مدیریت جابجایی در شبکه ها
فهرست مطالب:
تعریف مدیریت حرکت
نیازمندیهای مدیریت حرکت در کاربردهای بلادرنگ
معرفی روشهای موجود به منظور مدیریت حرکت و بررسی نقاط قوت و ضعف آنها
2
انگیزه:
یکی از نیازمندیهای اساسی در شبکه های نسل آتی، دسترسی و فراگیر بودن است.
در این شبکه ها، کاربران علاقه دارند از هر مکان و در هر زمانی قادر به برقراری ارتباط از طریق شبکه باشند.
اما نکته اساسی اینجاست که چگونه می توان کاربران را، حتی در صورتیکه شخص مورد نظر یا شبکه ای که فرد از آن استفاده می کند در حال حرکت است، بصورت عمومی دسترس پذیر نگه داشت.
این نوع از مسائل تحت عنوان مدیریت جابجایی شبکه شناخته می شوند.
کاربرانی که در شبکه های نسل آتی از سیستم های متحرک استفاده می کنند انتظار دارند سرویس های IP بلادرنگ و غیربلادرنگ را بصورت پیوسته دریافت کنند و لذا دستیابی به یک متد مدیریت جابجایی قدرتمند از این دید بسیار ضروری و حائز اهمیت است.
3
سطوح مختلف مساله مدیریت جابجایی:
حرکت اشخاص: یک شخص را فارغ از اینکه این فرد از چه مکانی و یا با استفاده از چه دستگاهی به شبکه متصل شده است، پیدا کنید.
در این شیوه مدیریت جابجایی، قادرخواهید بود شخص موردنظرتان را تنها با کمک شناسه وی مورد جستجو قرار دهید و در طول برقراری ارتباط در صورتیکه شخص مکان و یا دستگاه مورد اتصال خود را تغییر داد، این امر موجب قطعی ارتباط نگردد.
حرکت جلسه: جابجایی یک جلسه فعال میان دستگاههای مختلف.
حرکت ترمینالها: به کاربر اجازه داده می شود با در دست داشتن ترمینال اتصالی خود، در محیط جابجا شود.
4
تعاریف پایه:
مدیریت حرکت (Mobility Management)
دسترس پذیر نگه داشتن کاربر، حتی در صورتیکه شخص مورد نظر یا شبکه ای که فرد از آن استفاده می کند در حال حرکت باشد
در این مسائل بایستی میان حرکت قبل از برقراری تماس و حرکت در طول تماس برقرار شده تفاوت قائل شد.
فرآیندHandover خود به دو دسته قابل تقسیم است:
از یک دیدگاه دیگر می توان فرایندHandover را به دو دسته نرم و سخت نیز تقسیم بندی نمود.
5
Handover افقی یا Horizontal Handover
Handover عمودی یا Vertical Handover
نیازمندیهای مدیریت حرکت در شبکه های نسل آتی:
حمایت از سطوح مختلف مدیریت حرکت
افزایش کارایی مدیریت حرکت با کاهش زمان Handoff
کاهش سربار بسته های ارسالی در زمان Handoff
سربار رسانه
سربار سیگنال
بهینه سازی مسیر
مقیاس پذیری
امنیت
دسترس پذیری عمومی
سازگاری روبه عقب
6
پارامترهای تاثیرگذار بر کارایی فرایند Handoff :
7
MOH 2007
تقسیم بندی پروتکل های ارائه شده به منظور مدیریت حرکت:
پروتکلهای مدیریت حرکت بر مبنای لایه شبکه
MobileIPv4 (1996, 2002)
MobileIPv6 (2007)
پروتکلهای مدیریت حرکت بر مبنای لایه انتقال
TCP-Migrate (2000)
HIP (2006, 2010)
SCTP (2010)
پروتکلهای مدیریت حرکت بر مبنای لایه کاربرد
SIP (1999, 2002)
8
بهترین انتخاب برای کاربردهای بلادرنگ، ارائه یک روش مدیریت حرکت بر مبنای SIP است و برای مدیریت حرکت کاربردهای غیربلادرنگ می توان از روشهای مبتنی بر لایه شبکه یا لایه انتقال استفاده کرد. [MOH 2007]
MOH 2007
Mobile IP:
Mobile IP یا IP Mobility یک پروتکل ارتباطی استاندارد IETF است که به کاربران تجهیزات موبایل امکان می دهد با استفاده از یک آدرس IP ثابت بین شبکه های مختلف حرکت کرده و همزمان ارتباطات خود را نیز حفظ کنند. این استاندارد بر مبنای IP ارائه شده و از این رو قابلیت مقیاس پذیری دارد و هر رسانه ای که IP را بشناسد قادر است از این پروتکل نیز حمایت کند.
