63
6: Bežične i mobilne mreže 6-1/62 Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004.

Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

  • Upload
    laurel

  • View
    25

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže. Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet , 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004. Background: - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-1/62

Šesto poglavljeBežične i mobilne mreže

Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition. Jim Kurose, Keith RossAddison-Wesley, July 2004.

Page 2: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-2/62

Poglavlje 6: Bežične i mobilne mreže

Background: broj bežičnih (mobilnih) telefonskih

pretplatnika sada prelazi broj pretplatnika koji koriste žičane telefonske veze!

računarske mreže: laptops, palmtops, PDAs, telefoni koji pružaju Internet usluge, omogućuju u bilo koje vreme pristup Internet-u

dva važna (različita) problema komunikacija bežičnom vezom rad sa mobilnim korisnikom koji menja tačku

pristupa mreži

Page 3: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-3/62

Poglavlje 6: sadržaj

6.1 Uvod

Bežične 6.2 Bežične veze,

karakteristike CDMA

6.3 IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”)

6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM)

Mobiline 6.5 Principi: adresiranje i

rutiranje mobilnih korisnika

6.6 Mobilni IP 6.7 Mobilnost kod

cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli

višeg nivoa

6.9 Zaključak

Page 4: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-4/62

Elementi bežičnih mreža

network infrastructure

bežični host-ovi laptop, PDA, IP

telefon izvršavaju aplikacije mogu biti stacionarni

ili mobilni bežično ne znači

uvek mobilno

Page 5: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-5/62

Elementi bežičnih mreža

network infrastructure

bazna stanica

tipično povezana nažičanu mrežu

relej - odgovorna za slanje paketa između žičanih mreža i bežičnog host-(a, ova) u njenoj “zoni” npr. cell towers (mob.

tel.) i access points (802.11)

Page 6: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-6/62

Elementi bežičnih mreža

network infrastructure

bežična veza tipično korišćena za

povezivanje mobilnih uređaja na baznu stanicu

takođe se koristi kao backbone link

protokol bežičnog pristupa koordinira pristup vezi

različite brzine podataka i rastojanja transmisije

Page 7: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-7/62

Karakteristike veza selektovanih standarda bežičnih mreža

Page 8: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-8/62

Elementi bežičnih mreža

network infrastructure

infrastructure mod

bazna stanica konektuje mobilne uređaje na žičanu mrežu

handoff: mobilni host menja baznu stanicu obezbeđujući konekciju sa žičanom mrežom

Page 9: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-9/62

Elementi bežičnih mreža

Ad hoc mod nema baznih stanica čvorovi mogu samo da

transmituju ka drugim čvorovima unutar pokrivenosti veze

čvorovi se organizuju sami u mrežu: rutiraju između sebe

Page 10: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-10/62

Karakteristike bežičnih vezaRazlike u odnosu na žičane veze ….

smanjuju jačinu signala: radio signal slabi kako se prostire (gubici na putanji - path loss)

interferencija sa drugim izvorima: može da prouzrokuje gubljenje paketa; standardizovane frekvencije bežičnih mreža (npr. 2.4 GHz) koriste i drugi uređaji (npr. telefon); takođe dolazi do interferencije sa drugim uređajima (rad motora)

prostiranje sa više putanja - multipath propagation: radio signal se reflektuje od objekata na zemlji, dolazeći do odredišta za neznatno različita vremena

…. čine komunikaciju duž (čak point to point) bežičnih veza “težom”

Page 11: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-11/62

Karakteristike bežičnih vezaViše bežičnih pošiljaoca i primaoca kreira

dodatne probleme (osim višestrukog pristupa):

Problem skrivenog terminala B, A čuju jedan drugog B, C čuju jedan drugog A, C ne čuju jedan drugog što

znači da A, C nisu svesni njihovih uticaja na B

Slabljenje signala-fading: B, A čuju jedan drugog B, C čuju jedan drugog A, C ne čuju jedan drugog

zbog interferencije na B

Page 12: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-12/62

Code Division Multiple Access (CDMA)

korišćen na više bežičnih kanala sa difuznim upućivanjem (cellular, satellite itd.) standardno

prvi put je opisan od strane Hedy Lamarr-a i George Antheil-a 1941. god. kao bezbedni radio link za kontrolu torpeda; ignorisan od strane U.S. Army, zaboravljen do 1980. god.

