Protocolul Cellular IP

Introducere

Protocolul Cellular IP este un nou protocol ce se adresează mobilităţii staţiilor şi care este optimizat pentru reţele wireless cu staţii de mobilitate ridicată. Se doreşte ca Cellular IP să fie un protocol simplu, care să permită ca accesul la reţea să fie uşor, să fie disponibil şi in interiorul clădirilor şi să fie utilizabil şi prin folosirea infrastructurilor de reţea existente (să se poată folosi prin intermediul routerelor IP normale). De asemenea, un alt scop al Cellular IP este scalabilitatea, care să-l facă utilizabil atât pentru reţele de mici dimensiuni, cât şi pentru reţele de dimensiuni mari. Principalul avantaj al Cellular IP este compatibilitatea completă cu protocolul IP. Prin urmare, nu sunt necesare noi formate de pachete sau spaţii de adrese suplimentare. Sistemele Cellular IP folosesc trei tipuri de pachete de control care pot fi implementate folosind opţiuni din antetul pachetului IP, ceea ce nu necesită schimbarea sau updatarea routereleor IP existente, deoarece aceste pachete nu părăsesc niciodată reţeaua de acces wireless.

Micro mobilitatea şi protocolul Mobile IP

Protocolul Cellular IP este folosit pentru suport al micro-mobilităţii în cadrul protocolului de management al macro-mobilităţii denumit Mobile-IP. Micro-mobilitatea IP se referă la o arhitectură mobilă wireless destinată în principal a fi complement al standardului IETF Mobile IP. Protocoalele IP destinate micro-mobilităţii au rolul de a suporta şi efectua procese ce vizează mobilitatea intra-domeniu (locală) a staţiilor mobile, fără a interacţiona cu legătura la Internet prin Mobile IP şi având scopul de a îmbunătăţi calitatea transmisiilor în timp real prin reducerea întârzierilor şi a pierderilor de pachete în timpul transferului legăturii. Protocoalele IP pentru micro mobilitate se potrivesc mai ales mediilor de comunicaţie în care staţiile mobile îşi schimbă des punctul de ataşare la reţea. În acest caz, mecanismul Mobile IP care presupune înregistrări frecvente între staţiile mobile şi staţiile home agent distante, produce nivele ridicate de încărcare a reţelei ceea ce duce la întârzieri mari, pierderi de pachete şi degradări ale semnalului.

În cazul unui mediu de comunicaţii cu transferuri frecvente de legături, cele mai afectate sunt aplicaţiile în timp real cum ar fi VoIP care pot suferi întreruperi ale vocii sau pierderi intermitente ale calitătii vocii. De asemenea, pot fi afectate schimburile de date între staţiile mobile sau streamurile video datorită pierderilor sau întârzierilor pachetelor.

Aceste întârzieri sunt datorate în principal duratei dus-întors a mecanismului de înregistrare folosit de Mobile IP către staţia Home Agent şi răspunsul trimis spre Foreign Agent. Degradările suferite de semnal în urma acestor operaţiuni vor persista într-o oarecare măsură chiar dacă se folosesc tehnici de optimizare a rutei.

Figura 1 ilustrează funcţionarea complementară a protocoalelor Mobile IP şi Cellular IP.

Figura 1. Arhitectura Mobile IP/Cellular IP(CIP)

Funcţionarea protocolului Mobile IP presupune existenţa a două adrese: o adresă permanentă specifică reţelei de provenienţă şi o adresă ascociată reţelei vizitate de nodul mobil denumită CoA (Care of Address). Acestui protocol îi sunt specifice două entităţi: home agent, care stochează informaţiile despre staţiile mobile a căror adresă permanentă este în aceeaşi reţea cu ea, şi foreign agent, care stochează informaţii despre staţiile mobile care vizitează reţeaua şi care furnizează adresele CoA. Un nod care vrea să comunice cu staţia mobilă va utiliza adresa permanentă a staţiei ca destinaţie pentru pachete. Deoarece adresa permanentă (din reţeaua sursă) aparţine logic reţelei asociate cu staţia home agent, mecanismele normale de rutare IP vor trimite pachetele către home agent. Însă, în loc ca acesta din urmă să forwardeze pachetele spre o destinaţie care se află fizic în aceeaşi reţea, el va redirecta pachetele spre staţia foreign agent printr-un tunel IP, încapsulând datagramele cu un nou header IP ce foloseşte adresa CoA a staţiei mobile. Atunci când transmite pachete, staţia mobilă transmite pachete direct destinaţiei prin intermediul staţiei foreign agent, fără a implica şi staţia home agent, şi folosind adresa sa permanentă ca adresă sursă în antetele IP. Acest mecanism poartă denumirea de rutare triunghiulară. Dacă este necesar, staţia foreign agent poate implica mecanismul de tunelare inversă prin tunelarea pachetelor staţiei mobile spre staţia home agent care la rândul ei va trimite pachetele spre destinaţie.

Descrierea protocolului

Protocolul Cellular IP foloseşte principii de management al mobilităţii cum ar fi conectivitatea pasivă, paging si transfer rapid al legăturii, însă le implementează in jurul suitei de protocoale IP. Reţelele de acces de acest fel necesită configuraţii minime, similar reţelelor Ethernet locale ce folosesc comutatoare. Implementarea protocolului Cellular IP poate fi una cu costuri reduse datorită simplităţii şi utilizării minimale a semnalizării implicite.