Dec 2008 1 QoS 보장을 위한 이기종망 (WiFi/HSPA/WiMax) 간 Vertical Handover 기술 구현과 적용 ( MIP, PMIP, MIH 중심으로 ) 2008.12.5 KTF 연구개발원 진성일

11Dec 2008Dec 2008

QoS QoS 보장을 위한 이기종망보장을 위한 이기종망 (WiFi/HSPA/WiMax)(WiFi/HSPA/WiMax) 간 간

Vertical Handover Vertical Handover 기술 구현과 적용기술 구현과 적용

( MIP, PMIP, MIH ( MIP, PMIP, MIH 중심으로중심으로 ))

2008.12.5KTF 연구개발원 진성일 ([email protected])

22Dec 2008Dec 2008

목차

I.I. Vertical HandoverVertical Handover 기술기술I.I. Vertical HandoverVertical Handover 기술기술

III. Proxy Mobile IPIII. Proxy Mobile IPIII. Proxy Mobile IPIII. Proxy Mobile IP

II. Mobile IPII. Mobile IPII. Mobile IPII. Mobile IP

IV. IV. MIHIV. IV. MIH

V. V. VHO 기술 구현시 이슈V. V. VHO 기술 구현시 이슈

VI. VI. 참조VI. VI. 참조

33Dec 2008Dec 2008

Vertical HandoverVertical Handover 기술기술

44Dec 2008Dec 2008

Vertical Handover(VHO) 의 정의 – 1/2

서로 다른 유무선 Access 간 단말의 서비스 및 네트워킹을 유지 시키는 Multi Access 기술

이기종망간 데이터서비스의 Seamless Mobility 를 의미 ( 일반적으로 IP Mobility)

Horizontal Handover 의 반대말

VHO 란 ?

Horizontal Handover Vertical Handover

IP Address Changed Changed

Access 기술 Not Changed Changed

Network Interface Not Changed Changed (Physical Interface)

Actually used IP Address at a time

Single IP Single IP or Multiple IP

Link Characteristic Not Changed Changed (Bandwidth, Service Coverage)

VHO vs. Horizontal Handover

55Dec 2008Dec 2008

QoS 입장에서의 VHO – Seamless Mobility

일반적인 IP 환경인 위의 예제에서 , Router B 에 있던 Host4 가 Router C 로 이동하면 네트워크가 달라지므로 Host4 의 IP 주소가 변경되어 Host1 로 부터 전송되는 메시지를 수신하지 못한다 . 그러므로 , 이동하는 단말의 끊김 없는 통신을 위하여 IP 가 바뀌지 않거나 ,application 의 연속성을 보장해 줄수 있는 기술을 사용해야 한다 . (KEY : IP 는 변하지 않는다 .) 예를 들어 와이브로 – 무선랜 간 이동시 서로 다른 default Router 환경 하에서 IP Address 가 바뀔 수 밖에 없는 상황임

1.0.0.1

1.0.0.2

2.0.0.3

4.0.0.5

Host 1 Host 2

Router A

Router B

Router C

2.0.0.4

4.0.0.4

Host 3 Host 4

Host 5 Host 4

Src Addr : 1.0.0.1Des Addr : 2.0.0.4

66Dec 2008Dec 2008

QoS 입장에서의 VHO – Seamless Mobility 란 ?

사용자 어플리케이션 세션을 유지하면서 물리적 네트웍을 전환 할 수 있는 능력으로 , 지연이나 데이터 유실 없이

연속적인 서비스를 제공하여 사용자 ( 혹은 단말 ) 의 유무선 접속 기술에 상관없이 언제 어디서나 인터넷 서비스를

제공 받을 수 있게 만드는 기술 ( IP Mobility 임 )

Seamless Mobility 란 ?

이기종망간 이동시 QoS 및 네트워크 세션의 단절이 일어남 .

Roaming 후 어플리케이션의 재실행이 필요

VPN 의 재로그인 필요

Roaming 중 잠재적인 데이터 손실에 노출

연결 재설정 , 어플리케이션의 재실행등의 불필요한 시간 소요

Seamless Mobility 의 부재시 ??

77Dec 2008Dec 2008

VHO 기술의 두가지 관점

Mobile IP Protocol 을 이용한 Seamless Handover

단말의 IP Address 는 불변

다양한 종류의 Mobile IP 방식이 존재함

COA, CCOA, FMIP(Fast Mobile IP), HMIP(Hierachical Mobile IP), Proxy Mobile IP, xGMIP 등

Mobile IP 기반의 VHO

Mobile IP 에 비해 IP Address 가 바뀌어도 ( 이기종망을 이동하여도 ) 상위 응용프로그램의 연속성을 보장해 주는

이동성 기술

기존망의 Node 들은 이동성과 무관한 경우가 많음

기술개발 및 적용이 용이하며 , 단말과 Contents Server 간의 기술이 대부분임 .

