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Mobile IPv6 handoff by XCAST

For N2G-nw. Mobile IPv6 handoff by XCAST. Jan 8, 2002 ( 株 ) 富士通研究所 江崎　裕. http://www11.u-page.so-net.ne.jp/ba3/iorin/xcast.html. 将来の移動通信環境. サービス制御機能 ( ユーザ環境に応じた サービス提供 ). マルチキャリア化 様々なアクセス手段の出現 無線高速化による小ゾーン化 頻繁な移動処理 Realtime アプリ普及による無瞬断化の要求 端末能力 / リンク環境 / ユーザ権限に応じたサービス提供が必要

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Mobile IPv6 handoff by XCAST

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  1. For N2G-nw Mobile IPv6 handoff by XCAST Jan 8, 2002 (株)富士通研究所 江崎　裕 • http://www11.u-page.so-net.ne.jp/ba3/iorin/xcast.html

  2. 将来の移動通信環境 サービス制御機能 (ユーザ環境に応じた サービス提供) • マルチキャリア化 • 様々なアクセス手段の出現 • 無線高速化による小ゾーン化 • 頻繁な移動処理 • Realtimeアプリ普及による無瞬断化の要求 • 端末能力/リンク環境/ユーザ権限に応じたサービス提供が必要 • AAA適用領域の拡大 AAA サーバ サービス プロファイルDB ISP-D ISP-B ISP-C ISP-A PHS Bluetooth 無線LAN WCDMA • ヘテロジニアスなリンク環境への対応 • スムースハンドオフ機能(瞬断ゼロの実現) MobileNode

  3. Handoff by Xcast6 • (背景とねらい) • モバイル加入者の爆発的増加 • 単一キャリア/ISP形態からマルチキャリア/ISP形態への変化 • ユーザ囲い込み戦略と基地局設備投資負担の限界 • 街角無線LAN技術の普及 • ヘテロジニアスなリンク環境への対応 • Realtime通信への対応 • MobileIPはもともと荒いhandoffを指向 • ⇒Explicit multicast(Xcast)技術と • Mobile IPv6技術を用いた高速＆スムースな • 　モビリティ管理技術

  4. Handoff by Xcast6 (cont.) (Home address) IPv6 datagram CN HA Home Link Binding CoA #1 Xcast+IPv6 Core network Binding CoA #2 Subnets BS BS BS BS CoA#2 CoA#1 CoA#3 CoA#4 MN: Mobile Node BS: Base Station HA: Home Agent CN: Correspondent Node MN (Moving direction) • (基本アイディア) • MobileIPをベースに、登録したすべてのCoAにXcast手法でパケットをマルチキャスト • 受信端末で重複したパケットを選択受信する • End-endのみでの移動管理。中間ルータへの機能追加不要

  5. 応用例(pnet) • ISM帯を用いた街じゅう無線LANシステム • 街中にIEEE802.11b(無線LAN)やBluetoothのアクセスポイントを散りばめ、インタネットアクセス環境を提供 • 極小ゾーンの移動管理に Handoff by Xcastを利用 ISM: Industries, Science and Medical band

  6. 他の方式との比較 • 動作概要 • MIPv6に対する追加エンティティ • 中間ノードでのIP-in-IPエンカプスレーション • ルーティング • 検討主体 • 階層化MobileIP • <draft-ietf-mobileip-hmipv6-01.txt> • 階層化によるエリア内移動の隠蔽 • MAP • (Mobile Anchor Point) • ・MAPにてIPinIPエンカプスレーション(Basic Mode) • ・MAPにてデカプスレーション後再エンカプスレーション • (Extended Mode) • MobileIP WG • MIPv6 • CellerIP • <draft-ietf-mobileip-cellularip-00.txt> • 独自ルーティングによるRANでのローカルなモビリティの提供 • Gateway+ • Celler IP網(RAN)内ノード群 • なし • MIPv6(上位層)+Celler網内ルーティング • Seamoby WG • Handoff by xcast • <draft-ezaki-handoff-xcast-01.txt> • HA/CNからのマルチキャスト+複数BSからの受信 • なし • なし • (送信元でrouting header追加) • MIPv6 • ？？ RAN: Radio Access Network SeamobyWG: Context and Micro-mobility Routing WG

  7. Mobile IPv6 Home Link SA：HA-MN IPv6 Router (HA) IPv6 Router CN2 Internet Home Address CN1 IPv6 Router SA：CN1-MN Binding Update 移動 Foreign Link ﾊﾟｹｯﾄ転送 MN SA：Security Association Care-of Address SA：HA-MN,CN1-MN • <Mobile IPv4との差異> • FAなし • 経路最適化を統合的にサポート • IPレイヤでモビリティをサポート • 位置登録には、IPv6のオプションヘッダを利用 • 位置登録情報は、ユーザデータにピギーパック可能

  8. Explicit Multicast for Small Group（Xcast) IPv6 header SRC=Tokyo DST=N.Y. Hop-byHop header TAIL=Paris ROUTING header [N.Y., London, Paris] [ 1 , 1 , 0 ] Destination header UDP header グループアドレスの代わりに、ユニキャストアドレスをIPv6 routingヘッダ上に並べる方式 Internet Paris Tokyo London N.Y.

