Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Mobil Internet Mobilitás kezelés a következő generációs mobil hálózatokban 4.előadás Simon Vilmos Híradástechnikai Tanszék 2008/2009.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Mobil Internet Mobilitás kezelés a következő generációs mobil hálózatokban 4.előadás Simon Vilmos Híradástechnikai Tanszék 2008/2009."— Előadás másolata:

1 Mobil Internet Mobilitás kezelés a következő generációs mobil hálózatokban 4.előadás Simon Vilmos Híradástechnikai Tanszék 2008/2009 II. félév

2 Mobil Internet előadás BME-HIT 2 Kivonat Mobilitás fogalma Mobilitás kezelés Mikro-, Makromobilitás Location Area tervezés Mobilitás kezelés különböző rétegekben Vertikális és horizontális hálózatváltás

3 Mobil Internet előadás BME-HIT 3 Kihívások A jövő kommunikációs hálózatainak legfontosabb elemei –Átjárhatóság a különböző hálózatok között –Mobilitás !! –Szélessávú multimédia szolgáltatások

4 Mobil Internet előadás BME-HIT 4 Átjárhatóság Cél: világméretű infokommunikációs hálózat kialakítása, amely biztosítja a különböző hálózatok közti barangolás képességét Anélkül, hogy a felhasználó ennek a hatásait bármilyen módon érzékelné A felhasználó szemszögéből a kommunikáció transzparens

5 Mobil Internet előadás BME-HIT 5 Mobilitás kezelés Mozgó terminálok száma az utóbbi években ugrásszerűen megnőtt: mozgékonyság hatékony kezelése (mobility management) 1990-ben 10 millió analóg FM cellás mobil felhasználó volt a világon Ma a mobil felhasználók száma meghaladja a két milliárdot

6 Mobil Internet előadás BME-HIT 6 Legnagyobb kihívás Ubiquitos (mindenütt jelenlevőség): új típusú mobil eszközök milliárdjai (szenzorok)+szélessávú multimédia Megoldás: hatékony mobilitáskezelés, skálázható rendszerek

7 Mobil Internet előadás BME-HIT 7 Konvergencia: All IP A konvergencia kulcsa az IP protokoll Összekapcsolja a különböző célokra, különböző technológiákkal és protokollokkal megvalósított hálózatokat Az IP cím a fizikai objektumtól független, logikailag mégis kötődik hozzá, egy másik hálózatban már nem érvényes Így az IP cím egyszerre azonosító és helymeghatározó (lokátor) is Ennek történeti okai vannak: az IP-t időben és térben állandó struktúrához tervezték, és a végpont – vagy akár egész hálózati részek dinamizmusából adódó követelményeknek már nehezen tud megfelelni.

8 Mobil Internet előadás BME-HIT 8 Mobilitás fogalma Mobilitás fogalma: az a képesség hogy bárhol bármikor tudjunk kommunikálni A küldő és a fogadó készülékek, az alkalmazások és a felhasználók is függetlenítik magukat a lokációjuktól

9 Mobil Internet előadás BME-HIT 9 Mobilitás Mobilitás alatt azonban nem csupán mobil állomásokat, hanem egész mobil hálózatokat is érthetünk Pl: a kábelezés csökkentése érdekében a járművek elektronikus mérő és szabályzórendszereinek összekötése LAN-al Így egy kis mozgó hálózat lesz, ami kapcsolódhat egy külső forgalomirányító rendszerhez Nagyban: egy óceánjáró hálózata mozoghatna például műholdak alatt, egy ilyen hálózat azonban már számos router-t is kell tartalmazzon, mozgó topológiájú hálózatot eredményezve.

10 Mobil Internet előadás BME-HIT 10 Kihívások Hálózati topológia vs Földrajzi viszonyok –A hálózati cím azonosítja a mobil terminál topológiai kapcsolódását, de nem a földrajzi helyzetét is –Pl. Ha változik is a mobil földrajzi helye, a hálózati címe ettől még változatlan maradhat (csak a topológiai kapcsolódástól függ az utóbbi) –Mivel a mobilitás alapelve, hogy bárhol kommunikálhatunk, de a csomagok célbajuttatása a hálózati címen keresztül történik, ezért össze kell rendelni a kettőt –Ezt az összerendelést biztosíthatja a rendszer vagy a résztvevő entitásoknak maguknak kell megoldaniuk: ez a lényege a mobilitás kezelésnek!

