1 / 63

Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže. Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet , 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004. Background:

laurel
Download Presentation

Šesto poglavlje Bežične i mobilne mreže

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Šesto poglavljeBežične i mobilne mreže Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition. Jim Kurose, Keith RossAddison-Wesley, July 2004. 6: Bežične i mobilne mreže

  2. Background: broj bežičnih (mobilnih) telefonskih pretplatnika sada prelazi broj pretplatnika koji koriste žičane telefonske veze! računarske mreže: laptops, palmtops, PDAs, telefoni koji pružaju Internet usluge, omogućuju u bilo koje vreme pristup Internet-u dva važna (različita) problema komunikacija bežičnom vezom rad sa mobilnim korisnikom koji menja tačku pristupa mreži Poglavlje 6: Bežične i mobilne mreže 6: Bežične i mobilne mreže

  3. 6.1 Uvod Bežične 6.2 Bežične veze, karakteristike CDMA 6.3 IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”) 6.4Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM) Mobiline 6.5 Principi: adresiranje i rutiranje mobilnih korisnika 6.6 Mobilni IP 6.7Mobilnost kod cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli višeg nivoa 6.9Zaključak Poglavlje 6: sadržaj 6: Bežične i mobilne mreže

  4. bežični host-ovi • laptop, PDA, IP telefon • izvršavaju aplikacije • mogu biti stacionarni ili mobilni • bežično ne znači uvek mobilno network infrastructure Elementi bežičnih mreža 6: Bežične i mobilne mreže

  5. bazna stanica • tipično povezana na žičanu mrežu • relej - odgovorna za slanje paketaizmeđužičanih mreža i bežičnog host-(a, ova) u njenoj“zoni” • npr. cell towers (mob. tel.)i access points (802.11) network infrastructure Elementi bežičnih mreža 6: Bežične i mobilne mreže

  6. network infrastructure Elementi bežičnih mreža bežična veza • tipično korišćena za povezivanje mobilnih uređaja na baznu stanicu • takođe se koristi kao backbone link • protokol bežičnog pristupa koordinira pristup vezi • različite brzine podataka i rastojanja transmisije 6: Bežične i mobilne mreže

  7. Karakteristike veza selektovanih standarda bežičnih mreža 6: Bežične i mobilne mreže

  8. infrastructure mod • bazna stanica konektuje mobilne uređaje na žičanu mrežu • handoff: mobilni host menja baznu stanicu obezbeđujući konekciju sa žičanom mrežom network infrastructure Elementi bežičnih mreža 6: Bežične i mobilne mreže

  9. Elementi bežičnih mreža Ad hoc mod • nema baznih stanica • čvorovi mogu samo da transmituju ka drugim čvorovima unutar pokrivenosti veze • čvorovi se organizuju sami u mrežu: rutiraju između sebe 6: Bežične i mobilne mreže

  10. Karakteristike bežičnih veza Razlike u odnosu na žičane veze …. • smanjuju jačinu signala: radio signal slabi kako se prostire (gubici na putanji - path loss) • interferencija sa drugim izvorima:može da prouzrokuje gubljenje paketa; standardizovane frekvencije bežičnih mreža (npr. 2.4 GHz) koriste i drugi uređaji (npr. telefon); takođedolazi do interferencije sa drugim uređajima (rad motora) • prostiranje sa više putanja - multipath propagation: radio signal se reflektuje od objekata na zemlji, dolazeći do odredišta za neznatno različita vremena …. čine komunikaciju duž (čak point to point) bežičnih veza “težom” 6: Bežične i mobilne mreže

  11. Karakteristike bežičnih veza Više bežičnih pošiljaoca i primaoca kreira dodatne probleme (osim višestrukog pristupa): Problem skrivenog terminala • B, A čuju jedan drugog • B, C čuju jedan drugog • A, C ne čuju jedan drugog što znači da A, C nisu svesni njihovih uticaja na B Slabljenje signala-fading: • B, A čuju jedan drugog • B, C čuju jedan drugog • A, C ne čuju jedan drugog zbog interferencijena B 6: Bežične i mobilne mreže

