© LIP6 Apr 21, 2023
Laboratoire d’Informatique de Paris 6
CIRP:Cellular IP Reservation
ProtocolNicolas Rouhana
[email protected]é Saint-Joseph - Liban
Eric [email protected]
Université Pierre et Marie Curie -France
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Plan
• Introduction
• Cellular IP
• CLEP: Control-Load Ethernet Protocol
• Notre proposition: Cellular IP Reservation Protocol (CIRP)
• Conclusions et perspectives
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Motivation
• Augmentation de la demande d’accès d’utilisateurs mobiles
• Croissance fulgurante des services sans fil (wireless)
• Exigence d’une même qualité d’accès sur les systèmes sans fil que celle avec fil, vers le bout en bout
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Nouveaux défis
• Problème de la localisation – identification– Macro-mobilité: Mobile IP (IETF)– Micro-mobilité: Cellular IP, HAWAII, HMIP, etc
• Problème des environnements sans fils– Atténuations, interférences, fiabilité, débit,
handoffs réguliers
• Problème de la gestion de ressources de bout-en-bout– Probabilité de blocage, qualité de service
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Gestion des ressources
• En macro-mobilité– Diverses propositions comme MRSVP,
MIR, etc. pour Mobile IP
• En micro-mobilité– Pas encore de travaux concrets– Notre proposition: Cellular IP Reservation
Protocol, pour but d’améliorer la QoS en terme de débit et de probabilité de blocage d’une connexion mobile
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Plan
• Introduction
• Cellular IP
• CLEP: Control-Load Ethernet Protocol
• Notre proposition: Cellular IP Reservation Protocol (CIRP)
• Conclusions et perspectives
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Quelques informations sur Cellular IP
• Page web, infos de base: http://www.comet.columbia.edu/cellularip/
• Spécification, logiciels• Version ipv6:
http://cipv6.intranet.gr• Article de référence:
– András G. Valkó, “Cellular IP: a new approach to Internet host mobility”, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Volume 29 , Issue 1 (January 1999)
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Cellular IP
• Protocole de « micro mobilité » qui fournit le support d’une mobilité transparente
• Incorpore un grand nombre de principes importants des systèmes cellulaires– connectivité passive, paging et contrôle de handoff
rapide
• Basé sur un acheminement IP, une signalisation minimale, et gestion « soft state » d’emplacement
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Construction des Routing Cache
X: from C
R
GW
X
E
F
D
B
C
A
G
X: from D
Paquetsde données
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Handoff
• Hard Handoff– Quand un mobile s’approche d’une nouvelle base, il redirige ses
paquets vers la nouvelle base– Le premier paquet redirigé configurera automatiquement un nouveau
chemin dans les Routing Cache– Pendant un certain temps les paquets destinés au mobile seront
adressés à l’ancienne et la nouvelle base– Minimise la signalisation au prix d’un certain taux de perte
• Semi-soft Handoff– Un hôte mobile envoie un paquet route-update à la nouvelle station
de base et se remet immédiatement à l’écoute de son ancienne station de base
– Après un délai dit semisoft delay, l’hôte mobile effectue le handoff• Ce délai permet d’établir les nouvelles correspondances dans les stations
de base – Offre une certaine garantie si le medium supporte l’écoute sur deux
canaux simultanément• Minimise la perte de paquets
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Les types de caches, les messages
• Deux types de caches:– Routing caches
• Mise en place des routages à partir des paquets de données, donc pour les MH actifs, états « courts »
– Paging caches• Information sur les MH passifs, états « longs »
• Les messages– ICMP
• Beacon, pour l’annonce des BS• Route update• Paging update
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Conclusions
• Cellular IP optimisé pour– Mobilité rapide
• Isolation des handoffs du reste du Net
– Réseaux d’accès sans fil
• Objectifs– Simplicité– Facteur d’échelle
• Possibilité de support de QoS !?
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Plan
• Introduction
• Cellular IP
• CLEP: Control-Load Ethernet Protocol
• Notre proposition: Cellular IP Reservation Protocol (CIRP)
• Conclusions et perspectives
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Le principe
• Contrôle d’accès « à la DIFFSERV »
• Algorithme décentralisé de « bandwidth broker »
AppliAppli
AppliAppli
Cla
ssifi
catio
n
… RéseauRéseau
Paramètres(Token bucket, WFQ)
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CLEP
• Partage de la ressource « débit disponible »• Garantie d ’un minimum pour le « best effort » qui est vital pour
certaines applications d ’un réseau local (DNS, …)• Le contrôle d ’admission doit être local pour améliorer le temps
de réponse• Les différents contrôles se doivent d ’être décentralisés.
