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

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 UniversityHayato SAITO, Mitsutoshi MATSUDA, Masato NOTO

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．

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．

CNHA

MAPMAP

MNMAP は LCoAにより具体的な位置を識別

HA は CoA により所属区域を識別

HoA により自身を識別

図 1 　階層化 Enhanced Mobile IP の概要図

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 LCoAGet CoA

CoA→LCoAHoA→CoA

図 2 　階層化 Enhanced Mobile IP の移動後の手続き

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 MN

Dst:HoA

CN

Dst:CoA Dst:LCoA

図 3 　階層化 Enhanced Mobile IP でのパケット通信処理

２．階層化 Enhanced Mobile IPHA MAP MNCN

Main Packet Dst:HoA

Buffered

Mapping Req. Dst: CoA

Buffered

Mapping Req. Dst: LCoA

Make NAPT

Mapping. Rep. Dst: MAP

Mapping Req. Dst: LCoA

Eject from Buffer and Convert

Mapping Rep. Dst: HA

Main Packet Dst: CoA

Buffered

Make NAPT

Make NAPT

Make NAPT

Mapping Req. Dst: LCoA

Make NAPT

Mapping Rep. Dst: MAP

Make NAPT

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

MN 宛パケットMapping Msg. (HA-MN)

Mapping Msg. (MAP-MN)

Eject from Buffer and Convert

Eject from Buffer and Convert

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．

３．提案手法HA MAP MNCN

Binding Msg. Dst: CoA

Binding Msg. Dst: CoA

Binding Msg. Dst: MAP

Binding Msg. Dst: HA

Make NAPT and Make Binding

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

MN 宛パケット位置登録 (HA-MN)

位置登録 (MAP-MN)

Make NAPT and Make Binding

Make NAPT

Main Packet Dst: HoA

Make NAPT

Binding Msg. Dst: LCoA

Main Packet Dst: CoA

Main Packet Dst: LCoA

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．

４．シミュレーション実験

HA

MAPCN×80

100kbps

100kbps

100kbps

1Gbps

1Gbps

1Gbps

1Gbps

100kbps

50kbps

50kbps

50kbps

図 6 　実験トポロジ

MN×10

100kbps

100kbps

100kbps

50kbps

MN×10

MAP

MN×10

50kbps

50kbps

MN×1050kbps

50kbps

MAP

MAP

50kbps

MN×10

50kbps

MN×10

50kbps

50kbps

MN×10

MN×10

50kbps

50kbps 50kbps

50kbps

４．シミュレーション実験● シミュレーションの流れ

HA MAP MNCN

Binding Msg.

Binding Msg.

Binding Msg.

Binding Msg.

First 5 sec. (Binding)

5 sec. (Main Traffic)

Main Traffic (send Main Packet) for MN.

Total 10 sec.

Progress of

Sim

ulation

図 7 　シミュレーションモデルの流れ

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．

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

４．シミュレーション実験

図 7 TCP 遅延特性 図 8 UDP 遅延特性

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．