jedinstveni “kod” pridružen svakom korisniku svi korisnici dele istu frekvenciju, ali svaki korisnik ima

sopstveni “chipping” niz (tj. kod) za kodovanje podataka kodovani signal = (originalni podaci) X (chipping niz) dekodovanje: unutrašnji-proizvod kodovanog signala i

chipping niza dozvoljava da više korisnika "koegzistira" i istovremeno

transmituje sa minimalnom interferencijom (ako su kodovi “ortogonalni”)

Page 13: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-13/62

CDMA kodovanje/dekodovanje

Page 14: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-14/62

CDMA: interferencija dva -pošiljaoca

Page 15: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-15/62

Poglavlje 6: sadržaj

6.1 Uvod

Bežične veze 6.2 Bežične veze,

karakteristike CDMA

6.3 IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”)

6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM)

Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i

rutiranje mobilnih korisnika

6.6 Mobilni IP 6.7 Mobilnost kod

cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli

višeg nivoa

6.9 Zaključak

Page 16: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-16/62

IEEE 802.11 bežične LAN mreže

802.11b 2.4-2.485 GHz

nelicencirani spektar radio signala

do 11 Mbps (u praksi 6-7) direct sequence spread

spectrum (DSSS - tip CDMA-a gde u fizičkom sloju svi host-ovi koriste isti chipping code)

široko primenjen koristeći bazne stanice

802.11a 5.1-5.8 GHz opseg manje interferencije, ali je

potrebno više access points

do 54 Mbps (u praksi 25) 802.11g

2.4-2.485 GHz opseg do 54 Mbps

Svi koriste CSMA/CA za višestruki pristup

Svi imaju razne verzije baznih stanica i ad-hoc mreža

Page 17: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-17/62

802.11 arhitektura LAN mreže

bežični host komunicira sa baznom stanicom bazna stanica =

pristupna tačka (access point - AP)

Basic Service Set (BSS) - skup osnovnih servisa (“cell”) u infrastructure modu sadrži: bežične hostove access point (AP) ad hoc mod: samo

hostovi

Page 18: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-18/62

802.11: Kanali, pridruživanje

802.11b: 2.4GHz-2.485GHz spektar je podeljen na 11 kanala na različitim frekvencijama (nepreklapaju se 1, 6 i 11 kanali)

AP administrator odabira-setuje frekvenciju za AP moguća je interferencija: kanal može biti isti kao

onaj koji je odabrao susedni AP! host: mora da se pridruži jednom AP-u

skanira kanale, osluškujući beacon (upadljiv znak) frejmove (za navođenje) koji sadrže ime AP-a (SSID - ServiceSetIDentifier) i MAC adresu

selektuje AP za pridruženje može da izvrši autentifikaciju tipično se startuje DHCP da bi se dobila IP adresa

u AP-ovoj podmreži

Page 19: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-19/62

IEEE 802.11: višestruki pristup izbegava se kolizija: 2+ čvorova prenose u isto vreme

802.11: CSMA - prepoznavanje pre transmisije ne treba da bude u koliziji sa odlazećom trnasmisijom od

drugog čvora

802.11: nema detekcije kolizije za razliku od 802.3 Ethernet protokola! težak za prijem (prepoznavanje kolizija) kada transmituje na

osnovu slabo primljenih signala (fading) ne može da prepozna sve kolizije u bilo kom slučaju: skriveni

terminal, fadingCilj: izbegavanje kolizija: CSMA/C(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

A’s signalstrength

space

C’s signalstrength

Page 20: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-20/62

IEEE 802.11 MAC protokol: CSMA/CA

802.11 pošiljalac1 ako prepozna da je kanal slobodan,

nakon kratkog perioda (Distributed Inter-frame Space - DIFS) -transmituje čitav frejm (nema CD)

