Tutorials on Wireless Computer Networks - Μελέτη του ΗΟ σε ασύρματα δίκτυα IPv6

emujabΛογισμικό & κατασκευή λογ/κού

2 Ιουλ 2012 (πριν από 5 χρόνια και 19 μέρες)

290 εμφανίσεις

University of Cyprus
Department of
Computer Science
EPL476: Tutorials on
Wireless Computer
Networks –Tutorial 7
Μελέτη του HO σε ασύρματα
δίκτυα IPv6
Pavlos Antoniou
Fall 2011
University of Cyprus
Neighbor Discovery
Χρησιμοποιείται από διάφορους κόμβους που μοιράζονται
το ίδιο link, με σκοπό να κοινοποιήσουν την ύπαρξή τους
και να ενημερωθούν για την ύπαρξη άλλων
Μηνύματα:
Router Solicitation (RS)
Router Advertisement (RA)
Neighbor Solicitation (NS) multicast ή unicast
Neighbor Advertisement (NA)
University of Cyprus
Duplicate Address Detection
•Για να διαπιστωθεί η μοναδικότητα μιας
διεύθυνσης πριν να ανατεθεί σε κάποιο interface,
οι κόμβοι τρέχουν έναν αλγόριθμο
•Πρέπει να εκτελεστεί για όλες τις unicast
διευθύνσεις
University of Cyprus
MIPv6 Handover
O Mobile Node (ΜΝ)ανιχνεύει ότι μπήκε σε
καινούριο υποδίκτυο, αναλύοντας το Router
Advertisement το οποίο έλαβε
Αρχίζει η διαδικασία για την δημιουργία νέας CoA
Ο κόμβος σχηματίζει τη νέα του διεύθυνση
χρησιμοποιώντας τα IPv6πρωτόκολλα
Αποστολή του Binding Update στον Home
Agent (HA) και στον Corresponding Node (CN)
για να ενημερωθούν
HA και CN απαντούν με ένα Binding
Acknowledgement (Back)
University of Cyprus
MIPv6 Handover Signalling
University of Cyprus
MIPv6 Enhancements
Στόχοι:
Μείωση της καθυστέρησης
Μείωση του αριθμού χαμένων πακέτωνκατά τη
διάρκεια του HO
Μείωση του signaling loadστον ΗΑ και CN
University of Cyprus
MIPv6 Enhancements
Fast MIPv6
Ελαχιστοποίηση του χρόνου απόκτησης της νέας CoA
Hierarchical MIPv6
Μείωση του signaling loadκαι της καθυστέρησης του
Network Registration
H+F MIPv6
Συνδυασμός των πιο πάνω για περαιτέρω βελτίωση
University of Cyprus
FMIPv6
Μηνύματα που χρησιμοποιούνται:
RtSolPr: Router Solicitation for Proxy
PrRtAdv: Proxy Router Advertisement
FBU: Fast Binding Update
HI: Handover Initiate
HAck: Handover Acknowledgement
FBAck: Fast Binding Acknowledgement
University of Cyprus
Fast MIPv6
•Σχεδιάστηκε για την ελαχιστοποίηση της
καθυστέρησης στο επίπεδο δικτύουL3
(ανάκτηση νέων διευθύνσεων CoA)
•Γρήγορη ανάκτηση της επικοινωνίας
•Λιγότερα χαμένα πακέτα
University of Cyprus
Fast MIPv6
Βασική ιδέα:
Χρήση πληροφοριών από το επίπεδο ζεύξης (link –layer)
για την έγκαιρη πρόβλεψη ή άμεση αντίδραση σεένα L2
handover
Δημιουργία σύνδεσης με το νέο Access Router, πριν ο
κόμβος να μεταβεί σε αυτό
Συναντούμε δύο μεθόδους:
Predictive mode ήAnticipated
Reactive ήTunnel –Based mode
University of Cyprus
Anticipated FMIPv6
Στόχος: έναρξη του L3 HO πριν να τελειώσει το L2 HO
Η διαδικασία ξεκινά από ένα L2 trigger, το οποίο δηλώνει ότι σε λίγο
χρόνο, ο ΜΝ θα μπει σε καινούριο δίκτυο
Ο ΜΝ ζητά πληροφορίες για τα γειτονικά APs στέλνοντας ένα
RtSolPrστο PAR (Previous Access Router)
Το PAR απαντά με ένα PrRtAdvτο οποίο περιέχει μια καινούρια
nCoAτην οποία ο ΜΝ θα μπορεί να χρησιμοποιήσει στο NAR (New
Access Router)
Η nCoAμπορεί να αποφασιστεί είτε με statefulή με stateless
autoconfiguration.
