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Gerenciamento de Mobilidade Transparente em Redes IEEE 802.16e utilizando o MPLS Móvel
José Jailton Junior1, Allan Borges Pontes 1 , Otávio Rodrigues Jr1, Diego dos Passos Silva1, Kelvin Lopes Dias1, 2
1Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação – UFPA
Caixa Postal 66.075 – 110 – Belém – PA – Brasil
2Faculdade de Engenharia da Computação
Universidade Federal do Pará (UFPa) – Belém, PA – Brasil
{jjj, orj, kld }@ufpa.br, [email protected],
Abstract. This paper proposes a new architecture that integrates WiMaX
(WorldWide Interoperability for Microwave Access) with Mobile IP and MPLS
protocols and it proposes also a new algorithm to provide seamless handover in
this architecture, the objective of the algorithm is to avoid losses and delay of
packets, guaranteeing the provisioning of requisite of Quality of Service (QoS) for
applications of real time based on Constant Bit Rate (CBR) traffic, when the MN
passes to be served by a new Base Station (BS). The algorithm anticipates the
handover based on information received by Global Position System (GPS) about
speed´s NM and in the strength signal in relation to the current BS. The
simulations demonstrate the efficacy of algorithm using in WiMAX/MIP/Mobile
MPLS architecture.
Resumo. Este artigo propõe uma nova arquitetura que integra a tecnologia de
acesso WiMaX (WorldWide Interoperability for Microwave Access) com o
protocolos IP Móvel e MPLS (Multi-Protocol Label Switching) e um novo
algoritmo para prover handover transparente (seamless). O objetivo é evitar
perdas e atraso de pacotes, garantindo o aprovisionamento dos requisitos de
qualidade de serviço (QoS) de aplicações de tempo real baseada em tráfego CBR
(Constant Bit Rate), ao instante que o Nó Móvel (NM) passar a ser atendido por
uma nova BS (Base Station). O algoritmo antecipa o handover baseando-se em
informações recebidas pelo GPS (Global Position System) sobre a velocidade do
NM e na intensidade do sinal em relação à atual BS. Os resultados de simulações
demonstraram a eficácia do algoritmo utilizado na arquitetura
WiMAX/MIP/MPLS Móvel .
1. Introdução
13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços 69
O processo de handover, isto é, a mudança entre pontos de acesso (AP – Access
Points) ou estações base (BS – Base Station) é alvo de pesquisas há vários anos.
Atualmente, existe uma gama de trabalhos envolvendo a avaliação e propostas de novos
mecanismos e algoritmos que visem a garantir os requisitos de QoS durante o handover nas
várias camadas da pilha de protocolos. Na nova geração de redes móveis baseadas no
protocolo IP (Internet Protocol) denominada por alguns de totalmente IP (All-IP) e por
outros de 4G (Quarta Geração), a integração dos protocolos específicos de tecnologia
(camada 2) com o restante da pilha, requer mecanismos e algoritmos que viabilizem às
aplicações, protocolos e principalmente ao usuário final, a transparência durante as
mudanças de células. A este tipo de handover denomina-se transparente (seamless).
O gerenciamento de mobilidade em redes totalmente IP vem sendo
tradicionalmente tratado e consagrado através do protocolo IP Móvel (MIP – Mobile IP) e
suas variações para micromobilidade. O MIP permite o roteamento transparente dos
datagramas IP da Internet para o NM. Cada NM está associado a um Home Agent (HA)
pertencente a sua rede sede. Porém, quando o nó está fora dos domínios do seu HA, recebe
um novo endereço IP denominado Care – of –Address (CoA). Ao adquirir o CoA em uma
nova subrede IP, o mesmo é registrado junto ao HA do NM. Assim, após o registro, o HA
estabelece um “túnel” até o CoA, assim os pacotes são roteados para o NM [Grand and
Langar 2005].
Tradicionalmente em um backbone cabeado, os pacotes IP são analisados por cada
roteador da rede, assim cada roteador de forma independente decide como encaminhar o
pacote para o próximo salto. Nos roteadores há uma função chamada de Forwarding
Equivalence Class (FEC), essa função armazena todas as possibilidades de
encaminhamento do pacote para o próximo salto, desta forma cada roteador executa a
função FEC para determinar o melhor caminho até ao próximo salto, cada vez que o
roteador recebe um pacote, o mesmo executa a FEC [MPLS 2001].
