For N2G-nw
Mobile IPv6 handoff by
XCAST
Jan 8, 2002
(株)富士通研究所
江崎 裕
http://www11.u-page.so-net.ne.jp/ba3/iorin/xcast.html
1
将来の移動通信環境
•マルチキャリア化
•様々なアクセス手段の出現
•無線高速化による小ゾーン化
•頻繁な移動処理
•Realtimeアプリ普及による無瞬
断化の要求
•端末能力/リンク環境/ユーザ権
限に応じたサービス提供が必要
•AAA適用領域の拡大 ISP-B
ISP-C
サービス制御機能
(ユーザ環境に応じた
サービス提供)
AAA
サーバ
ISP-D
ISP-A
WCDMA
MobileNode
サービス
プロファイルDB
PHS
無線LAN
Bluetooth
•ヘテロジニアスなリンク環境への対応
•スムースハンドオフ機能(瞬断ゼロの実現)
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Handoff by Xcast6
(背景とねらい)
• モバイル加入者の爆発的増加
• 単一キャリア/ISP形態からマルチキャリア
/ISP形態への変化
• ユーザ囲い込み戦略と基地局設備投資負担の限界
• 街角無線LAN技術の普及
• ヘテロジニアスなリンク環境への対応
• Realtime通信への対応
•
MobileIPはもともと荒いhandoffを指向
⇒Explicit multicast(Xcast)技術と
Mobile IPv6技術を用いた高速&スムースな
モビリティ管理技術
3
Handoff by Xcast6
(cont.)
(基本アイディア)
• MobileIPをベー
スに、登録した
すべてのCoAに
Xcast手法でパ
ケットをマルチ
キャスト
• 受信端末で重複
したパケットを
選択受信する
• End-endのみでの
移動管理。中間
ルータへの機能
追加不要
(Home address)
IPv6 datagram
CN
HA
Home Link
Core network
BS
BS
CoA#1
BS
CoA#2
MN
(Moving direction)
Subnets
BS
CoA#3
CoA#4
MN: Mobile Node
BS: Base Station
HA: Home Agent
CN: Correspondent Node
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応用例(pnet)
ISM帯を用いた街じゅ
う無線LANシステム
• 街中にIEEE802.11b(無線LAN)
やBluetoothのアクセスポイン
トを散りばめ、インタネット
アクセス環境を提供
• 極小ゾーンの移動管理に
Handoff by Xcastを利用
ISM: Industries, Science and Medical band
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他の方式との比較
階層化MobileIP
<draft-ietf-mobileiphmipv6-01.txt>
CellerIP
<draft-ietf-mobileipcellularip-00.txt>
Handoff by xcast
<draft-ezaki-handoffxcast-01.txt>
動作概要
MIPv6に対
する追加エ
ンティティ
中間ノードでの
IP-in-IPエンカプ
スレーション
ルーティン
グ
検討主体
階層化による
エリア内移動
の隠蔽
MAP
・MAPにてIPinIPエ
ンカプスレーション
(Basic Mode)
・MAPにてデカプス
レーション後再エン
カプスレーション
(Extended Mode)
MIPv6
MobileIP
WG
独自ルーティ
ングによる
RANでのロー
カルなモビリ
ティの提供
Gateway+
Celler IP網
(RAN)内ノー
ド群
なし
MIPv6(上位
層)+Celler
網内ルー
ティング
Seamoby
WG
HA/CNから
のマルチキャ
スト+複数BS
からの受信
なし
なし
(送信元でrouting
header追加)
MIPv6
??
(Mobile Anchor
Point)
RAN: Radio Access Network
SeamobyWG: Context and Micro-mobility Routing WG
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Mobile IPv6
Home Link
SA:HA-MN
IPv6 Router
(HA)
IPv6 Router
CN2
Internet
Home Address
CN1
SA:CN1-MN
IPv6 Router
移動
Foreign Link
MN
Care-of Address
<Mobile IPv4との差異>
SA:HA-MN,CN1-MN
Binding Update
パケット転送
SA:Security Association
•FAなし
•経路最適化を統合的にサポート
•IPレイヤでモビリティをサポート
•位置登録には、IPv6のオプションヘッダを利用
•位置登録情報は、ユーザデータにピギーパック可能
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Explicit Multicast for Small Group
(Xcast)
グループアドレスの代わりに、ユニキャ
ストアドレスをIPv6 routingヘッダ上に
並べる方式
IPv6 header Hop-byHop
SRC=Tokyo
header
DST=N.Y. TAIL=Paris
ROUTING header
[N.Y., London, Paris]
[ 1 , 1
, 0 ]
Destination UDP
header header
Internet
Paris
Tokyo
N.Y.
London
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Behavior of XCAST datagram
•各ルータは、自unicastルーティングテーブルを
もとにroutingヘッダ上の配布リストを参照する
Tokyo
[NY, London, Paris]
[ 1 ,
1 , 1 ]
N.Y.
[NY, London, Paris]
[ 0 ,
1 , 1 ]
[NY, London, Paris]
[ 1 ,
0 , 0 ]
Paris
London
•同一next hop向けのパケットをまとめて転送する
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Xcastの特徴
○管理が容易
•
•
•
•
マルチキャストルーティングプロトコルが不要
中間ルータで、マルチキャスト状態の管理が不要
グループアドレス(Class D)不要
Senderはどこにでも置ける
○‘全二重’のマルチキャスト
×受信者数の制限
• そんなに多くヘッダにアドレスが並べられない
×中間ルータでの作業量増加
• ヘッダ情報の増加
• ルーティングテーブルの複数回ルックアップ
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Handoff by Xcast6詳細(1/4)
(ネットワーク構成)
(Home address)
CN
HA
Home Link
Core network
BS
BS
CoA#1
BS
CoA#2
MN
(Moving direction)
BS
CoA#3
Subnets
CoA#4
MN: Mobile Node
BS: Base Station
HA: Home Agent
CN: Correspondent Node
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Handoff by Xcast6詳細(2/4)
(複数CoAの登録)
CN
HA
BS1
BS2
BS3
MN
(Subnet Info.)