To PAR στέλνει ένα ΗΙ (Handover Initiate) στο NAR. Το ΝΑR
απαντά με ένα HAck. (η λήψη του HAckσημαίνει ότι η nCoAείναι
έγκυρη)
University of Cyprus
Anticipated FMIPv6
Όταν ο MN είναι έτοιμος να εγκαταλείψει το δίκτυο, στέλνει ένα FBU
στο PAR. Αυτό το μήνυμα έχει ως αποτέλεσμα να δημιουργηθεί ένα
τούνελ επικοινωνίας μεταξύ του PAR και NAR, μέσω του οποίου
προωθούνται τα πακέτα που έχουν διεύθυνση προορισμού την
oCoAτου ΜΝ. Στη συνέχεια οPAR στέλνει ένα FBAckστην oCoA
και στο NAR μέσω του τούνελ επικοινωνίας.
Όταν ο ΜΝ λάβει το FBAckγνωρίζει ότι πλέον μπορεί να
χρησιμοποιεί την καινούρια nCoAσαν source address στα πακέτα
τα οποία στέλνει
Έτσι ο ΜΝ αλλάζει δίκτυο (L3 HO) στέλνοντας αμέσως ένα FNAστο
NAR, για να το ενημερώσει ότι είναι έτοιμο να δεχτεί τυχόν πακέτα
που προορίζονται γι’ αυτό
Μόλις τελειώσει η διαδικασία του Fast HO, ο ΜΝ ακολουθεί την
τυπική διαδικασία του ΗΟ και ενημερώνει τοHome Agentκαθώς και
τον Correspondent Node
University of Cyprus
Anticipated Fast MIPv6Signaling
University of Cyprus
Tunnel –Based FMIPv6 •Δημιουργία ενός διαύλου επικοινωνίας μεταξύ του
PAR και NAR
•O MN κάνει μόνο L2 HO με το NAR και συνεχίζει
να χρησιμοποιεί την old Care-of Address
•O MN δε χρειάζεται να στείλει κανένα σήμα στα
ARs. Αυτά επικοινωνούν μεταξύ τους αφού
ανιχνεύσουν κάποια L2 σήματα
University of Cyprus
Tunnel –Based FMIPv6 •Ένα από τα δυο AR (NAR ή PAR) λαμβάνει ένα
L2σήμα λόγω της μετακίνησης του ΜΝ
•Το AR στέλνει ένα ΗΙ στο άλλο AR για την
δημιουργία του διαύλου επικοινωνίας
–Αν είναι το PAR το οποίο ζητά το δίαυλο, το ΗΙ περιέχει
την oCoA και την home address του ΜΝ
•Με τη λήψη του ΗΙ, το AR απαντά με ένα HAck
–Εάν πρόκειται για το PAR, στο HAck περιλαμβάνονται
η oCoA και η home address του ΜΝ
University of Cyprus
Tunnel –Based FMIPv6 •Όταν το PAR χάσει τη σύνδεσή του με το ΜΝ,
ξεκινά να προωθεί τα πακέτα του στο NAR, μέσω
του διαύλου επικοινωνίας
•Το FBUστέλνεται από τον ΜΝ μέσω ενός FNA.
Αυτό προωθείται από το NAR στο PARκαι
ακολουθεί η ανταλλαγή των ΗΙ/HAck
•Στη συνέχεια το NARπαραδίδει στον ΜΝ τυχόν
εισερχόμενα πακέτα που περιμένουν και προωθεί
τα εξερχόμενα
University of Cyprus
Tunnel –Based Fast MIPv6Signaling
University of Cyprus
Hierarchical MIPv6
•Σχεδιάστηκε με σκοπό να μειωθεί το πλήθος των
σημάτων που ανταλλάσσονται (προς HAκαι CN)
λόγω της κινητικότητας του χρήστη(MN) σε νέα
δίκτυα
University of Cyprus
Hierarchical MIPv6
New entity: MAR (Mobility
Anchor Point)
Το MAR είναι το σημείο
διαχείρισης της κινητικότητας
του κάθε χρήστη
Το ΜΑΡ μπορεί να βρίσκεται
σε οποιοδήποτε επίπεδο μιας
ιεραρχικής συνδεσμολογίας
δρομολογητών, ακόμα και
στον Access Router
IR: intermediate router
University of Cyprus
Hierarchical MIPv6
•Όταν ένας ΜΝ εισέρχεται στο πεδίο ενός MAP συνδέεται
μ’ αυτό εξασφαλίζοντας μια RCoA(Regional CoA), την
οποία στέλνει στον HA και στον CN
•Πακέτα που προορίζονται στον ΜΝ ανιχνεύονται από το
MAPκαι δρομολογούνται στην on-link care-of address
(LCoA) του ΜΝ.
