이동통신망에서의 IP Mobility 기술

(MIP, PMIP, DSMIP 등 Mobility 기술의 미래 이동통신망 적용 )
20092009. 07. 07 21
KT 개인고객부문 무선연구소 진 성일

목차
I. IP Mobility 서론
II. MIP
III. PMIP IV 6
DSMIPDSMIP
IV. v6
V. IP Mobility 기술 구현시 이슈
VIVI. 향후 이동통신망에서의 IP Mobility

향후 이동통신망에서의 IP Mobility
참조

IP Mobility 서론

2009. 07. 21
KT 개인고객부문 무선연구소
서론 : IP Mobility란??
.L3 의 Mobility? IP Mobility = L3 이상의 Mobility.IP Mobility = L3 이상의 Mobility
.그럼 L2의 Seamless는??
.L3 이상의 Mobility는 두 가지 개념으로 정의 됨
.전통적인 IP Mobility
.Limited Mobility : Simple IP( 제한된 지역에선 Mobility를보장 )
.Continuous Mobility : 전통적인 Mobile IP ( 지역을 벗어나도 IP의 연속성을 보장 ) .IP가 바뀌어도 application의 연속성을 보장해주는 Mobility
.mSCTP, MOBIKE, HIP, migrate TCP, xGMIP 등 멀티호밍

서론 : IP Mobility란??
..IP Mobility = Seamless ??IP Mobility Seamless ??
. IP Mobility는 Protocol 관점
. Seamless 는 서비스 관점
Seamless 는 서비스 관점
. 과연 두 개를 같은 맥락일까 ?
..Static IP Dynamic IPStatic IP, Dynamic IP
.유선네트워크 : Static IP, Dynamic IP
.무선네트워크
.Simple IP : Dynamic IP
.Mobile IP : Static IP( 초기 접속 , Handover), Dynamic IP
.동종망, 이종망( 물리 Access의입장 )
. 동종망에서 IP Mobility가 필요한가 ??
.최근의 커버리지가 큰 무선 Access들(CDMA, WCDMA, WiMAX 등)은 동종망에서 IP Mobility를 필요로 하지 않는다 .(주로 동일 제조사를 중심으로 사설 L2 연동으로 Mobility를해결 )

IP 이동성 기술 설명 -일반적인 IP 환경에서의 Roaming
Host 3 Host 4
Src Addr : 1.0.0.1
Des Addr : 2.0.0.4 Router B
Host 1 Host 2 2.0.0.3 2.0.0.4
Router A
1.0.0.1 1.0.0.2 Host 5 Host 4

4.0.0.5 4.0.0.4
Router C
z일반적인 IP 환경인 위의 예제에서 , Router B에있던 Host4가 Router C로 이동하면 네트워크가 달라지므로 Host4의 IP 주소가 변경되어 Host1로 부터 전송되는 메시지를 수신하지 못한다 . 그러므로, 이동하는 단말의 끊김 없는 통신을 위하여 IP가 바뀌지 않거나 ,application의 연속성을 보장해 줄수 있는 기술을 사용해야 한다 . 예를 들어 와이브로 . 무선랜 간 이동시 서로 다른 default Router환경 하에서 IP Address 가 바뀔수밖에없는상황임 -Æ 두 가지 방법이 존재함 .
끈김 없는 IP 이동성( Seamless Data Roaming) 이란?
.Seamless Roaming 정의
.사용자 어플리케이션 세션을 유지하면서 물리적 네트웍을 전환 할 수 있는 능력으로 , 지연이나 데이터의 유실 없이 연속적인 서비스를 제공하여 사용자가 접속 기술에 상관없이
지연이나 데이터의 유실 없이 연속적인 서비스를 제공하여 사용자가 접속 기술에 상관없이 어디서나 인터넷 서비스를 제공 받을 수 있도록 함
.Seamless Roaming의 부재시 .Ethernet,, WLAN,, WCDMA,, WiBro 간 Roamingg 시 네트웍 세션단절 .Roaming 후 어플리케이션 재 실행 필요 .VPN에 재 로그인 필요 .Roaming 중 잠재적 데이터 손실 위험 노출
.연결 재 설정 , 어플리케이션 재 실행 등 불필요한 시간 소요
Æ Data Seamless의 정의는 망간 이동을 하여도 application이 다운되지 않고 실행되는
것임. 그러나일반적으로IPAddIPAddress만바뀌어도응용applilicatition은 동작하지 않음.