  12. Code Division Multiple Access (CDMA) • korišćen na više bežičnih kanala sa difuznim upućivanjem (cellular, satellite itd.) standardno • prvi put je opisan od strane HedyLamarr-ai George Antheil-a 1941. god. kao bezbedni radio link za kontrolu torpeda; ignorisan od strane U.S. Army, zaboravljen do 1980. god. • jedinstveni “kod” pridružen svakom korisniku • svi korisnici dele istu frekvenciju, ali svaki korisnik ima sopstveni “chipping” niz (tj. kod) za kodovanje podataka • kodovani signal = (originalni podaci) X (chipping niz) • dekodovanje:unutrašnji-proizvod kodovanog signala i chipping niza • dozvoljava da više korisnika "koegzistira" i istovremeno transmituje sa minimalnom interferencijom (ako su kodovi “ortogonalni”) 6: Bežične i mobilne mreže

  13. CDMA kodovanje/dekodovanje 6: Bežične i mobilne mreže

  14. CDMA: interferencija dva -pošiljaoca 6: Bežične i mobilne mreže

  15. 6.1Uvod Bežične veze 6.2 Bežične veze, karakteristike CDMA 6.3 IEEE 802.11 bežične LANmreže (“wi-fi”) 6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM) Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i rutiranje mobilnih korisnika 6.6 Mobilni IP 6.7Mobilnost kod cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli višeg nivoa 6.9Zaključak Poglavlje 6: sadržaj 6: Bežične i mobilne mreže

  16. 802.11b 2.4-2.485 GHz nelicencirani spektar radio signala do 11 Mbps (u praksi 6-7) direct sequence spread spectrum (DSSS - tip CDMA-agde u fizičkom sloju svi host-ovi koriste isti chipping code) široko primenjen koristeći bazne stanice 802.11a 5.1-5.8 GHz opseg manje interferencije, ali je potrebno više access points do 54 Mbps (u praksi 25) 802.11g 2.4-2.485 GHz opseg do 54 Mbps Svi koriste CSMA/CA za višestruki pristup Svi imaju razne verzije baznih stanica i ad-hoc mreža IEEE 802.11 bežične LAN mreže 6: Bežične i mobilne mreže

  17. 802.11 arhitektura LAN mreže • bežični host komunicira sa baznom stanicom • bazna stanica = pristupna tačka (access point - AP) • Basic Service Set (BSS) - skup osnovnih servisa (“cell”) u infrastructure modusadrži: • bežične hostove • access point (AP) • ad hoc mod: samo hostovi 6: Bežične i mobilne mreže

  18. 802.11: Kanali, pridruživanje • 802.11b: 2.4GHz-2.485GHz spektar je podeljen na 11 kanala na različitim frekvencijama(nepreklapaju se 1, 6 i 11 kanali) • AP administrator odabira-setuje frekvenciju za AP • moguća je interferencija: kanal može biti isti kao onaj koji je odabrao susedni AP! • host: morada se pridružijednom AP-u • skanira kanale, osluškujući beacon (upadljiv znak) frejmove (za navođenje) koji sadrže ime AP-a (SSID - ServiceSetIDentifier) i MAC adresu • selektuje AP za pridruženje • može da izvrši autentifikaciju • tipičnose startuje DHCP da bi se dobila IP adresa u AP-ovoj podmreži 6: Bežične i mobilne mreže

  19. B A C C C’s signal strength A’s signal strength B A space IEEE 802.11: višestruki pristup • izbegava se kolizija: 2+čvorova prenose u isto vreme • 802.11: CSMA - prepoznavanje pre transmisije • ne treba da bude u koliziji sa odlazećom trnasmisijom od drugog čvora • 802.11: nema detekcije kolizije za razliku od 802.3Ethernet protokola! • težak za prijem (prepoznavanje kolizija) kada transmituje na osnovu slabo primljenih signala (fading) • ne može da prepozna sve kolizije u bilo kom slučaju: skriveni terminal, fading Cilj: izbegavanje kolizija: CSMA/C(ollision)A(voidance) 6: Bežične i mobilne mreže

  20. DIFS data SIFS ACK IEEE 802.11 MAC protokol: CSMA/CA sender receiver 802.11 pošiljalac 1 ako prepozna da je kanal slobodan, nakon kratkog perioda(Distributed Inter-frame Space - DIFS) -transmituje čitav frejm (nema CD) 2 ako prepozna da je kanal zauzet onda -startuje"random backoff time" -tajmer odbrojava dok se kanal ne oslobodi, odnosno transmituje kada vreme na tajmeru istekne -ako nema ACK, povećava serandom backoff interval, ponovlja 2 802.11 primalac - ako je primio frejm OK -vrati se ACK nakonShort SIFS-a (Short Inter-frame Spacing) -ACK je potreban zbog problema skrivenog terminala 6: Bežične i mobilne mreže

