IPSJ SIG Technical Report Vol.2015-DPS-163 No.4 Vol.2015-MBL-75 No /5/28 IEEE Android 1,a) 1,b) 2 1 IP NTMobile Network Traversal with Mo

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1 IEEE Android 1,a) 1,b) 2 1 IP NTMobile Network Traversal with MobilityNTMobile NTMobile NTMobile IEEE IEEE IEEE NTMobile 1. TCP/IP IP IP Mobile IPv4 [1] Mobile IPv6 [2] Mobile IPv4 HA Home Agent Mobile IPv6 1 Graduate School of Science and Technology, Meijo University 2 Department of Information Science, Aichi Institute of Technology a) youhei.okubo@ucl.meijo-u.ac.jp b) hsuzuki@meijo-u.ac.jp IPv4 IPv4/IPv6 NTMobile Network Traversal with Mobility [3, 4] NTMobile Linux OS Linux Android Android 3G Android OS NTMobile NTM NTMobile NTM IP NTM NTMobile NTM IEEE MIH:Media Independent Handover [5] NTMobile IEEE c 2015 Information Processing Society of Japan 1

2 IEEE NTMobile NTM 2 NTMobile NTMobile 2.1 NTMobile 1 NTMobile NTM IP NTM UDP DC Direction Coordinator IPv4 IPv6 RS Relay Server NTMobile NTM DC RS IPv4/IPv6 2.2 NTM MN 2 3 NTM L2 2 AP IP DC MN CN MN AP IPv4 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol IPv4 IPv6 一般端末 GN DC NTM 端末 A IPv4 Global Network NTM 端末 A-B 間の通信経路 NTM 端末 C- 一般端末 GN 間の通信経路切断接続処理開始 2 AP 検索開始接続可能な AP 発見接続処理開始切断 3 MN 1 Dual-Stack Network NAT RS NTM 端末 B ( 移動前 ) IPv4 Private Network NTMobile 接続処理 enodeb ( 基地局 ) IP アドレス取得処理 MN の実 IP アドレス登録処理トンネル再構築処理 NTM 端末 B NTM 端末 C ( 移動後 ) IPv6 Network Handover DC CN MN AP 検索接続処理 IP アドレス取得処理 MN の実 IP アドレス登録処理 AP DC CN トンネル再構築処理側で通信通信断絶側で通信側で通信通信断絶側で通信 IPv6 ID IPv6 IP c 2015 Information Processing Society of Japan 2

3 IP DC IP MN NTMobile NTM NTMobile NTM NTM NTMobile NTM IP DC Registration Request NTM DC NTM MN IPv4 4 MN DC DC MN Registration Request IP DC MN MN CN MN CN NTMobile MN CN IP MN IP NTMobile NTMobile NTMobile NTM NTM DC Android 5 Android Android IP handover MN() time 4 AP との接続開始 IPv4 Network Dual-Stack Network IPv4 Network MN( 移動後 ) NATMN Keep Alive Registration Request/Response DCMN DCCN NATCN NTM Information Request/Response Tunnel Request/Response UDP Tunnel Route Direction Keep Alive IP アドレス取得完了 DOWN 5 UP 切断 Android OS CN 通信可能通信断絶 NTM IP Android IP NTM IP IP [4] NTMobile Fast Handover Mobile IPv6 FMIP(Fast Handover Mobile IPv6) [6] Mobile IPv6 Mobile IPv6 AP IP CoA Care of Address HA c 2015 Information Processing Society of Japan 3

4 CN FMIP AP AP CoA CoA Mobile IPv6 CoA NCoA New Care of Address HA FMIP CoA PCoA Previous Care of Address FMIP AP AP FMIP AP FMIP FMIP FMIP 3.2 MIMO AP IEEE n MIMO Multiple Input Multiple Output IEEE802.11n AP [7] IEEE n AP AP AP 3.3 IEEE IEEE MIH:Media Independent Handover IEEE 2008 IEEE L3 3 IEEE L3 以上 L2 以下 6 MIH User ES CS IS MIH Function ES CS IS L2 ( や等の無線 I/F) IEEE IEEE IEEE IEEE MIH User MIH Function SAP 3 MIH User L3 MIH Function L2 L3 Link SAP MIH SAP MIH Link SAP MIH Function IEEE MIH User ES Event Service CS Command Service IS InformationService 3 ES L2 MIH User CS MIH User L2 IS MIH User L2 IS MIH User [8] IEEE IPv6 NEMO Network Mobility [9] PC Android PC c 2015 Information Processing Society of Japan 4