IP 이동성의 두 가지 흐름

.Mobile IP 기반의 이동성
. 말 그대로 Mobile IP Protocol을 이용하여 어느 망에 접속하든 단말의 IP Address는불변 …
. Mobile IP도 다양한 종류의 Mobile IP방식이 존재함 .
.COA, CCOA, FMIP( Fast Mobile IP ), HMIP( Hierachical Mobile IP ), Proxy Mobile IP 등

비 M bil IP 기반의 이동성
.비 Mobile IP 기반의 이동성
. Mobile IP에비해 IP Address가 바뀌어도 (이기종망을 이동하여도 ) 상위 응용프로그램의 연속성을 보장해 주는 이동성 기술
. 중간의 망 Node들은 이동성과 무관한 경우가 많음 . --Æ 기존 망과 무관하기 때문에 기술 개발하기가 용이하며, 주로 단말과 Contents server간의 기술이 대부분임 .
. Layer 별로 다양한 기술들이 존재함 ( 예 :MOBIKE )
Layer 별로 다양한 기술들이 존재함.( 예 : MOBIKE )
계층별 이동성 관련 기술 정리

. MIH : Media Independent Handover

. HIP : Host Identity Protocol
. mSCTP : mobile SCTP
Mobility 기술 동향 정리
이동성 제공 기술 type 프로토콜 단말 구현 Seamless 정도( 이동성 관리의 효율성) 구현의 난이도 IP 주소 할당(단말 입장) 구현 노드 기존망의 변경 유무(망 투자비) 규격 추진 기관
단말 Client가 PMIP 필요 없음 보통 높음 멀티 IP GGSN, HA 기존망 변경 IETF
필요없는 이동성 기술 필요(투저비 大 )
SIP의 이동성 필요 없음 낮음 낮음 멀티 IP CSCF, Service 기존망 변경 IETF
Continuity AS 필요(투저비 中 )
단말 Client가 필요함 COA의 필요함 높음 매우 높음 Single IP GGSN, HA, 단말 기존망 변경 IETF
Mobile IP 필요(투저비 大 )
CCOA의CCOA의 필요함필요함 높음높음 보통보통 Single IP Single IP 단말 HA단말, HA 기존망 변경기존망 변경 IETFIETF
Mobile IP 필요
없음(투저비 小 )
MOBIKE 필요함필함 높음높음 보통통 멀티 IP멀티 단말, UAG단말, 기존망 변경기존망 변경 IETF, WiMAX,
(멀티 호밍 ) 필요 없음(투저비 포럼 小 )
mSCTP, HIP 필요함 높음 보통 멀티 IP 단말, Gateway 기존망 변경 IETF
(멀티 호밍 ) 필요 없음(투저비 小 )

MIP(Mobile IP)

2009 07 21
2009. 07. 21
KT 개인고객부문 무선연구소
용어 정리 1/2

H Add
.Home Address .Mobile Node가 위치하는 네트워크와 상관없이 변경되지 않고 유지되는 Mobile Node 의 IP 주소
Mobile Node의 IP 주소
.Home Network .Mobile Node의 home address와 network prefix가 일치하는 network .Mobile Node의 Home Address로 수신되는 메시지는 Home Network 으로
전달됨
.Foreiggn Network .Mobile Node의 Home Network 이외의 network M bilit
.Mobility AAgent .Mobile IP를 지원하는 Agent (home agent, foreign agent)

용어 정리 2/2

.Agent Advertisement
.일반적인 Router Advertisement 메시지에 Mobility Agent Advertisement extension 을 추가하여 생성한 advertisement 메시지 .Care-of Address .Mobile Node를 향하는 터널의 종점 (터널의 반대편 종점은 Home Agent가됨) .foreiggn aggent care-of-address
.Mobile Node가 등록된 Foreign Agent의주소 .co-located care-of-address
co located care of address
.DHCP와 같은 방법으로 Mobile Node의 network interface에 할당된 local IP 주소


Mobile IP Concept


Mobile Node가 Home Network에 위치할 경우 , Mobile Node 와 Host간에 송수신 packet Flow Mobile Node가 Foreign Network에 위치할 경우 , Mobile Node 가 Host로 보내는 packet Flow Mobile Node 가 Foreign Net ork에 위치할 경우 Flo w
Mobile Node가 Foreign Network에 위치할 경우, Host가 Mobile Node로 보내는 packetHost가 Mobile Node 로 보내는 packet Flo

MIP 구성요소 및 역할

.Mobile node .Mobile IP를 지원하는 단말 : IP(Home Address)는 변하지 않는다 .
.HA(HHA(Home AAgent)t) .Mobile node의 care-of-address 유지 및 관리 .Mobile node 로 향하는 packet이 자신에게 도달할 수 있도록 reach-ability Advertisement
Mobile node로 향하는 packet이 자신에게 도달할 수 있도록 reach ability Advertisement message를 전송한다 .
.Mobile node로 향하는 packet을 intercept하여 mobile node의 care-of-address로
tunneling해준다.