11 Mobil Internet előadás BME-HIT 11 Kihívások Másik kihívás: a mobil csak az idő egy részében kapcsolódik a hálózathoz Mobil hálózatokban, ahol felhasználók milliói vannak komoly gond lehet, nem kérdezhetik le kapcsolódás után a szolgáltatás szerverereiket skálázhatósági okok miatt Ilyen környezetben hatásos adattárolásra és továbbításra van szükség

12 Mobil Internet előadás BME-HIT 12 Kihívások A harmadik kihívás: az adatot eljuttatni a mozgó címzetthez Ha adott a földrajzi-topológiai cím összerendelés és a tárolás/továbbítás, ez mellett szükség van még hatékony routingra, vagyis a routing táblák gyakori frissítésére (gyakrabban mint ahogy a mobil cellát vált)

13 Mobil Internet előadás BME-HIT 13 Példa: routing és mobilitás Routing IP hálózatban: egy több hálózati interfésszel rendelkező host eldönti, hogy a kapott IP csomagokat merre továbbítsa A routing az Interneten helyfüggő: a globális Interneten az IP cím hálózati prefixe alapján történik, míg az Internet domainen belül az alhálózati prefix alapján

14 Mobil Internet előadás BME-HIT 14 Példa: routing és mobilitás

15 Mobil Internet előadás BME-HIT 15 Példa: routing és mobilitás A hálózati cím terminálhoz való rendelése a hálózat topológiájától függ A routing információ egy elosztott adatbázis, minden router tartalmazza a hálózati topológia információ egy szeletét Ez alapján minden router-nak képesnek kell lennie kiválasztani a csomag következő állomását (next hop) a csomag hálózati célcíme alapján

16 Mobil Internet előadás BME-HIT 16 Példa: routing és mobilitás Az elosztott routing adatbázisnak tartalmaznia kell a linkek változását: frissíteni kell a routing táblákat A frissítés lehet manuális (statikus routing) illetve automatikus (router protokollok végzik pl OSPF)

17 Mobil Internet előadás BME-HIT 17 Példa: routing és mobilitás Mobil környezetben komoly problémát jelent: a terminálok mozgása linkeket hoz létre és szüntet meg dinamikusan, gyakrabban mint pl. a meghibásodások okozta változások A routing információt gyorsan kell megosztani, hogy a routing táblák és a tényleges fizikai hálózati topológia konzisztens legyen

18 Mobil Internet előadás BME-HIT 18 Kihívások Fontos szempont még: Biztonság –Minden alkalommal amikor új kapcsolodási pontot létesít a mobil, hitelesítenie kell magát –Titkosítás és biztonsági megoldások: többletterhelés és költségek Skálázhatóság –Több routing információ gyakrabban –Több számítás a routerekben –Több jelzési üzenet

19 Mobil Internet előadás BME-HIT 19 Mobilitási problémák A mobil technológia alkalmazása számos következménnyel jár: –korlátozott a rendelkezésre álló sávszélesség –a megszokott vonalakhoz képest igen nagy a bithiba arány –kapcsolat kimaradhat rövidebb időkre (például cellaváltáskor) –az összeköttetés minősége ugrásszerűen ingadozhat, az újraküldésekkel együtt a rendelkezésre álló effektív sávszélesség is széles skálán mozoghat

20 Mobil Internet előadás BME-HIT 20 Mobilitás támogatás A mobilitás kezeléséhez szükség van: –Egy hely-független címre a mobil termináloknak –Kompatibilitás az IP routing-al –Hatékony mobilitás kezelési protokollokra