Layer 별로 다양한 기술들이 존재함 .

MOBIKE, mSCTP, HIP 등

비 Mobile IP 기반의 VHO

88Dec 2008Dec 2008

계층별 VHO 관련 기술 정리

• MIH : Media Independent Handover• HIP : Host Identity Protocol• mSCTP : mobile SCTP

MAC Layer(L2 아동성, 이기종망간 이동성)

Network Layer(네트웍 이동성)

Transport Layer(단말이동성)

Application Layer( 서비스 이동성)

Handover 및

자동로밍

위치관리 기법

고속이동

저속이동

L2 handover, 가상 이터페이스 기법, IP-in-IP

터널링, 기타터널링

Mobile IP, 주소 자동설정(IPv6)

mSCTP, HIP, MOBIKE

SIP

MIH, 멀티호밍(IPv6)

99Dec 2008Dec 2008

VHO 관련 기술 비교 – 단말과 네크워크 입장

이동성 제공 기술 type

프로토콜 단말 구현 Seamless 정도 ( 이동성 관리의 효율성 )

구현의 난이도

IP 주소 할당( 단말 입장 )

구현 노드 규격 추진 기관

단말 Client 가 필요없는 이동성 기술

PMIP 필요 없음 보통 높음 멀티 IP GGSN, HA

IETF

3GPP 의 WAG 와 PDG 연동

필요 없음 보통 높음 멀티 IP GGSN, WAG

3GPP

SIP 의 이동성

필요 없음 낮음 낮음 멀티 IP CSCF IETF

단말 Client 가 필요하고 기존망을 변경해야 하는 이동성 기술

COA 의 Mobile IP

필요함 높음 매우 높음 Single IP GGSN, HA, 단말

IETF

단말 Client 가 필요하고 기존망의 변경이 필요없는 이동성 기술

CCOA 의 Mobile IP

필요함 높음 보통 Single IP 단말 , HA IETF

MOBIKE 필요함 높음 보통 멀티 IP( 멀티 호밍 )

단말 , UAG

IETF, WiMAX 포럼

mSCTP, HIP, migrate TCP

필요함 높음 보통 멀티 IP( 멀티 호밍 )

단말 , Gateway

IETF

1010Dec 2008Dec 2008

Mobile IPMobile IP

1111Dec 2008Dec 2008

용어 정리 1/2

Mobile Node 가 위치하는 네트워크와 상관없이 변경되지 않고 유지되는 Mobile Node 의 IP 주소 Home Address

Mobile Node 의 home address 와 network prefix 가 일치하는 network

Mobile Node 의 Home Address 로 수신되는 메시지는 Home Network 으로 전달됨

Home Network

Mobile Node 의 Home Network 이외의 network

Foreign Network

Mobile IP 를 지원하는 Agent (home agent, foreign agent)

Mobility Agent

1212Dec 2008Dec 2008

용어 정리 2/2

일반적인 Router Advertisement 메시지에 Mobility Agent Advertisement extension 을 추가하여 생성한 advertisement 메시지

Agent Advertisement

Mobile Node 를 향하는 터널의 종점 ( 터널의 반대편 종점은 Home Agent 가 됨 )

Care-of Address

Mobile Node 가 등록된 Foreign Agent 의 주소 foreign agent care-of-address

DHCP 와 같은 방법으로 Mobile Node 의 network interface 에 할당된 local IP 주소 co-located care-of-address

1313Dec 2008Dec 2008

1-2. Mobile IP Concept

Host

Home Agent

Foreign Agent

Home link

Foreign link

Mobile Node

Mobile Node

tunnelingHost Movement

Mobile Node 가 Home Network 에 위치할 경우 , Mobile Node 와 Host 간에 송수신 packet Flow

Mobile Node 가 Foreign Network 에 위치할 경우 , Mobile Node 가 Host 로 보내는 packet Flow

Mobile Node 가 Foreign Network 에 위치할 경우 , Host 가 Mobile Node 로 보내는 packet Flow

1414Dec 2008Dec 2008

1-3. 구성요소 및 역할

Mobile IP 를 지원하는 단말 : IP(Home Address) 는 변하지 않는다 .

Mobile node

Mobile node 의 care-of-address 유지 및 관리 Mobile node 로 향하는 packet 이 자신에게 도달할 수 있도록 reach-ability Advertisement

message 를 전송한다 .

Mobile node 로 향하는 packet 을 intercept 하여 mobile node 의 care-of-address 로 tunneling 해준다 .

HA(Home Agent)

Mobile node 가 Home Agent 에게 care-of-address 를 등록하는 것을 돕는다 .

Home Agent 로 부터 tunneling 된 packet 을 de-tunneling 하여 mobile node 에게 전달한다 .

Mobile node 에 의해 만들어진 packet 을 보낼 수 있는 default router 역할을 한다 .