با جابجا شدن نود میان شبکه های مختلف، نقطه اتصال نود به شبکه و در نتیجه آدرس IP آن تغییر خواهد کرد و این مساله باعث بروز مشکل و قطع ارتباط خواهد شد.
Mobile IP به منظور حل این مشکل طراحی شده است. این پروتکل به نود متحرک امکان می دهد که از دو آدرس IP استفاده کند. این دو آدرس عبارتند از:
آدرس خانگی: این آدرس ایستا است و به منظور مشخص کردن ارتباطات TCP از آن استفاده می شود.
آدرس مراقب: این آدرس در هر نقطه اتصال تغییر می کند و در واقع آدرسی است که در هر لحظه مکان نود متحرک را نشان می دهد.
9
MOH 2007
Mobile IP:
اجزای اصلی طراحی شده در پروتکل Mobile IP و ارتباطات آنها:
10
MOH 2007
Mobile IP:
به منظور درک بهتر نحوه عملکرد پروتکل Mobile IP، بایستی با سه مکانیزم پایه ای در این پروتکل آشنا شویم. این مکانیزم ها عبارتند از:
بدست آوردن آدرس مراقب.
ثبت نام آدرس مراقب.
تونل زنی آدرس مراقب.
11
MOH 2007
Mobile IP:
بدست آوردن آدرس مراقب:
از آنجا که آدرس مراقب قرار است از این پس به عنوان آدرس IP نود متحرک درنظر گرفته شود باید در شبکه یکتا باشد. لذا لازم است به نوعی از تکراری نبودن آدرس مراقب اطمینان حاصل شود. این امر توسط الگوریتمی با نام تشخیص آدرس تکراری یا به اختصار الگوریتم DAD صورت می پذیرد.
در این الگوریتم، ابتدا نود متحرک با تکیه بر پیشوند آدرس زیرشبکه جدید که از عامل خارجی این زیرشبکه کسب شده است و اضافه کردن یک پسوند رندم، یک آدرس IP جدید ایجاد کرده و سپس این آدرس را طی یک پیام NS، برای کلیه نودهای موجود در این شبکه ارسال می کند. نودهای موجود در شبکه بررسی آدرس مشخص شده در این پیام، در صورتی که این آدرس با آدرس خود نود یکسان بود، این امر را با ارسال پیامی از نوع NAبه اطلاع نود متحرک می رسانند و نود متحرک مجدد الگوریتم فوق را برای یک آدرس جدید اجرا می کند. در حالتی که هیچ نودی تکراری بودن این آدرس را گزارش نکند، الگوریتم فوق بمنظور اطمینان از اینکه همه نودها پیام مربوطه را دریافت کرده اند، یکبار دیگر ارسال پیام NS را تکرار می کند و اگر مجدداً نیز پیامی مبنی بر تکراری بودن آدرس دریافت نکرد، نود متحرک می تواند آدرس مزبور را به عنوان آدرس مراقب خود برگزیند.
Duplicate Address Detection (DAD)
Neighbor Solicitation
Neighbor Advertisement
12
MOH 2007
Mobile IP:
ثبت نام آدرس مراقب:
هرگاه نود متحرک یک آدرس مراقب بدست بیاورد، عامل خانگی باید از این آدرس مطلع شود. لذا:
1. نود متحرک زمانیکه از عامل خارجی یک آدرس مراقب بدست می آورد، یک درخواست ثبت نام همراه با آدرس مراقب برای عامل خارجی ارسال می کند.
2. عامل خارجی این درخواست را برای عامل خانگی نود متحرک ارسال می کند.
3. عامل خانگی با دریافت این درخواست، اطلاعات لازم را به جدول مسیریابی خود اضافه و پاسخ ثبت نام را برای عامل خارجی می فرستند.
4. عامل خارجی این پاسخ را بدست نود متحرک می رساند.
«از این پس عامل خانگی بسته های دریافتی از سوی فرستنده
را برای عامل خارجی کپسوله کرده و به دست نود متحرک می رساند.»
