Mobile Systems III INFORMATIK
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94 Micro-Mobility in IP-based Networks Abbildung 4.8: Forwarding Path Setup Schemata MSF (links) und SSF (rechts), aus [7] Multiple Stream Forwarding (MSF) funktioniert folgendermaßen: Nach dem Handoff sendet der MN eine ” Path Setup Update Message“ an die alte Basisstation, mit der IP der neuen. Sobald BS alt das Paket empfangen hat, wird das Interface gesucht, unter dem es BS neu erreichen kann und ändert den Routingeintrag für den MN entsprechend (siehe Abbildung 4.8 a)). Er sendet die Updatenachricht nun auf dem Pfad quasi zurück, nämlich zum Router 1 . Dieser verfährt ebenso und sendet die Nachricht weiter. Sobald die Nachricht BS neu erreicht, bekommt der MN eine Bestätigung. Es ist nicht unbedingt offensichtlich, daß bei diesem Verfahren mehrere Datenströme entstehen, die zu falscher Reihenfolge der Pakete führen können und dem Schema seinen Namen gegeben hat. Die Entstehung soll anhand der Verbindung zwischen Router 1 und BS alt erläutert werden. Nachdem BS alt das Paket 2 abgeschickt hat, passieren noch einige Pakete Router 1 . Durch Paket 2 ändert Router 1 seine Routingtabelle, und alle ankommenden Pakete werden zu Interface A geleitet. Erst danach kommen jedoch falsch geroutete Pakete an Interface C an, die anschließend - in der falschen Reihenfolge - über A weitergeleitet werden. Da dieser Effekt an jedem Knoten bis zum CR auftritt, kann dies negative Folgen für VoIP oder auch TCP-Verbindungen haben. Paketverluste werden so jedoch vollständig vermieden. Single Stream Forwarding (SSF) soll dieses Problem beheben. Dazu führt einen neuen Begriff, das ” Interface Based Forwarding“ ein, um die korrekte Paketreihenfolge der umgeleiteten Pakete einzuhalten, ohne dafür Tunnel nutzen zu müssen. Eine normale Routingfunktion bildet eine IP-Adresse auf ein Interface ab (IP → Interface out ). Die hier zum tragen kommende Erweiterung des Routingverfahrens entspricht der Funktion Interfaces in × IP → Interface out und ähnelt in ihrem Effekt der ergänzten Routenoptimierung bei Mobile IP. Mit dieser Erweiterung kann ein einzelner Stream der von BS alt zu BS neu weitergeleiteten Pakete realisiert und Paketverluste verhindert werden. Allerdings ist der Aufwand für diese Alternative relativ hoch, sodaß sie sich bei den wenigsten Handoffszenarien lohnt.
Philipp Appelhoff 95 ˆ Nonforwarding Path Setup Schemes leiten die Pakete bereits am Crossover- Router um, ohne sich selbst um die Vermeidung von Paketverlusten durch Forwarding zu kümmern. Diese Paketverluste werden entweder in Kauf genommen, oder können durch parallele Kommunikation mit BS alt und BS neu abgefangen werden. Letzteres wäre durchaus denkbar für CDMA-basierte Kommunikationssysteme oder WaveLAN [7]. Zwei Schemata realisieren diesen Ansatz: Das Unicast Nonforwarding Schema (UNF) setzt voraus, daß ein MN kurzzeitig mit der alten und neuen Basisstation kommunizieren kann. Dazu sendet der MN eine Update Message an die neue Basisstation, die daraufhin einen Eintrag für den MN erzeugt. BS neu sendet diese Nachricht weiter zum nächsten Router auf dem Weg zu BS alt . Falls letztere das Paket empfängt, wird direkt ein Acknowledge an den MN gesandt, da alle bis dato vorhandenen Routingeinträge für den MN geändert wurden. Offensichtlich findet hier das Update der Routingeinträge bereits auf dem ” Hinweg“ statt, sodaß die Pakete schneller auf dem neuen Weg geroutet werden. Dementsprechend ist ein Forwarding noch ankommender Pakete nicht möglich, weil das Route Update Paket erst nach diesen an der alten BS ankommt. Durch das fehlende Forwarding ist dieses Konzept unter vorgenannten Bedingungen optimal. Das Multicast Nonforwarding Schema ist prinzipiell identisch zu UNF, mit dem Unterschied, daß der CR Pakete kurzzeitig multicastet, um Paketverluste in Fällen zu verhindern, in denen der MN nur jeweils von einer BS emfangen kann. Dieses Schema ist entsprechend für ” Time Division Multiple Access“ Netzwerke gedacht. Transparenz des Hawaii-Protokolls Dass die Micro-Mobility-Protokolle gegenüber dem Mobile IP Protokoll nach außen transparent sein müssen, wurde bereits vorab herausgearbeitet. Das Hawaii-Protokoll ermöglicht es u.a. sogar, daß Hawaii auch für den MN transparent bleiben kann. Um dies zu realisieren, muss die jeweilige Basisstation Mobile IP Nachrichten in Hawaii-konforme Nachrichten übersetzen. Der MN sende eine Mobile IP Registration Message, um sich beim HA zu registrieren. Die entsprechende Basisstation übersetzt dieses Paket in eine Path Setup Powerup Message, die einen oben beschriebenen Registrierungsprozess auslöst. Desweiteren wird der MN regelmässige Advertisement Request absenden, um nach neuen FAs zu suchen. Aus diesen erzeuge die Basistation eine ” Path Setup Refresh Message“, falls ihr der MN bereits bekannt ist. Damit werden die Routingeinträge innerhalb der Domäne aktualisiert. Falls die Basisstation den MN nicht kennt, oder eine Nachricht auf einem anderen Interface erwartet hätte, muß eine ” Path Setup Update Message“ gesendet werden, um neue Routingeinträge zu erstellen. Der MN bekommt davon jedoch nichts mit.
