Hayato SAITO, Mitsutoshi MATSUDA, Masato NOTO

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1 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 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

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:CoA Dst:LCoA 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
MAP CN MN Main Packet Dst:HoA Buffered Mapping Req. Dst: CoA Buffered Mapping Req. Dst: LCoA Make NAPT 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 Make NAPT Mapping Rep. Dst: MAP Mapping Msg. (HA-MN) Mapping Msg. (MAP-MN) Eject from Buffer and Convert 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 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)
Binding Msg. Dst: MAP Make NAPT and Make Binding Binding Msg. Dst: CoA Make NAPT Make NAPT and Make Binding Binding Msg. Dst: HA Binding Msg. Dst: CoA Binding Msg. Dst: LCoA Make NAPT 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 図6 実験トポロジ MN×10 MN×10 MN×10 MN×10 HA MN×10 MAP CN×80 MAP
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 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 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 HA MAP 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 l = t - told 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7　TCP遅延特性 図8　UDP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．