.FA(Foreign Agent) .Mobile node가 Home Agent에게 care-of-address를 등록하는 것을 돕는다 . .Home Agent로 부터 tunneling된 packet을 de-tunneling하여 mobile node에게 전달한다. .Mobile node에 의해 만들어진 packet을보낼수있는 default router역할을 한다 .

Mobility Agent Discovery

.Mobile Node가어떤 Mobility Agent에 접속되어 있는지 판단 .Aggent Advertisements Messagge와 Aggent Solicitations Messagge로 구성
.Agent Advertisements Message
M bilit A t가 동일 네트워크 내에 모든 노드에게 자신의 상태 정보를 전송함

.Mobility Agent가 동일 네트워크 내에 모든 노드에게 자신의 상태 정보를 전송함
.Agent Solicitations Message

.Mobile Node 가 Advertisements Message를 얻지 못했을 때 Mobility Agent에게 Advertisements Message의 송신을 요청
.Mobile Node의 home address와 Advertisements Message의 source address를 (network-prefix부분) 비교 -Move Detection

Don’t hear no Advertisements

.Mobile Node가 Agent Solicitation Message 를 broadcast 하여도 Advertisement Message를 수신하지 못할 경우 ,
1. Home link에 접속해있다고 생각하고 , Home agent 의 상태가 비정상적인 것으로 판단하여 , Home link 에 접속을 시도하기 위해 ICMP Echo Request message를 날린다 .
.Default router로 부터 응답이 온다면 , home link에 접속한 것과 같은 방법으로 통신
2. Default router로 부터 응답이 없으면 , foreign link 에 위치하여 있다고 판단하여 , DHCP server로부터 IP를할당받는다 .

.성공 : 이 IP를 CCOA로 이용하여 , Registration 시도
.실패 : 운용자가 직접 CCOA로 이용할 IP를 입력해 주길 기다린다

Move Detection

.Using Lifetimes
Using Lifetimes .Agent Advertisement message의 ICMP Router Advertisement 부분의 Lifetime 필드를 이용 .Mobile node가다음 Advertisement message를 수신할 시간을 예상
.예상된 시간이 지나도 Advertisement message를 받지 못하면 다른 link로 이동했다고 판단하고 Aggent Solicitation messagge를 보내어 다른 Advertisement messagge를 받을 준비를 한다
.Using Network-prefixes
.Advertisement message의 Source Address를 저장해놓았다가 , 다른 IP Source
Address가 들어오면 , Mobile node 가 이동했다고 판단

.동일 링크에서 이동한 경우 no registration
.다른 링크로 이동한 경우 , registration to Home-agent

.같은 링크인지 다른 링크인지는 Agent Advertisement message의 Prefix-Lengths
ensiion부분을 참조하여 확인

ExtEt
.IF Network-prefix[i] = leftmost Prefix-Length[i] bits of Router Address[i]{same link }
.Else { different link }

Mobility 기술의 Registration Scenarios 와 망구조 (COA, PMIP)
1. Foreign link에 FA가 존재할 경우
Mobile node
Registration Request
Registration Reply FA의 care-of-address 를 이용하여 HA에 등록한다 .
* COA의 Mobile IP, PMIP 모두 비슷한 망구조임.
COA의 Mobile IP, PMIP 두 비슷한 망구 임.

Mobility 기술의 Registration Scenarios 와 망구조 (CCOA, MOBIKE)
2. Foreign link에FA가없을경우
Registration Request
Mobile node
Registration Reply
단말의 Collocate-care-of-address(CCOA) 이용하여 HA에 등록한다 .

* CCOA 의 Mobile IP, mSCTP, MOBIKE, HIP 등은 모두 비슷한 Network 구조로 동작함 .

Forward & Reverse Tunneling
Host Host
Home Agent

Home Agent
tunneling tunneling Mobile Node
tunneling tunneling
Mobile Node
Foreign link Foreign link
Foreign Agent Foreign Agent
< Forward Tunnelingg > < Reverse Tunnelingg >
Mobile node에서 만들어진 packet은 FA를통해 Mobile node에서 만들어진 packet은 FA를통해 바로 internet으로 전송된다 . HA로 tunneling된다.
MIP Intercept packet

. Mobile node의 home address에대한 reach-ability Advertisement message 를 링크의 모든 노드에게 전송한다 . .Mobile node의 home address로 향하는 packet은모두 HA로 보내진다 .
. Proxy ARP
.Host가 mobile node의 link-layer address를알기 위해 ARP request를 보내면 , HA가 proxy
역할을 하여 , mobile node대신 HA가 mobile node의 IP home address에 대응되는 link-layer
address를 Host에게 보내준다 .

따라서 mobile mode로 향하는 packet은 HA로 보내진다 .

