protocolos de micro-mobilidade ip vera nagamuta [email protected]
TRANSCRIPT
Tópicos Gerenciamento de mobilidade Mobile IP: solução para macro-mobilidade Problemas do Mobile IP Protocolos de micro-mobilidade
Hierarchical Mobile IP Cellular IP HAWAII Multicast-based
Avanço das comunicações móveis tem permitido o acesso a serviços e aplicações em qualquer instante, em qualquer lugar, com liberdade de movimentação
Necessidade de infraestrutura de HW e SW Endereço IP = identificação da máquina +
localização (ponto de acesso na rede) ProblemaProblema: mudança do ponto de acesso
=> mudança do endereço IP
Gerenciamento de mobilidade
Conexões TCP são identificadas pelo par: <no. da porta, endereço IP> Quando uma UM migra e muda seu ponto
de acesso, conexões TCP são perdidas, além disso, pacotes são encaminhados incorretamente (antigo endereço IP)
DesafioDesafio: prover migração transparente Gerenciamento de mobilidadeGerenciamento de mobilidade: trata o
problema de como oferecer acesso transparente a serviços durante migrações, mantendo conexões ativas
Gerenciamento de mobilidade
Gerenciamento de mobilidade
Gerenciamento de localização
Gerenciamento de handover
Mantém atualizada a localização de uma UM
Mantém a conexãocom a UM enquantoesta se move e muda o ponto de acesso
Gerenciamento de mobilidade
Tarefas: Endereçamento de unidades móveis
(UM) Manter atualizada a localização das
UMs Localização (Paging)
Desafio: executar as tarefas com mínima carga de sinais na rede
Gerenciamento de localização
Gerenciamento de handover
Detecção e início
Nova conexão
Fluxo de dados
UM
Alocação/liberaçãode recursos
Atualização de rotas
Buffer /Forwarding
Multicast
Rede
Gerenciamento de handover
Desafio: Desafio: baixa latência e com mínima perda de dados (Handover SuaveHandover Suave)
Mobile IP: Uma solução para macro-mobilidade
Mobile IPMobile IP [1] é uma extensão do protocolo IP para dar suporte à mobilidade, preservando conexões existentes
UM é identificada/localizada através de seu endereço IP que se mantém fixo (home address)
Também é associada a um endereço IP provisório (Care-of-AddressCare-of-Address – CoACoA) relativo à rede /ponto de acesso para onde a UM migrar
Localização e handover são tratadas por dois elementos: HAHA (Home AgentHome Agent) e FAFA (Foreign Foreign AgentAgent)
Home Agent
Internet
Foreign Agent
Foreign Network
Home NetworkCN
UM
AgentAgent Advertisement Advertisement
AgentAgent Advertisement Advertisement
Nó correspondente
Registro
Mobile IP
Home Agent Internet
Foreign Agent
Foreign Network
Home NetworkCN
UM
(1)UM
(2) CoA
Agent Advertisement
(3) CoA
Binding Update
(4)
Tunneling
Mobile IP
Internet
Foreign Agent
Foreign Network
Home NetworkCN
UM
Home Agent
SoluçãoSolução: Otimização de rota [2]CNCNs mantém caches e recebem msgs de atualização de CoACoA, enviando pacotes diretamente ao CoACoA
Mobile IP: Roteamento Triangular
Durante o handover, até que a msg de atualização chegue no HAHA ou CNCN, pacotes destinados à UMUM são perdidos
SoluçãoSolução: Smooth Handoff [2]Smooth Handoff [2] O atual FAFA notifica o antigo FAFA o novo
CoACoA da UMUM, fazendo com que este envie os pacotes diretamente para a UMUM
Mobile IP: Smooth handoff
Alta taxa de perda de pacotes devido ao longo processo de registro de localização
Latência Alta carga de mensagens, qdo há muitas
migrações (atualização a cada handover) Problemas no suporte a QoS (mudança
constante do CoACoA)
Mobile IP: Problemas
Gateway Internet
CN HA
Domínio 1 Domínio 2
Micro-mobilidade
Macro-mobilidade
Gateway
Protocolos de micro-mobilidademicro-mobilidade: tratam mobilidade regionalmente, dentro de um domínio
Endereço do GW é usado como CoA para toda UM no domínio e esse endereço é registrado no HA
Dentro do domínio UMs usam seu endereço IP (home address)
Pacotes para UM no domínio são tunelados ao GW pelo HA e enviados à UM através de um protocolo de roteamento específico ou tunelamento
Toda migração e mudança de ponto de acesso dentro do domínio não é notificado ao HA
Macro-mobilidade (inter-domínio) geralmente é tratada pelo Mobile IP sem modificações
Protocolos de micro-mobilidade IP
- Ericsson e Nokia [3, 4]- hierarquia de FAs para
tratar migrações locais - raiz: Gateway FA (GFA)- Agent Advertisement inclui
um vetor de CoA (de todos FAs no caminho até GFA)
- registro: UM envia uma msg e cada FA armazena um registro da forma: <UM_IPAddr, next_FA>
InternetHA
CN
FA1
FA2
FA3 FA4
FA5
FA7
GFA
UM
FA6
Hierarchical Mobile IP (HMIP)
Registro
<UM, FA3>
<UM, FA2>
Agent Advertisement
[FA3, FA2, FA1]
- UM recebe AA de um novo FA e compara os vetores de CoA
- UM identifica o Ancestral Comum mais Próximo (ACP)
- atualização de localização é feita somente até o ACP,
no pior caso, ACP é o GFA(-) podem haver perdas e
latência(-) requer tunelamento
InternetHA CN
FA1
FA2
FA3 FA4
FA5
FA7
GFA
UM
FA6
Hierarchical Mobile IP: handover
ACP
UMAgent Adv. [FA4, FA2, FA1]
<UM, FA4>
<UM, FA2>
Columbia University e Ericsson [5] Incorpora alguns princípios de redes
celulares como conectividade passiva e Paging (active / idle user)
Implementado sobre o IP Gerenciamento de localização e handover
estão incorporados no protocolo de roteamento
UMs são identificadas pelo seu endereço IP dentro do domínio
Cellular IP (CIP)
- nós na rede CIP: Base Stations (mantém caches de roteamento soft-state)
- BSs enviam beacons periodicamente
- duas formas de atualização dos caches: - Data Packets da UM- Route Update Packets
- msgs da UM para a rede são aproveitadas para atualizar os caches
Gateway
CNHA
R
BS
BS BS
Internet
UM
BS
Cellular IP
BS
BS
GW
..