5 NTM NTM Android Android OS IEEE NTMobile 4.2 IEEE NTMobile NTMobile NTM MIH User IEEE NTMobile 7 8 ES MIH Link Up MIH Link Down CS MIH Link Action CS MIH Link Get Parameters ES MIH Link Parameters Report MIH User MIH Link Get Parameters MIH Link Parameters Report MIH User MIH User MIH User L3 以上 1. L2 以下トンネル再構築 / 切り替え処理 MIH User MIH Function 切替前の通信 7 6. NTM daemon NTM daemon 切替後の通信リンクイベントの通知ハンドオーバ処理完了通知 8 L3 MIH_Link_Parameters_Report MIH_Link_Action 1. 電波強度の監視 ( 通信品質劣化を確認後 2 へ ) 2. リンク確立指示リンク確立メッセージ 3. ハンドオーバ処理指示 4. NTMobile ハンドオーバ処理 5. 通信 I/F の切替 6. リンク切断指示 MIH User MIH Function MIH_Link_Get_Parameters Link_Get_Parameters MIH_Link_Up MIH_Link_Action MIH_Link_Down Link_Parameters_Report Link_Action Link_Up L2 Link_Action Link_Down MIH Link Action MIH Link Action MIH User MIH Link Up MIH User MIH User MIH User NTM NTMobile NTM NTMobile MIH User MIH Link Action NTM MN IEEE c 2015 Information Processing Society of Japan 5

6 MN enodeb ( 基地局 ) DC CN NTM daemon ODTONE 電波強度の劣化を検知接続処理開始接続処理 IP アドレス取得処理側で通信 L3 以上 L2 以下 MIH User 2. MIH Function 実装完了 2. リンク確立メッセージ 3. ハンドオーバ処理指示 4. NTMobile ハンドオーバ処理未実装箇所 1. 電波強度の監視 ( 通信品質劣化を確認後 2 へ ) 2. リンク確立指示 5. 通信 I/F の切替 6. リンク切断指示 MN の実 IP アドレス登録処理切替前の通信切替後の通信切断 9 AP 検索開始接続可能な AP 発見接続処理開始 10 切断トンネル再構築処理側で通信 MN AP 検索接続処理 IP アドレス取得処理 MN の実 IP アドレス登録処理 AP DC CN トンネル再構築処理側で通信側で通信 4.3 Android Android OS Connectivity Service [10] Connectivity Service Android OS IP Android IEEE IEEE ODTONE Open Dot Twenty One [11] ODTONE Linux OS Android OS Windowns ODTONE NTM 11 NTM ODTONE NTMobile 11 IEEE MIH Function MIH User Link SAP ODTONE MIH Function MIH User MIH Link Down MIH Function MIH User MIH Link Up AP MIH Link Up MIH Link Down ODTONE MIH Function ODTONE MIH User MIH Function MIH Link Up UNIX NTM NTM MIH User UNIX DC IP Android OS Android OS Connectivity Service Android OS ODTONE Android OS ODTONE c 2015 Information Processing Society of Japan 6