Mobile nodes send packet

. With a Foreign Agent
. FA에서 보내주는 packet의 source IP address나 Agent advertisement message의 default Router 주소 값을 next hopp으로 정하여 그 주소로 ppacket을 보낸다.
. Without a Foreign Agent
. CCOA Mobile IP 를 의미하며 , advertisement되어지는 router address field 의 값으로 packet을 보낸다.
. Advertisement message가없을때는 DHCP로 부터 할당받은 IP 주소를 CCOA로 사용하여 HA에 등록한다 .

Example Scenarios .1

.Mobile node’s home address 129.34.78.5
.Mobile node’s home agent 129.34.78.254
Foreign agent’s wireless address 1370011 137.0.0.11
.Foreign agent’s care-of address 9.2.20.11
.DHCP-allocated care-of address 9.2.43.94
.Mobile node’s source port 1094
.Foreign agent’s source port 1105
.Care-of address registration lifetime 60,000 seconds .Home agent-granted lifetime 35,000 seconds
Example Scenarios(COA).2 (Agent Advertisement)

IP header fiends ICMP header Router Adv Mobile Service Ext

S = 137.0.0.11 Type = 9 …….. fLifetime = 60,000
D = 255.255.255.255 Code = 16 COA = 9.2.20.11
F=1F1
Example Scenarios(COA) .3(MN Æ FA)

HA
HOST

MN
FA

IP h d fi dIP header fiends UDP h dUDP header M bil IPMobile IP message Ath ti ti E tAuthentication Ext.
fields
S = 129 34 78 5 S 129.34.78.5 Src port = 1094 Src port 1094 Type = 1 Type 1 SPI = 302SPI 302
D = 137.0.0.11 Des port = 434 Lifetime = 60,000
TTL = 1 COA = 9.2.20.11
HA = 129.34.78.254
MA = 129.34.78.5
Example Scenarios(COA) .4(FA Æ HA)

HA
HOST
MN
FA
IP h d fi dIP header fiends UDP h dUDP header M bil IPMobile IP message Ath ti ti E tAuthentication Ext.
fields
S= 922011 S 9.2.20.11 Src port = 1105 Src port 1105 Type = 1 Type 1 SPI = 302SPI 302
D = 129.34.78.254 Des port = 434 Lifetime = 60,000
TTL = 64 COA = 9.2.20.11
HA = 129.34.78.254
MA = 129.34.78.5
Example Scenarios(COA) .5(HA Æ FA)

HA
HOST
MN
FA
IP h d fi dIP header fiends UDP h dUDP header M bil IPMobile IP message Ath ti ti E tAuthentication Ext.
fields
S = 129 34 78 254 S 129.34.78.254 Src port = 434 Src port 434 Type = 3 Type 3 SPI = 302SPI 302
D = 9.2.20.11 Des port = 1105 Lifetime = 35,000
TTL = 64 HA = 129.34.78.254
MA = 129.34.78.5
Example Scenarios(COA) .6(FA Æ MN)

IP h d fi dIP header fiends UDP h dUDP header M bil IPMobile IP message Ath ti ti E tAuthentication Ext.
fields
S= 1370011 S 137.0.0.11 Src port = 434 Src port 434 Type = 3Type 3 SPI = 302SPI 302
D = 129.34.78.5 Des port = 1094 Lifetime = 35,000
TTL = 1 HA = 129.34.78.254
MA = 129.34.78.5
Example Scenarios(CCOA) .7(MN Æ HA)

HA

HOST

IP header fiends UDP header Mobile IP message fields Authentication Ext.
S = 9.2.43.94 Src port = 1094 Type = 1 SPI = 302
D = 129.34.78.254 Des port = 434 Lifetime = 65,535
TTL = 64 COA = 924394 COA 9.2.43.94
HA = 129.34.78.254
MA = 129.34.78.5
D bit = 1
Example Scenarios(CCOA) .8(HA Æ MN)

HA
HOST

IP h d fi dIP header fiends UDP h dUDP header M bil IPMobile IP message Ath ti ti E tAuthentication Ext.
fields
S = 129 34 78 254 S 129.34.78.254 Src port = 434 Src port 434 Type = 3 Type 3 SPI = 302SPI 302
D = 129.34.78.5 Des port = 1094 Lifetime = 35,000
TTL = 64 COA = 9.2.43.94
HA = 129.34.78.254
MA = 129.34.78.5
Proxy Mobile IP

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PMIP 개요

.Entities;
.PMA Operation:
RFC 3344 을 지원하며 예외 사항
.RFC 3344을 지원하며, 예외 사항: ­No agent discovery (i.e. agent solicitation and advertisement) is supported ­D-bit (De-encapsulation by MN): Registration Request에는 항상 zero로 셋팅
.PMA와 HA간의 라우팅 경로의 설정, 유지 및 종료 기능
.HA Operation:
.RFC 3344을 지원하며, 추가 사항:
­다수의 PMA로부터 오는 PRRQ들 간의 Sequencing
­PRRQ의 인증((FA-HA AE or IPsec AH/ESP))