13
MOH 2007
Mobile IP:
تونل زنی آدرس مراقب:
نود متحرک یا MN، برای برقراری ارتباط با نود دیگر شرکت کننده در ارتباط یا CN، بسته ها را با استفاده از آدرس خانگی خود ارسال می کند تا بظاهر به نود طرف مقابل نشان دهد که همچنان در شبکه خانگی اش قرار دارد. حتی در صورتیکه نود متحرک در حال حاضر در دامنه تحت پوشش یک شبکه خارجی باشد، به این شکل تلاش می کند تا حرکتش را از دید CN شفاف نگه دارد. در نتیجه CN نیز که از آدرس مراقب MN بی اطلاع است بسته های داده خود را به آدرس خانگی نود متحرک ارسال می کند و عامل خانگی اکنون مسئول انتقال این اطلاعات به آدرس مراقب MN است.
«عملیات تونل زنی شامل دو عملکرد
اصلی می شود: کپسوله کردن داده ها
برای ارسال بسته ها به مقصد تونل
و از کپسول خارج کردن آنها در
زمان تحویل به مقصد.»
14
MOH 2007
Mobile IP:
تونل زنی آدرس مراقب:
مکانیزم کپسوله سازی که باید توسط کلیه عاملهای متحرک استفاده کننده از Mobile IP شناخته شده باشد، مکانیزم IP در IPنام دارد.
با استفاده از این شیوه، عامل خانگی یا به عبارت دیگر مبدا تونل زنی، یک سرایند IP جدید یا سرایند تونل، بر روی هر بسته داده ای که به آدرس خانگی نود متحرک ارسال شده است اضافه می کند. این سرایند تونل جدید، از آدرس مراقب نود متحرک به عنوان آدرس IP مقصد، یا به عبارت دیگر مقصد تونل، استفاده می کند.
آدرس مبدا تونل برابر آدرس IP عامل خانگی است.
15
MOH 2007
مشکلات موجود در Mobile IPv4:
ناکارآمدی مسیریابی:
زمانی که نود متحرک بخواهد برای نود طرف مقابل بسته ای ارسال کند، بدون نیاز به تونل زنی قادر است مستقیماً این ارسال را انجام دهد.
این عدم تقارن در ارسال داده ها از CN به MN نسبت به مسیر برگشتی، مسیریابی مثلثی نامیده می شود. یک ضلع این مثلث از MN به سمت نود CN است، و یک راس این مثلث نیز عامل خانگی MN است که بسته های ارسالی از سمت CN را برای MN ارسال می کند.
16
MOH 2007
مشکلات موجود در Mobile IPv4:
ناکارآمدی مسیریابی مثلثی:
بنا به تحلیل ارائه شده در استانداردی تحت عنوان RFC4888، وجود مسیریابی مثلثی منجر به بروز مشکلات نسبتاً زیادی در امر ارتباط میان مبدا و مقصد می شد. از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. با توجه به اینکه بسته برای رسیدن به MN باید از عامل خانگی عبور کند، این امر باعث طولانی تر شدن مسیر بسته ها و تحمیل تاخیر در ارسال بسته های اطلاعاتی به نود درحال حرکت می شود.
2. نیاز به کپسوله شدن بسته ها در هنگام ارسال داده از CN به MN، بدلیل اضافه شدن سرایند IP جدید منجر به افزایش سربار ترافیکی شبکه می گردد.
3. فرایند خارج کردن بسته های دریافتی از کپسول توسط نود متحرک، باعث افزایش زمان پردازش و ایجاد تاخیر می گردد.
4. افزایش سایز بسته ها بدلیل کپسوله شدن در سرایند جدید، منجر به افزایش حجم بسته ها شده و احتمال تکه تکه شدن بسته ها در طول تونل افزایش می دهد.
5. با درنظر گرفتن این فرض که همه لینکها دارای احتمال خرابی یکسانی باشند، طولانی تر شدن مسیر هدایت بسته ها می تواند باعث افزایش احتمال خرابی یکی از لینکهای موجود درمسیر و درنتیجه از بین رفتن بسته ها شود.
6. با توجه به اینکه عامل خانگی مسئول هدایت بسته ها برای تمامی نودهایی از شبکه است که در حال حاضر مکان خود را تغییر داده اند، این امر می تواند منجر به ایجاد یک فشار بالا بر روی عامل خانگی شده و یک تنگنا ایجاد نماید. همچنین در صورت از کارافتادن عامل خانگی و یا بروز مشکل، ارسال بسته ها برای نودهای متحرک قطع خواهد شد. این مشکل خصوصاً در مواردی که یک زیرشبکه در حال جابجایی باشد بیشتر به چشم می خورد.