O MPLS provê QoS e engenharia de tráfego, otimizando o
roteamento/encaminhamento dos pacotes em um backbone, pois em um domínio MPLS, a
associação do destino a FEC é feito apenas uma vez, essa associação é feita através de um
identificador denominado de rótulo, os pacotes são rotulados antes do encaminhamento,
desta forma não há necessidade de que cada roteador analise o cabeçalho do pacote para
conhecer o próximo salto. Desta forma o MPLS auxilia o handover de um NM, pois
otimiza o roteamento dos pacotes destinados ao NM, diminuindo o atraso dos pacotes no
backbone recebidos pelo NM [MPLS 2001].
O padrão IEEE 802.16 foi desenvolvido para redes WMAN (Wireless Metropolitan
Area Network), também conhecido como WiMAX, vem ganhando um grande destaque no
mercado. O WiMAX surge como uma alternativa móvel ao serviço tradicionalmente
oferecido pelo DSL (Digital Subscriber Line), oferecendo altas taxas de transmissão
(75Mbps) e cobertura de até 50km. O padrão original (IEEE 802.16) deu origem a novas
extensões, os principais são: o IEEE 802.16a voltado para as comunicações sem visada,
porém não suporta mobilidade, ou seja, não suporta handover, o IEEE 802.16d é o
substituto do padrão 802.16a, tendo como grande diferencial o suporte a rádio MIMO
(Multiple Input Multiple Output), o IEEE 802.16e é compatível com os demais sub-padrões
70 13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços
e possui como grande característica o suporte à mobilidade do cliente, ou seja, suporte ao
handover [Intel 2004].
Neste artigo propomos um esquema de seamless handover para uma arquitetura
integrada com MPLS, MIP e WiMAX (IEEE 802.16e). A integração do MPLS com MIP,
gera um protocolo denominado de Micro Mobile MPLS. Este artigo apresenta a seguinte
estrutura: A seção 2 discute as tecnologias usadas na arquitetura proposta, a seção 3
apresenta a proposta e arquitetura, seção 4 demonstração dos resultados obtidos através de
simulação usando o ns-2 e a seção 5 possui a conclusão e os trabalhos futuros.
2. Trabalhos Relacionados
Nesta seção, abordaremos sobre os trabalhos relacionadas quanto ao uso de MPLS,
WiMAX, MIP e predição de handover.
O trabalho [Ren and Than 2001], aborda a integração do MIP com o MPLS.
Diferentemente de nossa proposta, não há antecipação de handover. Além disso, a rede de
acesso utilizada baseia-se no padrão , IEEE 802.11 para redes locais sem fio.
Em [Li and Pan 2006], foi proposta uma arquitetura integrando MPLS com a
tecnologia IEEE 802.11. Neste trabalho, os LSP (Label Switch Path) são estabelecidos de
maneira mais rápida para diminuir a latência do handover, porém o uso do IEEE 802.11
limita o alcance da área de cobertura das BS´s. Não foi implementada nenhuma política de
antecipação de handover .
A proposta apresentada em [Langar and Grand 2005] elabora um procedimento
integrado de handover transparente da camada MACda tecnologia IEEE 802.16e e da
camada de rede usando o MIP , mas a arquitetura não integra as funcionalidades do MPLS
para oferecer melhor QoS na estrutura cabeada.
3. Mobilidade em Redes IP
O protocolo MIP (Mobile IP) foi desenvolvido para dar suporte à mobilidade dos
usuários finais, permitindo que o NM se locomova de uma subrede IP para outra sem que o
NM perca sua conexão com a Internet, mesmo após a mudança de Ponto de Acesso, devido
à mobilidade do NM, o mesmo pode se locomover para outra subrede IP diferente do seu
HA, ou seja, para uma subrede IP estrangeira. Dessa forma, NM tem que se associar a um
Foreign Agent (FA), um FA é o roteador que fornecerá um endereço temporário (CoA) ao
NM que é repassado para o HA do NM, viabilizando um novo túnel entre o HA e o FA,
para que os pacotes sejam entregues ao FA, que os entrega para o NM. O Nó que se
comunica com o NM é denominado de Correspondent Node (CN), para o CN a mudança de
ponto de acesso pelo NM é transparente, pois o CN envia pacotes IP diretamente para o HA
do NM [MIP 2002].
4. MPLS Móvel
O MPLS foi desenvolvido com o objetivo de prover QoS e engenharia de tráfego no
backbone da Internet, otimizando o roteamento/encaminhamento, já que o pacotes ao
13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços 71
ingressarem em um domínio MPLS recebem um rótulo, identificador de tamanho fixo que
identificam uma FEC (Fowarding Equivalence Class). A FEC corresponde a um conjunto
de pacotes IP que são encaminhados da mesma maneira (mesma rota). Assim não há
necessidade de que o cabeçalho do pacote IP seja analisado por cada roteador do domínio,
os roteadores de um domínio MPLS são denominado de LSR (Label Switching Router), os
roteadores situados no ingresso ou egresso do domínio são os roteadores de borda, Label
Edge Router (LER) . [Sethom and Afifi 2004].