2 ako prepozna da je kanal zauzet onda -startuje "random backoff time"-tajmer odbrojava dok se kanal ne

oslobodi, odnosno transmituje kada vreme na tajmeru istekne

-ako nema ACK, povećava se random backoff interval, ponovlja 2

802.11 primalac- ako je primio frejm OK -vrati se ACK nakon Short SIFS-a

(Short Inter-frame Spacing)-ACK je potreban zbog problema skrivenog terminala

sender receiver

DIFS

data

SIFS

ACK

Page 21: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-21/62

Izbegavanje kolizija (nastavak)

ideja: dozvoliti pošaljaocu da “rezerviše” kanal radije nego da slučajno pristupi frejmovima podataka: izbegavanje kolizija dugih frejmova podataka

pošiljalac prvo transmituje mali zahtev-za-slanje (request-to-send RTS, contrl frame) paketa ka BS koristeći CSMA RTSs mogu još uvek da budu u koliziji međusobno (ali

one su kratke) BS difuzno upućuju clear-to-send CTS kao odziv na RTS RTS dobijaju svi čvorovi

pošiljalac transmituje frejm podataka druge stanice odlažu transmisije

Izbegavanje kolizija frejmova podataka potpuno,koristeći male rezervisane pakete!

Page 22: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-22/62

Izbegavanje kolizije: RTS-CTS zamena

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

Page 23: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-23/62

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

802.11 frejm: adresiranje

Address 2: MAC addressof wireless host or AP transmitting this frame(wireless source)

Address 1: MAC addressof wireless host or AP to receive this frame(wireless destination)

Address 3: MAC addressof router interface to which AP is attached

Address 4: used only in ad hoc mode

Page 24: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-24/62

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

802.11 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest. address source address

802.3 frame

802.11 frejm: adresiranje

Page 25: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-25/62

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

802.11 frejm: višeduration of reserved transmission time (RTS/CTS)

frame seq #(for reliable ARQ)

frame type(RTS, CTS, ACK, data)

Page 26: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-26/62

hub or switch

AP 2

AP 1

H1 BBS 2

BBS 1

802.11: mobilnost unutar iste podmreže

router H1 ostaje u istoj IP

podmreži: IP adresa može da ostane ista

switch: koji AP je pridružen sa H1? samo-učenje: switch će

videti frejm sa H1 i “zapamtiti” koji port switch-a može biti korišćen da bi se stiglo do H1

Page 27: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-27/62

Mradius ofcoverage

S

SS

P

P

P

P

M

S

Master device

Slave device

Parked device (inactive)P

802.15 (wi personal area network) i Bluetooth

manje od 10 m u prečniku zamena za kablove (miš,

tastatura, slušalice) ad hoc: nema infrastructure master/slaves:

slaves traže dozvolu za slanje (ka master-u)

master odobrava dozvole

802.15: je razvijen iz Bluetooth specifikacije 2.4-2.5 GHz radio opseg TDM, vremenski slot od 625

mikrosekundi do 721 kbps ad hoc mreže

Page 28: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-28/62

WiMAX

WiMAX je skraćenica od Worldwide Interoperability for Microwave Access, i takođe je poznata kao standard definisan od organizacije IEEE pod imenom 802.16.

Page 29: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-29/62

Poglavlje 6: sadržaj

6.1 Uvod

Bežične veze 6.2 Bežične veze,

karakteristike CDMA

6.3 IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”)

6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM)

Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i

rutiranje mobilnih korisnika

6.6 Mobilni IP 6.7 Mobilnost kod

cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli

višeg nivoa

6.9 Zaključak

Page 30: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-30/62

Mobile Switching

Center

Public telephonenetwork, andInternet

Mobile Switching

Center

Komponente arhitekture cellular-nih mreža

konektuje cells na wide area net upravlja setup-om poziva rukuje mobilnošću

MSC

pokriva geografski region bazna stanica (BS) analogno 802.11 AP mobilni korisnici prikačeni na mrežu preko BS air-interface: fizički i link layer protokol između mobilnog uređaja i BS

cell

wired network

Page 31: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-31/62

Cellular-ne mreže

Dve tehnike za deljenje mobile-to-BS radio spektra

kombinacija FDMA/TDMA: podela spektra po frekventnim kanalima, podela svakog kanala na vremenske slotove

