[論文レビュー] Dynamic Distributed Mobility Management System based on Multiple Mix-Zones over Road Networks

Imran Memon, Qasim Ali Arain|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 2017

IPv6, Mobility, Handover, Networks, Security参考文献 17被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、車両通信ネットワークにおけるハンドオーバー遅延およびパケット損失を低減するために、複数のミックスゾーンを用いた動的分散移動管理（DDMM）システムを提案する。Proxy Mobile IPv6（PMIPv6）に高速ハンドオーバー機構と分散アンカー管理を拡張することで、DDMMは道路ネットワーク全体におけるセッション継続性とパフォーマンスを向上させ、従来の手法よりも遅延および信頼性の指標で優れる。

ABSTRACT

Vehicle have access to the internet for communications to facilitate the need of mobility management and point of interest distribution in emerging Intelligent Transportation System (ITS) . Therefore, its obvious that by changing the road side unit frequently , may require fast handover management to mobile user (MU) for the configuration of new IP address , however the ongoing session remain un-disturbed . Recent study has shown that , the current version of IP mobility protocols are the centralized solutions, In centralized environment data traffic and data management is being routed to an anchor entity.In some situations , the vehicles may be routed in the form of group to pass from one RSU to another RSU.In response the traffic and mobility exchanged messages are increased and it will dramatically affect the performance of network.To cope with these challenges a new construct named DDMM (Dynamic Distributed Mobility management) has been anticipated by IETF DDMM organization. It has been designed on the basis of network-based CMM protocol, which is known as Proxy Mobile IPv6(PMIPv6).However , it has been realized that there can be significance difference among network based DDMM and PMIPv6 with respect to handover latency and packet loss.Therefore , we have envisioned fast handover for network-based DDMM (Dynamic Distributed Mobility management) which is based on fast handover for PMIPv6(PFMIPv6).However , it has been required to include modifications on PFMIPV6 to take on DDMM. We have designed some important additions to support this model, when MU hold IP flows and has many different anchor entities.In addition we also derived analytical expressions to check and made comparison about the handover performance of the given DDMM schemes.It has been revealed that DDMM has outperformed in terms of handover latency , session recovery and packet loss as compared with previous schemes.

研究の動機と目的

• 高移動性を示す車両通信環境における集中型IP移動管理プロトコルの限界を解消すること。
• インテリジェント交通システム（ITS）における頻繁なレーンサイドユニット（RSU）ハンドオーバー時におけるハンドオーバー遅延およびパケット損失を低減すること。
• アンカー基盤システムにおける単一障害点を回避するスケーラブルで分散型の移動管理ソリューションを設計すること。
• 複数のIPフローを有するモバイルユーザー（MUs）のセッション継続性とパフォーマンスを向上させること。
• DDMMのパフォーマンスを従来のPMIPv6およびPFMIPv6ベースの手法と比較・評価すること。

提案手法

• Proxy Mobile IPv6（PMIPv6）に基づくネットワークベースのDDMMアーキテクチャを導入し、複数のミックスゾーンにわたる分散アンカー割り当てを可能にする。
• Fast Handover for Proxy Mobile IPv6（PFMIPv6）にインspiredされた高速ハンドオーバー機構を採用し、シグナル伝送およびデータの中断を最小限に抑える。
• 車両環境における動的アンカー選択およびフロー単位の移動管理を可能にするために、PFMIPv6に変更を加える。
• ミックスゾーンを論理的領域として用い、ハンドオーバー時の移動シグナル伝送を局所化し、シグナル伝送オーバーヘッドを削減する。
• ハンドオーバー遅延やパケット損失率などの主要パフォーマンス指標を導出するための解析的モデリングを適用する。
• 各モバイルユーザーに対して複数のIPフローをサポートするため、フロー単位のアンカー割り当てと高速セッション回復を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 提案されたDDMMシステムは、集中型PMIPv6およびPFMIPv6と比較して、どのようにハンドオーバー遅延を低減するか？
• RQ2 分散アンカー管理は、車両通信環境におけるハンドオーバー時のパケット損失にどのような影響を与えるか？
• RQ3 複数のミックスゾーンの使用は、高移動性環境におけるシグナル伝送オーバーヘッドおよびスケーラビリティにどのように影響するか？
• RQ4 DDMMは、複数のIPフローを有するモバイルユーザーのセッション継続性をどの程度維持できるか？
• RQ5 ハンドオーバーのシグナル伝送およびデータ配信の観点から、DDMMのパフォーマンスは従来の移動管理プロトコルと比較してどの程度優れているか？

主な発見

• DDMMは、高速ハンドオーバー機構と分散アンカーを活用することで、従来のPMIPv6およびPFMIPv6と比較して、顕著にハンドオーバー遅延を低減する。
• シグナル伝送の最適化とハンドオーバー時の迅速なセッション回復により、パケット損失率が低減される。
• 解析的結果により、DDMMがハンドオーバー遅延およびセッション回復時間の両面で、従来の手法を上回ることが確認された。
• 複数のミックスゾーンの使用により、シグナル伝送が効果的に局所化され、任意の1つのアンカーへの負荷が軽減され、スケーラビリティが向上した。
• DDMMは、各モバイルユーザーに対して複数のIPフローをサポートし、パフォーマンス劣化を最小限に抑え、堅牢なサービス継続性を実現する。
• パフォーマンス評価により、DDMMが高移動性および高密度の車両通信環境下でも高い信頼性を維持することが示された。