Q/ ­“draft-leung-mip4-proxy-mode-09.txt” 정의된 Proxy Mobile IPv4 Extensions 수행 .Mobile device Operation:
.Initial Network Access
.Mobile Device Mobility
Sending and Receiving Packet

.Sending and Receiving Packet
PMIP Extension

.PMIP의 Extension:
.PMIPv4 Per-Node Authentication Method Extension
.Default: MN-HA Authentication Extension, RFC 3344
.Extension: FA-HA Authentication, IPSec Authentication
.. Proxy Mobile IPv4 Interface ID ExtensionProxy Mobile IPv4 Interface ID Extension
.An identifier of the interface
.Proxyy Mobile IPv4 Device ID Extension
.Ethernet MAC address, Mobile Equipment Identifier (MEID), International Mobile
Equipment Identity (IMEI), Electronic Serial Number (ESN)

roxy MMobilbile IPIP4 S scribibi .PPv4Subber IDEIDExtension
.International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
.PMIP Access Technology Type Extension

PMIP Access Technology Type Extension
.802.3, 802.11a/b/g, 802.16e, 802.16m, 3GPP EUTRAN/LTE, 3GPP UTRAN/GERAN, 3GPP2 1xRTT/HRPD, 3GPP2 UMB
Proxy Registration Request (PRRQ)

* Mobile IP NAI Extension, Revocation Support Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion은 mandatory임
Proxy Registration Reply (PRRP)

Mobile IP NAI Extension, Revocation Support Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion은 mandatory임
Registration Revocation

* Mobile IP NAI Extension, Foreign-Home Authentication Extensoion은 mandatory임
Registration Revocation Acknowledge

* Mobile IP NAI Extension,, Foreiggn-Home Authentication Extensoion은 mandatoryy임
Extensions (I)

. PMIPv4 Per-Node . PMIPv4 Interface ID
. Mobile IP NAI Extension
Authentication Extension Method Extension
. PMIPv4 Device ID . PMIPv4 Subscriber ID . PMIPv4 Access
Extension Extension Technology Type
Extensions (II) III. Message Format

. Revocation Support . Foregin-HomeExtension
Authentication Extension
Initial Call Setup

Re-Registration

Handover Call Flow (Single binding)

Handover Call Flow (Simulataneous binding)

Relase Call Flow

Home Agent 도입 사업자 동향
-PMIP, MIP등의 Mobilityy 기술 중 주로 MIP를 상용망에적용하여 상용 혹은 Trial서비스하는 경우가 대부분
CDMA
GSM, 3G Wifi WiMAX Wisdom
PCCW APTG
Alltel Bell Mobility Cellular South China Mobile China Telecom Codetel( Dominican Republic)
Codetel( Dominican Republic) ETC Vietnam Hutchinson Thailand (BFKT) Mobile 8 MIRS communications
Nextel/Sprint (iDEN) Nextel Argentina Nextel Peru Nextel Mexico Ntelos
PTTelkom Qualcomm /Flarion Radiomovel SKTelecom Surewest
Surewest Telecard (pakistan) Telecom New Zealand Telindus Telus Mobility Tele mobile company
-대부분 CDMA사업자가 대부분이며 , 이종망간 Seamless를 위해서 보다는 동종망간 Handover 를 위해 도입된 예가 많음 . (국내 처럼 다양한 무선 Access를 구축한 사업자가 많지않기 때문 ) -향후 LTE/SAE 망의 진화 및 표준화의 경향이 PMIP이 중요한 Mobility 기술이지만
향후 LTE/SAE 망의 진화 및 표준화의 경향이 PMIP이 중요한 Mobility 기술이지만, 현재는 MIP기술이 상용 및 Trial 서비스의 주류임 .
DSMIPv6

