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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

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

  1. 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

  2. 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．

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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．

  8. 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

  9. 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．

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. ４．シミュレーション実験 図7TCP遅延特性 図8UDP遅延特性

  14. 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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