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6: Wireless and Mobile Networks6-1 Capitolo 6: sommario Comunicazioni Wireless r Caratteristiche canali Wireless, m CDMA r IEEE 802.11 wireless LANs (wi-fi)

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Presentazione sul tema: "6: Wireless and Mobile Networks6-1 Capitolo 6: sommario Comunicazioni Wireless r Caratteristiche canali Wireless, m CDMA r IEEE 802.11 wireless LANs (wi-fi)"— Transcript della presentazione:

1 6: Wireless and Mobile Networks6-1 Capitolo 6: sommario Comunicazioni Wireless r Caratteristiche canali Wireless, m CDMA r IEEE wireless LANs (wi-fi) r Cellular Internet Access m architettura m standard (es. GSM) Mobilità r Principi: indirizzamento e routing per utenti mobili r Mobile IP r Gestione mobilità in reti cellulari r Mobilità e protocolli di alto livello

2 6: Wireless and Mobile Networks6-2 Cosè la mobilità? r La prospettiva del livello di rete no mobilità Alta mobilità Lutente resta nella stessa rete wireless di accesso Lutente si sposta in diverse reti di accesso senza chiudere le connessioni attive (come nei sistemi cellulari) Lutente si sposta in diverse reti di accesso e chiude la connessione quando cambia rete

3 6: Wireless and Mobile Networks6-3 Mobilità: terminologia home network(rete domestica): rete abituale dellutente mobile (e.g., /24) Permanent address: indirizzo permanente della home network, su cui lutente mobile può essere sempre raggiunto e.g., home agent(agente domestico): etità che realizza le funzioni di mobilità per conto del terminale mobile, quando questo è connesso altrove wide area network Correspondent (corrispondente) mobile: terminale mobile

4 6: Wireless and Mobile Networks6-4 Mobilità: terminologia Care-of-address: indirzzo presso la visited network. (e.g., 79, ) wide area network visited network: rete alla quale è attualmente connesso il mobile (e.g., /24) Permanent address: rimane invariato ( e.g., ) foreign agent (agente ospite): entità nella visited network, che realizza le funzioni di mobilità per conto del mobile correspondent: entitè che vuole comunicare con il mobile

5 6: Wireless and Mobile Networks6-5 Come contatti un utente mobile? r Cerchi nelle pagine gialle di tutto il mondo? r Chiami i suoi parenti? r Aspetti che si faccia vivo lui e ti faccia sapere dovè? Dove sarà Alice? Considera un amico che cambia sovente indirizzo, come lo contatti?

6 6: Wireless and Mobile Networks6-6 Mobilità: approcci r Se ne occupa il routing: i routers comunicano gli indirizzi permanenti dei nodi mobili attraverso lo scambio delle usuali tabelle di routing. m Le tabelle di routing indicano dove si trova ciascun mobile. m Nessun cambiamanto agli end-systems r Se ne occupano gli end-systems: m Routing indiretto: le comunicazioni tra correspondent e mobile passano sempre attraverso lo home agent (inoltra le comunicazioni verso il mobile). m Routing diretto: il correspondent ottiene il foreign address del mobile, e inoltra i messaggi direttamente al mobile.

7 6: Wireless and Mobile Networks6-7 Mobilità: approcci r Se ne occupa il routing: i routers comunicano gli indirizzi permanenti dei nodi mobili attraverso lo scambio delle usuali tabelle di routing. m Le tabelle di routing indicano dove si trova ciascun utente mobile. m Nessun cambiamanto agli end-systems r Se ne occupano gli end-systems: m Routing indiretto: le comunicazioni tra correspondent e mobile passano sempre attraverso lo home agent (inoltra le comunicazioni verso il mobile). m Routing diretto: il correspondent ottiene il foreign address del mobile, e inoltra i messaggi direttamente al mobile. Non scalabile a milioni di nodi

8 6: Wireless and Mobile Networks6-8 Mobilità: registrazione Risultato: r Il foreign agent è consapevole della presenza del mobile r Lo Home agent conosce la nuova locazione del mobile wide area network home network visited network 1 mobile contatta il foreign agent della visited network che si appresta a visitare 2 foreign agent contatta lo home agent: questo mobile è attualmente residente presso la mia rete

9 6: Wireless and Mobile Networks6-9 Mobilita via Routing indiretto wide area network home network visited network correspondent indirizza i pacchetti sulla base dello home address del mobile home agent interccetta i pacchetti e li inoltra verso il foreign agent foreign agent riceve i pacchetti, e li inoltra verso il mobile mobile risponde direttamente al correspondent

