El Proyecto MIND

El Proyecto MIND
Emilio García
Curso 2001/2002
Contenidos
Introducción
‡ El proyecto MIND
‡ La necesidad de IP
‡ Movilidad
‡ Calidad de Servicio (QoS)
‡ Resumen
‡
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1
Introducción: Desarrollos recientes
‡
Predominio de las aplicaciones IP
„
„
‡
Crecimiento de las nuevas tecnologías de acceso
„
„
‡
„
Requisitos para la movilidad personal
Redes ad-hoc fuera del control de los operadores
Modelos de negocio más complicados
„
‡
WLANs – Ofertas públicas y corporativas, UK
ADSL – la gente se acostumbra a un acceso rápido a
Internet/Intranet
Perspectiva nueva: el usuario manda
„
‡
La Voz sobre IP se está haciendo común
IP es la tecnología de transporte para las Releases 4 y 5 de
UMTS
IP claramente separa redes y servicios
IP juega un papel clave en el camino más allá de la 3G
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El proyecto MIND
• Programa IST
• Continuación de BRAIN
• Jun’01 – Nov’02
• Operadores
• Fabricantes
• Universidades / I+D
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BRAIN/MIND: Visión
AAL2
IGSN
Nube de
conmutación
Handover
Vertical
Billing
AAA
SIP
Proxy
Server
SP Server Farm
Backbone IP
DiffServ
Gestión de Macro-movilidad IP
Gateway
Internet
UMTS
Bluetooth
ADSL
Micro-movilidad
IP
ISSL QoS
BRAIN
Access
Routers
MIND Wireless
Routers
HiperLAN/802.11
MIND Mobile
Routers
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HiperLAN
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Más allá de 3G: Objetivos de MIND
‡
Lanzar las aplicaciones móviles multimedia de banda ancha
„
„
‡
Diseñar una red de acceso móvil basada en IP
„
„
‡
„
Un interfaz a la red de acceso IP
Requerimientos de espectro para sistemas más allá de la 3G
Validar nuestros principios fundamentales de diseño
„
‡
Con funcionalidades de movilidad IP, QoS y seguridad
Incluyendo extensiones para redes inalámbricas/móviles y adhoc
Definir los requisitos de un interfaz aire de banda ancha
„
‡
Proporcionando adaptación a un QoS cambiante
Posibilitando la provisión de un servicio flexible y dinámico
Probar el uso de las WLAN y las redes de acceso IP como
complemento a UMTS
Contribuir a la estandarización global
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De BRAIN a MIND
SGSN
Inteligencia externa
GGSN
Backbone IP
SGSN
MIND
Access
Router
GSM/GPRS/UMTS
MIND
Wireless
Routers
Red de acceso IP
movilidad local
ISSLL QoS
MIND
Mobile
Routers
BRAIN
MIND
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Principios de Diseño IP
‡
Transparencia de red
„
„
‡
El principio “End-to-End” aplicado
a las redes móviles inalámbricas
La red simplemente entrega
paquetes (sin abrir)
Independencia de red
„
Soporte de IPv4/6 y cualquier tipo
de subred
‡
‡
Posibilitar/impulsar la evolución
futura
„
„
„
‡
IP puede operar con múltiples
tecnologías de enlace
Implica independencia de
componentes
Obedece al modelo de capas
Mantener la eficiencia sin una
integración rígida
Internet
Applications
TCP/IP
Protocol
Stack with
enhanced
mobility
support
Radio
Layers
Terminal
(Mobile
Host)
Scope of the
BRAIN Network
Layer
Custom IP
Forwarding
Radio
Layers
BRAIN Access
Router (BAR)
Full IP-based
Access network
supporting QoS
and seamless
micromobility
IP
To IP Core
Networks
Link
Layers
BRAIN Mobility
Gateway (BMG)
Resolver únicamente los
problemas especiales del acceso
móvil inalámbrico
„
Y dejar las redes fijas al IETF…
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Movilidad Local en redes fijas MIND
‡
Reenvío de paquetes y actualización de rutas
„
„
‡
Gestión de los handover
„
„
„
„
„
‡
Escalable
Algoritmo robusto
Minimizar las pérdidas de paquetes y el retraso
Permitir transferencias de contexto
Tratamiento de handovers planeados o no
Hacer uso de cualquier indicador disponible
Permitir handover entre tecnologías
Soporte de terminales móviles “en reposo”
„
Mecanismo fiable y escalable de seguimiento de
terminales en reposo
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BRAIN Candidate Mobility Management Protocol
MG
ANP
MG
ANP
ANP
AR
MH
‡
‡
ANP
AR
AR
‡
MG
AR
MG
ANP
MG
ANP
AR
ANP
AR
AR
AR
MG
ANP
ANP
AR
AR
AR
MH
AR
MH
Access Routers (ARs): están localizados en el borde de la red de
acceso, y ofrecen conectividad IP. Son el router por defecto para los MH
a los que sirven
Anchor Points (ANPs): localizados “dentro” de la red de acceso, tienen
y asignan las direcciones, autentican usuarios, mantienen registros de
usuarios y tunelan paquetes hasta los AR
Mobility Gateways (MGs): routers estándar de frontera (sin
funcionalidades específicas de movilidad). Distribuyen el tráfico al ANP
correcto.