CDMA: code division multiple access

frequencybands

time slots

Page 32: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-32/62

Cellular-ni standardi: kratak pregled

2G sistemi: kanali za prenos glasa IS-136 TDMA: kombinovani FDMA/TDMA

(severna amerika) GSM (global system for mobile

communications): kombinovani FDMA/TDMA most widely deployed

IS-95 CDMA: code division multiple access

IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

UMTS

TDMA/FDMA

Page 33: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-33/62

Cellular-ni standardi: kratak pregled

2.5 G sistemi: kanali za prenos glasa i podataka

proširenje 2G general packet radio service (GPRS)

razvijen iz GSM packet-switched, 170 kbps (30-70 in practice) podaci se šalju na više kanala (ako je to moguće)

CDMA-2000 (faza 1) brzina podataka do 144K razvijen iz IS-95

enhanced data rates for global evolution (EDGE) takođe nastao iz GSM-a, koristeći enhanced modulaciju Brzina podataka do 384K, 2.75 G

Page 34: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-34/62

Cellular-ni standardi: kratak pregled

3G sistemi: glas(circuit-switched)/podaci(packet-switched)

Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS) naslednik GSM-a, ali koristeći CDMA

CDMA-2000

4G sistemi: 10 Mbps and up, mobility between different cellular technologies, mesh networking...

Page 35: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-35/62

Poglavlje 6: sadržaj

6.1 Uvod

Bežične veze 6.2 Bežične veze,

karakteristike CDMA

6.3 IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”)

6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM)

Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i

rutiranje mobilnih korisnika

6.6 Mobilni IP 6.7 Mobilnost kod

cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli

višeg nivoa

6.9 Zaključak

Page 36: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-36/62

Šta je mobilnost?

spektar mobilnosti, iz mrežne perspektive:

nema mobilnosti velika mobilnost

korisnik se kreće samounutar iste bežične pristupne mreže

mobilni korisnik, prolazi između više access point-a dok održava konekcije (kao cell phone)

korisnik se kreće između pristupnih mreža, isključujući se za to vreme

Page 37: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-37/62

Mobilnost: rečnikkućna mreža: permanentna “kućna” mobilna mreža(128.119.40/24)

Permanentna adresa: adresa u kućnoj mreži, može uvek da bude korišćena da bi se iskoristila mobilna veza npr. 128.119.40.186

kućni agent: entitet koji će izvršiti funkcije mobilnosti kada je mobilni korisnik udaljen

wide area network

correspondent

Page 38: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-38/62

Mobilnost

Care-of address: adresa u posećenoj mreži(npr 79.129.13.2)

wide area network

posećena mreža: mreža u kojoj se mobilni trenutno nalazi (npr. 79.129.13/24)

Permanentna adresa: ostaje konstantna (npr. 128.119.40.186)

strani agent: entitet u posećenoj mreži koji izvršava funkcije mobilnosti u korist mobilnog

dopisnik: želi da komunicira sa mobilnim

Page 39: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-39/62

Kako kontaktirate mobilnog prijatelja

pretražiti sve telefonske knjige?

zvati njene roditelje? očekujete da vas

obavesti gde je?

Pitam se gde se Alice odselila?

Razmotrimo primer prijatelja koji često menja adresu, kako ćete ga pronaći?

