Wireless Lan Final Project

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1 Wireless Lan Final Project
通訊工程所 黃立維

2 Mobile IP 背景 無須更改內部設定 可以直接套用在現存的IPv4 上

3 Mobile IP 架構 主要構成的三元素： Mobile IP 架構 專有名詞： 移動主機(mobile node，簡稱MN)
原始代理伺服器(home agent，簡稱HA) 外地代理伺服器(簡稱FA） Mobile IP 架構 專有名詞： 原始網路(Home Network) 外地網路(Foreign Network) 移動代理伺服器(mobility agent) 可能是HA或者是FA 代理伺服器廣播(agent advertisement) 轉交位址 (Care-of Address ，簡稱COA) 外地代理伺服器-轉交位址(Foreign Agent Care-of Address) 駐留本地-轉交位址(Co-located Care-of Address) Mobile IP 三步驟

4 Mobile IP 三步驟 1. 取得轉交位址(Get COA) 2. 註冊 (Registration)
移動代理伺服器會定期的送出代理伺服器廣播(agent advertisement)的訊息出去 當MN 進入其所屬的的網路中時即要求一個代理伺服器廣播 2. 註冊 (Registration) 向其HA 進行註冊認證的動作，利用使用者資料流協定(UDP的通訊協定來進行) HA 認證一個MN 時，會記錄其home address、COA及Lifetime等，此動作就可稱做binding。所以說，HA 會有一個binding cache來維持及儲存所有MN 的binding… 3. 隧道傳送 (Tunneling) 註冊成功後，HA 可以建立一條像隧道的通道通往MN。

5 Mobile IP 問題1 封包遺失

6 Mobile IP 問題2 封包延遲

7 Mobile IP 封包繞送方式 對於解決三角繞路及換手已有相當的研究，有許多的研究已發表出來。
Distributing Mobility Agents Hierarchically under Frequent Location Updates HAWAII 機制 Cellular IP Terminal Independent Mobility for IP/TIMIP Routing Optimization/RO Mobile IPv6 Unified Wireless Access Architecture

8 Distributing Mobility Agents Hierarchically under Frequent Location Updates
Home Network CN HA Internet HFA1 FA1 FA1 SFA Foreign Network FA2 WLAN FA3 FA3 FA4 FA4 FA4 FA5 FA6 Mobile Node Mobile Node Mobile Node

9 Distributing Mobility Agents Hierarchically under Frequent Location Updates
Home Network CN HA Internet HFA1 HFA1 SFA FA1 FA1 Foreign Network FA2 FA2 FA2 WLAN FA3 FA4 FA4 FA4 FA5 FA5 FA5 FA6 Mobile Node

10 Mobile IP 封包繞送方式HAWAII
Handoff-Aware Wireless Access Internet Infrastructure 原始網路根路由器(home network root router)為MN的HA 這個機制是將網路的LSR排列成邏輯上數狀圖

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12 R3 改變他的傳送資料表(forward entry table)從埠3 至埠4，然後傳送一個HAWAII訊息至BS2
BS1送HAWAII訊息至R3 BS2朝向BS1傳送HAWAII換手訊息 BS2更新他的傳送表然後送一個Mobile IP註冊回應給MN MN 會送註冊訊息給他的新的基地台

13 Mobile IP 封包繞送方式 Cellular IP
Mobile IP 及HAWAII 機制，所有換手過程都是經由Mobile IP訊號的驅動，在TCP/IP第三層進行交換，在HAWAII機制中，MN執行的是Mobile IP 機制。 在CIP中，必須執行CIP機制。每一個CIP網路都設定成樹狀圖。 包含一個執行Mobile IP的home domain root router

14 Mobile IP 封包繞送方式 Cellular IP
每一個節點都可以透過無線介面傳送封包至MN 在CIP 的節點可以維持paging cache，被用來追蹤定位正在漫遊的MN。 利用MN 的paging update message來更新快取的內容 設有存活時間，當時間到期時就將快取移除掉

15 持續向上更新繞路選擇(routing)至原始網路根路由器
呼叫更新封包訊息 必須利用原本的Mobile IP 機制 將原始網路根路由器當作自己的HA

16 Mobile IP 封包繞送方式 TIMIP 獨立終端移動 Terminal independent mobility for IP
同樣屬於小範圍移動架構 micromobility architecture MN 利用遺留IP 堆疊(legacy IP stacks)進行同一網路的漫遊