17
MOH 2007
بهینه سازی مسیر در MobileIP :
راه حل ارائه شده به منظور رفع مشکل مسیریابی مثلثی در پروتکل MobileIP، استفاده از بهینه سازی مسیر بود که در طرح پیش نویسی از سازمان IETF در سال 2002 ارائه شد.
در این شیوه بسته های مربوط به نود متحرک، بدون عبور از عامل خانگی مستقیماً از CNبه آدرس موقت MNارسال می شوند.
بدین منظور نود متحرک بعد از بدست آوردن آدرس مراقب، یک پیام بروزرسانی قید که به اختصارBUنامیده می شود، برایCNارسال می کند، و به این ترتیب بهCNاطلاع می دهد که آدرسش تغییر کرده است.
CN اطلاعات داخلی خود را بر اساس این آدرس جدید بروزرسانی کرده و از این پس بسته های مربوط بهMNرا مستقیماً به آدرس مراقب این نود ارسال می نماید.
با استفاده از این شیوه، تونل زنی و عدم تقارن در ارسال اطلاعات ازCN بهMN از بین رفته و می توان یک ارتباط دوطرفه متقارن میان نود متحرک و نودطرف مقابل ایجاد کرد.
18
MOH 2007
Mobile IPv6:
نسخه 6 ارائه شده از پروتکل IP، شامل قابلیتهایی بود که در IPv4 وجود نداشت:
از آن جمله می توان به پیکربندی خودکار آدرس و قابلیت کشف همسایه اشاره کرد.
بعلاوه از آنجا که تعداد دستگاههای متحرکی که با کمک IPv6 می توانند به اینترنت متصل شوند بسیار بیشتر خواهد شد، حمایت کارآمد از حرکت در این پروتکل نیازمند بازبینی و اعمال تغییراتی در Mobile IP بود.
پروتکل جدید همچنان از ایده های شبکه خانگی، عامل خانگی و نیز استفاده از کپسوله سازی به منظور تحویل بسته ها از شبکه خانگی به مکان فعلی نود متحرک استفاده می کند. این پروتکل نیز نیازمند کسب آدرس مراقب است، اما پروسه بدست آوردن این آدرس در اینجا با کمک گرفتن از قابلیتهای پیکربندی خودکار آدرس و قابلیت کشف همسایه در IPv6 صورت گرفته است. لذا در اینجا نیازی به حمایت از عاملهای خارجی وجود ندارد. بدیهی است در این پروتکل به منظور تونل زنی از مکانیزم IP6 در IP6 استفاده می گردد.
Mobile IPv6 بخوبی از ایده های بهینه سازی مسیر که برای IPv4 تعریف شده حمایت می کند.
19
MOH 2007
پروتکل SIP:
SIP یا پروتکل ایجاد جلسه نیز یک پروتکل ارسال سیگنال در لایه کاربرد است که به طور وسیعی برای کنترل جلسات ارتباطی چند رسانه ای مانند صوت، تماس های صوتی، کنفرانسهای ویدئویی، پیام رسانی، بازیهای برخط و … بر روی پروتکل اینترنت استفاده می شود.
SIP جزء پروتکلهای ارسال سیگنال پرکاربرد در شبکه های نسل آتی به شمار می رود و با توجه به قابلیتهایی که از این پروتکل ارائه خواهد شد، مشاهده خواهیم کرد که یکی از انتخابهای مناسب به منظور مدیریت جابجایی در شبکه های بلادرنگ است.
فرمت آدرس دهی در این پروتکل مشابه نامه های الکترونیکی حاوی شناسه کاربر و شناسه دامنه است که در اصطلاح به آن URI گفته می شود. یک آدرس URI می تواند به شکل زیر باشد:
sip:Bob@ mycompany.com
sips:Alice@10.1.1.1
وجود URI ها، این امکان را فراهم می کند که برای پیدا کردن یک کاربر بتوان از DNS استفاده کرد.
20
MOH 2007
پروتکل SIP:
بر اساس استاندارد بصورت کلی SIP در برقراری جلسات دارای قابلیتهای زیر می باشد:
1. یافتن کاربران: SIP توانایی مکان یابی کاربران نهایی به منظور برقراری یک جلسه ارتباطی یا تحویل یک پیام SIP را دارا می باشد. این امر منجر به حمایت از حرکت در این شبکه می گردد.