Page 40: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-40/62

Mobilnost: pristupi

Neka rutiranje odradi to: ruteri oglase permanentnu adresu mobilnog-čvora-u-stanu preko uobičajene tabele rutiranja. ruring tabele indiciraju gde je svaki mobilni

lociran nema promena ka kraju-sistema

Neka kraj-sistema odradi to: indirektno rutiranje: komunikacija od dopisnika

do mobilnog ide preko kućnog agenta, onda se prosleđuje do udaljenog

direktno rutiranje: dopisnik uzima stranu adresu mobilnog i šalje direktno mobilnom

Page 41: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-41/62

Mobilnost: pristupi

Neka rutiranje odradi to: ruteri oglase permanentnu adresu mobilnog-čvora-u-stanu preko uobičajene tabele rutiranja. ruring tabele indiciraju gde je svaki mobilni lociran nema promena ka kraju-sistema

Neka kraj-sistema odradi to: indirektno rutiranje: komunikacija od

dopisnika do mobilnog ide preko kućnog agenta, onda se prosleđuje do udaljenog

direktno rutiranje: dopisnik uzima stranu adresu mobilnog i šalje direktno mobilnom

nije skalabilan

u odnosu na milione

mobilnih

Page 42: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-42/62

Mobilnost: registracija

Krajnji rezultat: Strani agent zna za mobilnog Kućni agent zna lokaciju mobilnog

wide area network

home network

visited network

1

mobilni kontaktira stranog agenta nakon ulaska u mrežu koju je posetio

2

strani agent kontaktira kuću: “ovaj mobilni je u mojoj mreži”

Page 43: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-43/62

Mobilnost preko indirektnog rutiranja

wide area network

homenetwork

visitednetwork

3

2

41

dopisnik adresira pakete koristeći kućnu adresu mobilnog

kućni agent prima pakete, prosleđujući ih ka stranom agentu

strani agent prima pakete, prosleđujući ih ka mobilnom

mobilni odgovara direktno dopisniku

Page 44: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-44/62

Indirektno rutiranje: komentari Mobilni koristi dve adrese:

permanentnu adresu: koju koristi dopisnik (ovde je lokacija mobilnog transparentna za dopisnika)

care-of-address: koju koristi home agent da bi prosledio datagrame mobilnom

funkcije stranog agenta mogu biti date od samog mobilnog

trougaono rutiranje: dopisnik-kuća-mreža-mobilni neefikasno kada su dopisnik i mobilni u istoj

mreži

Page 45: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-45/62

Indirektno rutiranje: kretanje između mreža

pretpostavimo da se mobilni korisnik kreće u drugoj mreži registrovanje sa novim stranim agentom novi strani agent se registruje sa kućnim

agentom kućni agent ažurira care-of-address za mobilnog paketi nastavljaju da se prosleđuju ka mobilnom

(ali sa novom care-of-address) mobilnost, menja strane mreže u

transparentne: on going konekcije se mogu održavati!

Page 46: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-46/62

Mobilnost preko direktnog rutiranja

wide area network

homenetwork

visitednetwork

4

2

41dopisnik zahteva, prima stranu adresu mobilnog

dopisnik prosleđuje ka stranom agentu

strani agent prima pakete, i prosleđuje ih ka mobilnom

mobilni odgovara direktno dopisniku

3

Page 47: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-47/62

Mobilnost preko direktnog rutiranja: komentari

prevazilazi problem trougaonog rutiranja nije-transparentan za dopisnika: dopisnik

mora da dobije care-of-address od kućnog agenta šta ako mobilni promeni (visited) mrežu?

Page 48: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-48/62

wide area network

1

foreign net visited at session start

anchorforeignagent

2

4

new foreignagent

35

correspondentagent

correspondent

new foreignnetwork

Prilagođavanje mobilnosti sa direktnim rutiranjem

usidren strani agent: FA u prvoj posećenoj mreži podaci se uvek prvo rutiraju ka usidrenom FA kada se mobilni kreće: novi FA sređuje da ima

podatke prosleđene od starog FA (ulančavanje)

Page 49: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-49/62

Poglavlje 6: sadržaj

6.1 Uvod

Bežične veze 6.2 Bežične veze,

karakteristike CDMA

6.3 IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”)

6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM)

Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i

rutiranje mobilnih korisnika

6.6 Mobilni IP 6.7 Mobilnost kod

cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli

višeg nivoa

6.9 Zaključak

Page 50: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-50/62

Mobilni IP

RFC 3220 ima dosta karakteristika koje smo već

videli: kućni agenti, strani agenti, registracija

stranog-agenta, care-of-addresses, enkapsulacija (paket-unutar-paketa)

Mobilni Ip se sastoji iz tri komponente: indirektno rutiranje datagrama pronalaženje agenta registracija sa domaćim agentom

Page 51: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-51/62

Mobilni IP: indirektno rutiranje

Permanentna adresa: 128.119.40.186

Care-of address: 79.129.13.2

dest: 128.119.40.186

paket poslat od dopisnika

dest: 79.129.13.2 dest: 128.119.40.186

paket koji je poslao kućni agent stranom agentu: paket unutar paketa

dest: 128.119.40.186

foreign-agent-to-mobile paket

Page 52: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-52/62

Mobilni IP: otkrivanje agenta agent se oglašava: strani/kućni agenti oglašavaju

servis difuznim upućivanjem ICMP poruka (typefield = 9 otkrivanje rutera)

RBHFMGV bits reserved

type = 16

type = 9 code = 0 = 9

checksum = 9

router address

standard ICMP fields

mobility agent advertisement

extension

length sequence #

registration lifetime

0 or more care-of-addresses

0 8 16 24

R bit: registration required

H,F bits: home and/or foreign agent

Page 53: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-53/62

Mobilni IP: primer registracije

visited network: 79.129.13/ 24 home agent

HA: 128.119.40.7 f oreign agent

COA: 79.129.13.2 COA: 79.129.13.2

….

I CMP agent adv. Mobile agent MA: 128.119.40.186

registration req.

COA: 79.129.13.2 HA: 128.119.40.7 MA: 128.119.40.186 Lifetime: 9999 identification:714 ….

registration req.

COA: 79.129.13.2 HA: 128.119.40.7 MA: 128.119.40.186 Lifetime: 9999 identification: 714 encapsulation format ….

registration reply

HA: 128.119.40.7 MA: 128.119.40.186 Lifetime: 4999 Identification: 714 encapsulation format ….

registration reply

HA: 128.119.40.7 MA: 128.119.40.186 Lifetime: 4999 Identification: 714 ….

time

Page 54: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-54/62

Komponente cellular-ne mrežne arhitekture

correspondent

MSC

MSC

MSC MSC

MSC

wired public telephonenetwork

različite cellular-ne mreže,rade sa različitim provajderima

MSC - Mobile Switching Center

Page 55: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-55/62

Mobilnost u cellular-nim mrežama

kućna mreža: mreža cellular-nog provajdera na koju ste preplaćeni home location register (HLR): baza

podataka u kućnoj mreži koja sadrži stalni cell phone broj, profile informacije (servisi, računi ...), informacije o trenutnoj lokaciji (može biti u drugoj mreži)

posećena mreža: mreža u kojoj se mobilni trenutno nalazi visitor location register (VLR): baza

podataka sa upisom svakog korisnika koji je trenutno u mreži

može biti kućna mreža

Page 56: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-56/62

Public switched telephonenetwork

mobileuser

homeMobile

Switching Center

HLR home network

visitednetwork

correspondent

Mobile Switching

Center

VLR

GSM: indirektno rutiranje ka mobilnom

1 poziv rutiranna kućnu mrežu

2

home MSC konsultuje HLR,dobija roaming broj mobilnog uposećenoj mreži

3

home MSC se dalje stara o pozivuka posećenoj mreži

4

MSC u posećenoj mreži kompletira pozivkroz baznu stanicu ka mobilnom

Page 57: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-57/62

Mobile Switching

Center

VLR

old BSSnew BSS

old routing

newrouting

Handoffs u GSM-u

handoff se pojavljuje kada mobilni menja stanicu koja mu je pridružena pri prelasku iz jedne bazne stanice u drugu za vreme poziva

cilj handoff-a: rutiranje poziva preko nove bazne stanice (bez prekida)