FA(Foreign Agent)

1515Dec 2008Dec 2008

2-1. Mobility Agent Discovery

Mobile Node 가 어떤 Mobility Agent 에 접속되어 있는지 판단

Agent Advertisements Message - Mobility Agent 가 동일 네트워크 내에 모든 노드에게 자신의 상태 정보를 전송함

Agent Solicitations Message

- Mobile Node 가 Advertisements Message 를 얻지 못했을 때 Mobility Agent 에게 Advertisements Message

의 송신을 요청

Agent Advertisements Message 와 Agent Solicitations Message 로 구성

Mobile Node 의 home address 와 Advertisements Message 의 source address 를 (network-prefix 부분 ) 비교 - Move Detection

1616Dec 2008Dec 2008

2-2. Agent Solicitations Message Format

reserved

ChecksumCode = 0Type = 10

Destination Address = 255.255.255.255(broadcast) or 224.0.0.2(multicast)

Source Address = mobile node’s home address

Header ChecksumProtocol = ICMP

TTL = 1

Fragment OffsetFlagsIdentification

Total LengthType of Service

IHLVers = 4

IP

Header

ICMP Router Solicitation

1717Dec 2008Dec 2008

2-3. Agent Advertisements Message Format -1

Destination Address = 255.255.255.255(broadcast) or 224.0.0.1(multicast)

Source Address = home and/or foreign agent’s address on this link

Header ChecksumProtocol = ICMPTTL = 1


Total LengthType of ServiceIHLVers = 4

IP

Header

ICMP Router Advertisement

LifetimeAddr EntryNum Addrs

Preference Level[1]

Preference Level[2]

Router Address[2]

Router Address[1]

ChecksumCodeType = 9

Care-of-Address[2]

Care-of-Address[1]

ReservedrGMFHBRRegistration Lifetime

Sequence NumberLengthType = 16

Mobility Agent Advertisement Extension

Prefix-Length[2]Prefix-Length[1]LengthType = 19 Prefix-length Extension(optional)

….

….

T

1818Dec 2008Dec 2008

2-4. Agent Advertisements Message Format –2

Sequence Number : 최초로 전송되는 Advertisement 의 sequence number 는 0 (0 ~ 0xffff)

Registration Lifetime : Mobility Agent 가 허용하는 최대 등록 시간 R bit (set 1) : FA 를 통해서 Registration B bit (set 1) : FA 가 busy 상태임을 표시 H bit (set 1) : Mobility Agent 가 HA 임을 나타냄 F bit (set 1) : Mobility Agent 가 FA 임을 나타냄 M bit (set 1) : Minimal Encapsulation 을 사용하여 tunneling 함 G bit (set 1) : GRE Protocol 을 사용하여 tunneling 함 r bit : 0 으로 설정하여 보냄 ( 수신 시 해당 값은 무시됨 ) T bit (set 1) : Foreign Agent 의 Reverse Tunneling 지원여부 Reserved : reserved filed (0 으로 설정하여 보냄 ) Care-of Address : FA 의 care-of address

1919Dec 2008Dec 2008

2-5. Don’t hear no Advertisements

1. Home link 에 접속해있다고 생각하고 , Home agent 의 상태가 비정상적인 것으로 판단하여 , Ho

me link 에 접속을 시도하기 위해 ICMP Echo Request message 를 날린다 . - Default router 로 부터 응답이 온다면 , home link 에 접속한 것과 같은 방법으로 통신

2. Default router 로 부터 응답이 없으면 , foreign link 에 위치하여 있다고 판단하여 , DHCP server 로

부터 IP 를 할당 받는다 - 성공 : 이 IP 를 CCOA 로 이용하여 , Registration 시도

- 실패 : 운용자가 직접 CCOA 로 이용할 IP 를 입력해 주길 기다린다

Mobile Node 가 Agent Solicitation Message 를 broadcast 하여도 Advertisement Message 를 수신하지 못할 경우 ,

2020Dec 2008Dec 2008

2-6. Move Detection

Using Lifetimes

Agent Advertisement message 의 ICMP Router Advertisement 부분의 Lifetime 필드를 이용 Mobile node 가 다음 Advertisement message 를 수신할 시간을 예상 예상된 시간이 지나도 Advertisement message 를 받지 못하면 다른 link 로 이동했다고 판단하고

Agent Solicitation message 를 보내어 다른 Advertisement message 를 받을 준비를 한다

Using Network-prefixes

Advertisement message 의 Source Address 를 저장해놓았다가 , 다른 IP Source Address 가

들어오면 , Mobile node 가 이동했다고 판단 - 동일 링크에서 이동한 경우 , no registration

- 다른 링크로 이동한 경우 , registration to Home-agent

같은 링크인지 다른 링크인지는 Agent Advertisement message 의 Prefix-Lengths Extension

부분을 참조하여 확인 - IF Network-prefix[i] = leftmost Prefix-Length[i] bits of Router Address[i] {same link }

- Else { different link }

2121Dec 2008Dec 2008

3-1. Registration Scenarios - 1

1. Foreign link 에 FA 가 존재할 경우

FA HA

Mobile node

Registration Request

Registration Reply

1 2

34

FA 의 care-of-address 를 이용하여 HA 에 등록한다 .

