme) based on simple key which reduces code calculation and authentication delay costs. Moreover, fast handover technique was also adopted to reduce handover delay time in PMIPv6 and X-FPMIPv6 (eXtension of Fast Handover for PMIPv6) was used to support global mobility. In addition, AX-FPMIPv6 (Authentication eXtension of Fast Handover for PMIPv6) is proposed which integrated SK-L2AS and X-FPMIPv6 by applying Piggybacks method to reduce the overhead of authentication and signaling. The AX-FPMIPv6 technique suggested in this paper shows that this technique is better than the existing schemes in authentication and handover delay according to the performance analysis.

Performance Analysis of A Novel Inter-Networking Architecture for Cost-Effective Mobility Management Support

( Myungseok Song ),( Jongpil Jeong ) 한국인터넷정보학회 2014 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.8 No.4

Mobile traffic is increasing a masse because of the propagation of the Internet and the development of wireless mobile technology. Accordingly, the Network Local Mobility Management (NETLMM) working group [1] of the Internet Engineering Task Force (IETF) has standardized Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) [2] as a protocol for accomplishing the transmissibility of mobile terminals. PMIPv6 is a network-led IP-based mobility management protocol, which can control terminal mobility without depending on the type of access system or the capability of the terminal. By combining PMIPv6 and the mobility of Session Initiation Protocol (SIP), we can establish terminal mobility and session mobility through a more effective route. The mobility function can be improved and the overlap of function reduced as compared to that in the case of independent operation. PMIPv6 is appropriate for a non-real-time service using TCP, and SIP is appropriate for a real-time service using RTP/UDP. Thus, in the case of a terminal using both services, an effective mobility management is possible only by using PMIPv6 together with SIP. In order to manage mobility in this manner, researches on PMIPv6-SIP are in progress. In line with this trend, this paper suggests a new PMIPv6-SIP architecture where when a mobile terminal conducts a handover, a network-led handover while maintaining the session without the addition of a special function or middleware is possible along with effective performance evaluation through mathematical modeling by comparing the delay and the packet loss that occur during the handover to the Pure-SIP.

비용효과적인 이동성 관리 지원을 위한 새로운 인터네트워킹 아키텍쳐의 성능분석

송명석,정종필,Song, MyoungSeok,Jeong, Jongpil 한국정보처리학회 2013 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.2 No.5

PMIPv6(Proxy Mobile IPv6)는 네트워크 주도형 IP 기반 이동성 관리 프로토콜로서 액세스 시스템의 종류나 단말의 능력에 의존하지 않고, 단말 이동성 제어가 가능하다. 이러한 PMIPv6에 SIP 이동성을 접목하면 더 효율적인 경로를 사용해 터미널 이동성 및 세션 이동성을 확립할 수 있다. 이러한 이동성관리를 위해 현재 PMIPv6-SIP에 대한 활발한 연구가 진행되고 있지만, 효과적인 성능평가 및 수학적 모델링이 표준화되지 못하고 있다. 이에 새로운 PMIPv6-SIP 아키텍쳐를 제안하고 핸드오버 시에 발생되는 지연과 패킷손실을 Pure-SIP과 비교하여 수학적인 모델링을 통한 효과적인 성능평가를 제안한다. PMIPv6(Proxy Mobile IPv6) is a network-based IP mobility management protocol, which can control the mobility without depending on the type of access system or the capability of mobile node. Combining it with SIP mobility, it can establish the route optimization effectively and ensure the terminal mobility and the session mobility. There are many literatures on PMIPv6-SIP in mobility management, but efficient performance analysis and mathematical modeling has not been standardized. For this, a new PMIPv6-SIP architecture is proposed to compare with Pure-SIP in terms of the handover delay and packet loss.

F-PMIPv6 네트워크에서 지능적인 계층적 이동성 지원 기법

한성희(Sunghee Han),정종필(Jongpil Jeong) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.4C

