CIRP: Cellular IP Reservation Protocol

CIRP:Cellular IP Reservation Protocol Nicolas Rouhana Nicolas.Rouhana@usj.edu.lb Université Saint-Joseph - Liban Eric Horlait Eric.Horlait@lip6.fr Université Pierre et Marie Curie -France

Plan • Introduction • Cellular IP • CLEP: Control-Load Ethernet Protocol • Notre proposition: Cellular IP Reservation Protocol (CIRP) • Conclusions et perspectives

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

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

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

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)

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

X: from C X: from D Construction des Routing Cache E GW G C R A D B Paquets de données F X

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

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

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 !?

Le principe • Contrôle d’accès « à la DIFFSERV » • Algorithme décentralisé de « bandwidth broker » Réseau Appli Appli Classification Appli … Appli Paramètres (Token bucket, WFQ)

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

Architecture Configuration manuelle Application Application RSVP Utilisateur Contrôle Protocole de communication Système d’exploitation BW-Control Driver de carte d’accès au réseau

Tests de simulation Avec CLEP Sans CLEP

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

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

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

CIRP: les messages • MH  Base : route-update + paramètres CLEP du MH • Base  MH : Beacon + agrégation des paramètres CLEP

Scénario d'utilisation d'une cellule: allocation de bande

Semi-soft Handoff BS1 BS2 Avec CIRP Avec CIRP Réservation passive Réservation active 2. Le mobile exécute le handoff et utilise les paramètres de QoS dans la nouvelle cellule 1. Négociation de paramètres de QoS dans la cellule dans laquelle le mobile est susceptible d’aller dans paquet semi-soft

Semi-soft Handoff :Gestion bande passante

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)

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

Conclusion et perspectives (2) • Perspectives • Intégration et mapping des paramètres de QoS du niveau MRSVP au niveau CIRP

Merci de votre attention Questions ?Commentaires ?

CIRP: Cellular IP Reservation Protocol