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Philipp Appelhoff 95<br />
ˆ Nonforwarding Path Setup Schemes leiten die Pakete bereits am Crossover-<br />
Router um, ohne sich selbst um die Vermeidung von Paketverlusten durch Forwarding<br />
zu kümmern. Diese Paketverluste werden entweder in Kauf genommen, oder<br />
können durch parallele Kommunikation mit BS alt und BS neu abgefangen werden.<br />
Letzteres wäre durchaus denkbar für CDMA-basierte Kommunikationssysteme oder<br />
WaveLAN [7]. Zwei Schemata realisieren diesen Ansatz:<br />
Das Unicast Nonforwarding Schema (UNF) setzt voraus, daß ein MN kurzzeitig<br />
mit der alten und neuen Basisstation kommunizieren kann. Dazu sendet der<br />
MN eine Update Message an die neue Basisstation, die daraufhin einen Eintrag<br />
für den MN erzeugt. BS neu sendet diese Nachricht weiter zum nächsten Router<br />
auf dem Weg zu BS alt . Falls letztere das Paket empfängt, wird direkt ein<br />
Acknowledge an den MN gesandt, da alle bis dato vorhandenen Routingeinträge<br />
für den MN geändert wurden. Offensichtlich findet hier das Update der<br />
Routingeinträge bereits auf dem ”<br />
Hinweg“ statt, sodaß die Pakete schneller auf<br />
dem neuen Weg geroutet werden. Dementsprechend ist ein Forwarding noch<br />
ankommender Pakete nicht möglich, weil das Route Update Paket erst nach<br />
diesen an der alten BS ankommt. Durch das fehlende Forwarding ist dieses<br />
Konzept unter vorgenannten Bedingungen optimal.<br />
Das Multicast Nonforwarding Schema ist prinzipiell identisch zu UNF, mit<br />
dem Unterschied, daß der CR Pakete kurzzeitig multicastet, um Paketverluste<br />
in Fällen zu verhindern, in denen der MN nur jeweils von einer BS emfangen<br />
kann. Dieses Schema ist entsprechend für ”<br />
Time Division Multiple Access“<br />
Netzwerke gedacht.<br />
Transparenz des Hawaii-Protokolls<br />
Dass die Micro-Mobility-Protokolle gegenüber dem <strong>Mobile</strong> IP Protokoll nach außen transparent<br />
sein müssen, wurde bereits vorab herausgearbeitet. Das Hawaii-Protokoll ermöglicht<br />
es u.a. sogar, daß Hawaii auch für den MN transparent bleiben kann. Um dies zu<br />
realisieren, muss die jeweilige Basisstation <strong>Mobile</strong> IP Nachrichten in Hawaii-konforme<br />
Nachrichten übersetzen. Der MN sende eine <strong>Mobile</strong> IP Registration Message, um sich<br />
beim HA zu registrieren. Die entsprechende Basisstation übersetzt dieses Paket in eine<br />
Path Setup Powerup Message, die einen oben beschriebenen Registrierungsprozess auslöst.<br />
Desweiteren wird der MN regelmässige Advertisement Request absenden, um nach<br />
neuen FAs zu suchen. Aus diesen erzeuge die Basistation eine ”<br />
Path Setup Refresh Message“,<br />
falls ihr der MN bereits bekannt ist. Damit werden die Routingeinträge innerhalb der<br />
Domäne aktualisiert. Falls die Basisstation den MN nicht kennt, oder eine Nachricht auf<br />
einem anderen Interface erwartet hätte, muß eine ”<br />
Path Setup Update Message“ gesendet<br />
werden, um neue Routingeinträge zu erstellen. Der MN bekommt davon jedoch nichts mit.
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