본 논문에서는 i-FP(intelligent Fast PMIPv6)로 명명한 새로운 이동성관리 네트워크 기법을 제안한다. i-FP는 지역 이동성관리 문제를 해결하기 위해 고안했다. 하나의 도메인 내에서 MN(Mobile Node)을 다른 네트워크로 이동이 가능하게 하기 위해 i-FP에서는 PMIPv6(Proxy Mobile IPv6)의 세가지 네트워크 엔티티인 LMA(Local Mobility Anchor), MAG(Mobile Access Gateway), MN의 개념을 확장하여 기능을 추가했다. 세가지 네트워크 엔티티로 i-FP에서는 MN의 핸드오버 지연 시간을 감소시키고 IP 헤더 스와핑 메카니즘을 사용하여 트래픽 오버헤드를 회피하여 네트워크 처리량을 증가 시킨다. i-FP의 성능을 평가하기 위해, 새롭게 제안하는 i-FP와 같은 로컬 이동성 관리 프로토콜인 HMIPv6(Hierarchical Mobile IPv6), PMIPv6까지 이상 총 세가지 기법으로 다양한 기준을 사용하여 네트워크 기법의 성능을 측정 / 평가하였다. 성능평가 결과를 종합해서 i-FP가 트래픽 오버헤드가 없어지고 다른 비교 기법 대비 평균 라우팅 홉수 10.2%, 트래픽 시그널링 비용 58.5%, 핸드오버 지연은 16.3% 감소의 성능향상이 일어남을 보여준다. In this paper, we propose a new mobility management scheme, called i-FP(intelligent Fast PMIPv6). Our proposed i-FP scheme is addressed for solving the existing local mobility management problems from legacy frameworks. To move MN(Mobile Node) to other networks in one domain, i-FP employs three network entities which are extended from PMIPv6(Proxy Mobile IPv6), LMA(Local Mobility Anchor), MAG(Mobile Access Gateway) and MN. In i-FP, the three network entities can reduce the handover delay time of MNs. Also, i-FP uses an IP header swapping mechanism to avoid the traffic overhead and improve the throughput of network. To evaluate the performance of i-FP, we analyze our i-FP, HMIPv6(Hierarchical Mobile IPv6) and PMIPv6 which are legacy protocols of local mobility management in terms of various parameters. Finally, our i-FP scheme shows good performance(reduction of routing hops 10.2%, signaling costs 58.5% and handover delay 16.3%) than other network schemes for the total cost.

Proxy Mobile IPv6 네트워크에서의 적응적 경로 최적화

김민기(MinGi Kim),이수경(SuKyoung Lee) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.36 No.3

Proxy Mobile IPv6(PMIPv6)은 이동노드를 대신하여 액세스 망에서 노드의 이동성을 지원하기 위한 네트워크-기반 이동성 관리 프로토콜이다. 기존의 PMIPv6 프로토콜에서는 이동 노드가 통신하고자 하는 상대 노드가 동일한 Mobile Access Gateway(MAG)내에 있더라도 데이터 패킷은 이동노드의 Local Mobility Anchor(LMA)를 통과하여 전송되기 때문에 패킷 전송비용이 증가하는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위하여 다양한 경로 최적화 기법이 제안되었다. 하지만, 기존의 경로 최적화기법들은 이동노드가 핸드오버 할 때 마다 신호전송비용이 발생한다. 만약 이동노드가 빈번하게 핸드오버 하는 경우 신호전송비용이 높아진다. 따라서 본 논문에서는 LMA에서 MAG내 이동노드의 이동률 및 상대노드와 이동노드간의 패킷전송률을 고려하여 선택적으로 경로최적화를 수행할 수 있는 선택적 경로 최적화를 제시한다. 제안된 기법의 성능을 수식분석 및 모의실험을 통하여 분석하였으며, 이를 통하여 제안된 기법이 기존의 경로최적화보다 우수한 성능을 제공함을 알 수 있었다. Proxy Mobile IPv6(PMIPv6) is that network-based mobility management protocol that network supports mobile node's mobility on behalf of the Mobile Node(MN). In PMIPv6 network, data packets from a Correspondent Node(CN) to a MN will always traverse the MN's Local Mobility Anchor(LMA). Even though, CN and MN might be located close to each other or within the same PMIPv6 domain. To solve this problem, several PMIPv6 Route Optimization(RO) schemes have been proposed. However, these RO schemes may result in a high signaling cost when MN moves frequently between MAGs. For this reason, we propose an adaptive route optimization(ARO) scheme. We analyze the performance of the ARO. Analytical results indicate that the ARO outperforms previous schemes in terms of signaling overhead.

