Mobilidade na Internet. Mobilidade em Sistemas Celulares Cellular IP (CIP) Localização de dispositivos móveis entre redes CIP

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1 Rossana M. C. Andrade Universidade Federal do Ceará Departamento de Computação 1 Rossana Andrade Neuman de Souza Javam Castro Estudantes de Mestrado William Sales Windson Viana Misael Santos Katy Magalhães Wellington Albano e Ranna Allen (coorientadora) Estudantes de Graduação Rute Fabrício Lemos José Alexandre Carlos Eduardo Vieira Lindeberg 2 Mobilidade na Internet Mobile IP (MIP) Mobilidade em Sistemas Celulares Cellular IP (CIP) Localização de dispositivos móveis entre redes CIP Problemas e uma proposta de solução Outros Trabalhos Relacionados Trabalhos Futuros e Conclusão Referências Bibliográficas Roteadores de Acesso Pontos de Acesso Rede de Acesso 1 Rede Núcleo Rede de Acesso 3 Rede de Acesso 2 III Semana de Informática da FA7 3 III Semana de Informática da FA7 4

2 Mobilidade de acesso Métodos e protocolos que garantem comunicação ininterrupta enquanto um host se desloca entre pontos de acesso Sub-rede Ethernet de uma rede fixa tradicional IEEE b Macromobilidade Suporte ao deslocamento entre nós da rede núcleo Nós GGSNs em redes GPRS Baseada em Mobile IP Micromobilidade Mecanismos para tratar do deslocamento de nós móveis localmente entre roteadores de acesso Flexibilidade para redes do tipo pico, campus ou metropolitanas III Semana de Informática da FA7 5 Mobile IP versão 4 Novas Entidades Mobile Host terminal móvel que pode estar visitando uma rede estrangeira Home Agent HA roteador na rede de origem responsável pelo registro do terminal móvel e pelo tunelamento dos dados Foreign Agent FA roteador na rede visitada (ou estrangeira) responsável pela alocação de um endereço (care-of address) Correspondent Node CN Terminal móvel ou fixo, podendo ser a origem ou destino dos dados, que tenta estabeler comunicação com um III Semana de Informática da FA7 6 MIP v4 - Novas Entidades MIP v4 - Registro de Localização CN Nó Correspondente HA Home Agent Internet FA Foreign Agent Mobile Host Rede de Origem R1 Internet Roteador 1 Roteador 2 R2 Rede Visitada CH Correspondent Node HA FA envia a solicitação migra da sua rede de origem HA recusa para solicita ou uma rede aceita FA estrangeira repassa a registroo solicitação status do Home Agent FA Foreign Agent Mobile Host III Semana de Informática da FA7 7 III Semana de Informática da FA7 8

3 Mobile IP versão 6 Uso de opções de destino Binding update Binding acknowledgement Binding request Home address Não há necessidade de Foreign Agent Característica de descoberta de vizinhos Eliminação do problema de roteamento triangular do MIPv4 Permite que binding updates sejam entregues diretamente aos Nós Correspondentes Alto overhead e desempenho não-otimizado Sempre que um host se move além da camada de enlace de conectividade (i.e., mobilidade de acesso) III Semana de Informática da FA7 9 Todos os níveis de mobilidade Otimizado para prover handoff rápido e transparente dentro de áreas geográficas limitadas Registro de localização Conectividade Passiva Estados Ativo e Inativo Busca em um conjunto limitado de células Banco de dados de origem e visitante Centro de Comutação Móvel como âncora Segurança Autenticação e Criptografia III Semana de Informática da FA7 10!! " # $ % & Outgoing Call Mobility Management Temporary Identification Authentication Security Database Ciphering Location Registration Incoming Call Home and Visitor Databases Radio Resource Management Handoff Decision Inter-system Handoff Execution Releasing Resources Roaming Handoff Failure Actions Anchor Mobile Switching Center Contexto No ambiente de uma rede de telefonia, a capacidade dos usuários de se movimentarem de uma área de localização para outra é chamada de roaming Através de roaming, os usuários mudam para outras áreas além da sua área de origem Problema Como capacitar esta mobilidade do usuário entre diferentes áreas do mesmo provedor ou entre áreas de diferentes provedores? III Semana de Informática da FA7 11 III Semana de Informática da FA7 12

4 $ % '! & (), Solução Criar dois tipos de repositórios para armazenar as informações do usuário. banco de dados de origem um repositório de informação (e.g., localização atual) dos usuários permanentemente registrados em uma área de localização banco de dados visitante armazena temporariamente parte da informação (e.g., localização de origem) sobre os usuários que estão visitando uma determinada área de localização reduz a sinalização com o banco de dados de origem quando o usuário está em roaming Contexto Um handoff, que envolve a modificação do caminho de transmissão dedicado entre a estação móvel e a rede, deve ser realizado O canal dedicado foi alocado para a transmissão de sinalização e dados. Como resultado, a estação móvel muda do modo inativo para o modo dedicado Quando a estação móvel torna-se novamente inativa, o canal é liberado. Problema Como gerenciar os recursos para a troca de informações durante um handoff entre sistemas? Solução Escolher o primeiro centro de comutação móvel (MSC) servindo o canal dedicado como o âncora responsável pela comunicação (ex.:, informações para o processamento da chamada) manterá o controlde dos recursos durante o handoff III Semana de Informática da FA7 13 III Semana de Informática da FA7 14 (" Gerencia o movimento do terminal móvel entre roteadores de acesso localmente, sem gerar tráfego até o Home Agent Melhora a latência de handoff e a perda de pacotes em trânsito associados durante a mobilidade local Soluções de Protocolos Existentes Cellular IP Incorpora princípios da rede celular, permanecendo firmemente baseado na arquitetura IP Rápido Handoff, e Roteamento III Semana de Informática da FA7 15 III Semana de Informática da FA7 16