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Características de BCMP
‡
‡
‡
‡
‡
‡
‡
Sigue un enfoque jerárquico (ANP-Céntrico) que
usa tunneling para parte del enrutado
Emplea agregación de direcciones
Separa la funcionalidad móvil de los gateways
usando los ANPs
Soporta múltiples ANPs y MGs, convirtiéndolo en
escalable y fiable
Es fácil de desplegar
Es independiente de soluciones de macro
movilidad
La gestión de los handover encaja en el marco
general de handovers del IETF
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Funciones del BCMP
‡
Login – Gestión de Direcciones y Seguridad
„
‡
Handover – Actualización de rutas
„
„
‡
Handover planeado con túnel temporal del BAR antiguo al nuevo
La ejecución del handover es igual con o sin preparación.
Informar al BAR antiguo acerca de la ejecución del handover.
Informar al ANP sobre la redirección del túnel al nuevo BAR
Handover entre ANP
„
‡
El BAR reenvía la petición al ANP, sigue procedimientos externos
de AAA, y se asigna una dirección globalmente enrutable y un id
de sesión
MH se aleja del ANP (túnel largo). La red puede solicitar al MH
que cambie su ANP. Mejora la eficiencia de enrutado, pero
implica cambio en la dirección (evento de movilidad global)
Paging
„
Los paquetes para MH en reposo se tunelan al último BAR
conocido, que sabe que el MH está en reposo e inicia el proceso
de paging
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Implicaciones en el QoS de una solución
basada en IP
‡
Deben soportarse múltiples interfaces
‡
Múltiples dominios IP
„
„
‡
„
Interfaz adecuado L2/L3
Interfaz de servicios de transporte para las aplicaciones
¿Es IP el nivel clave para QoS?
„
„
„
„
‡
El acceso a la IP RAN y a los dominios internos implican
señalización extremos a extremos y SLAs
Desacoplo entre niveles
„
‡
WLANs, Bluetooth, HIPERLAN/2
L3
L3
de
L3
L3
es el nivel clave
controla el RRM (Gestión de Recursos Radio)y los recursos
L2
recibe la señalización
controla el handover
Pero… el rendimiento del QoS en L2 es también importante
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El compromiso…
‡
‡
La separación estricta en niveles tiene
ventajas de interoperabilidad e independencia
con los niveles radio…
… pero una integración fuerte lleva a
soluciones más eficientes
Permitamos que las capas se
comuniquen (ordenadamente)
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La negociación de QoS
• Intercambiar capacidades con el nivel de enlace (usando
el interfaz IP2W)
• Dar realimentación a las aplicaciones (mediante ESI)
Diálogo entre niveles
• Mantener el QoS durante el handover (interacción con el
protocolo de movilidad)
El diálogo intranivel es
necesario también
• Actualizar las reservas QoS hechas extremo a extremo
– Al menos para la parte modificada del camino
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BRAIN End-Terminal Architecture (BRENTA)
Nivel
Aplicación
Tipo A
Tipo B
Tipo C
Tipo D
BRAIN QoS
BROKER GUI
API de alto nivel de BRAIN
Nivel
Sesión
Interfaz
Extendido
de Sockets Nivel
Transporte
(ESI)
Interfaz
IP2W
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Nivel
IP
Nivel
Enlace
API de nivel de componentes de BRAIN
Protocolos nivel de Sesión
(SIP, H.323, RSVP)
Soporte de QoS y Movilidad
Nivel de transporte
Nivel IP con soporte de QoS y Movilidad
Nivel de enlace con QoS en MAC
PHY
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Conclusión: MIND resuelve el
rompecabezas de “más allá de 3G”
Modelos
de negocio
Acceso radio
banda ancha
Redes de acceso
todo-IP
Escenarios
handover
WLAN
UMTS
ad-hoc
Movilidad
QoS
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Requisitos de espectro
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Agradecimientos
This work has been performed in the framework of the IST
project IST-2000-28584 MIND, which is partly funded by
the European Union. The authors would like to
acknowledge the contributions of their colleagues from
Siemens AG, British Telecommunications PLC, Agora
Systems S.A., Ericsson AB, France Télécom S.A., King's
College London, Nokia Corporation, NTT DoCoMo Inc,
Sony International (Europe) GmbH, T-Systems Nova
GmbH, University of Madrid, and Infineon Technologies
AG.
http://www.ist-mind.org
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