  21. Izbegavanje kolizija (nastavak) ideja:dozvoliti pošaljaocu da “rezerviše” kanal radije nego da slučajno pristupi frejmovima podataka: izbegavanje kolizija dugih frejmova podataka • pošiljalac prvo transmitujemalizahtev-za-slanje (request-to-send RTS, contrl frame) paketa ka BS koristeći CSMA • RTSs mogu još uvek da budu u koliziji međusobno (ali one su kratke) • BS difuzno upućuju clear-to-send CTS kao odziv na RTS • RTS dobijaju svi čvorovi • pošiljalac transmituje frejm podataka • druge stanice odlažu transmisije Izbegavanje kolizija frejmova podataka potpuno, koristeći male rezervisane pakete! 6: Bežične i mobilne mreže

  22. RTS(B) RTS(A) reservation collision RTS(A) CTS(A) CTS(A) DATA (A) ACK(A) ACK(A) Izbegavanje kolizije: RTS-CTS zamena B A AP defer time 6: Bežične i mobilne mreže

  23. 6 4 2 2 6 6 6 2 0 - 2312 frame control duration address 1 address 2 address 3 address 4 payload CRC seq control 802.11 frejm: adresiranje Address 4: used only in ad hoc mode Address 1: MAC address of wireless host or AP to receive this frame (wireless destination) Address 3: MAC address of router interface to which AP is attached Address 2: MAC address of wireless host or AP transmitting this frame (wireless source) 6: Bežične i mobilne mreže

  24. router AP Internet R1 MAC addr H1 MAC addr source address dest. address 802.3frame AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr address 3 address 2 address 1 802.11 frame 802.11 frejm: adresiranje H1 R1 6: Bežične i mobilne mreže

  25. 6 4 2 2 6 6 6 2 0 - 2312 frame control duration address 1 address 2 address 3 address 4 payload CRC seq control 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1 Protocol version Type Subtype To AP From AP More frag Retry Power mgt More data WEP Rsvd 802.11 frejm: više frame seq # (for reliable ARQ) duration of reserved transmission time (RTS/CTS) frame type (RTS, CTS, ACK, data) 6: Bežične i mobilne mreže

  26. H1 ostaje u istoj IP podmreži: IP adresa može da ostane ista switch: koji AP je pridružen sa H1? samo-učenje: switch će videti frejm sa H1 i “zapamtiti” koji port switch-a može biti korišćen da bi se stiglo do H1 router 802.11: mobilnost unutar iste podmreže hub or switch BBS 1 AP 1 AP 2 H1 BBS 2 6: Bežične i mobilne mreže

  27. 802.15 (wi personal area network)i Bluetooth P P P P P M M Master device Slave device Parked device (inactive) S S S S • manje od 10 m u prečniku • zamena za kablove (miš, tastatura, slušalice) • ad hoc: nema infrastructure • master/slaves: • slaves traže dozvolu za slanje (ka master-u) • master odobrava dozvole • 802.15: je razvijen iz Bluetooth specifikacije • 2.4-2.5 GHz radio opseg • TDM, vremenski slot od 625 mikrosekundi • do 721 kbps • ad hoc mreže radius of coverage 6: Bežične i mobilne mreže

  28. WiMAX • WiMAX je skraćenica od Worldwide Interoperability for Microwave Access, i takođe je poznata kao standard definisan od organizacije IEEE pod imenom 802.16. 6: Bežične i mobilne mreže

  29. 6.1Uvod Bežične veze 6.2 Bežične veze, karakteristike CDMA 6.3IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”) 6.4 Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM) Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i rutiranje mobilnih korisnika 6.6 Mobilni IP 6.7Mobilnost kod cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli višeg nivoa 6.9Zaključak Poglavlje 6: sadržaj 6: Bežične i mobilne mreže

  30. konektuje cells na wide area net • upravlja setup-om poziva • rukuje mobilnošću Mobile Switching Center Mobile Switching Center • pokriva geografski region • bazna stanica (BS) analogno 802.11 AP • mobilni korisniciprikačeni na mrežu preko BS • air-interface:fizički i link layer protokol između mobilnog uređaja i BS Public telephone network, and Internet MSC cell wired network Komponente arhitekture cellular-nih mreža 6: Bežične i mobilne mreže

