Laboratoire d’Informatique de Paris 6 © LIP6 April 15 CIRP: Cellular IP Reservation Protocol Nicolas Rouhana Université Saint-Joseph - Liban Eric Horlait Université Pierre et Marie Curie -France

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

3 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

4 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

5 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

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

7 Quelques informations sur Cellular IP Page web, infos de base: Spécification, logiciels Version ipv6: 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)

8 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

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

10 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

11 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

12 Hard Handoff: exemple X: from FX: from C R GW E F D B C A G X X: from D X: from D,EX: from E RC Route-update Packet Data X Paquets perdus !

13 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 !?

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

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

16 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 effortLibreRéservé Max Local

17 Accès au réseau Best effort Flots réservés Paramètres –Best effort rate: r be  r min –Available bandwidth: r free –Reserved bandwidth: r priv –Total bandwidth: r max

18 Principes du protocole Chaque nœud diffuse ses paramètres d ’état –Flags (Wants More), r be, r min, r priv, r max –Utilisation de UDP et broadcast IP –Temporisateurs 10 secondes Chaque nœud calcule les paramètres localement

19 Contrôle d’admission Algorithme : –si la réservation requise est inférieure ou égale à R free, elle est acceptée –si la réservation est supérieure à la somme des R priv et des R min, la réservation est rejetée –dans les autres cas, on remplace R priv par R priv plus le montant de la réservation, un message est diffusé avec ces paramètres Si le nouveau R free est négatif et un mécanisme de décroissance de R be commence; Si R free reste négatif après l'expiration d'un temporisateur, la réservation est rejetée, sinon si R free est devenu positif, la réservation est acceptée

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

21 Tests de simulation Sans CLEP Avec CLEP

22 Conclusions CLEP fonctionne bien en environnement Ethernet …… et en environnement Code développé et industrialisé Algorithme breveté Simulateur NS Re-utilisé pour fournir de la QoS dans le cas de Mobile IP –MIR

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

24 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

25 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

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

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

28 Semi-soft Handoff BS1BS2 1. Négociation de paramètres de QoS dans la cellule dans laquelle le mobile est susceptible d’aller dans paquet semi-soft Réservation passive 2. Le mobile exécute le handoff et utilise les paramètres de QoS dans la nouvelle cellule Avec CIRP Réservation active

29 Semi-soft Handoff :Gestion bande passante

30 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)

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

32 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

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

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