21 Mobil Internet előadás BME-HIT 21 Mobilitás kezelés A mobilitás kezelése alapvetően két feladat: –hívásátadás-kezelés(Handover Management) –helyzet-nyilvántartás (Location Management)

22 Mobil Internet előadás BME-HIT 22 Helyzet-nyilvántartás(Location Management) Két feladata van: –Helyzet-frissítés (Location Update): mobil terminálok követése –Paging: mobil terminálok megkeresése Fontos tervezési feladat a kettő közötti kompromisszum megtalálása (későbbiekben lesz róla szó)

23 Mobil Internet előadás BME-HIT 23 Paging A mobil terminál megtalálása egy broadcast (üzenetszórást ) üzenet kiküldésével lehetséges Szinte alig, vagy egyáltalán nem terheli a hálózatot jelzés üzenetekkel amikor nincs adatforgalom, viszont nagyméretű - broadcast - keresést igényel az adatátvitel kezdetekor

24 Mobil Internet előadás BME-HIT 24 Hívásátadás (handover) Két típusa: –cellán belüli handover: felhasználó nem hagyja el egy adott cella lefedettségi területét de megváltoztatja az eddig használt rádiós csatornát csökkentve a csatornák közötti interferenciá 2.rétegben kezelik –cellák közötti handover mobil terminál cellák között vándorol szükség van felsőbb réteg támogatására is

25 Mobil Internet előadás BME-HIT 25 Handover gondok A 3G és 4G rendszerekben már az “anytime and anywhere” kommunikációt akarják megvalósítani Ehhez egyrészt csomagkapcsolást és mikro, illetve pikocellás hálózatokat használnak A mások fontos jelszó az “always on”, mely akkor is cellaváltást eredményez, ha a mobil hoszt idle (tétlen) állapotú Minden handover jelzésátvitelt igényel a hoszt és az otthoni ügynöke között, ami időigényes Ez az overhead arányos a felhasználók számával és mobilitásuk fokával, az igényelt sávszélesség ugyanakkor nem játszik szerepet

26 Mobil Internet előadás BME-HIT 26 Handover gondok A nagy körülfordulási idő és a vezérlési overhead miatt néhány másodpercre megszakad a kapcsolat minden IP csatlakozási pont váltáskor Ez komoly gondot jelent pl. a valós idejű alkalmazásoknál

27 Mobil Internet előadás BME-HIT 27 Cellák közötti handover Megoldás: a hálózat domainekre történő felosztása A cellákat adminisztratív egységekbe vonjuk össze (Location Area), ezen belüli cellaváltás nem halad fel a struktúra csúcsáig Így a domainen belül történő cellaváltás nem minősül cellaváltásnak

28 Mobil Internet előadás BME-HIT 28 Domainek alkalmazása Így két handover: –intra-domain (makromobilitási domainen belüli): mikromobilitási protokollok kezelik –inter-domain: két domain között mozog a mobil, makromobilitási protokollok felelősek érte

29 Mobil Internet előadás BME-HIT 29 Mikromobilitás A mikro mobilitás protokollok szerepe előtérbe került az “ALL IP” megközelítés előretörésével a jövő mobil rendszereiben (adat, jelzés, vonalkapcsolt szolgáltatások, stb. mind IP csomagokban halad) Jelenleg a GPRS rendszerben saját protokoll gondoskodik a mikro mobilitás kezeléséről, de a harmadik generációs rendszerekben a mobilitás kezelése már teljes egészében az IP feladata, ezért a mikro mobilitás kezelésére alkalmas protokollok nélkülözhetetlenek

30 Mobil Internet előadás BME-HIT 30 Mikromobilitási protokollok A cellaváltásokat lokálisan kezelik Így felhasználók domainen belüli mozgását elfedik a makromobilitási protokoll elől A regisztrációs és a jelzési üzenetek legfeljebb a domain gyökér routeréig jutnak el Hátrányuk: általában nem skálázható megoldások, így csak korlátozott számú felhasználó kezelésére képesek Ezért a mobilitás kezelését olyan hierarchikus módszerekkel oldják meg, melyekben együtt alkalmazzák a makro-, és a mikromobilitás kezelő protokollokat