5 ! -()% + Suporte flexível a handoff Hard handoff e Semi-soft handoff Ocorre quando um pacote é endereçado a um inativo e o gateway ou as estações-base não têm uma rota válida para o destino cache Gerenciamento de Localização Eficiente Conectividade Passiva O precisa enviar pacotes periodicamente para atualizar sua localização Se não há dados a transmitir, o não precisa se registrar com um agente Após receber um pacote, s inativos mudam para estado ativo e enviam um pacote de atualização de rota Routing cache Motivação MIP Não possui mecanismos de paging e conectividade passiva CIP Adequado para Micromobilidade Utiliza o procedimento MIP para Macromobilidade Quando o está fora de uma rede de acesso CIP, torna-se indisponível até encontrar outra rede de acesso CIP Garantia de Segurança, Registro de localização e Handoff transparente entre sistemas III Semana de Informática da FA7 17 III Semana de Informática da FA7 18 -() %+ -()% + Tema de dissertação de Mestrado de Wellington Albano / mestrando DETI/UFC Nova entidade funcional Sistema Gerenciador de Macromobilidade Responsável pelo gerenciamento de macromobilidade s em movimento entre áreas de cobertura CIP Atua como um gateway quando o está na rede de telefonia celular Semi-soft Handoff Registro de localização Routing cache cache Pacotes de atualização de paging Pilha de protocolos Aplicação Transporte MIP / CIP CIP MIP / CIP L1WLAN L1cel L1WLAN L1Wireline L1Wireline BS CIP GW-CIP MIP/CIP/GTP L1Wireline L1Wireline L1cel BS Celular III Semana de Informática da FA7 19 III Semana de Informática da FA7 20

6 -()% + -()% + Roteamento Gateway G ateway (HA) Nó Móvel (FA) Gateway Mobile Host Correspondent Node Abrangência da Rede Cellular IP Rede Cellular IP Dados para o Rede de telefonia móvel Conexão da Rede Celular Tunnel Rede IP fixa Rede IP Fixa III Semana de Informática Abrangencia da FA7 da Rede de telefonia móvel Deslocamento do Movimentação do 21 III Semana de Informática da FA7 22 Rede Celular -()% + Especificação UCMs (Use Case Maps) Validação Network Simulator (NS) Modificação de simulações para CIP Adição GW- Rede externa para roteamento de pacotes durante macromobilidade. Unbound Use Case Maps: stub Macro Macromobility CheckCache [NotInCache] [HostNotLocated] [InCache] RequestRegistration [HostLocated] [RegistrationDenied] HostNotRegistered Registered (=FA) Registered (CIP-Gateway=FA) III Semana de Informática da FA7 23 III Semana de Informática da FA7 24 HostRegistered

7 Internet CH Rede Cellular IP Cellular IP Network GW Rede Externa Cellular Network CIP0 CIP1 CIP2 BS0 BS1 BS2 BS3 CIP0 - CIP3 : Nós da rede CIP BS0 - BS3 : Estações-Base GW : Gateway : Sistem a Gerenciador de M acromobilidade III Semana de Informática da FA7 25 III Semana de Informática da FA7 26 ' / 0 ' / 0 Combinação de CIP e MIP para propor uma solução multi-camada para a mobilidade no IPv4 JS Chiang, YH Wang, CH Tsai, CP Hsu, IEEE, 2003 Comparação de cenários de integração entre CIP e MIP Wong, Daniel K., IEEE, 2002 Proposta de utilização de IP com MPLS para construir uma infra-estrutura para operadoras de 3G, enfocando micromobilidade Lucent Technologies Chiussi, F. M, Khotimsky, D. A., Krishnan, S., IEEE Communications Magazine, 2002 Proposta de integração entre redes WLAN e GSM/GPRS Nokia Mobile Phones Ala-Laurila, J., Mikkonen, J., Rinnemaa, J., IEEE Communications Magazine, 2001 Motorola Salkintzis, A. K., Fors, C., Pazhyannur, R., IEEE Wireless Communications, 2002 III Semana de Informática da FA7 27 III Semana de Informática da FA7 28

8 1-23 Entidade Funcional para gerenciamento de Macromobilidade Registro de localização, paging, handoff e segurança entre redes CIP Trabalho em progresso Garantia de Segurança Avaliação do desempenho em relação ao MIP Tempo de handoff, perda de pacotes e sinalização adicional Aprimoramento da Simulação Metodologia UCMs e SDL para a especificação de IETF Drafts A. T. Campbell, Gomez, J., Kim, S., Turanyi, Z., Wan, C-Y. and A, Valko "Design, Implementation and Evaluation of Cellular IP", IEEE Personal Communications, Special Issue on IP-based Mobile Telecommunications Networks, Junho/Julho Wong, K. Daniel Architecture Alternatives for Integrating Cellular IP and Mobile IP, Performance, Computing, and Communications Conference, st IEEE International, 2002 Perkins, C., IP Mobility Support, IETF RFC 3344, Agosto, Use Case Maps Web Site: Cellular IP Tutorial, disponível em III Semana de Informática da FA7 29 III Semana de Informática da FA7 30