모바일 클라우드 환경에서 PFMIPv6를 이용한 향상된 PMIPv6 경로 최적화 핸드오버 기법

나제균(Jegyun Na),서대희(Daehee Seo),나재훈(Jaehoon Nah),문영성(Youngsong Mun) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.12

모바일 클라우드 컴퓨팅에서 이동 노드는 이동 중에도 끊김없이 서비스를 요청하고 받을 수 있어야 한다. PMIPv6에서 이동 노드가 통신하고자 하는 상대 노드가 동일한 PMIPv6 도메인에 있는 또 다른 이동 노드인 경우에는, 두 이동 노드 간의 패킷이 각 노드가 접속해 있는 Mobile Access Gateway와 Local Mobility Anchor를 통과하여 전송되기 때문에 패킷 전송비용이 증가하는 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 몇 가지 경로 최적화 기법이 제안되었다. 그러나 제안된 기법들은 최적화된 경로를 결정하기 위해 많은 시그널 메시지가 필요하다. 본 논문은 PFMIPv6의 예측 알고리즘을 활용한 경로 최적화 핸드오버 기법을 제안한다. 이동 노드의 핸드오버가 임박할 경우 PFMIPv6의 예측 알고리즘을 활용하여 경로 최적화에 필요한 컨텍스트 메시지를 이동 노드가 접속할 MAG에 미리 전송한다. MAG는 컨텍스트 메시지를 활용해 최적화된 경로를 미리 설립함으로서 추가적인 경로 최적화 절차를 수행하지 않는다. 제안된 기법은 PFMIPv6의 예측 알고리즘을 활용하여 경로 최적화에 필요한 컨텍스트 메시지를 전송함으로서 시그널 메시지를 줄일 수 있다. 제안된 기법의 효율성을 보여주기 위해 수학적 성능 평가를 수행하였으며, 이를 통해 제안된 기법이 기존의 경로 최적화 기법보다 우수한 성능을 제공함을 보여준다. In the mobile cloud computing, the mobile node should request and receive the services while being connected. In PMIPv6, all packets sent by mobile nodes or correspondent nodes are transferred through the local mobility anchor. This unnecessary detour still results in high delivery latency and significant processing cost. Several PMIPv6 route optimization schemes have been proposed to solve this issue. However, they also suffer from the high signaling costs and handover latency when determining the optimized path. We propose the route optimization handover scheme which adopts the prediction algorithm in PFMIPv6. In the proposed scheme, the new mobile access gateway establishes the bi-directional tunnel with the correspondent node's MAG using the context message when the mobile node's handover is imminent. This tunnel may eliminate the need of separate route optimization procedure. Hence, the proposed scheme can reduce the signaling cost than other conventional schemes do. Analytical performance evaluation is preformed to show the effectiveness of the proposed scheme. The result shows that our scheme is more effective than other schemes.

Proxy MIPv6 도메인에서 Inter-Technology Handover 제공을 위한 Hybrid Home Network Prefix 모델

홍용근,김영현,백상헌,윤주상,Hong, Yong-Geun,Kim, Young-Hyun,Pack, Sang-Heon,Youn, Joo-Sang 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.18 No.2

최근 스마트폰의 인기로 인해 무선 멀티인터페이스를 이용한 네트워킹 서비스에 관심이 증가하고 있다. 이로 인해 무선 멀티인터페이스 지원을 위한 네트워킹 기술 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련된 연구로써 IETF NetExt WG 에서 Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) 기반 멀티인터페이스 지원 기술에 대한 표준 기술이 논의 중에 있다. 기존 PMIPv6 프로토콜은 멀티 인터페이스 이동 노드가 PMIPv6 도메인에서 접속시 멀티인터페이스를 이용하여 동시 접속 및 인터페이스 사이에서의 핸드오버 지원을 위한 기본 기능을 제공하고 있다. 하지만 기존 프로토콜이 가진 기능은 동시 접속 후 이동 노드가 Inter-Technology Handover을 수행한 후 동시 접속 상황이 불가능하게 되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 기존 프로토콜을 통한 플로우 기반의 멀티 호밍 서비스가 제공되지 못한다. 본 논문에서는 멀티인터페이스 이동 노드가 PMIPv6 도메인에 접속하는 시나리오에서 언급한 문제점을 정의하고 이를 해결하기 위한 방안으로 Hybrid Home Network Prefix 할당 방법을 제안한다. Recently, with the popularity of smartphones, an interest in multi-networking service through wireless multi-interface of a mobile node is increased. Also, wireless networking technology for using wireless multi-interface has been studied. As the related work, in the IETF Netext WG, the extension of PMIPv6 protocol for multi-interface support is being discussed. Existing PMIPv6 protocol includes the functions for simultaneous access over multi-interfaces of a mobile node and inter-technology handover between multi-interfaces of the mobile node. However, in case of the existing protocol, the problem occurs when inter-technology handover is performed after simultaneous access on the PMIPv6 domain, this problem is the discontinuous of simultaneous connections. Therefore, the PMIPv6 Protocol cannot support flow based multi-homing service. In this paper, as a way to solve the problem, Hybrid Home Network Prefix scheme is proposed.