razlozi za handoff: jači signal ka/iz novog BSS-a (nastavak

konekcije, manji trošak baterija) balansiranje opterećenja: oslobađanje

kanala u tekućem BSS-u za GSM nije važno zašto da se izvrši

handoff (politika), već kako (mehanizam)

handoff je iniciran od starog BSS-a

Page 58: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-58/62

Mobile Switching

Center

VLR

old BSS

1

3

24

5 6

78

GSM: handoff sa zajedničkim MSC-om

new BSS

1. stari BSS informiše MSC o predstojećem handoff-u, dajući listu novih BSSs

2. MSC postavlja putanju (alocira resurse) ka novom BSS-u

3. novi BSS alocira radio kanal za korišćenje od strane mobilnog

4. novi BSS signalizira MSC, starom BSS: ready

5. stari BSS kaže mobilnom: izvrši handoff ka novom BSS-u

6. mobilni i novi BSS signaliziraju razmenom poruka da bi aktivirali novi kanal u novom BS-u

7. mobilni signalizira preko novog BSS ka MSC: handoff complete. MSC reroutes call

8 MSC-stari-BSS resursi se oslobađaju

Page 59: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-59/62

home network

Home MSC

PSTN

correspondent

MSC

anchor MSC

MSCMSC

(a) pre handoff-a

GSM: handoff između MSC-ova

"usidreni" MSC: prvi MSC posećen za vreme poziva poziv ostaje rutiran kroz

anchor MSC

novi MSCs dodati na kraju MSC lanca kako se mobilni pomera ka novom MSC-u

IS-41 dozvoljava opcionu putanju minimizirajući korake za najkraći multi-MSC lanac

Page 60: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-60/62

home network

Home MSC

PSTN

correspondent

MSC

anchor MSC

MSCMSC

(b) nakon handoff-a

GSM: handoff između MSC-ova

Page 61: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-61/62

Mobilnost: GSM u odnosu na mobilni IPGSM element Comment on GSM element Mobile IP

element

Home system Network to which the mobile user’s permanent phone number belongs

Home network

Gateway Mobile Switching Center, or “home MSC”. Home Location Register (HLR)

Home MSC: point of contact to obtain routable address of mobile user. HLR: database in home system containing permanent phone number, profile information, current location of mobile user, subscription information

Home agent

Visited System Network other than home system where mobile user is currently residing

Visited network

Visited Mobile services Switching Center.Visitor Location Record (VLR)

Visited MSC: responsible for setting up calls to/from mobile nodes in cells associated with MSC. VLR: temporary database entry in visited system, containing subscription information for each visiting mobile user

Foreign agent

Mobile Station Roaming Number (MSRN), or “roaming number”

Routable address for telephone call segment between home MSC and visited MSC, visible to neither the mobile nor the correspondent.

Care-of-address

Page 62: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-62/62

Bežične, mobilnost: uticaj na protokole višeg sloja

logično, uticaj treba da bude minimalan … model servisa najboljeg pokušaja ostaje

nepromenjen TCP i UDP rade na bežičnim, mobilnim mrežama

… ali karakteristike: gubici/kašnjenje paketa zbog bit-errors (odbačeni

paketi, kašnjenja za link-layer retransmisije), i handoff

TCP interpretira gubitke kao congestion zbog kašnjenja, slabljenja za saobraćaj u realnom

vremenu ograničena širina opsega bežičnih veza

Page 63: Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

6: Bežične i mobilne mreže 6-63/62

Poglavlje 6: Zaključak

Bežične veze bežične veze:

kapacitet, rastojanje slabljenja kanala CDMA

IEEE 802.11 (“wi-fi”) CSMA/CA

cellular-ni pristup arhitektura standardi (npr. GSM,

CDMA-2000, UMTS)

Mobilne veze principi: adresiranja,

rutiranja ka mobilnim korisnicima kuća, posećene mreže direktni, indirektni

ruting care-of-adresiranje

case studies mobilni IP mobilnost u GSM-u

uticaj na protokole višeg nivoa