  31. time slots frequency bands Cellular-ne mreže Dve tehnike za deljenje mobile-to-BS radio spektra • kombinacija FDMA/TDMA:podela spektra po frekventnim kanalima, podela svakog kanala na vremenske slotove • CDMA: code division multiple access 6: Bežične i mobilne mreže

  32. Cellular-ni standardi: kratak pregled 2G sistemi:kanali za prenos glasa • IS-136 TDMA: kombinovani FDMA/TDMA (severna amerika) • GSM (global system for mobile communications): kombinovani FDMA/TDMA • most widely deployed • IS-95 CDMA: code division multiple access TDMA/FDMA CDMA-2000 EDGE GPRS UMTS IS-95 IS-136 GSM 6: Bežične i mobilne mreže

  33. Cellular-ni standardi: kratak pregled 2.5 G sistemi:kanali za prenos glasa i podataka • proširenje 2G • general packet radio service (GPRS) • razvijen iz GSM • packet-switched, 170 kbps (30-70in practice) • podaci se šalju na više kanala (ako je to moguće) • CDMA-2000 (faza 1) • brzina podataka do 144K • razvijen iz IS-95 • enhanced data rates for global evolution (EDGE) • takođe nastao iz GSM-a, koristeći enhanced modulaciju • Brzina podataka do 384K, 2.75 G 6: Bežične i mobilne mreže

  34. Cellular-ni standardi: kratak pregled 3G sistemi:glas(circuit-switched)/podaci(packet-switched) • Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS) • naslednik GSM-a, ali koristeći CDMA • CDMA-2000 • 4G sistemi:10 Mbps and up, mobility between different cellular technologies, mesh networking... 6: Bežične i mobilne mreže

  35. 6.1Uvod Bežične veze 6.2 Bežične veze, karakteristike CDMA 6.3IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”) 6.4Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM) Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i rutiranje mobilnih korisnika 6.6 Mobilni IP 6.7Mobilnost kod cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli višeg nivoa 6.9Zaključak Poglavlje 6: sadržaj 6: Bežične i mobilne mreže

  36. nema mobilnosti velika mobilnost Šta je mobilnost? • spektar mobilnosti, iz mrežne perspektive: korisnik se kreće samo unutar iste bežične pristupne mreže mobilni korisnik, prolazi između više access point-a dokodržavakonekcije (kao cell phone) korisnik se kreće između pristupnih mreža, isključujući se za to vreme 6: Bežične i mobilne mreže

  37. Mobilnost: rečnik kućna mreža:permanentna “kućna” mobilnamreža (128.119.40/24) kućni agent: entitet koji će izvršiti funkcije mobilnosti kada je mobilni korisnik udaljen wide area network Permanentna adresa: adresa u kućnoj mreži, može uvekda bude korišćena da bi se iskoristila mobilna veza npr. 128.119.40.186 correspondent 6: Bežične i mobilne mreže

  38. Mobilnost posećena mreža:mreža u kojoj se mobilni trenutno nalazi (npr. 79.129.13/24) Permanentna adresa:ostajekonstantna (npr. 128.119.40.186) Care-of address: adresa u posećenoj mreži (npr 79.129.13.2) wide area network strani agent: entitet u posećenoj mreži koji izvršava funkcije mobilnosti u korist mobilnog dopisnik: želi da komunicira sa mobilnim 6: Bežične i mobilne mreže

  39. Kako kontaktirate mobilnog prijatelja Razmotrimo primer prijatelja koji često menja adresu, kako ćete ga pronaći? • pretražiti sve telefonske knjige? • zvati njene roditelje? • očekujete da vas obavesti gde je? Pitam se gde se Alice odselila? 6: Bežične i mobilne mreže

  40. Mobilnost: pristupi • Neka rutiranje odradi to: ruteri oglase permanentnu adresu mobilnog-čvora-u-stanu preko uobičajene tabele rutiranja. • ruring tabele indiciraju gde je svaki mobilni lociran • nema promena ka kraju-sistema • Neka kraj-sistema odradi to: • indirektno rutiranje:komunikacija od dopisnika do mobilnog ide preko kućnog agenta, onda se prosleđuje do udaljenog • direktno rutiranje:dopisnik uzima stranu adresu mobilnog i šalje direktno mobilnom 6: Bežične i mobilne mreže