.
(3)
(4)
Crossover Router (CR)
- handover simples e rápido- reduz msg de atualização mas pode haver perdas de pacotes - buffer nas EBs pode reduzir perdas- não requer a passagem de vetor de endereços
(1) (2) RouteUpdate
Cellular IP: Hard handover
GW
..
.(4)
CR
(5)
- caminho até a nova EB é configurado antes de a UM conectar-se na nova EB- pacotes são replicados para as duas estações base- UM inicia handover após um certo intervalo de tempo(+) reduz latência e perdas(-) UM deve ter capacidade para acessar mais de uma EB ao mesmo tempo(-) qual é o intervalo ideal
(3)
(1)(2)
Cellular IP: Semi-soft handover
- Lucent Technologies [6]- hierarquia de domínios- gateway de domínio: Domain
Root Router (DRR)- roteadores IP com caches
soft-state- registro da UM: msg PowerUp- ao passar de um domínio
para outro, a UM obtém um novo endereço CCoA (Co-located CoA) e pacotes para UM são tunelados pelo HA
CN Internet
EB
RDRR
R R R R
EB EB EB
HomeDomain
ForeignDomainDRR
UMCCoA
HA
HAWAII: Handoff-Aware Wireless Internet Infrastructure
PowerUp
- Forwarding Path Scheme- pacotes na antiga EB são
direcionados para a nova EB
- CR começa a desviar pacotes para nova EB depois de (5)
(+) reduz as perdas(-) pacotes fora de ordem
DRR
..
.
(1) (2) Path setup
(3) Path setup
(5)
(4) (6)
HAWAII: Handover
Crossover router
- Non-Forwarding path scheme
- pacotes são replicados para as duas EBs durante um intervalo de tempo
(+) reduz latência e perdas(-) UM deve ter capacidade para acessar mais de uma
EB ao mesmo tempo
DRR
..
.
(1) (2) Path setup
(5)
(6)
HAWAII: Handover
(3)
(4)
(7)(8)
Crossover router
R
- idéiadéia: antecipar o handover, replicando os pacotes de uma UM para todas as células vizinhas da atual célula da UM
- roteadores específicos, com funcionalidade multicast
- UM é associada a um endereço multicast
- envio de pacotes independente da localização
- handover se baseia em operações Join e Leave no grupo multicast
Multicast-based Mobility (M&M) [7]
Gateway
CNHA
R R
EB EB
Internet
UM
EB EB
EB_resp
EB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
HandoverMensagens:
LeaveJoin
- reduz latência e perdas- duplicação de pacotes- sobrecarga na rede
Multicast-based handover
EB_resp
EB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
- reduz latência e perdas- duplicação de pacotes- sobrecarga na rede
Multicast-based handover
Comparação entre os protocolos
HMIP Cellular IP
HAWAII M&M
Tipo de nó
FA nó espec. Cellular IP
Roteado-res IP
Roteadormulticast
UM ID home addr
home addr
CoA Mcast addr
Forma de atualiz.
Msgs de controle
Data packtMsg contr.
Msgs de controle
Join-Leave
Tunelam. sim não não nãoQoS sup. não não não não
Mobile IP oferece uma solução global para macro-mobilidade
Possui problemas de latência, perda de pacotes, carga de msgs qdo há muita migração
Protocolos de micro-mobilidade complementam o Mobile IP, tratando localmente os handovers
Podem reduzir a latência e perda de pacotes para alguns casos
Diversos fatores influenciam o desempenho: topologia da rede, características do usuário, requerimentos da aplicação
Conclusão
Framework para composição, teste e simulação de protocolos de handover suave
Permitir a seleção e composição de técnicas a partir dos requisitos de QoS da aplicação, o perfil de mobilidade do usuário e características da rede para gerar protocolos de handover suave
Simulações e resultados no próximo seminário!
Conclusão
Referências[1] RFC 3220: IP Mobility Support for IPv4, IETF, Jan. 2002.[2] C. Perkins et al., “Route Optmization in Mobile IP” Internet
Draft, 2000.[3] E. Gustafsson et al., “Mobile IP Regional Registration”,
Internet Draft, 2001. [4] H. Soliman et al., “Hierarchical Mobile IPv6 Mobility
Management”, Internet Draft, 2002.[5] A. Campbell et al., "Design, implementation, and
evaluation of Cellular IP", IEEE Personal Commun. Mag., 2000.
[6] R. Ramjee et al, "HAWAII: A Domain-based Approach for Supporting Mobility in Wide-area Wireless Networks",Proc. International Conf. Network Protocols.
[7] A. Helmy et al., "Efficient Micro-Mobility using Intra-domain Multicast-based Mechanism (M&M)", ACM SIGCOMM Computer Communications Review, 2002.