17 Mobile IP 封包繞送方式 TIMIP TIMIP 有下列幾項特點： 不需要改變IP 堆疊
利用MN 傳送的data packet更新routing path，而signaling只用來偵測到一段時間後沒有資料傳送 換手過程中，routing reconfiguration只需要改變在新的進入點及舊的進入點之間shortest path的Access Router之路由表(routing table) TIMIP 網路下，封包的繞路不需要達到進入網路閘道器(access network gateway)，只需要在來源端與目的端的進入路由間傳送

18 AP內的運作過程中，第二層通知第三層，然後AP 為MN 加上一筆路由表資料至其的路由表
MN 執行TCP/IP 第二層(Layer-2)連結至AP 新的AP送路由更新訊息給上一級的AR，AR用路由更新承認訊息回應路由更新訊息並更新其路由表 藉著路由更新回應訊息及路由更新訊息的來回傳遞，直到訊息傳送到ANG 後，才完成新的路由路徑的建立。

19 一路向下層傳遞，直到所有的路由表都更新移除指向MN 的路由表資料路由更新回應訊息及路由更新訊息

20 Mobile IP 封包繞送方式 Routing Optimization
路由最佳化(Routing Optimization，簡稱RO) 主要目的是解決因三角繞路所產生封包傳送距離加長 希望封包的傳送路徑改走路由最佳化這條近距離的路由 RO 機制使網路上的SN都可以儲存一種叫做結合快取的封包格式，此格式內含MN 的轉交位址

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22 Mobile IP 封包繞送方式 Routing Optimization
結合警告訊息(binding warning message) 結合要求訊息(binding request message) 結合更新訊息(binding update message) 結合承認訊息(bindingacknowledge message) 有三種情況會產生的結合警告訊息

23 第三種為舊的FA 接收到要轉送至MN 的封包
MN 接收到新的轉交位址，也就是MN 移動至的外地網路 SN 自動通知HA 其載有MN 轉交位址的結合快取已經過期了，要求HA 重送新的結合快取

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25 Mobile IP 封包繞送方式 Routing Optimization

26 Mobile IP 封包繞送方式 Mobile IPv6
其移動IP 技術是使用芳鄰找尋(Neighbor Discovery)去偵查MN 的移動與非狀態自動定址(stateless address auto-configuration )功能去組態COA 不再需要有外地代理器 採用最佳化的路由機制

27 8. SN 就可以直接對MN 通信 6.MN 傳送結合更新訊息至SN 1. SN 與MN 原本是互相通訊 3. 從新網路的路由器得到一個COA 4. MN 傳送結合更新訊息至原本的HA 5. HA傳送結合更新承認訊息至MN 7. SN傳送結合更新承認訊息至MN 2.MN 移動至另一個網路

28 4. MN 傳送結合更新訊息至SN 3.FA 可以隧道傳送封包至MN 2. FA 傳送結合更新承認訊息至MN 1.MN 傳送結合更新訊息至前一級的FA

29 Unified Wireless Access Architecture

30 UniWA Roaming Algorithm
When a terminal roams to a new servicing area a route between the new and the old ULS is created. This is repeated until the local path’s length reaches a predefined threshold(TL). Then an optimal routing algorithm is invoked to check if the path has some cycles, and if not a regional path’s path is created between the URS. This is repeated until the regional path’s length reaches a threshold(TR). Then the HLR is informed and the complete path to the UniWA terminal is refreshed.

31 UniWA Paging/Traffic Routing Algorithm
Due to UniWA roaming algorithm, the paging algorithm is also modified. Additionally to the direct indexing from HLR to the mobile terminal via the VHL,we have to trace the regional and local paths if exist. However, this penalty is not significant in a PCS network the longer the forward chain, the largest saving can be obtained.

32 Intra-domain handover(TL)

33 Inter-domain handover(TR)

34 Unified Wireless Access of dynamic Architecture
預先設定好TL及TR的等級 ex:min,mid,max(等比or等差) 加入timer到mobile terminal 預設何時該驅動計算？ 計算location update(次數/單位時間) 適當調整TL及TR的等級

35 範例 一 假設目前TL及TR等於“min” 一分鐘內HLR refresh 5次 調整TL及TR到適當等級 快速變動

36 範例 二 假設目前TL及TR等於“max” 假設目前TL及TR等於“mid” 五分鐘內HLR refresh 1次 調整TL及TR到適當等級
緩慢變動 靜 止

37 Unified Wireless Access of dynamic Architecture
(max) (min) (mid)

38 Conclusion 不需要額外增加其他設備 不需變動基本架構 適當的動態變更TL及TR來適應環境