2. استعلام توانایی های کاربران: این پروتکل قادر است در مورد توانایی های نقاط نهایی شرکت کننده در یک جلسه در زمینه ارسال رسانه اطلاعاتی کسب کند.
3. دسترس پذیری کاربر: SIP قادر است در مورد تمایل کاربران جهت شرکت در جلسه با آنها مذاکره کند.
4. برقراری جلسه: با کمک SIP می توان با تنظیم پارامترهای موردنظر یک جلسه چندرسانه ای ایجاد کرد.
5. مدیریت جلسه: SIP امکان برقراری، تغییر یا خاتمه یک جلسه را برقرار می سازد.
21
MOH 2007
المانهای کلیدی شبکه SIP :
عاملهای کاربر که به اختصار UA نامیده می شوند
سرورهای شبکه SIP
• سرور پروکسی
• سرور ثبت نام
• سرور تغییر مسیر
دروازه های ارتباطی به منظور برقراری ارتباط با شبکه های غیر SIP مانند PSTN و …
22
MOH 2007
مدیریت جابجایی با کمک SIP :
در این پروتکل فرض برآن است که شبکه خانگی شامل یک سرور ثبت نام است که مشابه عامل خانگی درMobie IP عمل می کند و نود متحرک هر زمان وارد محدوده یک شبکه خارجی می شود، با ارسال یک پیام REGISTERآدرس جدید خود را در این سرور ثبت می کند. در زمان برقراری جلسه، CN مطابق معمول شبکه های SIP، یک پیام INVITEبرای سرور پروکسی شبکه خانگی MNارسال می کند و این سرور با توجه به آخرین محل مربوط به نود متحرک، این درخواست را بدست وی می رساند.
23
MOH 2007
مدیریت جابجایی با کمک SIP :
در صورتیکه جابجایی یک نود در طول یک ارتباطِ فعال باشد، نود متحرک در زمان ورود به دامنه تحت پوشش شبکه جدید، با کمک پیام re-INVITE می تواند آدرس مربوط به ارسال رسانه را تغییر داده و بدین شکل پس از جابجایی همچنان قادر به دریافت رسانه باشد.
24
MOH 2007
مدیریت جابجایی با کمک SIP :
پروتکل SIP بدلیل عدم وجود مشکل مسیریابی مثلثی و با توجه به اینکه روال Handover آن در لایه کاربرد پیاده سازی شده است، به منظور مدیریت جابجایی در کاربردهای بلادرنگ انتخاب مناسبی است و به عنوان پروتکل ارسال سیگنال استاندارد برای مدیریت و کنترل جلسات چندرسانه ای بلادرنگ توسط 3GPP انتخاب شده است.
با توجه به اینکه در زمان Handover پیام re-INVITE بصورت انتها به انتها و از MH به CH ارسال می شود، تاخیر و سربار نسبتاً بالایی به رسانه بلادرنگ تحمیل می کند که این امر نیز خود منجر به اتلاف بسته ها در زمان Handover خواهد شد.
25
MOH 2007
مدیریت جابجایی با کمک SIP :
جابجایی جلسه در SIP می تواند با کمک تکنیک های انتقال تماس صورت پذیرد:
فرض کنید باب از طریق دستگاه B1 یک جلسه با دستگاه A آلیس برقرار کرده است. پس از مدتی وی تصمیم می گیرد دستگاه مورد تماس خود را تغییر داده و جلسه را از طریق دستگاه B2 ادامه دهد. بدین منظور باب از طریق دستگاه B1 یک درخواست REFERبرای آلیس ارسال می کند و از طریق آدرس دهی فیلد Refer-To به آدرس دستگاه B2، از آلیس می خواهد که ادامه جلسه را از طریق دستگاه B2 ادامه دهد. لذا آلیس جلسه خود با دستگاه B1 را خاتمه داده و جلسه دیگری با دستگاه B2 تشکیل می دهد.
26
MOH 2007
مدیریت جابجایی با کمک SIP :
جابجایی سرویس عبارتست از آنکه شخصی که در حال استفاده از یک سرویس خاص است، در صورتیکه دستگاه اتصالی خود با شبکه و یا حتی شبکه ارتباطی خود را تغییر داد، همچنان قادر به دریافت سرویس باشد.
