National Changhua University of Education Institutional Repository : Item 987654321/10580
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题名: 巢狀式行動網路下的無縫式換手與多點群播研究
Researches for Supporting Seamless Handoff and Multicast in Nested Mobile Network
作者: 張英超
贡献者: 資訊工程系
关键词: 巢狀式行動網路;無縫式換手;多點群播;路由最佳化風暴;群播加入風暴
Mobile Network;Route Optimization;Fast Handoff;Seamless Handoff
日期: 2008-07
上传时间: 2012-05-25T07:46:13Z
摘要: 傳統的Mobile IPv6 (MIPv6)僅僅支援單一行動節點漫遊在無線網路架構中。而當移動中的公車更換網路連節點時，可以將裡面所有攜帶行動設備的乘客視為一個整體進行換手動作，使得在裡面的乘客隨著公車的移動依舊能持續與Internet 保持連線狀態。因此，由IETF 的一個工作小組(NEtwork Mobility---NEMO)設計了支援行動網路的通訊協定NEMO Basic Support Protocol (NBS)。此通訊協定是基於 MIPv6 所延伸出來的，能支援單層的行動網路。然而面對巢狀式行動網路的環境， NBS 會面臨乒乓路由的問題，無法達到路由最佳化而明顯增加延遲時間，而且封包長度會隨著多次封裝後變大，造成額外負擔。近年來為了達成行動網路換手後的路由最佳化，延續MIPv6 的NBS 與相關的研究都要求每個行動節點送出連結更新(binding update)訊號給所有連線中的 Correspondent node (CN)，要求CN 直接將封包傳送到行動節點目前的位置，而不需先送到行動節點的Home Agent (HA)。假設在行動網路內有十個行動節點都正在與同一個CN（如一個web server）連線，當行動網路換手後，這十個行動節點都必須分別送出連結更新訊號給同一個CN 來達成路由最佳化，明顯浪費NEMO 內部的無線與Internet 上的有線頻寬，我們稱這個問題為路由最佳化風暴(RO Storm)。其次，過去如SINEMO、Reactive Handoff 與ROTIO 等研究都提出了在行動網路換手後如何達成無縫式換手(seamless handoff)。然而，SINEMO 與Reactive Handover 無法支援巢狀式行動網路; 而在巢狀式行動網路內，ROTIO 的方式會造成封包在由原本所在的舊網路轉送到新的網路時，大幅增加傳輸延遲時間，進一步降低即時多媒體應用的服務品質。因此，本計畫第一年將提出Hierarchical Care-of Prefix with BUT 行動網路架構 (簡稱為HCoP-B)，在巢狀式行動網路下 (1)解決路由最佳化風暴問題 (2)降低換手負擔 (3)達成有效率的無縫式換手。此外，基於Mobile IP 協定，Internet Engineering Task Force (IETF)組織針對群播(multicast)服務提出了兩種解決方案：Remote Subscription (RS)和Bi-directional Tunneling (BT)。然而，使用這兩種方法會有重新建立群播樹(Multicast Tree)的延遲或乒乓路徑、A-mass-of-multicast、tunnel convergence 等的問題，進而產生多媒體串流中斷的現象。雖然Mobile Multicast(MoM) 與Range-Based Mobile Multicast(RBMoM)針對前述問題提出了解決方案，但MoM 換手時仍然可能會發生 Designated Multicast Service Provider(DMSP)重選的問題；RBMoM 必需手動設定 Multicast Home Agents(MHA)的Service Range，如何選擇合適的大小也是問題。若將這四種方法延伸到巢狀NEMO 的環境下進行多媒體群播服務應用時，將會因為巢狀式NEMO 環境的複雜，導致這些問題更加嚴重。此外，在巢狀式NEMO 環境下將會產生另一個更為嚴重的問題─ 群播加入風暴(Join Multicast Group Storm---JMG Storm)。當巢狀式行動網路換手時，每個巢狀式行動網路內的群播成員都必須重新發出加入群播的訊息到最接近的群播路由器，重新加入群播群組，重建群播樹。這樣的過程將造成換手時大量的訊息傳送與頻寬消耗。我們將在第二年的計畫中(1)針對過去在MIPv6 環境下提出支援群播的RS 與BT、MoM 與 RBMoM 四種方法，分別探討其在NEMO 與巢狀式NEMO 環境下所會產生的問題。(2)根據IPv6 Anycast 與MLD Proxying 技術，本計畫將提出Tolerance-Based Mobile Multicast (TBMoM)方法，提供在沒有群播路由器的巢狀式NEMO 環境下動態建立的群播樹的架構，能夠達成以下目標，完成有效率的巢狀式行動網路的群播： 1. 群播備援系統 2. 群播路徑最佳化 3. 減少頻寬消耗 4. 減少換手時的訊號量 5. 避免JMG Storm 問題 6. 增強擴充性。
Traditional Mobile IPv6 (MIPv6) is designed to support host mobility in wireless networks. As the need for a group of mobile hosts (MH) in a wireless network such as passengers with their mobile devices on a moving bus changing their network attachment points as a unit arises, the IETF NEtwork MObility (NEMO) working group extends MIPv6 and proposes the NEMO Basic Support (NBS) protocol to manage network connectivity for mobile hosts in a single-layer mobile network. However, NBS suffers the pinball routing problem, significant processing
delays and packet overheads due to multiple encapsulation/decapsulation operations of non-optimal routing in nested NEMO. For completing RO with NBS or related researches which inherit the concept from MIPv6, each MH must send one binding update (BU) message to every connecting CN for notifying the CN to divert the transmission path to the mobile network directly, not to the HA of MH. Consider ten MHs in NEMO are connecting with a CN, e.g., a web server, these MHs must immediately send ten duplicate BUs to the same CN for RO after the moving network
handoff, which significantly wastes wireless bandwidth within NEMO and Internet bandwidth. We call it the RO storm problem here. Further, researches for achieving seamless handoff for NEMO are proposed as SINEMO, Reactive Handoff and ROTIO. However, SINEMO and Reactive Handover cannot support seamless handoff in nested NEMO; ROTIO suffers from significant transmission latency due to its relative long path for relaying packets from the previous network to the current network of the nested NEMO, which degrades QoS of real-time multimedia
applications. In this project, we focus on (1) resolving the RO storm problem, (2) reducing the handoff overhead and (3) achieving efficient seamless handoff for nested NEMO by proposing a novel hierarchical care-of prefix (CoP) with binding update tree (BUT) architecture and algorithms. This approach is called HCoP-B.
關聯: 計畫編號:NSC96-2221-E-018-009; 研究期間:2007/08-2008/07
显示于类别:[資訊工程學系] 國科會計畫

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