31 Mobil Internet előadás BME-HIT 31 Mikromobilitási protokollok felosztása Proxy Agent Architectures (PAA): Hierarchikus szervezésű, ügynök alapú gyorsítás pl. Hierarchical Mobile IPv6 (HMIPv6), Regional Registration (RegRegv6) Locally Enhanced Routing Schemes (LERS): a domainen belül egy módosított routing algoritmust használnak és tipikusan a hálózati rétegben, az IP protokollt kiegészítve működnek –Per Host Forwarding: speciális útvonal-nyilvántartási protokollt használnak, adott idő után elévülő (soft-state) bejegyzések az útvonalválasztók routing tábláiban pl. Cellular IP, HAWAII –Mobile Ad-hoc Network: ad-hoc routing protokollt használnak a mikromobilitás kezelésére –Multicast alapú

32 Mobil Internet előadás BME-HIT 32 További felosztások Proaktív vagy reaktív: mindig ismeri a mobil terminál tartózkodási helyét vs. meg kell keresni (paging alkalmazása) mikor adatot szeretnénk hozzá eljuttatni (broadcast, multicast) Gateway centrikus vagy hop-by-hop: a gateway router pontosan tudja hol helyezkedik el a mobil vs. mindig csak azt tudják a routerek, hogy a velük kapcsolatban lévő routerek közül melyiknek kell küldeni egy adott mobilnak címzett csomagot

33 Mobil Internet előadás BME-HIT 33 Mikro mobilitási protokollok csoportosítása

34 Mobil Internet előadás BME-HIT 34 Mikromobilitási domain tervezése A lecsökkent méretű rádiós cellák (növelve a cellaváltások számát) jelentősen megnövelik majd a jelzésforgalmat Location Area: cellák csoportosítása adminisztratív egységekbe Így a LA egységen belül történő cellaváltás nem minősül cellaváltásnak

35 Mobil Internet előadás BME-HIT 35 A Location Area optimális mérete Felmerül a kérdés: mekkora méretű legyen a LA? Ha minél több cellát egyesítünk egy LA- ban, akkor lecsökken a regisztrációs üzenetek száma (kevesebb cellaváltás) De viszont bejövő hívás esetén a mobil felhasználó megtalálása okoz majd gondot (több paging üzenet)!! Kompromisszum a 2 szempont között

36 Mobil Internet előadás BME-HIT 36 Melyik rétegben kezeljük a mobilitást? A mobilitás kezelése a TCP/IP stack különböző rétegeiben lehetséges Alapvető feltétel egy, az adatkapcsolati rétegben működő megoldás, de ez nem segít sem a felsőbb rétegek kapcsolatainak fenntartásában, sem a helyzet- nyilvántartásban

37 Mobil Internet előadás BME-HIT 37 Mobilitás kezelés az OSI rétegekben Adatkapcsolati réteg (802.11, GPRS) Hálózati réteg (Mobile IP) 3.5. réteg: Host Identity Protocol (HIP) Transzport réteg: Stream Control Transmission Protocol (SCTP) Alkalmazási réteg (SIP)

38 Mobil Internet előadás BME-HIT 38 Hálózatváltás típusai Két típusa: vertikális és horizontális Vertikális: hozzáférési hálózatok közötti váltás (pl. WLAN-GSM) Horizontális: a mobil hálózat cellái között váltás

39 Mobil Internet előadás BME-HIT 39 Mozgás hálózati hozzáférések között? A 3G szolgáltatások sokáig együtt fognak élni korábbi technikákkal (2G, WLAN), és újakkal (WiMAX), a 3G nem fogja azokat kiváltani A felhasználó igényli/igényelni fogja a többféle hozzáférést (támogassa a készüléke és a hálózatok) Amelyek között automatikusan vagy saját döntése alapján tudjon váltani

