Cellular IP [2] is one of the notable ideas to address 'local' mobility [2, 7, 8, 9]. It provides a fast and scalable handoff for a mobile host. On the other hand, a demand for using today’s computer networks for multicast applications is increasing.
The motivation of this work is to provide a multicasting scheme in Cellular IP. We discuss the design issues of multicasting in Cellular IP with the consideration of the differences between Cellular IP and the original IP. The scheme proposed here is called Cellular IP Multicast Routing Protocol (CMRP). CMRP exploits the core-based multicast routing algorithm and proposes the probability-based membership management algorithm instead of Internet Group Management Protocol (IGMP) that is not feasible for Cellular IP. In this algorithm, the mobile host selectively answers for the QUERY of the Cellular IP base station (BS) based on the probability. In this way, the probability-based membership management algorithm achieves the scalability comparable to that of IGMP. The core-based multicast routing algorithm can be easily adapted for the Cellular IP network because all the traffic in Cellular IP passes through the Cellular IP gateway. If the membership of the local subnet changes, the Cellular IP node immediately notifies the change to the uplink Cellular IP node. Moreover, CMRP uses the unicast routing path for the purpose of multicast routing and hence has no overhead to make and maintain a separate multicast routing tree.
CMRP is implemented as an extension to the Cellular IP source distribution version 1.1 [16]. We configure a testbed with four Cellular IP nodes, two Cellular IP mobile hosts, and a sender host. The experimental results in terms of the handoff latency, the packet loss, the join and leave latency are obtained from the testbed.
The average handoff latency measured in our testbed is about 30 ms. This value is quite acceptable to the Internet telephony even though we consider the fact that the handoff latency of CMRP may increase as the distance between the MH and the crossover Cellular IP node increases.
셀룰러 IP(Cellular IP)는 지역 이동성(local mobility)을 제공하고자 하는 주목할 만한 아이디어[2, 7, 8, 9] 중 하나이다. 셀룰러 IP는 이동 호스트에 빠르고 규모성 있는 핸드오프를 지원한다. 한편, 컴퓨터 네트워크에서 멀티캐스트 응용 프로그램을 이용하고자 하는 요구가 증가하고 있다.
본 논문의 목적은 셀룰러 IP에서의 멀티캐스트 방안을 마련하는 것이다. 본 논문에서는 셀룰러 IP에서의 멀티캐스팅 설계의 논점에 대해 논의하고, Cellular IP와 기존 IP의 차이점을 고려한 멀티캐스팅 방안을 제안한다. 이 방안을 Cellular IP Multicast Routing Protocol(CMRP)라고 명명한다. CMRP는 확률 기반의 멤버쉽 관리 알고리즘(probability-based membership management algorithm)과 핵심 기반의 멀티캐스트 라우팅 알고리즘(core-based multicast routing algorithm)을 사용한다. 확률 기반의 멤버쉽 관리 알고리즘은 셀룰러 IP 네트워크에서 사용 불가능한 IGMP를 대신하여 셀룰러 IP 네트워크에서 동작하는 규모성 있는 멤버쉽 관리 알고리즘을 제공하기 위해 설계된 것이다. 이동 호스트는 셀룰러 IP 기지국(Cellular IP base station)의 QUERY 메시지에 대해 확률을 기반으로 하여 선택적으로 응답하는 방법으로 IGMP와 비교할 만한 규모성을 가진다. 셀룰러 IP에서는 모든 트래픽(traffic)이 셀룰러 IP 게이트웨이(Cellular IP gateway)를 지나게 되므로, 핵심 기반의 멀티캐스트 라우팅 알고리즘을 쉽게 적용할 수 있다. 지역 서브넷(local subnet)의 멤버쉽이 바뀌면 셀룰러 IP 노드는 즉시 상위 노드의 셀룰러 IP 노드에 알린다. 또한, CMRP는 멀티캐스트 라우팅에도 유니캐스트 라우팅 경로(unicast routing path)를 그대로 이용하므로 별도의 멀티캐스트 라우팅 트리(multicast routing tree)를 만들고 관리하는 추가 부담(overhead)이 없다.
셀룰러 IP 소스 배포 버전 1.1[16]을 확장하여 CMRP를 구현하고, 4대의 셀룰러 IP 노드, 2대의 셀룰러 IP 이동 호스트(Cellular IP mobile host), 하나의 전송자 호스트(sender host)로 구성된 테스트베드를 구축하고, 핸드오프 지연(handoff latency), 패킷 손실(packet loss), 그룹 참여지연(join latency), 그룹 탈퇴 지연(leave latency) 등의 실험 결과를 측정하였다.
이상적인CMRP의 핸드오프 지연은 Cellular IP 유니캐스트 방안과 마찬가지로 이동호스트와 교차 셀룰러 IP 노드(crossover Cellular IP node) 사이의 왕복 전송 시간(round-trip time)과 같다. 본 테스트베드에서 측정된 핸드오프 지연 시간은 약 30 ms로 핸드오프 지연 시간이 이동호스트와 교차 셀룰러 IP 노드 사이의 거리가 증가함에 따라 길어진다는 사실을 고려하더라도, 인터넷 음성통신(Internet Telephony)에 매우 적합한 수준의 결과이다.