Best effort Libre Réservé Max
Local
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Architecture
ApplicationApplication
Protocole de communicationProtocole de
communication
Driver de carte d’accès au réseauDriver de carte
d’accès au réseau
Sys
tèm
e d
’exp
loit
atio
nU
tili
sate
ur
BW-ControlBW-Control
ContrôleContrôle
Configurationmanuelle
Configurationmanuelle
RSVPRSVP ApplicationApplication
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Tests de simulation
Sans CLEP Avec CLEP
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Conclusions
• CLEP fonctionne bien en environnement Ethernet …… et en environnement 802.11
• Code développé et industrialisé• Algorithme breveté• Simulateur NS• Re-utilisé pour fournir de la QoS dans le
cas de Mobile IP– MIR
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Plan
• Introduction
• Cellular IP
• CLEP: Control-Load Ethernet Protocol
• Notre proposition: Cellular IP Reservation Protocol (CIRP)
• Conclusions et perspectives
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Buts
• Faible probabilité de blocage• Garanties de débit• Plusieurs classes de trafics
– Best effort, privilégié– Handoff
• Dynamicité en fonction de la mobilité requise par le réseau
• Pas de connaissance a priori de la mobilité des utilisateurs
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CIRP: caractéristiques
• Centralisation des algorithmes de CLEP– Seule la station de base appliquera les algorithmes de CLEP
pour la gestion des ressources, et transmettra l’agrégation des paramètres aux mobiles dans la cellule
• Moins de ressources et de consommation (CPU) au niveau des mobiles
• Le Mobile appliquera uniquement le contrôle d’admission
• Envoi des paramètres QoS de CLEP en piggybacking dans les messages de Cellular IP– Pas de protocole supplémentaire sur l’interface radio
• Lorsqu’un mobile s’accorde à une nouvelle cellule, il saura presque instantanément, au moyen de sa station de base, les ressources disponibles dans la cellule
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CIRP: les messages
Mobile XMobile Y
BEACON (Rfree, som(Rbe+Rpriv), Rmin ,Rmax)
route-update(Rbe,Rmin,Rpriv,Rmax)
BS
route-update(Rbe,Rmin,Rpriv,Rmax)
MH Base : route-update + paramètres CLEP du MHBase MH : Beacon + agrégation des paramètres CLEP
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Scénario d'utilisation d'une cellule: allocation de bande
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Semi-soft Handoff
BS1 BS2
1. Négociation deparamètres de QoS dans la cellule dans laquelle le mobile est susceptible d’allerdans paquet semi-soft
Réservationpassive
2. Le mobile exécute lehandoff et utilise les paramètres de QoS dans lanouvelle cellule
Avec CIRP Avec CIRP
Réservationactive
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Semi-soft Handoff :Gestion bande passante
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Evaluation/choix des paramètres
• Modèle déjà étudié dans le cadre de MIR (Mobile IP Reservation Protocol G. Legrand, J Ben Othman, E. Horlait,
CFIP 2000 Toulouse
• Intégration en cours de mécanismes prédictifs dans les déplacement des mobiles (brevet déposé)
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Plan
• Introduction
• Cellular IP
• CLEP: Control-Load Ethernet Protocol
• Notre proposition: Cellular IP Reservation Protocol (CIRP)
• Conclusions et perspectives
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Conclusion et perspectives (1)
• Intégration d’une gestion de QoS dans une signalisation de micro-mobilité
• En cours– La validation de nos mécanismes en
utilisant le simulateur de réseau NS
• Perspectives– Extrapoler les mécanismes de CIRP à
d’autres systèmes de gestion de micro-mobilité comme par exemple HAWAII
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Conclusion et perspectives (2)
• Perspectives– Intégration et mapping des paramètres de
QoS du niveau MRSVP au niveau CIRP
ApplicationApplication
CIRPCIRP
RSVPMRSVP
CIRPCIRP
RSVPMRSVP
Mobile Station de base
Réseauxfixes/filaires
ApplicationApplication
RSVPMRSVP
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