* COA 의 Mobile IP, PMIP 모두 비슷한 망구조임 .

2222Dec 2008Dec 2008


2. Foreign link 에 FA 가 없을 경우

HA

Mobile nodeRegistration Request

Registration Reply

1

2

단말의 Collocate-care-of-address(CCOA) 이용하여 HA 에 등록한다 .

* CCOA 의 Mobile IP, mSCTP, MOBIKE, HIP 등은 모두 비슷한 Network 구조로 동작함 .

2323Dec 2008Dec 2008


1. Mobile node 가 Home link 로 돌아왔을 경우

De-registration 한다 .

HA

Mobile nodeDe-registration Request

De-registration Reply

1

2

2424Dec 2008Dec 2008

3-2. Registration Request message Format -1

Destination Address

Source Address

Header ChecksumProtocol = UDPTTL = 1



ChecksumLength

Destination Port = 434Source Port

Identification

Care-of Address

Home Agent Address

Mobile Node’s Home Address

LifetimerGMDBSType = 1

IP

Header

UDP Header

Fixed-Length Portion of Registration Request

Authenticator(Default equals Keyed MD5)

. . . Index (SPI)

Security Parameter …LengthType = 32 Mobile-Home Authentication Extension

T x

2525Dec 2008Dec 2008

3-2. Registration Request Message Format-2

S bit : *Simultaneous Binding 지원 여부 B bit : Broadcast packet 전송 여부 D bit : CCOA 이용 (set 0 FA 의 COA 이용 ) M bit : IP in IP 대신 Minimal Encapsulation 사용 G bit : IP in IP 대신 GRE(Generic Routing Encapsulation) 사용 r bit : reserved filed (0 으로 설정하여 보냄 ) T bit : FA 의 Reverse Tunneling 요청 여부 x bit : 0 으로 설정하여 보냄 ( 의미가 없는 filed) lifetime : 0 de-registration , 0xFFFF infinity Home Address : 0 dynamic MIP, 0 보다 큰 값 static MIP Identification : Request 와 Reply message 의 matching value mobile node 와 home age

nt 간의 replay protection 에 사용됨

* HA 의 binding table 에 하나의 home address 에 여러 개의 COA 를 등록하는 것이 가능하다 .

2626Dec 2008Dec 2008

3-3. Registration Reply message Format-1

Identification

Home Agent Address

Mobile Node’s Home Address

LifetimeCodeType = 3 Fixed-Length Portion of Registration Reply

Request message Format 과 Fixed-Length Portion of Registration Request 부분만 다르다 .

2727Dec 2008Dec 2008

3-3. Registration Reply message Format-2

Code : Registration Request 의 결과 값

0 Registration 성공

1 Registration 성공1 이상값 실패 ( 자세한 코드 값은 RFC 3220 참조 )

Home Address : HA 가 Mobile Node 에 할당하는 Mobile IP 주소

2828Dec 2008Dec 2008

4-1. Packet Routing to and from Mobile Node

1. Home Agent 는 mobile node 에 대한 reach-ability 를 광고한다 .2. Mobile node 의 home address 로 향하는 packet 들을 HA 가 intercept 한다 .3. HA 는 등록된 COA 로 tunneling 하여 FA 로 packet 을 보낸다 .4. FA 는 de-tunneling 하여 해당 mobile node 에 packet 을 전달한다 .

HA

FA RouterCOA Host

: Original packet

: tunneled packet

CCOA

2929Dec 2008Dec 2008

4-2. Forward & Reverse Tunneling

Host

Home Agent

Foreign AgentForeign link

Mobile Node

tunneling

< Forward Tunneling >

Mobile node 에서 만들어진 packet 은 FA 를 통해 바로 internet 으로 전송된다 .

< Reverse Tunneling >

Host

Home Agent

Foreign AgentForeign link

Mobile Node

tunneling

Mobile node 에서 만들어진 packet 은 FA 를 통해 HA 로 tunneling 된다 .

* MIP 나 PMIP 이 상용화 된다면 사업자는 Reverse tunneling 방식으로 사용할 가능성이 높다 .( 과금 및 가입자 제어 이슈 때문 )

3030Dec 2008Dec 2008

4-3. Intercept packet

Mobile node 의 home address 에 대한 reach-ability Advertisement message 를 링크의 모든 노드에게 전송한다 .

Mobile node 의 home address 로 향하는 packet 은 모두 HA 로 보내진다 .

