Mikromobilität Justus von Richthofen Seminar Wintersemester 2002/2003 Betreuer: Marc Bechler 1
Gliederung 1. Definition Mikromobilität 2. Probleme bei Mikromobilität 3. Modellansätze zur Lösung der Probleme 4. Drei wesentliche Protokolle 5. Vergleich der Protokolle 6. Schlussfolgerung und Ausblick 2
Mikro- und Makromobilität dfasdf 3
Mikro- und Makromobilität Makromobilität - Inter-Domain Mobilität (wie soeben gesehen bei Mobile IPv6) - Feste IP-Adresse um Erreichbarkeit zu gewährleisten - Standardprotokoll: Mobile-IP Mikromobilität - Feste IP-Adresse um Erreichbarkeit zu gewährleisten - Intra-Domain Mobilität - In geographisch begrenzten Räumen (z.b. Autobahn) - Häufiger Wechsel der Basisstation - Bisher kein Standardprotokoll 4
Probleme bei Makromobilität? 134.169.9.108 - IPv4 Routing-Problem -> Mobile-IPv4 / v6 5
MN befindet sich im Fremdnetz und meldet sich beim Home Agent (HA) an Mobile-IP Kommunikationsmechanismus 1. IP-Paket vom Correspondent Node (CN) an den Mobile Node (MN) 2. Tunneln von HA an die Virtual Care of Adress des Foreign Agent (FA) 3. Im Fremdnetz Weiterleitung an Mobile Node 4. Antwort auf dem direkten Weg Triangle-Routing Problem! 6
1. Häufiger Wechsel der Basisstation 2. Routing 3. Location Management Verzögerung (Delay) Paketverlust Probleme bei Mikromobilität? Mobile-IP ungeeignet! Ineffizienz (Overhead, Triangle Routing Problem ) hoher Delay und Paketverlust Es müssen spezielle Mikromobilitätsprotokolle her 7
Anforderungen an Mikromobilitätsprotokolle Der mobile Nutzer will mindestens die Eigenschaften eines leitungsgebundenen Netzwerkes haben Minimierung von Delay Minimierung von Paketverlust Effiziente Nutzung des Netzes Gute Skalierbarkeit Zuverlässigkeit Sicherheit 8
Grundbegriffe Mikromobilität Handoff Weitergabe des mobilen Geräts Hard Handoff vs. Semi-Soft Handoff Paging Erreichbarkeit des mobilen Geräts Sicherheit Vermeidung von Ortsaktualisierungen durch Paging Areas Broadcasts zur Positionsermittlung Einsparung von knapper Akkuenergie und Bandbreite Authentication, Authorization, Accounting (AAA) Quality of Service Reservierung von Netzwerkresourcen in drahtlosen Netzwerken sehr aufwändig im Bereich Mikromobilität bisher noch nicht erforscht 9
Modellansätze zur Lösung der Probleme Hierarchical Tunneling - im Fremdnetz wird der FA in eine Baumstruktur mehrerer FAs aufgeteilt (Wurzel ist der Gateway Foreign Agent (GFA)) - in FAs: Datenbanken mit Ortsinformationen über den MN - Besucherliste, Paket wird von FA zu FA getunnelt - der Home-Agent erfährt nichts von Basisstationswechseln Mobile Specific Routing - kein Tunneling! Routing für jedes mobile Gerät separat - Router besitzen Ortsinformationen des mobilen Geräts implizit: das Routingprotokoll bestimmt den Ort anhand des regulären Netzwerkverkehrs explizit: das mobile Gerät aktualisiert die Ortsinformationen selbst 10
Hierarchical Mobile-IP - Funktionsweise Setzt direkt auf Mobile-IP auf Hierarchical Tunneling Jeder FA besitzt eine vcoa (= Virtual Care-of-Address) Foreign Agent wird durch mehrere Mobilitäts-Agenten (MA) ersetzt MAs routen hierarchisch Basisstationswechsel werden innerhalb einer Domäne abgewickelt Paging als Erweiterung 11
Hierarchical Mobile-IP Vor- und Nachteile Vorteile Kompatibilität Tunneling ermöglicht Betrieb auch in Netzen, die H-MIP nicht unterstützen Paging Nachteile ineffizient (Tunneling) unsicher wg. vieler Angriffspunkte nicht stromsparend, da Ortsaktualisierungen durch MN erfolgen 12
Hawaii - Funktionsweise = Handoff-Aware Wireless Access Internet Infrastructure Backbone Router ist zentraler FA MN erhält über einen DHCP-Server eine Co-located Care-of-Address Crossover-Router = Angelpunkt bei Ortsaktualisierung Mobile Specific Routing mit separatem Routingprotokoll Paging Mechanismus per IP-Multicast 13
Vorteile Hawaii Vor- und Nachteile effizient wg. Mobile Specific Routing differenzierte Handoff-Mechanismen Nachteile nicht stromsparend, da Ortsaktualisierungen vom MN ausgehen Verwaltungsinformationen Inkompatibilität: alle beteiligten Komponenten müssen Hawaii unterstützen schlechte Skalierbarkeit wegen Co-CoA keine Sicherheitsmechanismen 14
Cellular-IP (= CIP) - Funktionsweise CIP-Gateway zentraler FA Home Agent erhält als Care of Address die IP Adresse des CIP-Gateways Mobile Specific Routing (per vorhandenem Routingprotokoll) Semisoft-Handoff (wahlweise auch Hard Handoff) implizites Routing Sicherheit per sessionkeys 15
Vorteile Cellular-IP Vor- und Nachteile effizient wg. Mobile Specific Routing stromsparend durch implizites Routing wenig Verwaltungsinformationen gute Handoff Performance Nachteile Inkompatibilität: alle beteiligten Komponenten müssen CIP unterstützen Semi-Soft Handoff muss von MN unterstützt werden 16
Protokollvergleich Simulation per CIMS (Columbia IP Micromobility Suite) 17
Fazit Großer Bedarf an Lösung von Mikromobilitätsproblemen Vorschläge werden zur Zeit erforscht und diskutiert Standardprotokoll noch nicht in Sicht Besten Eindruck macht Cellular-IP Weiterer Forschungsbedarf Sicherheit noch bessere Performance gesteigerte Kompatibilität Zuverlässigkeit Quality of Service 18
Links Weitere Informationen http://www.comet.columbia.edu/micromobility/ weitere Links siehe Literaturverzeichnis Vorlesung Mobilkommunikation im SS03 email: j.richthofen@tu-bs.de Fragen? 19