•Σε διαδικασίες handoff μεταξύ δυο AR στο ίδιο ΜΑΡ
(intra-MAP)αλλάζει μόνο η LCoAκαι ενημερώνεται μόνο
το ΜΑΡ. Η RCoAδεν αλλάζει=> δεν χρειάζεται
ενημέρωση των HA και CN
University of Cyprus
HMIPv6 intra-MAPhandover process
Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
HMIPv6 inter-MAPhandover process
Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
•Συνδυασμός των HMIPv6 και FMIPv6
•Η συνολική καθυστέρηση είναι ακόμα λιγότερη
•Μια απλή «άθροιση» των δυο πρωτοκόλλων δεν
θα ήταν αποδοτική
Fast HO for Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
•Στο F-HMIPv6το τούνελ για fast handoverεγκαθιδρύεται
μεταξύ MAP και NARαντί μεταξύ PAR και NAR
•Για το λόγο αυτό το MNανταλλάζει μηνύματα FMIPv6με
το MAP και όχι με το PAR
•Το F-HMIPv6 χρησιμοποιεί ταFMIPv6μηνύματα για
υποστήριξη της διαδικασίας τουHOχωρίς να ορίζονται
νέα μηνύματα
Fast HO for Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
•O MN στέλνει ένα RtSolPrστο ΜΑΡ, το οποίο πρέπει να
περιέχει πληροφορίες για το NAR
•Το ΜΑΡ απαντά με ένα PrRtAdvμαζί με πληροφορίες για
την nLCoAτην οποία θα μπορεί να χρησιμοποιεί ο ΜΝ
στο NAR
•O MN στέλνει ένα FBUστο ΜΑΡ, μαζί με την pLCoAκαι
την IP address τουNAR
•Το ΜΑΡ στέλνει ένα ΗΙ στο NAR για τη δημιουργία
διαύλου επικοινωνίας μεταξύ τους. ΟNAR απαντά με ένα
HAck
Fast HO for Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
•Το ΜΑΡ στέλνει FBAckπρος nLCoAκαι pLCoA. To ΜΑΡ
αρχίζει να προωθεί τα πακέτα του ΜΝ στο NAR
•Ο ΜΝ στέλνει FNA μηνύματα στο NAR, όταν ανιχνεύει την
μετακίνησή του στο link-layer. To NAR παραδίδει τα
αποθηκευμένα πακέτα στον ΜΝ
•Ο ΜΝ στέλνει ένα LBUστο ΜΑΡ, όπως και στο HMIPv6.
Μόλις ο ΜΑΡ λάβει το LBUσταματά την προώθηση πακέτων
στοNAR
•Σαν απάντηση στο LBUο ΜΑΡ απαντά με ένα LBAckπρος το
ΜΝ. Οι υπόλοιπες διαδικασίες όπως στο HMIPv6
Fast HO for Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
Fast HO for Hierarchical MIPv6
University of Cyprus
Fast HO for Hierarchical MIPv6
Όταν το PAR ή το NAR ανιχνεύσουν
μετακίνηση του ΜΝ, ειδοποιούν το ΜΑΡ για να
ξεκινήσει την διαδικασία με ένα PrRtAdvμε
τις απαιτούμενες πληροφορίες.
University of Cyprus
Σύγκριση -Συμπεράσματα
•Θεωρητική προσέγγιση
MIPv6 HMIPv6 FMIPv6 F+HMIPv6
Καλύτερη
απόδοση
University of Cyprus
Σύγκριση -Συμπεράσματα
•Η πειραματική προσέγγιση εμφανίζει κάποια
ενδιαφέροντα συμπεράσματα:
–Σε περιπτώσεις που το κανάλι πλησιάζει τον κορεσμό
οι βελτιώσεις του MIPv6 έχουν αντίθετα
αποτελέσματα
–Σε σενάρια όπου οι χρήστες παράγουν κίνηση με
μικρά πακέτα (πχ VoIP) το Basic MIPv6 έχει αποδίδει
καλύτερα
University of Cyprus
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Η απόφαση για τη χρήση μιας από τις προτάσεις
βελτίωσης του MIPv6σε ένα ασύρματο IPv6 δίκτυο,
πρέπει να γίνει μετά από ενδελεχή και προσεγμένο
σχεδιασμό, αναλόγως των ιδιαιτεροτήτων του