[논문 리뷰] Dynamic Distributed Mobility Management System based on Multiple Mix-Zones over Road Networks

Imran Memon, Qasim Ali Arain|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 06.

IPv6, Mobility, Handover, Networks, Security참고 문헌 17인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 차량 통신망에서 핸드오버 지연과 패킷 손실을 줄이기 위해 다수의 믹스 존을 사용하는 동적 분산 이동성 관리(Dynamic Distributed Mobility Management, DDMM) 시스템을 제안한다. 프록시 모바일 IPv6(PMIPv6)에 빠른 핸드오버 메커니즘과 분산 앵커 관리를 도입하여, 도로망을 중심으로 세션 연속성과 성능을 향상시키며, 기존 기법들에 비해 지연과 신뢰성 지표에서 뛰어난 성능을 보인다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고속 이동 환경에서 중심화된 IP 이동성 프로토콜의 한계를 해결하기 위해.
• 지능형 교통 시스템(ITS)에서 빈번한 라우드사이드 유닛(RSU) 핸드오버 동안 핸드오버 지연과 패킷 손실을 줄이기 위해.
• 앵커 기반 시스템에서 단일 장애 지점이 발생하지 않도록 하는 확장 가능한 분산 이동성 관리 솔루션을 설계하기 위해.
• 다중 IP 플로우를 가진 이동 사용자(MUs)의 세션 연속성과 성능을 향상시키기 위해.
• 기존 PMIPv6 및 PFMIPv6 기반 기법들과의 성능 평가 및 비교를 수행하기 위해.

제안 방법

• 프록시 모바일 IPv6(PMIPv6) 기반의 네트워크 기반 DDMM 아키텍처를 도입하여, 다수의 믹스 존에 걸쳐 분산 앵커 할당을 가능하게 한다.
• 빠른 핸드오버 메커니즘을 프록시 모바일 IPv6를 위한 빠른 핸드오버(PFMIPv6)에서 영감을 받아 신호 전송과 데이터 중단을 최소화한다.
• 차량 환경에서의 동적 앵커 선택과 플로우 수준의 이동성 관리를 지원하기 위해 PFMIPv6에 수정 사항을 적용한다.
• 믹스 존을 논리적 영역으로 활용하여 핸드오버 시 이동성 신호 전송을 국소화하고 신호 전송 오버헤드를 줄인다.
• 핸드오버 지연과 패킷 손실률과 같은 주요 성능 지표를 유도하기 위해 분석 모델링을 적용한다.
• 각 플로우별 앵커 할당과 신속한 세션 복구를 가능하게 하여, 이동 사용자당 다중 IP 플로우를 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제안된 DDMM 시스템은 기존의 중심화된 PMIPv6 및 PFMIPv6에 비해 핸드오버 지연을 어떻게 줄이는가?
• RQ2 분산 앵커 관리가 차량 핸드오버 중 패킷 손실에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 다수의 믹스 존 사용이 고속 이동 환경에서 신호 전송 오버헤드와 확장성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 DDMM은 다중 IP 플로우를 가진 이동 사용자에게 세션 연속성을 얼마나 잘 유지하는가?
• RQ5 핸드오버 신호 전송과 데이터 전달 측면에서 DDMM의 성능은 기존 이동성 프로토콜과 비교해 어떻게 되는가?

주요 결과

• 빠른 핸드오버 메커니즘과 분산 앵커를 활용함으로써 DDMM은 기존의 전통적 PMIPv6 및 PFMIPv6에 비해 핸드오버 지연을 크게 감소시킨다.
• 신호 전송 최적화와 핸드오버 이벤트 중 신속한 세션 복구 덕분에 시스템은 낮은 패킷 손실률을 달성한다.
• 분석 결과, DDMM은 핸드오버 지연과 세션 복구 시간 측면에서 기존 기법들보다 뛰어난 성능을 보임을 확인한다.
• 다수의 믹스 존 사용이 효과적으로 신호 전송을 국소화하고, 특정 앵커에 대한 부담을 줄여 확장성을 향상시킨다.
• DDMM은 성능 저하를 최소화하면서도 이동 사용자당 다중 IP 플로우를 지원하여 견고한 서비스 연속성을 보장한다.
• 성능 평가 결과, DDMM은 고속 이동성과 고밀도 차량 통신 환경에서도 높은 신뢰성을 유지함을 입증한다.