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Dual Stack Mobile IPv6 -특징
. LTE 망에서 PMIPv6와 더불어 중요 IP Mobility 기술 채택 . Mobile IPv6의확장
. MIPv6가 MIPv4를 수용하는 구조 . IPv4, IPv6 가 혼재된 이동통신망에서의 이동성 지원
. NAT Traversal
. Foreign Network이 IPv4만지원하는경우
. IPv4만을 사용하는 Application을 위한 지원
IPv4만을 사용하는 Application을 위한 지원
. 단말, HA 모두 Daul Stack일것
Dual Stack Mobile IPv6 . 동작 Case
ViVisiited Nd Networkk이IPIPv66전용망인 경우
. MN 규칙적으로 MIPv6 BindingUpdate . MN registers IPv6 CCoA to HA . HA creates two binding cache entries,
. MN-home-address-IPv6 MN-CoA-IPv6
. MN-home-address-IPv4 MN-CoA-IPv6 . HA와 단말사이에 MN-CoA-IPv6주소로 Tunneling
* Mobility Binding BU( HoAv4, HoAv6, CoAv6)
-HoAv4-CoAv6 IPv4 Traffic -HoAv6-CoAv6 CNv4 ->HoAv4
Dual Stack Mobile IPv6 . 동작 Case
ViVisiited Nd Networkk이IPIPv4(4(공인IPIP망))전용망인 경우
. MN은 HA의 IPv4주소로 MIPv6 BindingUpdate Signaling 보냄 . MN registers IPv4 CoA to HA . HA creates two binding cache entries,
.MN-hMNhome-addddress-IPvIP6 MN CA IP 4
6 MN-CoA-IPv4
. MN-home-address-IPv4 MN-CoA-IPv4 . HA와 단말사이에 MN-CoA-IPv4주소로 Tunnelingg
Dual Stack Mobile IPv6 . 동작 Case
ViVisiited Nd Networkk이IPIPv4(4(사설IPIP망))전용망인 경우
. MN과 HA사이에 UDP tunnel 을 사용하여 NAT traveral 해결 . MN은 HA의 IPv4/port주소로 MIPv6 BindingUpdate Signaling 보냄 . MN registers IPv4 CoA to HA . HA creates two binding cache entries,
. MN-home-address-IPv6 MN-CoA-IPv4/port
. MN-home-address-IPv4 MN-CoA-IPv4/pport
Dual Stack Mobile IPv6 . Route Optimization

. Visited Network 이 IPv6 전용망인 경우
. MIPv6 의 Route Optimization과동일
. Visited Network 이 IPv4망일 경우
Visited Network이 IPv4망일 경우
. Route Optimization이 불가능 , 항상 HA를 통하여 Traffic 송수신
IP Mobility 기술 구현시 이슈

-이동통신망 적용시 고려할 점 ­
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단말 이슈

. 서로 다른 무선 Access간 통합이 선행 되어야 함 .
. 예를 들어 WiBro/HSDPA/WiFi등의 무선 네트웍 Chipset의통합
. 저전력 설계
. 이기종 무선 Access간 효과적인 Coordination
. 이러한 과정이 선행 되지 않는 한 완벽한 Seamless Mobility는 불가능 하다 !!
. 퀄컴, Broadcom, GCT 등 이동통신 및 WiMAX Chip vendor의 협조가 필수
. 단말 기술의 발달
. 단말 자체의 Processing 성능이 아직도 부족하다 .( 아직도 IT기술은 더 발달해야 한다 .)
. 노트북 : Windows XP, Vista, Linux, MAC OS
. PDA ?
. Handset ?
이동성 기술은 단말의 종합기술임 .( 네트워크의 중요성 보다는 단말의 중요성이 커짐 .)
과금및 인증 , 품질

. 서로 다른 통신사업자 , 서로 다른 과금 체계
.무선 Access간 서로 다른 가입자 인식 체계 ( 네트워크가 인식하는 )
. WCDMA, CDMA : IMSI
. WiMAX/WiBro : MAC Address
. WLAN : ID
.서로 다른 Access간 과금을 어떻게 할 것인가 ?
.무선 Access지역간 과금 (ACR, GGSN) or 이동성 과금 (HA)
.기존 과금 체계의 대폭 수정이 필요 ( 과도한 투자가 요구됨 ) . 서로 다른 인증 체계 . Handover시 품질의 변화

서비스 측면

.네트워크 서비스 이슈
.무선 초기 접속 시간
.단말 성능
.통신사업자에 적합한 Policy 수립
BatteryBattery 문제문제 .이동성이 반드시 보장되어야 하는 서비스가 있는가 ?
.착신형 서비스(VoIP Push to talk)
착신형 서비스(VoIP, Push to talk)
.IPv6
.Static IP
.Always On( Preservation)


향후 이동통신망에서의 IP Mobility

-LTE/SAE 망에서의 IP Mobility ­
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SAE 개요

.3GPP에서는 4세대 이동통신과 관련된 여러 포럼들 및 새로운 기술에 대응하기 위하여 2004년 말경부터 3GPP
.3GPP에서는 4세대 이동통신과 관련된 여러 포럼들 및 새로운 기술에 대응하기 위하여, 2004년 말경부터 3GPP 기술들의 성능을 최적화 시키고 향상시키려는 노력의 일환으로 LTE/SAE 기술에 대한 연구를 시작
. LTE (Long Term Evolution)
.기존의 3세대 이동 통신 시스템의 기술적 한계를 극복하고, 향후 10년 또는
그 이상까지 사용자의 요구를 만족시키기 위한 무선 접속 기술의 미래 진화 모델 ..Downlink > 100MbpsDownlink > 100Mbps
.Uplink > 50Mbps
.User plane RTT < 10ms (RAN RTT)
.Channel Setup < 100ms (idle to active)
. SAE (System Architecture Evolution)
.3GPP TSG RAN의 LTE 작업과 병행하여 네트워크의 구조를 결정하고 이 기종 망간의 이동성을 지원하는 것을 목적으로 하는 망 기술에 관한 연구
.EPC (Evolved Packet Core) 라고 불림
.Efficient Radio and flexible spectrum utilization
.Higgher data rates, lower latencyy
.Increasing Coverage
.All IP Flat network
.Multi-access with service continuity
.Simplified QoS model
..Low cost per bit and low OPEXLow cost per bit and low OPEX