(Subnet Info.)
CoA#1
CoA#2
CoA#1
CoA#2
(Binding Updates for CoA#1 & CoA#2)
User Data packet
受信可能なす
べてのCoAを
Bindingしておく
(multicasted)
wireless
wired
multicast
Fig.3.2 Multiple COA registration and packet multicast
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Handoff by Xcast6詳細(3/4)
(Smooth handoffの例)
CN
HA
BS1
BS2
BS3
MN
Data packet
(hard to receive)
(multicasted)
CoA#3
Delete CoA#1
(Binding Update for CoA#3)
(Binding Update for CoA#1)
Data packet
(multicasted)
CoA#2からの
パケット疎通を
確保したままで
CoA#3ルートを
開通可能
wireless
wired
multicast
Fig.3.4 Smooth handoff sequence example
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Handoff by Xcast6詳細(4/4)
(Fast handoffの例)
CN
HA
BS1
BS2
BS3
MN
Data packet
(multicasted)
(Activation)
(Inactivation)
BSへの操作の
みでルート切り
替え可能
Data packet
(multicasted)
wireless
wired
multicast
Fig.4.6 Fast handoff by the control of Link selection for BS
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MIPv6基本仕様からの主な変更点
• ヘッダフォーマットの一部変更
• Xcastを載せるヘッダ(routing header)の追加
• Mobile IPv6の基本仕様は変更なし
• HA/CNのCoAレコード構成法の変更
• ひとつのMNに対し単一のCoAしか扱えなかったものを複
数のCoAを対応させる
• 新しいCoAをbindingする際の動作変更
• 新CoAの上書きでなく、旧CoAとともに記憶する
• タイムアウトまたは、MNからの明示的な消去要求でのみ
旧CoAを消去
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開発スケジュール
• Internet-Draft作成(2000/11,2001/5)
<draft-ezaki-handoff-xcast-01.txt>
(参考ページ)
http://www11.u-page.so-net.ne.jp/ba3/iorin/xcast.html
• 実装作業&動作確認(~2001/12)
• スクラッチからのMIPv6作成は難
• 公開されているMIPv6実装をベースに改造する
• SFC-Mobile IPv6実装をもとに改造点を検討中
• コード公開(いつかはきっと)
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課題
• Last-hop無線リンクのハンドリング法
• L2 or L3?
• 既存MIPv6機器との相互接続
• 既存MIPv6機器には、xcastが流せない
• 事前にcapabilityをやりとりしておく方向
• サポートすべき電波媒体
• 802.11a/b/e, Bluetooth or other?
• 実装方法
• 公開されているMIPv6実装が少ない
• MIPv6は相互接続テスト中。
• KAME統一版のMIPv6コード公開は2001年後半~?
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リアルタイムアプリケーションの普及
•有線アクセス手段の低廉化で、ユビキタスなネット
ワーク環境が実現。
•街中でも、宅内でもシームレスで途切れのない通信
サービスが要求される。
AAAserver
(屋外)
Internet
(屋内)
ADSL/FTTH
無線LAN
HotSpot
Bluetooth
NetVehicle
IMT2000網
Bluetooth
MobileNode
•ヘテロジニアスなリンク環境への対応
•スムースハンドオフ機能(瞬断ゼロの実現)
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商品展開例
-キャリア/プロバイダ向けサーバ• mobileキャリア向けのAAAサーバ
• ISP/コンテンツプロバイダ向けのAAAサーバ
およびXcastルータ
• コンテンツプロバイダ向けのAAA&配信代行
サービス
AAA/ルーティング
サーバ
AAA
サーバ
コンテンツ
DB
AAA
サーバ
コンテンツDB
代行サーバ
IMT2000網
コンテンツ
プロバイダ
ISP
無線LAN
MobileNode
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商品展開例-コンシュマー向け製品エンドユーザが、街中や宅内でreal-time
サービスを受けるためのシステム。
•Bluetoothなどの無線インタフェースで
アクセスポイントに接続する。
•スムースハンドオフ機能により、どこに
いてもとぎれないサービスが可能。
•自動的なAAA機能と、移動先のユー
ザ環境(e.g.利用可能な帯域、利用機
器、契約したサービスグレード)の自動
認識により、adaptiveなコンテンツ品質
の選択が可能。
Internet
HotSpot用機器
(製品例)
•専用装置
(e.g.Bluetooth付きwalkman、カメラ)
•PC用アプリケーションソフト
•家庭用ルータ(NetVehicle)
•屋外用無線アクセスポイントなど
MobileNode
NetVehicle
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商品展開例-パーソナル広告システムディレクトリ情報
広告情報の組み立て
ASP
階層
メッセージ
編集サーバ
Visited Network
認証サーバ
プロバイダ
ユーザプロパティと
階層
広告情報の取得
認証キー
ユーザプロパティ
Home Network
認証サーバ
キャリア
階層
Hot Spots
インタネットアクセスの提供および、
場所と場面に合った情報のPush
Users Pad
22
ダウンロード

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