An E2E Mobility Management and TCP Flow Control Scheme in Vertical Handover Environments

버티컬 핸드오버 환경에서 종단간 이동성 관리 및 TCP 흐름 제어기법

  • 서기남 (KTF Technologies 연구소) ;
  • 임재성 (아주대학교 정보통신전문대학원)
  • Published : 2005.06.01

Abstract

In this paper, we propose an end-to-end mobility management and TCP flow control scheme which considers different link characteristics for vertical handover environments. The end-to-end mobility management is performed by using SIP protocol. When a mobile node moves to a new network, it informs its movement of the correspondent node by sending SIP INFO message containing a new IP address which will be used in the new network. And then the corresponding node encapsulates all packets with the new IP address and sends them to the mobile node. in general, RTT of WLAN is shorter than RTT of cdma2000. when the MN moves from WLAN network to cdma2000 network, TCP retransmission timeout will be occurred in spite of non congestion situations. Thus, TCP congestion window size will be decreased and TCP throughput will be also decreased. To prevent this phenomenon, we propose a method using probe packets after handover to estimate a link delay of the new network. We also propose a method using bandwidth ratio of each network to update RTT. It is shown through NS-2 simulations that the proposed schemes can have better performance than the previous works.

본 논문에서는 이종망간의 핸드오버 환경에서 MN가 종단간이동성 관리를 하면서 동시에 네트워크의 링크 특성을 고려하여 TCP 흐름 제어를 할 수 있는 새로운 버티컬 핸드오프 기법을 제안한다. MN가 버티컬 핸드오버를 수행할 때 종단간 이동성 관리를 위해서 SIP INFO 메시지를 이용하여 CN에게 새로운 네트워크에서 사용할 자신의 IP 주소를 전달하게 되면 CN는 IP 인캡슐레이션을 통해 MN에게 데이터 패킷을 전달한다. 만약 MN가 WLAN에서 cdma2000망으로 이동하는 상향 핸드오버가 발생하면 RTT의 차이로 TCP 재전송 타임아웃이 발생하게 된다. 그 결과 TCP 혼잡 윈도우 크기가 1로 감소되어 결국 TCP Throughput이 떨어지게 된다. 본 논문에서는 이러한 현상을 방지하기 위해 CN가 probe packet을 전송하여 RTT를 측정하는 방법과 각 네트워크의 전송대역의 비에 따라 재전송 타이머를 조정하는 두 가지 방법을 제안한다. 제안하는 버티컬 핸드오버 기법의 성능을 NS-2 시뮬레이션을 통해 비교 분석하였다.

Keywords

References

  1. C. E. Perkins, 'IP Mobility Support,' IETF RFC 2002, October 1996
  2. E. Wedlund and H. Schulzrinne, 'Mobility support using SIP', The second ACM International workshop on Wireless Mobile Multimedia, ACM/IEEE, pp.76-82, August 1999.
  3. V. K. Varma, S. Ramesh, K. D. Wong and J. A. Friedhoffer, 'Mobility Management in Integrated UMTS/WLAN Networks,' ICC 2003, pp. 1048-1053, May 2003
  4. S. Sharma, I. Baek, Y. Dodia and T. Chiueh, 'OmniCon: A Mobile IP-based Vertical Handoff System for Wireless LAN and GPRS Links', ICPPW'04, pp.330-337, August 2004
  5. J. W. Floroiu, R. Ruppelt and D. Sisalem, 'Seamless Handover in Terrestrial Radio Networks: A Case Study,' IEEE Communication Magazine, pp. 110-116, November 2003
  6. R. Chakravorty, P. Vidales, K. Subramanian, I. Pratt and J. Crowcroft, 'Performance Issues with Vertical Handovers-Experiences from GPRS Cellular and WLAN Hot-spots Integration,' PerCom 2004, pp. 155-164, March 2004
  7. F. Vakil et. al., 'Host Mobility Management Protocol Extending SIP to 3G-IP Networks,' IETF Internet Draft, October 1999
  8. J. H. Lee, S. H. Lee, K. N. Seo and J. S. Lim, 'Fast End-to-End Mobility Support Using SIP for Vertical Handoffs in 4G Wireless Communication Networks,' Springer-Verlag Berlin, LNCS 3042, pp. 1390-1394, May 2004
  9. N. Sattari, P. Pangalos and H. Aghvami, 'Seamless Handover between WLAN and UMTS,' VTC 2004, May 2004
  10. S. Donovan, 'The SIP INFO Method,' lETF RFC 2976, October 2000
  11. A. Yegin, E. Njedjou, S. Veerepalli and N. Montavont, 'Link-layer Hints for Detecting Network Attachments,' Internet Draft, October 2003
  12. 서기남, 임재성, '이기종 이동통신망간의 핸드 오버시 SIP를 이용한 TCP 성능 향상 기법,' 한국통신학회 추계학술대회, November 2004
  13. Network Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory, Network Simulator version 2(NS-2), URL:http://www.isi.edu/nsnam/ns/