Architecture and Performance Analysis of the Cellular Ethernet System with a Dual Link for efficient Micro Mobility

효율적인 미시적 핸드오버를 지원하는 이중 링크 기반의 셀룰러 이더넷 시스템의 구조 및 성능 분석

  • Jung, Han-Gyun (Department of Information and Telecommunication Eng., Korea Aerospace University) ;
  • Yoon, Chong-Ho (Department of Information and Telecommunication Eng., Korea Aerospace University) ;
  • Park, Pu-Sik (Department of Information and Telecommunication Eng., Korea Aerospace University)
  • 정한균 (한국항공대학교 정보통신공학과) ;
  • 윤종호 (한국항공대학교 정보통신공학과) ;
  • 박부식 (한국항공대학교 정보통신공학과)
  • Published : 2007.12.25

Abstract

Mobile IPv6 is the representative standard protocol proposed to offer mobility of mobile hosts, but it has drawbacks such as high handover latency and packet loss during handover. To complement these drawbacks, several protocols have been proposed and they can support faster handover than the Mobile IPv6, but there still exists inevitable packet loss during handover in those protocols. In this paper, we propose a new handover procedure of mobile host who has a dual link for minimizing packet loss rate during micro handover to improve mobility capability of Cellular Ethernet system that supports mobility at layer 2. And we derive the superiority of proposed scheme by comparing in terms of packet loss rate, handover latency and throughput of proposed scheme with those of Hierarchical Mobile IPv6 which is the representative IP-layer micro mobility protocol by simulation.

Mobile IPv6는 이동 단말의 이동성을 제공하기 위해 개발된 대표적인 핸드오버 프로토콜 표준이지만, 핸드오버를 수행함에 있어서 Mobile IPv6는 긴 핸드오버 지연 시간, 높은 패킷 손실률 등의 문제점을 갖는다. 이를 보완하기 위하여 지금까지 여러가지의 프로토콜이 제안되어 보다 고속의 핸드오버를 지원할 수 있지만, 여전히 핸드오버 구간에서 필연적인 패킷의 손실이 발생하는 문제가 있다. 본 논문에서는 계층2에서 단말 이동성을 제공하는 셀룰러 이더넷 시스템의 이동성 지원 기능을 향상시키기 위하여, 단말의 미시적 핸드오버 수행 시의 패킷 손실률을 최소화시킬 수 있도록 이중 링크를 가진 이동 단말의 핸드오버 절차를 제안하였다. 또한 모의실험을 통하여 제안된 시스템의 미시적 핸드오버 수행 시의 패킷 손실률 및 핸드오버 지연, 처리율을 IP 계층의 대표적인 미시적 핸드오버 프로토콜인 Hierarchical Mobile IPv6와 비교 분석하여 세안된 방식의 우수성을 도출하였다.

Keywords

References

  1. D. Johnson, C. Perkins and J. Arkko, 'Mobility Support in IPv6,' RFC 3775, June 2004
  2. S. Thomson and T. Narten, 'IPv6 Stateless Address Autoconfiguration,' RFC 2462, Dec. 1998
  3. R. Koodli, 'Fast Handovers for Mobile IPv6,' RFC 4068, July 2005
  4. H. Soliman, C. Castelluccia, K. El Malki and L. Bellier, 'Hierarchical Mobile IPv6 Mobility Management,' RFC 4140, Aug. 2005
  5. A. T. Campbell et al., 'Cellular IP,' draft-ietfmobileip- cellularip-00.txt, Dec. 1999
  6. R. Hsieh and A. Seneviratne, H. Soliman and K. El-Malki, 'Performance analysis on hierarchical Mobile IPv6 with fast-handoff over end-to-end TCP,' IEEE GLOBECOM, Vol.3, pp.2488-2492, Nov. 2002
  7. F. M. Chiussi, D. A. Khotimsky and S. Krishnan, 'Mobility Management in Third-Generation All-IP Networks,' IEEE Communications Magazine, Vol.40, No.9, pp.124-135, Sept. 2002
  8. T. Kawakami, S. Iino and Y. Suzuki, 'A Consideration on Mobility Control in a Wide-Area Ethernet,' Technical report of IEICE, IA2002-24, pp.15-22, Oct. 2002
  9. M. Kuroda, M. Inoue, A. Okubo, T. Sakakura, K. Shimizu and F. Adachi, 'Scalable Mobile Ethernet and Fast Vertical Handover,' IEEE WCNC2004, A27-3, Mar. 2004
  10. K. Ishibashi, A. Okudo, T. Sakakura and M. Kuroda, 'A Proposal of First Vertical Handover by Virtual MAC Address Scheme on Mobile Ethernet,' IEEE Workshop on Local and Metropolitan Area Networks (LANMAN), pp.145-149, Apr. 2004
  11. 정한균, 윤종호, 조재헌, 오윤제, 황성택, '고속 핸 드오버를 지원하는 휴대 인터넷용 셀룰라 이더넷 시스템의 성능 분석,' 전자공학회논문지-TC, pp.25-34, Nov. 2006
  12. Jung HanGyun, Yoon ChongHo and Park PuSik, 'Implementation and Performance of Cellular Ethernet Systems for Mobile Internet,' The First KICS International Workshop on Information and Communications, pp.127-130, Aug. 2007
  13. AFDX/ARINC 664 Tutorial(1500-049)
  14. 'The Network Simulator ns-2,' http://www.isi.edu/nsnam
  15. J. Widmer, 'Extensions to the ns Network Simulator,' http://www.icsi.berkeley.edu/~widmer/mnav/ns -extension-extension
  16. Robert Hsieh, Zhe Guang Zhou, and Aruna Senevirantne, 'S-MIP: A seamless handoff architecture for Mobile IP,' IEEE INFOCOM, pp.1774-1784, Apr. 2003
  17. Shaojian Fu, Liran Ma, Mohammed Atiquzzaman and Yong-Jin Lee, 'Architecture and performance of SIGMA: a seamless mobility architecture for data networks,' IEEE Communications, Vol.5 pp.3249-3253, May 2005
  18. R. Hsieh and A. Seneviratne, 'A comparison of mechanisms for improving Mobile IP handoff latency for end-to-end TCP,' ACM MobiCom, pp.29-41, Sep. 2003
  19. Arunesh Mishra, Minho Shin and William Arbaugh, 'An empirical analysis of the IEEE 802.11 MAC layer handoff process,' ACM SIGCOMM, Vol.33, pp.93-102, Apr. 2003 https://doi.org/10.1145/956981.956990