10 6: Wireless and Mobile Networks6-10 Routing indiretto: commenti r Mobile usa due indirizzi: m permanent address: usato dal correspondent (quindi la locazione del mobile è trasparente al correspondent) m care-of-address: usato dallo home agent per inoltrare datagrammi al mobile r Le funzionalità del foreign agent possono essere realizzate dal mobile stesso r Routing triangolare: correspondent-home-network-mobile m Inefficenate quando correspondent e mobile sono nella medfesima rete

11 6: Wireless and Mobile Networks6-11 Routing indiretto: muoversi tra le reti r Quindi quando un utente mobile si muove verso unaltra rete m Si registra presso un nuovo foreign agent m Il nuovo foreign agent comunica la registrazionw allo home agent del mobile m Lo home agent aggiorna il care-of-address del mobile m I pacchetti continuano ad essere inoltrati verso il mobile (ma con il nuovo care-of-address) r La mobilità cambia le foreign networks in modo trasparente: le connessioni attive sono mantenute attive!

12 6: Wireless and Mobile Networks6-12 Mobilità via Routing diretto wide area network home network visited network Alle richieste del correspondent, viene risposto con il foreign address del mobile Il correspondent può quindi inoltrare direttamente al foreign agent Il foreign agent riceve i pacchetti, e li inoltra presso il mobile Il mobile risponde direttamente al correspondent 3

13 6: Wireless and Mobile Networks6-13 Mobilità via Routing diretto: commenti r Risolve il problema del routing triangolare r Non è trasparente per il correspondent: il correspondent deve conoscere il care-of- address dallo home agent m Cosa succede se il mobile cambia la rete visitata?

14 6: Wireless and Mobile Networks6-14 wide area network 1 foreign net visited at session start anchor foreign agent 2 4 new foreign agent 3 5 correspondent agent correspondent new foreign network Gestire la mobilità con il routing diretto r Anchor foreign agent: è il FA della prima rete visitata r I dati sono sempre inoltrati per prima cosa allo anchor FA r Quando il mobile si muove: il nuovo FA fa in modo che i dati gli vengano inoltrati dal vecchio FA (catena)

15 6: Wireless and Mobile Networks6-15 Capitolo 6: sommario Comunicazioni Wireless r Caratteristiche canali Wireless, m CDMA r IEEE wireless LANs (wi-fi) r Cellular Internet Access m architettura m standard (es. GSM) Mobilità r Principi: indirizzamento e routing per utenti mobili r Mobile IP r Gestione mobilità in reti cellulari r Mobilità e protocolli di alto livello

16 6: Wireless and Mobile Networks6-16 Mobile IP r RFC 3220 r Realizza molte delle funzionalità che abbiamo visto m home agents, foreign agents, foreign-agent registration, care-of-addresses, incapsulamento (un pacchetto allinterno di unaltro pacchetto) r Tre componenti sono sandardizzate: m Routing indiretto dei datagrammi m Agent discovery m Registrazione presso lo home agent

17 6: Wireless and Mobile Networks6-17 Mobile IP: routing indiretto Permanent address: Care-of address: dest: Pacchetto inviato dal correspondent dest: dest: Pacchetto inviato dallo home agent al foreign agent: incapsulamento dest: Pacchetto dal foreign-agent-al- mobile

18 6: Wireless and Mobile Networks6-18 Mobile IP: agent discovery r agent advertisement: gli agenti foreign/home rendono noti i servizi attraverso il broadcasting di messggi ICMP (typefield = 9) R bit: registrazione richiesta H,F bits: home e/o foreign agent r R: registration is required r B: no more additional registration r H: is a home agent r F: is a foreign agent r M, G: types of tunneled datagram it can handles

19 6: Wireless and Mobile Networks6-19 Mobile IP: esempio di registrazione

20 6: Wireless and Mobile Networks6-20 Capitolo 6: sommario Comunicazioni Wireless r Caratteristiche canali Wireless, m CDMA r IEEE wireless LANs (wi-fi) r Cellular Internet Access m architettura m standard (es. GSM) Mobilità r Principi: indirizzamento e routing per utenti mobili r Mobile IP r Gestione mobilità in reti cellulari r Mobilità e protocolli di alto livello

21 6: Wireless and Mobile Networks6-21 Componenti di un architettura cellulare correspondent MSC Rete telefonica cablata Differenti reti cellulari gestite da diversi operatori ricorda:

22 6: Wireless and Mobile Networks6-22 Gestire la mobilità nelle reti cellulari r home network: rete delloperatore (e.g., TIM, Vodafone, WIND, TRE) m home location register (HLR): database nella home network che contiene il numero di telefono, informazioni di profilazione (servizi, preferenze, billing), informazioni sullattuale posizione dellutente (può essere presso unaltra rete) r visited network: la rete presso cui attualmente si trova il mobile m visitor location register (VLR): database che contiene gli utenti attualmente presenti nella rete

