mobile ipv6 handoff by xcast

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Mobile IPv6 handoff by XCAST

Mobile IPv6 handoff by XCAST

Jan 8, 2002( 株 )富士通研究所

江崎　裕

For N2G-nw

http://www11.u-page.so-net.ne.jp/ba3/iorin/xcast.html

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将来の移動通信環境

MobileNode

AAAサーバ

サービス制御機能( ユーザ環境に応じたサービス提供 )

•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-A

ISP-B ISP-C

ISP-D

サービスプロファイル DB

WCDMA

•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 )

無線 LAN Bluetooth

PHS

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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

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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

BS BS BS BS

Core network

HACN

(Moving direction)

MN

(Home address)

MN: Mobile NodeBS: Base StationHA: Home AgentCN: Correspondent Node

Subnets

CoA#1 CoA#2 CoA#3 CoA#4

Home Link

Binding

CoA #1

Bind

ing

CoA

#2

IPv6 datagram

Xcas

t+IPv

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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

？？

Seamoby WG

MobileIP WG

検討主体

MIPv6

MIPv6( 上位層 )+Celler 網内ルーティング

MIPv6

ルーティング

なし( 送信元で routing header 追加 )

なしHA/CN からのマルチキャスト +複数 BS からの受信

Handoff by xcast<draft-ezaki-handoff-xcast-01.txt>

なしGateway+Celler IP 網(RAN) 内ノード群

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

CellerIP<draft-ietf-mobileip-cellularip-00.txt>

・ 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)

MAP(Mobile Anchor Point)

階層化によるエリア内移動の隠蔽

階層化 MobileIP<draft-ietf-mobileip-hmipv6-01.txt>

中間ノードでのIP-in-IP エンカプスレーション

MIPv6 に対する追加エンティティ

動作概要

RAN: Radio Access NetworkSeamobyWG: Context and Micro-mobility Routing WG

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Mobile IPv6

<Mobile IPv4 との差異 >•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

InternetCN2

MN

Home Address

CN1IPv6 Router

IPv6 RouterIPv6 Router

(HA)

Home Link

Care-of Address

移動

SA： HA-MN,CN1-MN

SA： CN1-MN

SA： HA-MN

Binding Update

転送ﾊﾟｹｯﾄSA： Security Association

Foreign Link

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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 headerSRC=TokyoDST=N.Y.

Hop-byHop header

TAIL=Paris

ROUTING header[N.Y., London, Paris][ 1 , 1 , 0 ]

Destinationheader

UDPheader

Tokyo

LondonN.Y.

ParisInternet

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Behavior of XCAST datagram

Tokyo

LondonN.Y.

Paris[NY, London, Paris][ 1 , 1 , 1 ]

[NY, London, Paris][ 0 , 1 , 1 ]

[NY, London, Paris][ 1 , 0 , 0 ]

•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

•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 )

BS BS BS BS

Core network

HACN

(Moving direction)

MN

(Home address)

MN: Mobile NodeBS: Base StationHA: Home AgentCN: Correspondent Node

Subnets

CoA#1 CoA#2 CoA#3 CoA#4

Home Link

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Handoff by Xcast6 詳細 (2/4)

CN HA BS1 BS2 BS3 MN

( 複数 CoA の登録 )

Fig.3.2 Multiple COA registration and packet multicast

wireless

wired

multicast

(Subnet Info.)

(Subnet Info.)

(Binding Updates for CoA#1 & CoA#2)

User Data packet

(multicasted)

CoA#1

CoA#2

CoA#1CoA#2 受信可能なす

べての CoA をBinding してお

く

受信可能なすべての CoA をBinding してお

く

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Delete CoA#1

Handoff by Xcast6 詳細 (3/4)

CN HA BS1 BS2 BS3 MN

(Smooth handoff の例 )

Fig.3.4 Smooth handoff sequence example

wireless

wired

multicast

(hard to receive)

(Binding Update for CoA#3)

Data packet

(multicasted)

CoA#3

Data packet

(Binding Update for CoA#1)

(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

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

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Handoff by Xcast6 詳細 (4/4)

CN HA BS1 BS2 BS3 MN

(Fast handoff の例 )

Fig.4.6 Fast handoff by the control of Link selection for BS

wireless

wired

multicast

(Activation)

Data packet

(multicasted)

Data packet

(multicasted)

BS への操作のみでルート切り替え可能

BS への操作のみでルート切り替え可能(Inactivation)

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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

MobileNode

•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。

Internet

•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 )

無線 LAN Bluetooth

IMT2000 網

NetVehicle

HotSpot

ADSL/FTTH

Bluetooth

AAAserver ( 屋外 )

( 屋内 )

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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

MobileNode

AAAサーバ

ISP

コンテンツプロバイダ

無線 LAN

AAAサーバ

AAA/ ルーティングサーバ

コンテンツDB コンテンツ DB

代行サーバ

IMT2000網

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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。( 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

Internet

MobileNode

HotSpot 用機器

NetVehicle

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商品展開例 - パーソナル広告システム -

認証キー

キャリア階層

プロバイダ階層

ASP階層

ユーザプロパティ

Home Network

ディレクトリ情報

ユーザプロパティと広告情報の取得

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

Hot Spots

Users Pad

広告情報の組み立て

Visited Network 認証サーバ

認証サーバ

メッセージ編集サーバ