Proxy ARP

Host 가 mobile node 의 link-layer address 를 알기 위해 ARP request 를 보내면 , HA 가 proxy 역할을 하여 , mobile node 대신 HA 가 mobile node 의 IP home address 에 대응되는 link-layer address 를 Host 에게 보내준다 . 따라서 mobile mode 로 향하는 packet 은 HA 로 보내진다 .

3131Dec 2008Dec 2008

4-4. Mobile nodes send packet

With a Foreign Agent

FA 에서 보내주는 packet 의 source IP address 나 Agent advertisement message 의 default Router 주소 값을 next hop 으로 정하여 그 주소로 packet 을 보낸다 .

Without a Foreign Agent

CCOA Mobile IP 를 의미하며 , advertisement 되어지는 router address field 의 값으로 packet 을

보낸다 .

Advertisement message 가 없을 때는 DHCP 로 부터 할당받은 IP 주소를 CCOA 로 사용하여 HA

에 등록한다 .

3232Dec 2008Dec 2008

4-5. Tunneling - 1

IP-in-IP Encapsulation

Outer IP Header[RFC 2003]

Original IP Header

New IP Header

Payload

Destination Address (tunnel’s end-point)

Source Address (tunnel’s end-point)

Header ChecksumProtocol = 4 (IP-in-IP)TTL = 1



< IP-in-IP Encapsulation >

3333Dec 2008Dec 2008

4-5. Tunneling - 2

Original IP Header

Modified IP Header

Minimal Forwarding Header

Payload

(if present) Original Source Address

Original Destination Address

Header ChecksumreversedProtocolMinimal Forwarding Header[RFC 2004]

S

< Minimal Encapsulation >

3434Dec 2008Dec 2008

4-5. Tunneling - 3

GRE Header

[RFC 1701]

Original IP Header

New IP Header

GRE Header

Payload

Routing (optional)

Flags ProtocolRecurC R K S s Ver

Checksum (optional) Offset (optional)

Key (optional)

Sequence Number (optional)

< GRE(Generic Routing Encapsulation) >

3535Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios –1

• Mobile node’s home address 129.34.78.5• Mobile node’s home agent 129.34.78.254• Foreign agent’s wireless address 137.0.0.11• Foreign agent’s care-of address 9.2.20.11• DHCP-allocated care-of address 9.2.43.94• Mobile node’s source port 1094• Foreign agent’s source port 1105• Care-of address registration lifetime 60,000 seconds• Home agent-granted lifetime 35,000 seconds

3636Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(COA)–2 (Agent Advertisement)

Mobile Service ExtRouter AdvICMP headerIP header fiends

S = 137.0.0.11

D = 255.255.255.255

F=1

Type = 9

Code = 16

…….. Lifetime = 60,000

COA = 9.2.20.11

HA

Agent Advertisement message

FAMN

HOST

3737Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(COA) –3(MN FA)

IP header fiends UDP header Mobile IP message fields

Authentication Ext.

S = 129.34.78.5

D = 137.0.0.11

TTL = 1

Src port = 1094

Des port = 434

Type = 1 Lifetime = 60,000 COA = 9.2.20.11 HA = 129.34.78.254 MA = 129.34.78.5

SPI = 302

HA

MN

HOST

FA

3838Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(COA) –4(FA HA)


Authentication Ext.

S = 9.2.20.11

D = 129.34.78.254

TTL = 64

Src port = 1105

Des port = 434


SPI = 302

HA

MNHOST

FA

3939Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(COA) –5(HA FA)


Authentication Ext.

S = 129.34.78.254

D = 9.2.20.11

TTL = 64

Src port = 434

Des port = 1105

Type = 3 Lifetime = 35,000 HA = 129.34.78.254 MA = 129.34.78.5

SPI = 302

HA

MNHOST

FA

4040Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(COA) –6(FA MN)


Authentication Ext.

S = 137.0.0.11

D = 129.34.78.5

TTL = 1

Src port = 434

Des port = 1094

Type = 3 Lifetime = 35,000 HA = 129.34.78.254 MA = 129.34.78.5

SPI = 302

MN

HA

HOST

FA

4141Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(CCOA) –7(MN HA)

Authentication Ext.

Mobile IP message fields

UDP headerIP header fiends

S = 9.2.43.94

D = 129.34.78.254

TTL = 64

Src port = 1094

Des port = 434

Type = 1 Lifetime = 65,535 COA = 9.2.43.94 HA = 129.34.78.254 MA = 129.34.78.5 D bit = 1

SPI = 302

HA

MN

HOST

4242Dec 2008Dec 2008

5. Example Scenarios(CCOA) –8(HA MN)

IP header fiends

UDP header Mobile IP message fields

Authentication Ext.