  9. Behavior of XCAST datagram • 各ルータは、自unicastルーティングテーブルをもとにroutingヘッダ上の配布リストを参照する [NY, London, Paris] [ 0 , 1 , 1 ] [NY, London, Paris] [ 1 , 1 , 1 ] Paris Tokyo London [NY, London, Paris] [ 1 , 0 , 0 ] N.Y. • 同一next hop向けのパケットをまとめて転送する

  10. Xcastの特徴 • ○管理が容易 • マルチキャストルーティングプロトコルが不要 • 中間ルータで、マルチキャスト状態の管理が不要 • グループアドレス(Class D)不要 • Senderはどこにでも置ける • ○‘全二重’のマルチキャスト • ×受信者数の制限 • そんなに多くヘッダにアドレスが並べられない • ×中間ルータでの作業量増加 • ヘッダ情報の増加 • ルーティングテーブルの複数回ルックアップ

  11. Handoff by Xcast6詳細(1/4) (Home address) • (ネットワーク構成) CN HA Home Link Core network Subnets BS BS BS BS CoA#2 CoA#1 CoA#3 CoA#4 MN: Mobile Node BS: Base Station HA: Home Agent CN: Correspondent Node MN (Moving direction)

  12. Handoff by Xcast6詳細(2/4) (複数CoAの登録) CN HA BS1 BS2 BS3 MN (Subnet Info.) CoA#1 (Subnet Info.) CoA#2 (Binding Updates for CoA#1 & CoA#2) CoA#1 受信可能なすべてのCoAをBindingしておく CoA#2 User Data packet (multicasted) wireless wired multicast Fig.3.2 Multiple COA registration and packet multicast

  13. Handoff by Xcast6詳細(3/4) (Smooth handoffの例) CN HA BS1 BS2 BS3 MN Data packet (hard to receive) (multicasted) CoA#2からのパケット疎通を確保したままでCoA#3ルートを開通可能 (Binding Update for CoA#3) CoA#3 (Binding Update for CoA#1) Delete CoA#1 Data packet wireless (multicasted) wired multicast Fig.3.4 Smooth handoff sequence example

  14. Handoff by Xcast6詳細(4/4) (Fast handoffの例) CN HA BS1 BS2 BS3 MN Data packet (multicasted) BSへの操作のみでルート切り替え可能 (Activation) (Inactivation) Data packet (multicasted) wireless wired multicast Fig.4.6 Fast handoff by the control of Link selection for BS

  15. MIPv6基本仕様からの主な変更点 • ヘッダフォーマットの一部変更 • Xcastを載せるヘッダ(routing header)の追加 • Mobile IPv6の基本仕様は変更なし • HA/CNのCoAレコード構成法の変更 • ひとつのMNに対し単一のCoAしか扱えなかったものを複数のCoAを対応させる • 新しいCoAをbindingする際の動作変更 • 新CoAの上書きでなく、旧CoAとともに記憶する • タイムアウトまたは、MNからの明示的な消去要求でのみ旧CoAを消去

  16. 開発スケジュール • Internet-Draft作成(2000/11,2001/5) <draft-ezaki-handoff-xcast-01.txt> (参考ページ) http://www11.u-page.so-net.ne.jp/ba3/iorin/xcast.html • 実装作業＆動作確認(～2001/12) • スクラッチからのMIPv6作成は難 • 公開されているMIPv6実装をベースに改造する • SFC-Mobile IPv6実装をもとに改造点を検討中 • コード公開(いつかはきっと)

  17. 課題 • Last-hop無線リンクのハンドリング法 • L2 or L3? • 既存MIPv6機器との相互接続 • 既存MIPv6機器には、xcastが流せない • 事前にcapabilityをやりとりしておく方向 • サポートすべき電波媒体 • 802.11a/b/e, Bluetooth or other? • 実装方法 • 公開されているMIPv6実装が少ない • MIPv6は相互接続テスト中。 • KAME統一版のMIPv6コード公開は2001年後半～?

  18. リアルタイムアプリケーションの普及 • 有線アクセス手段の低廉化で、ユビキタスなネットワーク環境が実現。 • 街中でも、宅内でもシームレスで途切れのない通信サービスが要求される。 AAAserver (屋外) Internet (屋内) ADSL/FTTH HotSpot 無線LAN Bluetooth NetVehicle IMT2000網 Bluetooth MobileNode • ヘテロジニアスなリンク環境への対応 • スムースハンドオフ機能(瞬断ゼロの実現)

  19. 商品展開例-キャリア/プロバイダ向けサーバ- • mobileキャリア向けのAAAサーバ • ISP/コンテンツプロバイダ向けのAAAサーバおよびXcastルータ • コンテンツプロバイダ向けのAAA&配信代行サービス AAA/ルーティング サーバ AAA サーバ コンテンツ DB IMT2000網 AAA サーバ コンテンツDB 代行サーバ コンテンツ プロバイダ ISP MobileNode 無線LAN

  20. 商品展開例-コンシュマー向け製品- エンドユーザが、街中や宅内でreal-timeサービスを受けるためのシステム。 • Bluetoothなどの無線インタフェースでアクセスポイントに接続する。 • スムースハンドオフ機能により、どこにいてもとぎれないサービスが可能。 • 自動的なAAA機能と、移動先のユーザ環境(e.g.利用可能な帯域、利用機器、契約したサービスグレード)の自動認識により、adaptiveなコンテンツ品質の選択が可能。 • (製品例) • 専用装置 • (e.g.Bluetooth付きwalkman、カメラ) • PC用アプリケーションソフト • 家庭用ルータ（NetVehicle) • 屋外用無線アクセスポイントなど Internet HotSpot用機器 MobileNode NetVehicle

  21. 商品展開例-パーソナル広告システム- ディレクトリ情報 広告情報の組み立て ASP 階層 メッセージ 編集サーバ Visited Network 認証サーバ 認証キー Home Network プロバイダ 階層 ユーザプロパティと 広告情報の取得 ユーザプロパティ 認証サーバ キャリア 階層 Hot Spots インタネットアクセスの提供および、 場所と場面に合った情報のPush Users Pad

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