40 Mobil Internet előadás BME-HIT 40 Technológiák együttélése

41 Mobil Internet előadás BME-HIT 41 Mozgás hálózati hozzáférések között? Példa Otthon: –ADSL, plusz WLAN Útközben: –2.5G (GPRS vagy EDGE) -ek letöltésére –3G (UMTS) pl. videokonferenciára A munkahelyre érkezést követően: –ADSL, WLAN Igény a sima hálózatváltásra: –video nézése: váltás a lefedési területek határán, vagy a felhasználó választása szerint –képesség-egyeztetéssel, a video streaming paramétereinek adaptálásával, számlázás adaptálásával együtt Vertical handover

42 Mobil Internet előadás BME-HIT 42 Vertikális handover

43 Mobil Internet előadás BME-HIT 43 Vertikális handover Vertical handover – hozzáférési hálózatok közötti hívásátadás (és a kapcsolódó tevékenységek) Nem pontos definíció, mert: –pl. a b-ről g-re történő átmenetet lehet azonos hálózaton belüli handover-nek tekinteni, de lehet különböző technológiák közöttinek is Vertikális handover néhány esete: –ADSL – 3G között –WLAN – 3G között –EDGE és 3G között A fő megoldandó feladat: a hálózatváltáskor megváltozik az IP-cím (statikusra vagy dinamikus címkiosztással), az alkalmazás azonban ezt nem tudja kezelni Az IP-cím kettős funkciója

44 Mobil Internet előadás BME-HIT 44 Követelmények a vertikális váltással szemben Átlátszó átvitel: –A hálózatok közötti váltás ne okozzon nagy adatvesztést –a váltás ne tartson sokáig –a hosszú távú kapcsolat orientált protokollokat használó programok zavartalanul futhassanak tovább. Location management: –A végkészülék legyen mindvégig elérhető egy állandó azonosító segítségével függetlenül attól, hogy az éppen melyik hálózatban tartózkodik. „Infrastruktúra-mentesség”: –Minél jobban a hálózat szélén van a mobilitás megvalósítva, annál kevesebb változtatásra van szükség a jelenlegi hálózatokban.

45 Mobil Internet előadás BME-HIT 45 Vertikális váltás a különböző rétegekben a hálózati réteg alatt –csak regionális megoldás, hiszen csak adott alhálózaton belüli mozgást kezel a hálózati rétegben a hálózati és a transzport réteg határán –HIP – Host Identity Protocol a transzport rétegben –mSCTP a session rétegben –SLM – Session Layer Mobility management az alkalmazási rétegben –SIP, ezzel is foglalkozunk részletesen később

46 Mobil Internet előadás BME-HIT 46 Horizontális váltás: handoverek összehasonlítása Cellaváltások összehasonlítása: –Hálózat által kezdeményezett handover: mérések alapján a hálózat dönti el, 1G –Mobil által segített handover: a mobilok mérései alapján a hálózat dönti el: 2G –Mobil által kezdeményezett handover: teljes mértékben a mobil dönt, mobil méri a környező bázisállomások jeleit és az interferenciát, ha alacsonyabb a BÁ jele a másiknál egy küszöbértéknél, handover következik be: 2,5G-3G –Utóbbi nagyon rövid reakcióidővel rendelkezik

47 Mobil Internet előadás BME-HIT 47 Másik csoportosítás Hard handover: megszűnik a kapcsolat a régi BÁ- al, mielőtt kiépülne az újjal: 1G, 2G –Előnye: egy hívás egy időben csak egy csatornát használ –Hátránya: ha nem sikerül a handover, megszakadhat a kapcsolat Soft handover:még létezik a kapcsolat az előzővel, amikor kezd kialakulni az újjal: 3G –Előnye: sokkal kisebb a valószínűsége, hogy megszakad egy hívás –Hátránya: komplexebb HW, egy hívásnál több csatorna használata: kisebb kapacitás

48 Mobil Internet előadás BME-HIT 48 Kérdések?


Letölteni ppt "Mobil Internet Mobilitás kezelés a következő generációs mobil hálózatokban 4.előadás Simon Vilmos Híradástechnikai Tanszék 2008/2009."

Hasonló előadás


Google Hirdetések