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Seamless Handover for Multiple-Access Mobile Node in PMIPv6(SHPMIPv6)

소개

인터넷 접근 기술과 모바일 단말장비의 발전으로 인하여, 2개이상의 인터페이스를 사용하여 통신하는 경우가 점차 증가하고 있으며, 이를 통해 다수의 이기종 네트워크 도메인에 동시에 접속하는 것이 가능해 졌다. Proxy Mobile IPv6는 네트워크 기반의 이동성 지원 프로토콜으로서, 이동 노드에게 추가적인 수정사항 없이 이동성을 지원한다. 


RFC5949에 기술된 FHPMIPv6(Fast Handover extension for PMIPv6)에서는 두개의 fast handover 모델(reactive와 predictive모드드)을 제시하였다. 이 두 모델의 동작에 있어서 핵심 사항은 pMAG과 nMAG사이에 양방향 터널을 확립시켜서 MN을 향하는 패킷이 이 터널을 통해 pMAG에서 nMAG으로 전송되게 하는 것이다. 두 모드에서 패킷 손실과 지연이라는 문제점을 해결해주지만, MN의 다중 접속 기능을 충분히 활용하지 못하고 있다. 위 두 핸드오버 모드에서, 핸드오버 인터페이스 상에서 전송되는 패킷들은 pMAG또는 nMAG에서 버퍼되어야 하며, 이는 MAG의 저장 공간의 증가를 필요로 한다. 동일한 MAG상에서 핸드오버하는 MN들이 많이 존재하게 된다면 패킷의 일부는 캐시 공간의 제약으로 인해 손실될 것이다. 이 두 모드는 'cached and forwarded'방식을 사용하여 패킷을 처리하는데 이 방식에서는 핸드오버시 전송시간을 상당히 소요하는 방식이고 따라서 딜레이에 취약한 서비스에 있어 치명적일 것이다.


따라서 이 문서는 위에 언급된 두개의 핸드오버 모드와 비교하며 PMIPv6상에서 다중접속 MN을 위한 끊김없는 핸드오버 구조를 제안한다. 이러한 끊김없는 핸드오버 구조는 MAG에서 패킷을 버퍼링 할 필요가 없어지므로 MAG 캐시의 크기를 줄여줄 뿐 아니라 패킷 전송시의 지연시간 또한 감소시켜주는 효과를 낳는다.


* Stable Mobile Access Gateway (SMAG)


프로토콜 개요


[그림 1] 다중엑세스 이동노드 핸드오버를 위한 네트워크 구조


핸드오버 과정상에 일어나는 패킷 손실을 최소화하기 위해여, RFC5949는 두가지의 빠른 핸드오버 구조를 제안하였다. 이 두 핸드오버 구조에서, 하향 패킷은 패킷 포워딩이 언제 수행되어야 하는지에 따라서, pMAG과 nMAG중에서 버퍼링되어야 한다. 이러한 buffer and forward 방식은 MAG에서의 캐시 오버헤드와 데이터 전송시의 지연시간을 증가시킨다. 대신 우리는 MN이 다중 네트워크 인터페이스를 가지고 있어서, 동일한 PMIPv6 도메인내에서의 각기 다른 MAG에 접속할 수 있고 약한 호스트 모델(weak host model)을 지원하여, MN이 패킷이 어느 인터페이스에서 수신되는지 상관없이 locally destined한 패킷을 받을 수 있다는 것을 가정한다. 이 시나리오는 [그림 1]을 참고하라


핸드오버상에서의 성능을 향상하고 MAG 버퍼용량에 대한 부담을 완화하기 위해, 이 문서는 MN에게 패킷을 포워딩 하기 위하는 pMAG과 sMAG사이에서의 양방향 터널을 규정한다. 만약 인터페이스가 핸드오버 과정상에 있다면, 해당 인터페이스 상에서 전송되는 패킷은 sMAG으로 포워딩 되고, 그리고 이후 MN의 다른 인터페이스로 포워딩 된다. pMAG과 sMAG사이의 양방향 터널을 구성하기 위하여, Streamless Handover Initiate(SHI)와 Streamless Handover Acknowledge(SHIA)라는 새로운 메시지를 규정한다. 다중 인터페이스를 가지는 MN이 MAG에 접속하면, MAG은 PBU 등록 메시지를 LMA에게 전송할 것이고, 만약 등록에 성공한다면 PBAck메시지를 받게 된다. 이후 MAG은 SHI메시지를 MN과 연결된 MAG들에게 전송한다. 이러한 핸드오버 구조를 지원하기 위해서는 LMA와 MAG상에서의 수정이 필요하다.


프로토콜 진행과정

[그림 2] 다중접근 이동노드를 위한 streamless(?)한 핸드오버 구조의 과정


Predictive/Reactive Fast Handover와는 다르게, 이 프로토콜은 MN의 각 인터페이스가 접속되어있는 MAG간에 양방향 터널을 설정한다. 다중접근 이동노드를 위한 seamless한 핸드오버의 과정을 [그림 2]에 나타내었다. 이에 대한 상세사항으로서:


* PMIPv6 네트워크 도메인에서, MN은 [그림 1]에서 묘사된바대로 2개이상의 인터페이스를 갖추고 있다. interface 1(IF1)이 이미 PMIPv6 도메인에 접속되어있고 data flow X가 이 인터페이스를 통하여 전송된다고 가정하자.

* IF2는 sMAG에 접속하고 sMAG은 PBU메시지를 LMA에 보낸다. 만약 등록이 성공한다면, LMA는 PBAck메시지를 sMAG으로 보낸다. 

* sMAG이 PBAck메시지를 받으면 SHI메시지를 pMAG으로 보낸다(여기에는 MN-ID옵션이 포함되어야 한다). pMAG이 SHI메시지를 받으면 자신에게 연결된 MN을 찾아보고 만약 존재한다면 pMAG은 SHIA메시지를 sMAG으로 보낸다. 존재하지 않는다면 MN not atached SHIA 메시지를 보낸다. 이 과정이 모두 끝나면 pMAG과 sMAG은 그들사이에 터널이 존재하는지 확인하고 만약 없는 경우 양방향 터널을 설정한다. 

* IF1이 핸드오버를 수행하는 경우이다. 만약 pMAG이 IF1이 도달불가능하다는것을 알게 된다면, IF로 향하는 패킷을 sMAG으로 포워딩한다. 이 경우, flow X의 전송경로는 LMA->pMAG->sMAG->IF2이다. 그 후 pMAG은 DeReg PBU 메시지를 LMA로 보낸다. 

* LMA가 DeReg PBU 메시지를 받는 경우이다. IF1으로 향하는 패킷들을 sMAG으로 포워드한다. 이 경우 flow X는 LMA->sMAG->IF2이다. 이후  LMA는 pMAG으로 DeReg PBAck 메시지를 되돌려준다.



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문법도 간간히 틀리고 원칙도 없고 전체적으로 명쾌한/기발한 느낌이 들지않는 draft이다. 뒤에 글이 더 있긴 하지만 참고할만한 내용은 없어서 생략하였다. 사실 부연설명을 위해 어쩔수없이 임의로 내용을 추가하거나 수정한 부분도 있다. 이 문서는 한단어로 요약할 수 있다. "sMAG" 별로 인상깊지도 않지만(그래도 heterogeneous한 망을 운영하는 통신 사업자에게는 좀 더 현실적으로 운용할 수 있는 방법일지도...),  요즘 개인적으로 PMIPv6에 대해 관심이 적어진것같아 IETF 85 Meeting도 열린 겸 해서 번역을 하였다. 

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