본 논문에서는 모바일 IPv6 망에서 트래픽을 모니터링하고 사용자의 이동성 정보를 분석하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서는 트래픽 모니터 링을 위한 별도의 소프트웨어를 단말에 설치하지 않고 라우터에서 패킷들을 모니터링하여 핸드오버 지연시간을 분석한다. 라우터에서 플로우 기반 트래픽 모니터링을 수행하기 위하여 표준 플로우 기반 트래픽 모니터링 방법인 IPFIX를 사용한다. 따라서, 단말과 상관없이 라우터에서의 모니터링만으로 사용자의 이동성에 대한 정보를 분석할 수 있는 장점을 가진다. 제안한 방법을 검증하기 위하여 실제 구축된 802.11 기반의 모바일 IPv6 망에서 이동성 실험을 수행하여 핸드오버를 측정하고 분석하였다. 실험을 통하여 분석된 결과 다운로드의 핸드오버 지연시간 측정 결과는 약간의 오차를 포함하였지만, 업로드의 핸드오버 지연시간 측정은 정확한 결과를 보여주었다.
차세대 인터넷의 기반이 되고 있는 IPv6(Internet Protocol version 6, RFC2460)상에서 이동성(Mobility)을 지원하기 위하여 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 Mobile IPv6에 대한 표준화 작업을 진행 중에 있다. 본 논문에서는 라우터, 홈에이전트와 외부네트워크라우터 등의 접근노드, 대응노드, 이동단말 등의 구성요소를 활용하여 IPv6 상에서 이동성지원시스템을 구축하였으며 구축된 시스템에서 Mobile IPv6 기능 및 성능 평가를 수행하였다.
무선 환경에서의 이동 중 고속의 멀티미디어 서비스 제공에 대한 수요가 증가하면서 (Wireless Broadband internet) 시스템과 같은 MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) 기술에 대한 관심이 점차 증가하고 있다. 이러한 WiBro 시스템은 기존의 셀룰라(Cellular) 시스템 기반의 이동 통신망과는 달리 기본적으로 IP 기반의 백본 네트워크로 구성될 것이며 ALL-lP로의 망 진화의 흐름에 따라서 궁극적으로는 IPv6 (IP version six) 기반의 백본 네트워크로 도입될 것이다. 이와 같은 무선 이동 환경에서는 WiBro 시스템의 물리 계층이나 매체 접근 제어 계층에서의 이동성 지원 방안뿐만 아니라 네트워크 계층에서의 이동성 지원 프로토콜 지원이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 IPv6 기반의 WiBro 시스템에서 단말의 서브넷 (Subnet) 간 핸드오버 성능을 향상시키기 위한 고속 핸드오버 방안을 제안하고 모의실험을 통해서 제안한 메카니즘 (Mechanism)이 서브넷 간 핸드오버 시 발생할 수 있는 데이터 유실 문제와 핸드오버 지연 발생 문제 등을 개선할 수 있다는 것을 보인다.
표준 Mobile IPv6(MIPv6)는 이종 접속 망간 호스트 이동성을 지원할 때, 핸드오프(handoff) 시 발생하는 링크 단절과 터널 변경시점의 차이로 인해 패킷 손실을 유발한다. 다시 말해, 새로운 터널 생성과 라우팅 갱신 과정에서 추가적인 패킷 손실이 발생하게 된다. 본 논문은 이 때 발생하는 상 하향 패킷 손실을 최소화하는 Mobile IPv6기반 이원적 터널 기법을 제안한다. 그래서, UMTS 광대역 망과 WLAN 협대역 망을 이종 접속 망 모델로 설정하고, 사이에서 Mobile IPv6기반 핸드오프 시 발생하는 패킷 손실을 정량적 분석과 컴퓨터 모의실험 측정을 통해 제안 기법의 성능 향상을 입증한다.
미래에는 Mobile IP의 이동 노드 사용자가 증가할 것이기 때문에 보다 효율적인 이동성 관리 기법이 필요할 것이다. 특히 이동 노드의 수가 증가함에 따라 이동성을 지원하기 위한 바인딩 갱신 메시지 수는 증가한다. 따라서 , 본 논문에서는 이동 노드의 이동성 패턴의 지역적 특성이 반영된 프로파일 정보를 이용하여 네트워크 상에서 바인딩 갱신 메시지의 라이프타임 값을 조정함으로써 바인딩 갱신 메시지의 수를 감소시킬 수 있는 프로과일 기반의 전략을 제안한다. 본 논문에서는 이동 노드의 과거 이동성 패턴 정보를 이용하여 이동 노드가 가지고 있는 프로파일의 평균 상주시간 정보를 라이프타임 값으로 설정하는 적응적 라이프타임과 이동성 정보가 없는 경우에 기존 Mobile IPv6에서 사용하는 라이프타임 값을 그대로 사용하는 디폴트 라이프타임이 존재한다. 그리고, Mobile IPv6에서의 효율적인 라우팅을 위해 프로파일 정보에 기반한 두개의 라이프타임을 효율적으로 관리함으로써 바인딩 갱신 메시지와 바인딩 요청 메시지의 수를 감소시킬 수 있으며, 상당한 통신비용 절감효과를 기대할 수 있다.
