Trabajo 16 de la asignatura IBA/ING

1. Protocolos IP para la gestión de la macro y
micro-movilidad
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación
David García Juan
Héctor Sala Gisbert

2. Índice
- Introducción
- Macromovilidad
- Micromovilidad
- Comparación
- Conclusiones

3. Introducción
- Necesidad de movilidad
- Nuevos dispositivos
• Teléfonos móviles
• PDA
• Teléfonos VoIP
- Gestionar cambios entre redes y subdominio

4. Introducción
- Dos conceptos:
• Macromovilidad
• Micromovilidad
- Problemas:
• Localización del terminal
• Traspaso de la comunicación

5. Introducción
-Protocolos a analizar:
• Mobile IP  Macromovilidad
• Cellular IP y Hawaii  Micromovilidad

6. Macromovilidad
-¿Qué es?
• Cambio entre dos dominios de redes
completamente diferentes
• Mobile IP es el protocolo empleado
• Proporcionar transparencia a nivel IP

7. Macromovilidad
- Componentes funcionales:
• MN  Terminal. Peculiarmente dispone de dos
direcciones.
• CN  Recibe los paquetes del MN cuando está
en una red diferente a la original.

8. Macromovilidad
- Componentes funcionales:
• HA Router de la red original del MN. Es el
encargado de encaminar los paquetes que tienen
por destino el MN. Mantiene información sobre
su posición
• FA Router de otra red diferente. Coopera con
el HA para proporcionar movilidad

9. Macromovilidad
- Componentes funcionales:

10. Macromovilidad
-Mobile IP define lo siguiente:
• Un procedimiento de registro, el MN informa
al HA de su dirección care-of.
• ICMP Router Discovery, el cual permite que
los nodos móviles descubran HA y FA.
• Las reglas para enrutar paquetes hacia y desde
nodos móviles

11. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• El MN tiene 2 direcciones , una permanente
(home) y una dirección de cuidado (care-of
address), asociada con la red que está visitando
• El HA almacena información sobre el MN cuya
dirección permanente es la de la red del agente.

12. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• EL FA almacena información sobre cada nodo
móvil visitado en su red. Los agentes externos
también cuidan la dirección que está siendo usada
por el móvil IP

13. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• Un nodo esperando comunicarse con el MN usa
su dirección inicial para enviar paquetes.
• Son interceptados por el HA, usa encapsulación
IP con encaminado automático para asegurar que
los datagramas se encaminan a la verdadera
dirección IP que se esté usando en ese momento.

14. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• Los paquetes a MN llevan la dirección con un
nuevo encabezado IP, preservando el IP del
encabezado original.
• Los paquetes son encapsulados en el final del
túnel para remover el encabezado IP añadido y
entregado por el MN.

15. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• Cuando actúa como emisor, el MN envía
paquetes directo al nodo comunicador a través de
FA.
• El FA podría emplear reverse tunneling por el
túnel de los paquetes del nodo hasta el HA el cuál
alternadamente los remite al nodo que se

16. Macromovilidad
- Triangular routing:
• Cualquier paquete enviado a la home address
del MN será recibido por su HA.
• Este reenviará los paquetes, formando un túnel,
a la care-of address del MN. Este túnel es
bidireccional.

17. Macromovilidad
- Triangular routing:
• Cuando el MN envía un paquete, primero lo
manda, utilizando el túnel, al HA quien lo
desencapsula, obteniendo el mensaje original, y
lo reenvía hacia su destino final.

18. Macromovilidad
- Triangular routing:

19. Macromovilidad
- Triangular routing:
• Ineficiente
• Todo el tráfico entre el MN y el CN debe pasar
por el HA. Si el HA falla, todas las conexiones se
pierden.
• Si el MN y el CN se encuentren en la misma red
el tráfico seguiría pasando por el HA

20. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• En la fase del diseño del protocolo IPv6 se
tuvo en cuenta la movilidad y está integrada en
el protocolo, en el caso de IPv4 es un parche
posterior

21. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• En Mobile IPv4 se requiere un rango de
direcciones por cada FA, en Mobile IPv6 no son
necesarios los FA, para ello se usa la auto
configuración de direcciones y el descubrimiento
de "vecinos", características de IPv6.

22. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• El triangle routing es ineficiente, Mobile IPv6
lo evita.
• Los paquetes en Mobile IPv4 desde el Home
Agent hasta el Mobile Node deben ir
encapsulados, y en IPv6 ya no es necesario.

23. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• Problemas con los Firewalls en Mobile IPv4.
• Para IPv4 se genera una excesiva señalización.
• El tiempo de handoff degrada la comunicación,
siendo este mayor para Mobile IPv4 que para
IPv6

24. Micromovilidad
-¿Qué es?
• Movimiento de los nodos móviles
dentro de un mismo dominio.
• Para Macromovilidad Mobile IP.
• Las características de Mobile IP
hacen que no sea del todo
eficiente.

25. Micromovilidad
-Limitaciones Mobile IP
• Proceso de registro puede ser
demasiado lento.
• Requiere una gran cantidad de
direcciones IP.
• Dificultad para mantener Qos
(Quality Services).

26. Micromovilidad
- Objetivo: Superar limitaciones de Mobile
IP.
• Limitar interrupciones en el flujo de datos
durante el Handover.
• Aumentar eficiencia en el uso de la red.
• Mejora de la escalabilidad.
• Soporte para QoS.

27. Micromovilidad
- Soluciones
• Movilidad a dentro del dominio transparente
al HA.
• Uso de direcciones privadas dentro del
dominio.
• Reserva de recursos sólo en cambio de
dominio, menor retraso.

28. Micromovilidad
Cellular IP
- Introducción
• Desarrollado en la Universidad de Columbia.
• Soporte de movilidad para áreas geográficas limitadas.
• Incorpora principios de los sistemas celulares.

29. Micromovilidad
Cellular IP
-Elementos funcionales
• MA → Agente de Movilidad: Pasarela a la red IP y
Foreign Agent de Mobile IP para macromovilidad.
• BS → Estación Base: Actúan como punto de acceso
inalámbrico, encaminan los paquetes IP e integran las
funciones de contro de celda.
• A partir de MA, igual que Mobile IP.

30. Micromovilidad

31. Micromovilidad
Cellular IP
-Funcionamiento
• El HA envía los paquetes a través de tunnelling hacia
el MA.
• El MA desencapsula los paquetes originales y los
dirige a las estaciones base.
• Los paquetes se identifican mediante su Home
Address, por lo que se encaminan sin conversión de
dirección o encapsulamiento.

32. Micromovilidad
Cellular IP
-Funcionamiento
• La gestión de la localización del MN y el soporte del
Handover integrados junto al encaminamiento.
• Periódicamente el MA envía por difusión un mensaje
que inunda únicamente el dominio.
• Las BS registran el interfaz por el que les llega dicho
mensaje para encaminar los paquetes que el MN envía
hacia el MA.

33. Micromovilidad
Cellular IP
-Funcionamiento
• Los paquetes de datos del MN son utilizados para su
localización.
• En su ruta hacia el MA, las BS registran el camino
para encaminar los paquetes que viajen hacia el MN.
• Si no hay refresco, el BS elimina la ruta.
• Si el MN quiere mantener la ruta pero no tiene
paquetes de datos, envía un mensaje vacío.

34. Micromovilidad
Cellular IP
-Handover
• Sistema utilizado en comunicaciones móviles
celulares con el objetivo de transferir el servicio de
una BS a otra cuando la calidad del enlace es
insuficiente.
• Tres tipos en Cellular IP: Hard Handover, Soft
Handover e Indirect Handover.

35. Micromovilidad
Cellular IP
-Hard Handover
• No se garantiza la entrega de todos los paquetes.
• El MN escucha las señales de aviso (beacons) de las
BS y en función de su potencia, decide cuándo hacer
el handover.
• Cúando lo hace, envía un paquete de actualización
de ruta a través de la nueva BS, creando una nueva
ruta.

36. Micromovilidad

37. Micromovilidad
Cellular IP
-SemiSoft Handover
• Supone que los MN se pueden comunicar con las dos BS.
• El MN le comunica a la BS su intención de cambiarse, éste
mensaje asciende hasta el nodo de cruce creando la nueva
ruta.
• El nodo de cruce continúa enviando paquetes a la antigua BS.
• Tras un tiempo, el MN inicia Handover duro.
• Durante un intervalo de tiempo ambas BS reciben los
paquetes, minimizando las pérdidas.