این امر در SIP قابل پیاده سازی است. تنها کافی است کاربر استفاده کننده از سرویس، اطلاعات مربوط به سرویس درخواستی را با خود حمل کند.
در اینصورت در پی هرجابجایی، با ارسال یک پیام درخواست قادر خواهد بود از سرور شبکه جدید سرویس مربوطه را درخواست کند.
در حال حاضر در کلیه دستگاههای تحت شبکه که از SIP حمایت می کنند پیاده سازی شده است.
27
MOH 2007
ارزیابی کارایی پروتکلهای مدیریت جابجایی در لایه های مختلف:
28
با توجه به نیازمندی های ترافیک های مختلف، بهترین انتخاب برای کاربردهای بلادرنگ، ارائه یک روش مدیریت جابجایی بر مبنای SIP است و برای مدیریت جابجایی کاربردهای غیربلادرنگ می توان از روشهای مبتنی بر لایه شبکه یا لایه انتقال استفاده کرد.
همچنین به منظور داشتن یک روش مناسب برای مدیریت جابجایی کلیه ترافیک ها، اعم از بلادرنگ و غیربلادرنگ، بهترین شیوه استفاده همزمان از دو پروتکل مختلف است که به شکل مناسبی با یکدیگر ادغام شده باشند.
MOH 2007
مشکلات پروتکل SIP :
29
اگرچه استفاده از پروتکل های طراحی شده در لایه های بالاتر این مزیت را دارد که از تکنولوژی پیاده سازی های لایه های زیرین مستقل است، با این حال هرچه لایه بالاتر باشد، تاخیر بیشتری در زمان تشخیص نیاز به Handover به سیستم تحمیل خواهد شد.
1. نود متحرک یک پیام re-INVITE برای CH ارسال می کند تا او را از تغییر خصوصیات جلسه و تغییر مکان خود مطلع سازد. این امر باعث می شود از این پس CH اطلاعات را به آدرس جدید نود متحرک ارسال کند. از آنجا که این پیام re-INVITE بصورت انتها به انتها ارسال می شود مستلزم تاخیر بالایی است.
2. همچنین بعد از ارسال پیام re-INVITE، نود متحرک برای دسترس پذیر بودن عمومی، یک پیام ثبت نام برای سرور ثبت نام خانگی خود ارسال می کند تا مکان جدید خود را به اطلاع آن برساند و در نتیجه عامل های کاربر دیگری که از این پس می خواهند با MN ارتباط برقرار کنند، بتوانند از محل جدید این نود باخبر باشند. با توجه به اینکه این پیام نیز باید بصورت انتها به انتها ارسال می شود منجر به تاخیر بالایی شده و برای مدتی نود را دسترس ناپذیر می سازد.
MOH 2007
روش SIP-NEMO :
30
مهمترین بخش اضافه شده به این پروتکل، سرور خارجی است.
این سرور، مسئولیت ارسال سیگنال ها را بجای نود متحرک برعهده می گیرد. با کمک این سرور بجای آنکه پیامهای re-INVITE بصورت انتها به انتها ارسال شوند، هر سرور حرکت شبکه که متوجه جابجایی یک نود می شود، آنرا به اطلاع این سرور خارجی رسانده و این سرور نیز بسته های ارسالی را برای سرور خانگی مربوطه و نیز CH ها ارسال می نماید.
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
31
در اینجا نیز فرض بر آن است که هر نود مجهز به چندین کارت شبکه است که هریک قادرند در زمان اتصال به شبکه های دسترسی مختلف، آدرسهای IP مختلفی کسب کنند.
هر دامنه حاوی چندین شبکه دسترسی است که با یکدیگر هم پوشانی دارند.
معماری روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
32
عملکرد این رویکرد در سه فاز قابل بررسی است:
1. ایجاد جلسه
2.Handover در زمان درگیرنبودن در تماس
3.Handover در زمان درگیربودن در تماس
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
33
ایجاد جلسه:
روند ایجاد جلسه این روش، مشابه SIP پایه است با این تفاوت که پیامهای ارسالی از مسیر SBC عبور می کنند و این عامل با اعمال تغییر در بدنه SDP پیامهای INVITE و 200 OK قادر است جریان رسانه را نیز از خود عبور دهد.