이동성을 제공하기 위해 IETF에서는 Mobile IP 라는 프로토콜을 제안하였다. IETF에서는 주소고갈 문제를 해결하기 위해 앞으로도 계속적인 수요를 충족시킬 만큼의 충분한 주소를 제공할 수 있는 IPv6의 차세대 인터넷 프로토콜을 채택하였다. 본 논문에서는 Mobile IP에서 핸드오프가 발생할 때 패킷의 손실을 최소화하는 과정을 알아본다. 또한 Mobile IP기능을 IPv6에서 재설계함으로써 이동 노드가 접속점을 변경시킬 때 핸드오버가 발생하는데 이때, 성능 향상을 위한 바인딩 캐쉬 서버 도입과 지역등록 방안을 제안한다. 제한 사항에 대한 시뮬레이션을 하기 위해 Linux Machine을 이용한 Network Simulator(version-2)를 사용 하였다.
Fast Handover[1] 프로토콜은 핸드오프 과정에서 발생하는 지연 시간을 줄임으로써 끊김없는 핸드오프가 가능하도록 해준다. 핸드오프 지연시간을 줄이기 위해서 Fast Handover는 링크 계층의 트리거 정보를 이용한 예측 기법을 사용한다. 따라서 기존 Mobile IPv6에 비해서 더 많은 시그널링 비용을 초래한다. 뿐만 아니라 가변적인 특성을 가지는 링크 특성으로 인해 예측한 정보가 정확하지 않을 수도 있고 이 경우에는 불필요한 버퍼 공간을 낭비하게 된다. 따라서, 이러한 부가적인 비용을 고려하여 Fast Handover와 Mobile IPv6의 성능을 비교, 평가하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 두 프로토콜에서의 시그널링 비용과 패킷 전송 비용을 모델링하여 링크 계층 트리거의 시점이 전체 비용에 미치는 영향과 핸드오프 과정에서의 버퍼 요구량을 비교하였다. 그 결과 최적화된 핸드오프 성능을 위해서 트리거 시점을 적합하게 설정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.
Mobile IPv6 환경에서 빠른 핸드오버 프로토콜은 핸드오버 과정에서 발생하는 지연 시간을 줄임으로써 끊김 없는 핸드오버가 가능하도록 해준다 본 논문에서는 이러한 빠른 핸드오버의 이점을 멀티캐스트 서비스에 효율적으로 적용할 수 있는 FMIP-M 메커니즘을 제안한다. FMIP-M 메커니즘은 Mobile IPv6 환경에서 신뢰성 있는 멀티캐스트 서비스를 지원하는 빠른 핸드오버 메커니즘으로, 호스트의 이동 시 기존의 멀티캐스트 서비스에 빠른 핸드오버 프로토콜을 적용했을 때 발생하는 데이터 손실 문제를 이전 AR를 통해 보상 받게 되므로 신뢰성 있는 데이터 전송을 할 수 있게 한다. 또한 멀티캐스트 서비스 경로의 변화에 따라 멀티캐스트 서비스를 받는 방법 선택을 동적으로 수행하여 전송 경로를 최적에 가깝게 설정함으로써 좀더 효율적인 멀티캐스트 서비스가 가능하도록 한다. 다양한 환경에서의 성능 모델 분석 결과를 통해 제안된 방법이 패킷 전송 비용 측면에서 우수한 성능을 보였다.
최근 인터넷 멀티미디어 트래픽 증가 및 IP 이동성에 대한 요구의 증가로 인하여 모바일 환경에서 효율적인 멀티미디어 서비스에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이동 사용자에게 무선단말을 통해 인터넷 방송과 같은 멀티미디어를 제공하는 서비스는 차세대 네트워크에서 보다 일반적인 서비스형태가 될 것이며 이를 위해 무선 대역폭의 효율적인 활용을 위한 멀티캐스트 기술은 현재보다 활발히 사용될 것으로 예상된다. 이와 같은 점을 고려할 때 모바일 환경에서의 효율적인 멀티캐스트 프로토콜의 개발은 필수적인 요소이며 특히 방대한 멀티캐스트의 개념을 채택하고 있는 IPv6 환경에서 더욱 중요한 의미를 갖는다 할 것이다 현재 IETF 에서 Mobile IPv4와 IPv6를 위해 두 가지 이동 멀티캐스팅 방법을 제시하고 있으나, 각 방식은 많은 개선의 여지를 보이고 있을 뿐 아니라 IPv6의 멀티캐스트 개념을 적절히 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 Mobile IPv6 환경에서 새로운 이동 멀티캐스트 스킴을 제안한다. 제안된 방법은 IETF 의 두 방식에 대한 단점을 보완함과 동시에 이동 호스트가 방문하는 포린 링크에 어떠한 추가적인 기능을 요구하지 않으며 MIPv6 설계 요구사항을 최대한 반영하므로 최소한의 수정만으로 구현 가능한 장점을 가진다.
무선 통신 기술이 급속히 발전하면서 이동 중 데이터 통신이 가능하도록 하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 효율적인 이동성 제공 방안으로 멀티캐스트 기반 이동성 제공 방안을 제안하고 모의실험을 통하여 TCP 트래픽에 대한 성능을 분석하였다. 본 논문에서 제안한 방안은 이동 단말이 외부 도메인 내에서 핸드오프 시 자신의 위치 갱신을 멀티캐스트 그룹에 조인하는 방법으로 바인딩 갱신에 따른 추가적인 신호를 지역 내에서 처리함으로써 Mobile IPv6와 Hierarchical Mobile IPv6 보다 TCP 처리율을 높임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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