S = 129.34.78.254

D = 129.34.78.5

TTL = 64

Src port = 434

Des port = 1094


SPI = 302

MN

HA

HOST

4343Dec 2008Dec 2008

Proxy Mobile IPProxy Mobile IP

4444Dec 2008Dec 2008

PMIP 개요

PMA Operation:

RFC 3344 을 지원하며 , 예외 사항 - No agent discovery (i.e. agent solicitation and advertisement) is supported - D-bit (De-encapsulation by MN): Registration Request 에는 항상 zero 로 셋팅

PMA 와 HA 간의 라우팅 경로의 설정 , 유지 및 종료 기능

HA Operation:

RFC 3344 을 지원하며 , 추가 사항 - 다수의 PMA 로부터 오는 PRRQ 들 간의 Sequencing - PRRQ 의 인증 (FA-HA AE or IPsec AH/ESP) - “draft-leung-mip4-proxy-mode-09.txt” 정의된 Proxy Mobile IPv4 Extensions 수행

Mobile device Operation:

Initial Network Access

Mobile Device Mobility

Sending and Receiving Packet

4545Dec 2008Dec 2008

PMIP Extension

PMIP 의 Extension:

PMIPv4 Per-Node Authentication Method Extension - Default: MN-HA Authentication Extension, RFC 3344

- Extension: FA-HA Authentication, IPSec Authentication

Proxy Mobile IPv4 Interface ID Extension

- An identifier of the interface

Proxy Mobile IPv4 Device ID Extension

- Ethernet MAC address, Mobile Equipment Identifier (MEID), International Mobile Equipment Identity

(IMEI), Electronic Serial Number (ESN)

Proxy Mobile IPv4 Subscriber ID Extension

- International Mobile Subscriber Identity (IMSI)

PMIP Access Technology Type Extension - 802.3, 802.11a/b/g, 802.16e, 802.16m, 3GPP EUTRAN/LTE, 3GPP UTRAN/GERAN, 3GPP2 1xRTT/HRPD, 3GPP2 UMB

4646Dec 2008Dec 2008

Proxy Registration Request (PRRQ)

Type = 1 S B D M G r T x Lifetime

Home Address

Home Agent

Care of Address

Identification

Identification

Extensions (Mobile IP NAI, PMIPv4 Per Node Authentication Method, PMIPv4 Interface ID, PMIPv4 Device ID, PMIPv4 Subscriber ID, PMIPv4 Access Technologe Type, Revocation Support, Foreign-Home Authentication)

0 7 8 15 16 23 24 31

* Mobile IP NAI Extension, Revocation Support Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion 은 mandatory 임

4747Dec 2008Dec 2008

Proxy Registration Reply (PRRP)

Type = 3 Code Lifetime

Home Address

Home Agent

Identification

Identification

Extensions (Mobile IP NAI, PMIPv4 Per Node Authentication Method, PMIPv4 Interface ID, PMIPv4 Device ID, PMIPv4 Subscriber ID, PMIPv4 Access Technologe Type, Revocation Support, Foreign-Home Authentication)

0 7 8 15 16 23 24 31

* Mobile IP NAI Extension, Revocation Support Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion 은 mandatory 임

4848Dec 2008Dec 2008

Registration Revocation

Type = 7 reserved A I reserved

Home Address

Home Domain Address

Foreign Domain Address

Revocation Identifier

Extensions (Mobile IP NAI, Foreign-Home Authentication)

0 7 8 15 16 23 24 31

* Mobile IP NAI Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion 은 mandatory 임

4949Dec 2008Dec 2008

Registration Revocation Acknowledge

0 7 8 15 16 23 24 31

* Mobile IP NAI Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion 은 mandatory 임

Type = 15 reserved I reserved

Home Address

Revocation Identifier

Extensions (Mobile IP NAI, Foreign-Home Authentication)

5050Dec 2008Dec 2008

Extensions (I)

• Mobile IP NAI Extension

Type = 131

Length

MN-NAI (variable)

0 7

• PMIPv4 Per-Node Authentication Method Extension

Type = 47

Sub-type = 1

Length

Method (FA-HA, IPSec)

0 7

• PMIPv4 Interface ID Extension

Type = 147

Length

Sub-type = 1

Identifier (variable)

0 7

• PMIPv4 Device ID Extension

Type = 147

Length

Sub-type = 2

ID-Type (Ethernet MAC, MEID, IMEI, ESN)

Ientifier (variable)

0 7

• PMIPv4 Subscriber ID Extension

Type = 147

Length

Sub-type = 3

ID-Type (IMSI)


0 7

• PMIPv4 Access Technology Type Extension

Type = 147

Length

Sub-type = 4

ID-Type (802.3, 802.11a/b/g, 802.16e,

802.16m, 3GPP, 3GPP2)


0 7

5151Dec 2008Dec 2008

Extensions (II)

• Revocation Support Extension

0 7

Type = 137

Length = 6

I Reserved

Reserved

Timestemp (4-byte)

• Foregin-Home Authentication Extension

Type = 34

Length

SPI (4-byte)

Authenticator (16-byte)