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
34
Handover در زمان درگیرنبودن در تماس:
در صورتیکه نود متحرک هنوز درگیر هیچ تماسی نشده باشد و در این حالت وارد دامنه تحت پوشش شبکه دسترسی جدیدی شود، روش عملکرد مشابه روال ثبت نام محلی خواهد بود. در این حالت کارت شبکه نود متحرک، ورود به شبکه جدید را تشخیص داده و پس از کسب آدرس IP جدید، با ارسال یک پیام ثبت نام، آدرس جدیدش را به اطلاع کنترل کننده مرزی می رساند.
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
35
Handover در زمان درگیربودن در تماس:
اگر در زمانیکه نودی درگیر یک جلسه چندرسانه ای است، بخواهد شبکه دسترسی خود را تغییر دهد، از روند نشان داده شده در شکل زیر استفاده می کند.
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
36
همانگونه که مشاهده می شود، روش فوق نیز با اعمال تغییراتی در متدهای قبلی تلاش کرده است میزان تاخیر Handover را کاهش دهد.
این روش نیز بدلیل استفاده از SBC در لبه دامنه بخوبی توانسته است حرکت نود متحرک را از دید نود طرف مقابل پنهان نماید.
همچنین بدلیل عدم نیاز به ارسال پیامهای REGISTER و re-INVITE بصورت انتها به انتها، هم از سربار ترافیکی شبکه کاسته است و هم تاخیر انتها به انتهای مربوط به عملیات Handover را به شکل قابل توجهی کاهش داده است.
روش مدیریت جابجایی داخل دامنه ای در شبکه های نامتجانس با کمک SIP:
37
اما این روش نیز همچنان دارای معایبی است:
این روش نیز دارای مشکل عدم مقیاس پذیری است. در مواردی که تعداد نودهای متحرک تحت پوشش دامنه SBC افزایش یابد، از آنجا که این عامل باید کلیه جریانات رسانه را از خود عبور دهد منجر به فشار بالایی بر روی این عامل می شود.
مطلب قابل توجه در این روش آن است که با توجه به اینکه کلیه جریانات سیگنال و رسانه باید از SBC عبور کنند، در صورتیکه این عامل با مشکلی مواجه شود، پل ارتباطی کلیه نودهای تحت پوشش این عامل از بین رفته و کل زیرشبکه را از حالت دسترس پذیر خارج می کند. در واقع SBC در این مدل به یک نقطه شکست تبدیل می شود.
مشکل اساسی دیگر مربوط به زمانی است که نود بخواهد از دامنه تحت پوشش یک SBC خارج شده و به دامنه تحت پوشش SBC دیگری وارد شود. در این زمان بدلیل آنکه دیگر نمی توان حرکت نود را پشت عامل SBC پنهان کرد، به نظر می رسد تنها راه حل موجود استفاده از همان روش SIP پایه به منظور انتقال از یک دامنه به دامنه دیگر است که منجر به تاخیر بالا در زمان Handover می شود.(تنها راه ممکن برقراری ارتباط مستقیم با میزبان طرف مقابل و اطلاع دادن به وی از طریق پیامهای re-INVITE و نیز بروز رسانی مستقیم سرور خانگی نود متحرک است که انجام این امور، علاوه بر تحمیل سربار بالای ارسال سیگنال به شبکه، منجر به تاخیر بالایی در زمان Handover و ایجاد وقفه در ارسال بسته های رسانه نیز می شود.)
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
38
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
39
به منظور انجام عملیات موردنظر می توان نحوه عملکرد را به چند فاز زیر تقسیم کرد. این فازها عبارتند از:
تشخیص نیاز به عملیات Handover
آماده سازی مقدمات Handover
بروز رسانی اطلاعات مکان در زمانیکه نود متحرک درگیر هیچ تماسی نیست
عملیات Handover در زمانیکه نود درگیر یک تماس برقرار شده با نود دیگری است:
در حالتی که نود در دامنه تحت پوشش یک کنترل کننده مرزی درحال حرکت است.
در حالتی که نود قصد دارد از دامنه تحت پوشش یک کنترل کننده مرزی خارج شده و به دامنه تحت پوشش یک کنترل کننده مزری دیگر وارد شود.