.Cost effective migration
.Enhanced network security
SAE Network : Architectures

.고성능, 고효율을 고려한 네트워크 구조로 All IP 기반의 Flat Network를 그 특징으로 한다 .

SAE 이동성 기능 요약

.SAE 이동성 기능 요약
-망의 Deloy 정책 및 단말의 Capability 에 따라 사용 프로토콜 결정
-기존 3G-LTE, LTE-LTE간의 연동은 GTP가 기본이며 , Non 3GPP-LTE간 연동은 PMIPv6, DSMIPv6가기본
-LTE 의기본 IP할당은 IPv6로…
-User traffic tunneling 은 GTP, GRE(with IP-in-IP tunnel)
-COA type 의 MIP는사용자제 (MIP인경우 CCOA type의 DSMIP이기본 )
연동망 방식 PDN 대응 노드 type 단말 Capablity PDN 연동 프로토콜
Legacy 3G-LTE GGSN, S-GW 3G-LTE Dual Mode( Mobile IP 단말) DSMIP 혹은 MIPv4
Legacy 3G LTE Legacy 3G-LTE Gn/Gp SGSN 혹은 S4Gn/Gp SGSN 혹은 S4 SGSN, S-GW 3G LTE Dual Mode( Non 3G-LTE Dual Mode( Non Mobile IP Stack 단말) GTP(PMIPv6는 Option으로GTP(PMIPv6는 Option으로 지원)
Non 3GPP . LTE( UnChained Mode PMIP)PMIP) ePDG, ASN G/W,S-GW LTE-Non 3GPP Dual Mode( Non Mobile IP Stack 단말)Stack 단말) PMIPv6
Non 3GPP . LTE( UnChained Mode DSMIP MIP 4)DSMIP or MIPv4) ePDG, ASN G/W,S-GW LTE-Non 3GPP Dual Mode( Mobile IP 단말) DSMIP 혹은 MIPv4
Non 3GPP-LTE Chained Mode S-GW LTE-Non 3GPP Dual Mode( Non Mobile IP Stack 단말) PMIPv6혹은 GTP

SAE 이동성 . Legacy 3G-LTE 연동(구 SGSN 존재)
SGSN이 S5/S8 SGSN S4 SGSN 으로 Upgrade가
-SGSN이 S5/S8 SGSN, S4 SGSN으로 Upgrade가 불가능 한 경우 Legacy GGSN도 존재하고 이럴 경우 DSMIP혹은 MIPv4를 이용하여 이동성 관리를 해야함.( GTPv2, PMIPv6 지원이 불가능하며 P-GW IP 할당이 불가능 하기 때문 )
-GGSN 에 FA(Foreign Agent) 기능 구현시에는 MIPv4의 COA(그러나 MIPv4는 불가피한 경우 ??)
-GGSN 에 FA기능 불가능시는 DSMIP
P GW는 HA기능 구현
-P-GW는 HA기능 구현 -단말은 Mobile IP Stack 의 단말이어야 함

SAE 이동성 . Legacy 3G-LTE 연동(업그레이드 가능한 SGSN 존재)
-Gn/Gp SGSN( 혹은 S5/S8 SGSN), S4 SGSN 존재시 GGSN은 IP할당 주체에서 제외되며 , 3G-LTE연동시 S4혹은 S5/S8 을 통하여 P-GW로 부터 IP주소 할당을
혹은 S5/S8 을 통하여 부터 주 할당을 받음(P-GW가 IP할당의 유일한 주체 )
-Non 3GPP 를전혀고려하지않은망정책일 경우 가장 이상적인 IP주소 할당 구조이며 , 이동성 관리는 MME를 통하여 이루어 지는 구조로 GTPv2를 사용함 .
-PMIPv6 도 Option으로 사용 가능함 .(그러나 GTP가 default임)
-단말에 Mobile IP Stack 이 올라가지 않아도 됨