7 IEEE NTMobile DC RS IPv4/IPv6 MN CN Android Nexus 5 IEEE n IPv4 MN IPv4 MN ODTONE NTM 2 Android Nexus 5 MN CN MN CN Ping MN ODTONE NTMobile CN tcpdump Wireshark MN CN Android MN MN MN CN MN CN 15 MN NTMobile MN MN DC(Direction Coordinator) IEEE802.11n RS(Relay Server) Internet (Dual-Stack Network) AP b-mobile 4G Handover enodeb CN MN MN IPv4 Private Network IPv4 Private Network DC, RS 12 1 MN, CN Hardware Dell PowerEdge R415 LG Nexus 5 OS(Kernel) Ubuntu 10.04(Linux ) Android 4.4.2(Linux 3.4.0) CPU AMD Opteron Processor 4180 Qualcomm Snapdragon GHz( 1 ) Memory 512MB 2GB MSM GHz NTMobile NTMobile NTMobile NTMobile [12] Android OS 5.1 ODTONE c 2015 Information Processing Society of Japan 7

8 提案手法 ( 基礎的実装 ) 従来手法 [s] トンネル再構築が完了するまでの時間トンネル再構築から通信再開にかかる時間 13 [13] Goodput [14] 提案手法 ( 基礎的実装 ) 従来手法 [s] トンネル再構築が完了するまでの時間トンネル再構築から通信再開にかかる時間提案手法 ( 最小 ) 従来手法 ( 最小 ) 提案手法 ( 最大 ) 従来手法 ( 最大 ) トンネル再構築が完了するまでの時間トンネル再構築から通信再開にかかる時間 [s] 15 提案手法 ( 最小 ) 従来手法 ( 最小 ) 提案手法 ( 最大 ) 従来手法 ( 最大 ) [s] トンネル再構築が完了するまでの時間トンネル再構築から通信再開にかかる時間 IEEE NTMobile NTMobile IEEE NTMobile Android OS 5.1 [1] C. Perkins, E.: IP Mobility Support for IPv4, Revised, RFC 5944, IETF (2010). [2] C. Perkins, E.: Mobility Support in IPv6, RFC 6275, IETF (2011). [3] NTMobile Vol. 54, No. 1, pp (2013). [4] IPv4/IPv6 NTMobile Vol. 54, No. 10, pp (2013). [5] IEEE Standard, Local and Metropolitan Area Networks - Part 21: Media Independent Handover Services, IEEE Computer Society (2009). [6] R. Koodli, E.: Mobile IPv6 Fast Handovers, RFC 5568, IETF (2009). [7] IEEE n. NS, Vol. 112, No. 463, pp (2013). [8] IEEE Vol. 49, No. 1, pp (2008). [9] Devarapalli, V., Wakikawa, R., Petrescu, A. and Thubert, P.: Network Mobility (NEMO) Basic Support Protocol, RFC 3963, IETF (2005). [10] Android /3G. MBL, [ ] Vol. 2013, No. 27, pp. 1 8 (2013). [11] Corujo, D., Guimares, C., Santos, B. and Aguiar, R. L.: Using an Open-Source IEEE Implementation for Network-Based Localized Mobility Management, IEEE Communications Magazine, Vol. 49, No. 9, pp (2011). [12] Kamienoo, K., Suzuki, H., Naito, K. and Watanabe, A.: Development of mobile communication framework based on NTMobile, Mobile Computing and Ubiquitous Networking (ICMU), pp (2014). [13] Vol. 111, No. 261, pp (2011). [14] Busanelli, S., Martalo, M., Ferrari, G. and Spigoni, G.: Vertical Handover between WiFi and UMTS Networks:Experimental Performance Analysis, International Journal of Energy, Information and Communications, Vol. 2, No. 1, pp (2011). c 2015 Information Processing Society of Japan 8

Dual Stack Virtual Network Dual Stack Network RS DC Real Network 一般端末 GN NTM 端末 C NTM 端末 B IPv4 Private Network IPv4 Global Network NTM 端末 A NTM 端末 B

Dual Stack Virtual Network Dual Stack Network RS DC Real Network 一般端末 GN NTM 端末 C NTM 端末 B IPv4 Private Network IPv4 Global Network NTM 端末 A NTM 端末 B root Android IPv4/ 1 1 2 1 NAT Network Address Translation IPv4 NTMobile Network Traversal with Mobility NTMobile Android 4.0 VPN API VpnService root VpnService IPv4 IPv4 VpnService NTMobile root IPv4/