38. Micromovilidad
Cellular IP
-Indirect Handover
• No todas las tecnologías permiten comunicación
simultánea con dos BS.
• El MN comunica a la oBS su deseo de cambiarse
mediante un paquete con la IP de la nBS, que ésta
reenvía.
• La nBS envía un paquete de actualización de ruta
hacia la red con la dirección del MN.

39. Micromovilidad
HAWAII
-Introducción
• Handover-Aware Wireless Access Internet
Infraestructure.
• Propuesto por Lucent Bell en 1999.
• Protocolo para micromovilidad.
• Se apoya en Mobile IP para macromovilidad.

40. Micromovilidad
HAWAII
-Introducción
• Principios similares. a Cellular IP.
• Esquemas de establecimiento de rutas que actualizan
las tablas de encaminamiento de los routers del
dominio.
• Cellular IP se basa en una pasarela que actúa como FA
desencapsula los paquetes.

41. Micromovilidad
HAWAII
-Introducción
• En HAWAII el MN obtiene una Co-located Address
que mantiene durante su estancia en el dominio y los
paquetes son enrutados directamente.

42. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Arquitectura de red formada por dominios.
• BS con esquema jerárquico y capacidad de
encaminamiento.
• DRR → Domain Root Router: Se encuentra en la
parte superior de la jerarquía y actúa cómo pasarela a
Internet.

43. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Mientras el MN se encuentra en su dominio los paquetes se
encaminan hacia el DRR con el identificativo de subred del
dominio.
• Cuando el MN cambia de dominio, obtiene una Colocated Care-
of Address.
• El HA utilizará esta dirección para enviar los paquetes mediante
tunnelling.
• El MN no necesita cambiar la dirección mientras siga en el
mismo dominio.

44. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Gestión de los MN similar a Cellular IP, mecanismo
hop-by-hop.
• Cada estación tiene una tabla que indica dónde
encaminar los paquetes de cada MN.
• Para establecer y mantener las rutas 3 tipos de
mensajes: Establecimiento (Power-up), Actualización
(Update) y Refresco (Refresh).

45. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Cuando un MN cambia de dominio, manda un mensaje de
establecimiento.
• Las BS en el camino hacia el DRR crean una nueva entrada en
sus tablas.
• El resto de BS no conocen la existencia del nuevo MN en el
dominio.
• Para mantener la conectividad, el MN manda mensajes de
Actualización, que actualiza las tablas de las BS.

46. Micromovilidad
HAWAII
- Handover
• Por Redireccionamiento: Envío por múltiples
flujos (MSF) y Envío por un único flujo (SSF).
• Sin Redireccionamiento: Transmisión Unicast Sin
Redireccionamiento (UNF) y Transmisión
Multicast Con Redireccionamiento (MNF).

47. Micromovilidad
HAWAII
- Envío por múltiples flujos
• oBS se comunica con la nBs y le transmite
paquetes que tenga almacenados.
• Es posible que lleguen paquetes desordenados.

48. Micromovilidad
HAWAII
- Envío por un único flujo
• Intenta que los paquetes lleguen de forma ordenada.
• La oBS informa al nodo de cruce cuando ha finalizado.
• Posteriormente el nodo de cruce envía los paquetes.
• Los routers han de incorporar un campo adicional que indica
el interfaz que por el que se recibe el paquete.

49. Micromovilidad
HAWAII
- Transmisión Unicast Sin Redireccionamiento
• No hay flujo de datos entre las BS.
Minimiza las pérdidas durante el Handover.
• El MN es capaz de comunicarse simultáneamente
con ambas BS.
- Transmisión Multicast Sin Redireccionaniento
• El Nodo de Cruce transmite durante un período de
tiempo los paquetes a ambas BS.

50. Conclusiones
• Mobile IP estándar para macromovilidad.
• Puntos débiles para micromovilidad.
• Protocolos específicos para micromovilidad
superan estas debilidades.
• Cellular IP y HAWAII más extendidos.
• Ambos confían en Mobile IP para
macromovilidad.
• Escalabilidad: Soluciones para micro y macro
comparten elementos funcionales.