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
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.
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
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
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
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)
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
6: Bežične i mobilne mreže 6-7/62
Karakteristike veza selektovanih standarda bežičnih mreža
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
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
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”
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
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”)
6: Bežične i mobilne mreže 6-13/62
CDMA kodovanje/dekodovanje
6: Bežične i mobilne mreže 6-14/62
CDMA: interferencija dva -pošiljaoca
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
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
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
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
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
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
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!
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
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
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
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)
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
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
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.
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
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
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
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
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
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...
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
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
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
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
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?
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
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
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”
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
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
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!
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
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?
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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