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
40
تشخیص نیاز به عملیات Handover:
در شبکه های بیسیم محلی، به منظور تشخیص ورود نود به دامنه تحت پوشش یک شبکه جدید عموماً از فرایند ارسال دوره ای بسته های راهنما استفاده می شود. عدم دریافت بسته راهنما از شبکه قدیم می تواند به نود اطلاع دهد که از دامنه تحت پوشش شبکه خارج شده است و دریافت اولین بسته راهنما از شبکه دسترسی جدید به نود اطلاع می دهد که به دامنه تحت پوشش شبکه دیگری وارد شده است. از سوی دیگر بر اساس [SCH 2002] تاخیر ارسال بسته های راهنما در 802.11 در حدود 80 تا 100 میلی ثانیه است که برای کاربردهای بلادرنگ تاخیر بالایی محسوب می شود.
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
41
آماده سازی مقدمات Handover :
از طریق کارت شبکه دوم خود که در حال حاضر در وضعیت بیکار قراردارد، یک درخواست کسب آدرس IP جدید برای شبکه دسترسی جدید ارسال می کند.
شبکه دسترسی جدید که از پیش با کمک الگوریتم A-DAD تعدادی آدرس IP یکتا را برای نودهای متحرکی که به دامنه این شبکه وارد می شوند رزرو کرده است، در پاسخ یکی از این آدرسها را به MN تخصیص داده و سپس به صورت داخلی به جایگزین کردن این آدرس با یک آدرس تخصیص نیافته دیگر می پردازد. MN نیز این آدرس را به کارت شبکه دوم خود اختصاص می دهد و به منظور جلوگیری از ایجاد سربار ترافیکی بیشتر، فرایند Handover را تا زمانیکه سیگنال دریافتی از شبکه فعلی ضعیف نشده باشد، به تعویق می اندازد.
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
42
بروز رسانی اطلاعات مکان در زمانیکه نود متحرک درگیر هیچ تماسی نیست:
این روند بلافاصله بعد از تشخیص لینک جدید قابل انجام است تا در صورت ایجاد هرگونه اختلال در لینک قبلی، از این پس نود از طریق شبکه دسترسی جدید دسترس پذیر باشد.
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
43
بروز رسانی اطلاعات مکان در زمانیکه نود متحرک درگیر هیچ تماسی نیست:
روند ایجاد جلسه در الگوریتم پیشنهادی
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
44
روال Handover :
روند Handover الگوریتم پیشنهادی در زمانیکه نود از دامنه تحت پوشش SBC خارج نشده است.
روش بین دامنه ای برای مدیریت جابجایی در شبکه های نسل آتی با استفاده از SIP :
45
روال Handover :
روال Handover در الگوریتم پیشنهادی زمانیکه نود از دامنه تحت پوشش یک کنترل کننده مرزی وارد دامنه جدیدی شده است.
مطابقت روش مقاله با نیازمندیها:
حمایت از سطوح مختلف مدیریت حرکت:
پروتکل SIP بصورت پایه از حرکت اشخاص و جلسات پشتیبانی می کند
روش موجود امکان حمایت از حرکت ترمینالها را به آن اضافه کرده است.
بهینه سازی مسیر
تکثیر رسانه میان SBC های دو دامنه مجاور باعث حذف مشکل اتلاف بسته ها و کاهش تاخیر Handoff می شود.
با این حال این روش، علاوه بر ایجاد مشکل سربار ترافیکی در فضای دو دامنه، باعث افزایش میزان تاخیر انتها به انتها در ارسال رسانه می شود.
به منظور رفع این مشکل بلافاصله پس از تکمیل فرایند Handoff، کنترل کننده مرزی دامنه جدید یک پیام re-INVITE برای CH ارسال و مسیر ارسال رسانه را به سمت کنترل کننده مرزی دامنه جدید تصحیح می کند.
46
مطابقت روش مقاله با نیازمندیها:
مقیاس پذیری:
روش جاری با تعریف همکاری میان کنترل کننده های مرزی دامنه های مجاور، این امکان را در اختیار قرار می دهد که هر SBC تنها دامنه ای را تحت پوشش قرار دهد که بتواند بدون کاهش کیفیت به آن سرویس دهی کند.
در این صورت در زمان خروج MN از دامنه تحت پوشش یک SBC دیگر نیازی به استفاده از روشهای ناکارآمد پیش ندارد. لذا مقیاس پذیری کلی با کمک این روش افزایش خواهد یافت.
امنیت
بدلیل استفاده از SBC، می توان تمهیدات امنیتی لازم را در آن در نظرگرفت.
دسترس پذیری عمومی
بدیهی است که در این روش در هر لحظه MN از طریق یکی از کارتهای شبکه خود دسترس پذیر است.
47