  41. Mobilnost: pristupi • Neka rutiranje odradi to: ruteri oglase permanentnu adresu mobilnog-čvora-u-stanu preko uobičajene tabele rutiranja. • ruring tabele indiciraju gde je svaki mobilni lociran • nema promena ka kraju-sistema • Neka kraj-sistema odradi to: • indirektno rutiranje:komunikacija od dopisnika do mobilnog ide preko kućnog agenta, onda se prosleđuje do udaljenog • direktno rutiranje:dopisnik uzima stranu adresu mobilnog i šalje direktno mobilnom nije skalabilan u odnosu na milione mobilnih 6: Bežične i mobilne mreže

  42. mobilni kontaktira stranog agenta nakon ulaska u mrežu koju je posetio strani agent kontaktira kuću: “ovaj mobilni je u mojoj mreži” 1 2 Mobilnost:registracija visited network home network Krajnji rezultat: • Strani agent zna za mobilnog • Kućni agent zna lokaciju mobilnog wide area network 6: Bežične i mobilne mreže

  43. strani agent prima pakete, prosleđujući ih ka mobilnom kućni agentprima pakete, prosleđujući ih ka stranom agentu dopisnik adresira pakete koristeći kućnu adresu mobilnog mobilni odgovara direktno dopisniku 3 2 4 1 Mobilnost preko indirektnog rutiranja visited network home network wide area network 6: Bežične i mobilne mreže

  44. Indirektno rutiranje: komentari • Mobilni koristi dve adrese: • permanentnu adresu:koju koristi dopisnik (ovde je lokacija mobilnog transparentnaza dopisnika) • care-of-address:koju koristi home agent da bi prosledio datagrame mobilnom • funkcije stranog agenta mogu biti date od samog mobilnog • trougaono rutiranje:dopisnik-kuća-mreža-mobilni • neefikasno kada su dopisnik i mobilni u istoj mreži 6: Bežične i mobilne mreže

  45. Indirektno rutiranje: kretanje između mreža • pretpostavimo da se mobilni korisnik kreće u drugoj mreži • registrovanje sa novim stranim agentom • novi strani agent se registruje sa kućnim agentom • kućni agent ažurira care-of-address za mobilnog • paketi nastavljaju da se prosleđuju ka mobilnom (ali sa novom care-of-address) • mobilnost, menja strane mreže u transparentne: on going konekcije se mogu održavati! 6: Bežične i mobilne mreže

  46. strani agent prima pakete, i prosleđuje ih ka mobilnom mobilni odgovara direktno dopisniku 4 2 4 1 3 Mobilnost preko direktnog rutiranja dopisnik prosleđuje ka stranom agentu visited network home network wide area network dopisnik zahteva, prima stranu adresu mobilnog 6: Bežične i mobilne mreže

  47. Mobilnost preko direktnog rutiranja: komentari • prevazilazi problem trougaonog rutiranja • nije-transparentan za dopisnika:dopisnik mora da dobije care-of-address od kućnog agenta • šta ako mobilni promeni (visited)mrežu? 6: Bežične i mobilne mreže

  48. 1 2 4 3 5 Prilagođavanje mobilnosti sa direktnim rutiranjem • usidren strani agent: FA u prvoj posećenoj mreži • podaci se uvek prvo rutiraju ka usidrenom FA • kada se mobilni kreće: novi FA sređuje da ima podatke prosleđene od starog FA (ulančavanje) foreign net visited at session start anchor foreign agent wide area network new foreign network correspondent agent new foreign agent correspondent 6: Bežične i mobilne mreže

  49. 6.1Uvod Bežične veze 6.2 Bežične veze, karakteristike CDMA 6.3IEEE 802.11 bežične LAN mreže (“wi-fi”) 6.4Cellular-ni Internet pristup arhitektura standardi (npr. GSM) Mobiline veze 6.5 Principi: adresiranje i rutiranje mobilnih korisnika 6.6 Mobilni IP 6.7 Mobilnost kod cellular-nih mreža 6.8 Mobilnost i protokoli višeg nivoa 6.9Zaključak Poglavlje 6: sadržaj 6: Bežične i mobilne mreže

  50. Mobilni IP • RFC 3220 • ima dosta karakteristika koje smo već videli: • kućni agenti, strani agenti, registracija stranog-agenta, care-of-addresses, enkapsulacija (paket-unutar-paketa) • Mobilni Ip se sastoji iz tri komponente: • indirektno rutiranje datagrama • pronalaženje agenta • registracija sa domaćim agentom 6: Bežične i mobilne mreže

More Related