0 7

III. Message Format

5252Dec 2008Dec 2008

Initial Call Setup

HAFA(PMA)MN

Link Setup Request

AAA

Access-Request

Access-Accept

Proxy Registration Request (lifetime=n, NAI)

Proxy Registration Reply

Access-Request

Access-Accept

Link Setup Response

Data ForwardingData Forwarding

5353Dec 2008Dec 2008

Re-Registration

HAFA(PMA)MN AAA

Proxy Registration Request (lifetime=n, NAI)


PMIP BindingLink Setup

Timer < n

5454Dec 2008Dec 2008

Handover Call Flow (Singing binding)

HAOld FAMN

Link Setup Request

AAA

Access-Request

Access-Accept

Proxy Registration Request (lifetime=n, NAI, Sbit=0)


Access-Request

Access-Accept

Link Setup Response

Link Setup

New FA

PMIP Binding

Registration Revocation

Registration Revocation Acknowledge

5555Dec 2008Dec 2008

Handover Call Flow (Simulataneous binding)

HAOld FAMN

Link Setup Request

AAA

Access-Request

Access-Accept

Proxy Registration Request (lifetime=n, NAI, Sbit=1)


Access-Request

Access-Accept

Link Setup Response

Link Setup

New FA

PMIP Binding

Link Release Proxy Registration Request (lifetime=0, NAI, Sbit=1)


Bi-casting

5656Dec 2008Dec 2008

Relase Call Flow

HAFA(PMA)MN AAA

Proxy Registration Request (lifetime=0, NAI, S bit = 0 or 1)


PMIP BindingLink Setup

Link Release Request

Link Release Response

5757Dec 2008Dec 2008

MIH(Media Independent Handover)

5858Dec 2008Dec 2008

MIH(Media Independent Handover) – IEEE 802.21

MIH InformationServer

MIH InformationServer

WCDMA/HSDPA802.21 Enabled WCDMA/HSDPA802.21 Enabled

CDMA802.21 Enabled

CDMA802.21 Enabled

WiMAX/WiBro802.21 Enabled

WiMAX/WiBro802.21 Enabled

WLAN802.21 Enabled

WLAN802.21 Enabled

Mobile DeviceMobile Device

WCDMAOFF

WCDMAOFF

CDMAOFF

CDMAOFF

WiBroOFF

WiBroOFF

WLANON

WLANON

Global Network MAP-List of 802.11(WLAN) AP-List of 802.16(WiBro) RAS-List of WCDMA node-B/RNC-List of CDMA BTS/BSC

Global Network MAP-List of 802.11(WLAN) AP-List of 802.16(WiBro) RAS-List of WCDMA node-B/RNC-List of CDMA BTS/BSC

•L2 에서 서로 다른 이기종망간 위치정보( 인접정보 ) 를 단말에 제공하여 Seamless Roaming 을 원활하게 하는 IEEE 802.21 MIH 구현

5959Dec 2008Dec 2008

MIH Information Service

6060Dec 2008Dec 2008

VHO 기술 구현시 이슈- 이동통신망 적용시 고려할 점 -

6161Dec 2008Dec 2008

단말 이슈

서로 다른 무선 Access 간 통합이 선행 되어야 함 .

예를 들어 WiBro/HSDPA/WiFi 등의 무선 네트웍 Chipset 의 통합 - 저전력 설계 - 이기종 무선 Access 간 효과적인 Coordination

이러한 과정이 선행 되지 않는 한 완벽한 Seamless Mobility 는 불가능 하다 !!

퀄컴 , Broadcom, GCT 등 이동통신 및 WiMAX Chip vendor 의 협조가 필수

단말 기술의 발달

단말 자체의 Processing 성능이 아직도 부족하다 .( 아직도 IT 기술은 더 발달해야 한다 .) - 노트북 : Windows XP, Vista, Linux, MAC OS - PDA ? - Handset ?

-- 이동성 기술은 단말의 종합기술임 .( 네트워크의 중요성 보다는 단말의 중요성이 커짐 .)

6262Dec 2008Dec 2008

과금 및 인증 , 품질

서로 다른 통신사업자 , 서로 다른 과금 체계

무선 Access 간 서로 다른 가입자 인식 체계 ( 네트워크가 인식하는 ) - WCDMA, CDMA : IMSI - WiMAX/WiBro : MAC Address - WLAN : ID

서로 다른 Access 간 과금을 어떻게 할 것인가 ? - 무선 Access 지역간 과금 (ACR, GGSN) or 이동성 과금 (HA) - 기존 과금 체계의 대폭 수정이 필요 ( 과도한 투자가 요구됨 )

서로 다른 인증 체계

Handover 시 QoS 품질의 변화

6363Dec 2008Dec 2008

서비스 측면

네트워크 서비스 이슈

무선 초기 접속 시간 단말 성능 통신사업자에 적합한 Policy 수립 Battery 문제

이동성이 반드시 보장되어야 하는 서비스가 있는가 ?