23 6: Wireless and Mobile Networks6-23 Public switched telephone network mobile user home Mobile Switching Center HLR home network visited network correspondent Mobile Switching Center VLR GSM: routing indiretto verso il mobile 1 Chiamata instradata verso home network 2 Home MSC consulta HLR per ottenere il riferimento del mobile presso la rete visitata 3 home MSC imposta la seconda tratta della connessione verso lo MSC della rete visitata 4 Il MSC nella rete visitata completa Il circuito dalla BSS al mobile

24 6: Wireless and Mobile Networks6-24 Mobile Switching Center VLR old BSS new BSS old routing new routing GSM: handoff sullo stesso MSC r Scopo dello Handoff: instradare le chiamate attraverso una nuova base station (senza interruzioni) r Ragioni per lhandoff: m Segnale + forte verso/da nuove BSS (garantiscce connettività, minor consumo energetico) m load balance: libera canali della BSS attuale m GSM non indica esplicitamente le ragioni per cui effetuare handoff (politiche), solo come (meccanismo)

25 6: Wireless and Mobile Networks6-25 Mobile Switching Center VLR old BSS GSM: handoff sullo stesso MSC new BSS 1. La vecchia BSS informa lo MSC di un imminente handoff, e fornisce la lista di 1+ nuove BSSs 2. MSC instaura l instradamanto (alloca risorse) verso la nuova BSS 3. La nuova BSS alloca i canali radio per il mobile 4. La nuova BSS segnala allo MSC che è pronta e questo a sua volta lo comunica alla vecchia BSS 5. La vecchia BSS attiva il mobile per effettuare handoff (il mobile non consce il canale radio) 6. Il mobile e la nuova BSS si scambiano i messaggi per completare lassegnazione del canale 7. Il mobile comunica alla nuova BSS che a sua volta lo comunica allo MSC che lhandoff è completo. MSC ridireziona le chiamate 8 MSC-vecchia-BSS rilascia le risorse

26 6: Wireless and Mobile Networks6-26 home network Home MSC PSTN correspondent MSC anchor MSC MSC (a) before handoff GSM: handoff tra MSC distinti r MSC di appoggio (anchor): MSC visitato dal mobile quando vengono inizializzate le chiamate m Non cambia durante la chiamata r Indipendentemente dal numero di trasferimenti inter-MSC: Home MSC anchor MSC MSC visitato r IS-41 prevede un passo opzionale di ottimizzazione per accorciare le catene multi-MSC Un mobile si sposta in una BS che è associata ad un differente MSC rispetto a quello della vecchia BS

27 6: Wireless and Mobile Networks6-27 home network Home MSC PSTN correspondent MSC anchor MSC MSC (b) after handoff GSM: handoff tra MSC distinti r MSC di appoggio (anchor): MSC visitato dal mobile quando vengono inizializzate le chiamate m Non cambia durante la chiamata r Indipendentemente dal numero di trasferimenti inter-MSC: Home MSC anchor MSC MSC visitato r IS-41 prevede un passo opzionale di ottimizzazione per accorciare le catene multi-MSC

28 6: Wireless and Mobile Networks6-28 Mobilità: GSM rispetto al Mobile IP GSM elementComment on GSM elementMobile IP element Home systemRete del numero di telefono permanenteHome network MSC home, HLRMSC home: fornisce indirizzi dinstradamento verso lutente mobile. HLR: database che contiene I numeri di telefono permanenti, informazioni sul profilo utente e commerciali, localizzazione dellutente mobile Home agent Visited SystemRete di temporanea residenzaVisited network Visited Mobile services Switching Center. Visitor Location Record (VLR) MSC visitato: imposta le chiamate da e per un nodo mobile nelle sue celle. VLR: database temporaneo (del sistema visitato) con varie informazioni sugli utenti in visita Foreign agent Mobile Station Roaming Number (MSRN), or roaming number Indirizzo utilizzabile per una chiamata telefonica tra MSC domestico e MSC visitato (invisibile allagente mobile e al corrispondente) Care-of- address

29 6: Wireless and Mobile Networks6-29 Mobilità wireless: impatto sui protocolli dei livelli superiori r Logicamente, limpatto dovrebbe essere minimale… m Il modello di servizio best-effort rimane inalterato m TCP and UDP devono poter funzionare sul wireless mobile r … ma per quel che riguarda le prestazioni: m packet loss/delay a causa dei bit-errors (pacchetti scartati, ritardi per le ritrasmissioni), e handoff m TCP interpreta la perdita come congestione, diminuisce la finestra di congestioni anche se non necessario m Difficoltà per il traffico real-time a causa del ritardo di link m Banda limitata del link wireless


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