SAE 이동성 . Non 3GPP . LTE 이동성 연동 (Unchained PMIP연동)
ASN G/W(KT WiBro 의 ACR) ePDG가
--ASN G/W(KT WiBro의 ACR), ePDG가 HSS
MAG(FA기능)기능으로 P-GW연동(LMA, HA기능)을하며 PMIPv6를 사용함 .
--ASN G/W, ePDG 는 PCC를위해 PCRF 연동이 필요하며 , PCRF가 호 설정 및 이기종망간 Handover시 연관성을 가지고
PCRF가 호 설정 및 이기종망간 Handover시 연관성을 가지고 관여함.
--단말은 Mobile IP stack 이 필요하지 않는 구조임 .
--LTE 호설정시 Serving G/W도 GTP를 사용하지 않고 PMIP을 사용해야함
사용해야함. --ePDG 간 Handover에서 MOBIKE도사용가능 --PCC 를위한 Gx 연동( PCC가필요없는경우필요없음 )
HPLMN
Non-3GPP
Networks


AceSWAccess css SWaa
STa
. * MAG : Mobility Access G/W
.*LMA : Local MobilityAnchor.*FA : Foreign Agent. * HA : Home Agent
기능 비고
단말 -일반 단말 -Mobile Stack 불필요
PDN G/W -LMA 및 HA기능 -IP 할당 Anchor -Mobile Stack 필요
ePDG -MAG 및 FA기능 -Mobile Stack 필요
Serving G/W -MAG 및 FA기능 -Mobile Stack 필요
ASN G/W(ACR) -MAG 및 FA기능 -Mobile Stack 필요

SAE 이동성 . Non 3GPP . LTE 이동성 연동 (Unchained DSMIP혹은 MIPv4연동)
S6
S6a
HPLMN
VPLMN
Non-3GPP
Networks

Non-3GPP IP SWa
Access STa
S2c
-DSMIP 을 사용할 경우 S-GW, ASN GW, ePDG에는 MAG 기능이나 FA기능이 필요 없으며 , PDN의 HA기능과 단말의 Mobile IP Stack 을구현 하여 이동성 제공(S2 인터페이스 존재)
하여 이동성 제공( S2c 인터페이스 존재)
-ASN GW, ePDG 와 PCRF연동 인터페이스는 존재하나, PMIP경우 보다 호처리 절차에적게 영향력을 발휘함 .( DSMIP의 CCOA 의경우 IP주소 할당의 영향이 ePDG나 ASN GW 가 하는 역할이
할당의 영향이 ePDG나 ASN GW가 하는 역할이 없음)
-MIPv4 를 사용할 경우 ASN GW, ePDG 에는 FA기능 필요 (S2c 이용)
-ePDGPDG를사용하여MIPvMIP44를 사용하는 경우 보안 문제로 MOBIKE를 사용할수있음 .
-단말은 Mobile IP Stack 단말이 필요
-PCC 를위한 Gx 연동(( PCC가필요없는경우필요 없음)

SAE 이동성 . Non 3GPP . LTE 이동성 연동 (chained PMIP연동)
HPLMN
VPLMN
Non-3GPP Networks
-ASN GW, ePDG 와 P-GW 사이에 인터페이스는 존재하지 않으며 , S-GW와 ASN GW, ePDG 사이의 연동은 PMIP, S­GW와 P-GW사이는 PMIP를 사용하는 구조
-예전 3GPP rel.6 이전의 Non 3GPP연동구조와 유사하며 , tightly coupled 연동방식임.
-단말은 Mobile IP Stack 을 지원하지 않아도
단말은 Mobile IP Stack을 지원하지 않아도 됨
-PCC 를위한 Gx 연동( PCC가필요없는경우 필요 없음 )

SAE 이동성 . Non 3GPP . LTE 이동성 연동 (chained GTP연동)
-ASN GW, ePDG와 P-GW 사이에 인터페이스는 존재하지 않으며 , S-GW와 ASN GW, ePDG 사이의 연동은 PMIP, S-GW와 P-GW사이는 GTP를 사용하는 구조 ( GTP를 사용하므로 Gx interface 필요 없음없음 ))
필 -예전 3GPP rel.6 이전의 Non 3GPP연동구조와 유사하며, tightly coupled 연동방식임. -단말은 Mobile IP Stack 을 지원하지 않아도 됨

참조 : Call Flow(MIP,PMIP)

2009 07 21
2009. 07. 21
KT 개인고객부문 무선연구소
z Proxy Mobile IP . WCDMA call flow

z Mobile IP -WCDMA

TE MT RNC AT-commands Activate PDP Context Request
MIP Registration Reply
[CoA, NAI Ext, MN-HA Ext]
Agent Advertisement
Activate PDP Context Accept
[MIPv4]
[CoA]
MIP Registration Request
Uppdate PDP context
SGSN GGSN/FA AAA HA

MIP Registration Request
MIP Reggistration Reply
[HoA, Lifetime]