착신형 서비스 (VoIP, Push to talk)

IPv6

Static IP

Always On( Preservation)

6464Dec 2008Dec 2008

참조 : KT-KTF 이기종망간 VHO

시험망 구현 및 적용

6565Dec 2008Dec 2008

KT-KTF 이기종망간 VHO 시험망 구성도 – PMIP/MIH 적용

RAS

WiBro NetworkWiBro Network

WCDMA Network/ KTF 일산 -TB

WCDMA Network/ KTF 일산 -TB

GGSN

ACRMIH/ Client

KT Network

AAA DHCP

HA

MIH Server

MIH/ ClientNODE-B

WCDMA NetworkWCDMA Network

SGSN

KT 우면동KT 우면동

HA

Dec 2008Dec 2008

Proxy Mobile IP – WCDMA call flow

GGSN/FA HASGSNMTTEAT-commands

[APN]LCP negotiation

[MRU, Auth, Prot…]

Authentication

[CHAP/PAP/none]

IPCP Config-req

[IP-address, Header compression]

IPCP Config-Ack

[IP-address, Header compression]

Insert Home address in PDP context

PMIP Registration Request[CoA, NAI Ext, Revo Ext, FA-HA Ext]

PMIP Registration Reply

[HoA, Lifetime]

RNC

The MT store the authentication parameter

Activate PDP Context Request

Access RequestAccess Accept

AAA

Create PDP Context Req

[APN, EUA, QoS, PDP-type, TID, PCO]

Create PDP Context Response

[PCOPCO, EUA, Cause]Activate PDP Context Accept

Dec 2008Dec 2008

Mobile IP - WCDMA

AT-commands

[APN]LCP negotiation

[MRU]

Activate PDP Context Request

Create PDP Context Request

[APN=MIPv4FA]

MIP Registration RequestMIP Registration Reply

[HoA, Lifetime]

Create PDP Context Response

[no PDP address]Activate PDP Context Accept

IPCP Config-Ack

[MIPv4]

MIP Registration Reply

MIP Registration Request

[CoA, NAI Ext, MN-HA Ext]

Update PDP contextUpdate PDP context

Agent Advertisement

[CoA]

Insert Home address in PDP context

GGSN/FA HASGSNMTTE RNC AAA

IPCP Config-req

[MIPv4 - RFC 2290]

Access RequestAccess Accept

6868Dec 2008Dec 2008

Mobile-initiated Handover Procedure (ACR->GGSN)

Activate/Create PDP Context Request

User Traffic

MIH_MN_HO_Commit Request

MIH_N2N_HO_Commit Request

MIH_N2N_HO_Commit Response

MIH_MN_HO_Commit Response

Activate/Create PDP Context Response

MIH_N2N_HO_Complete Request

MIH_N2N_HO_Complete Response

User Traffic

Radio

Threshold

Check

Resource

Preparation

HSDPA

Access

Resource

Release

ACR (Serving NW)ACR (Serving NW) GGSN (Candidate NW)GGSN (Candidate NW) HA / MIH ServerHA / MIH ServerAAAAAAMNMN

RADIUS Access Request

Proxy Register Request

Save Home Address

MIH_MN_HO_Complete_Request

MIH_MN_HO_Complete_Response

Proxy Register Reply

Assign End User Address RADIUS Access Accept

6969Dec 2008Dec 2008

Mobile-initiated Handover Procedure (GGSN->ACR : Single Binding)







User Traffic

Resource

Preparation

HSDPA

Release

Resource

Release

Establish new L2 connection

GGSN (Serving NW)GGSN (Serving NW) ACR (Candidate NW)ACR (Candidate NW) HA / MIH ServerHA / MIH ServerAAAAAAMNMN

Link Up



De-activate/Delete PDP Context Request

Register Revocation

De-activate/Delete PDP Context Response

Register Revocation Acknowledgment

User TrafficRadio

Threshold

Check

7070Dec 2008Dec 2008

Mobile-initiated Handover Procedure (GGSN->ACR : Simultaneous Binding)







User Traffic

Resource

Preparation

HSDPA

Release

Resource

Release

Establish new L2 connection

GGSN (Serving NW)GGSN (Serving NW) ACR (Candidate NW)ACR (Candidate NW) HA / MIH ServerHA / MIH ServerAAAAAAMNMN

Link Up



De-activate/Delete PDP Context Request

Proxy Register Request (Lifetime=0)

De-activate/Delete PDP Context Response

Proxy Register Reply

User TrafficRadio

Threshold

Check

Documents

Dec 2008 1 QoS 보장을 위한 이기종망 (WiFi/HSPA/WiMax) 간 Vertical Handover 기술 구현과 적용 ( MIP, PMIP, MIH 중심으로 ) 2008.12.5 KTF 연구개발원 진성일