Na comunicação entre dois roteadores de um domínio, um roteador recebe a
denominação de LSR downstream e o outro roteador recebe a denominação de LSR
upstream, pois os dois roteadores estabelecem o mesmo rótulo para a mesma FEC na
comunicação realizada entre ambos, o LSR downstream realiza o processo de rotulamento
e comunica o LSR upstream o rótulo da comunicação, os roteadores trocam informações
sobre a vinculação rótulo/FEC através do Protocolo de Resource Reservation Protocol -
Traffic Engineering (RSVP –TE).
A integração do MIP com o MPLS recebe a denominação de MPLS Móvel. A
interação do MIP com o MPLS começa a partir do momento que o NM detecta a presença
de um novo ponto de acesso (o FA). Assim o NM envia uma mensagem do tipo
Registration Request para o FA, o FA atualiza a sua tabela de roteamento (incluindo o
endereço do NM na tabela) e através do roteamento IP repassa a mensagem para o HA, a
partir dessa mensagem o HA conhece o CoA do NM, assim o HA realiza o processo de
rotulamento para a rota e envia o rótulo para o FA através da mensagem Path Message do
protocolo RSVP-TE, o FA responde com mensagem Resv message, quando o HA recebe o
Resv message, o LSP é estabelecido para a rota, após isso o HA envia para o FA uma
mensagem do tipo Registration Reply (o HA pode autorizar ou não a vinculação do NM ao
FA), ao receber a mensagem o FA processa a mensagem recebida e a encaminha para o
NM.. A figura 1 demonstra a vinculação do NM ao FA [Ren and Than 2001]. A Figura 1
demonstra a vinculação do NM ao FA.
Figura 1. Vinculação do NM ao FA
72 13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços
O CN envia os pacotes diretamente para o HA, ao receber os pacotes o HA consulta
a tabela de rótulos e envia os pacotes pela porta de acordo com a consulta na tabela de
rótulos, assim os pacotes são entregues para o FA, através do LSP que foi estabelecido
anteriormente entre o HA e o FA. O FA consulta a tabela de rótulos para saber o destino
final do pacote, após a consulta, o pacote é repassado para a camada IP e baseado na tabela
de roteamento, o FA entrega os pacotes para o NM. A figura 2 descreve o processo de
entrega de pacotes do CN para o NM.
Figura 2. Processo de entrega de pacotes do CN para o NM
5. Handover no IEEE 802.16e
O motivo mais freqüente para que o NM faça handover é a degradação do sinal com
a atual BS, a degradação do sinal faz com que o NM procure uma alternativa melhor para
continuar a usufruir dos seus serviços. O IEEE 802.16e tem como grande característica
favorável ao processo de handover, as trocas de mensagens do tipo Neighbor Advertisement
(MOB_NBR-ADV) entre as BS´s da topologia, assim uma BS passa a ter conhecimento
sobre toda a topologia, o MOB_NBR-ADV possui em seu conteúdo informações sobre a
freqüência e os parâmetros de downlink e uplink das BS´s .
O processo de sincronização do NM com a BS começa com a obtenção dos
parâmetros de downlink, nessa etapa a BS envia para o NM (quando o mesmo se encontra
dentro da célula da BS) duas mensagens, a DL-MAP (Downlink MAP) e a DCD (Downlink
Channel Description), a DL-MAP contêm três informações, a especificação física que está
sendo utilizada, o valor de configuração do DCD e o id da BS. A mensagem DCD informa
ao NM as características físicas do canal de dowlink.
A etapa seguinte é a obtenção dos parâmetros de uplink, obtidos através das
mensagens UCD (Uplink Channel Description) e UL-MAP (Uplink MAP), o UCD informa
o NM das características físicas do canal de uplink, a UL-MAP corresponde a especificação
física que está sendo utilizado e também o tempo de alocação do recurso. Após a obtenção
de ambos parâmetros, o NM envia para BS uma mensagem do tipo Ranging Request
13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços 73
(RNG-REQ) para saber a qualidade do link (intensidade do sinal, modulação), a BS
responde com a mensagem do tipo Ranging Responde (RNG-RSP).
A última etapa é o registro do NM a BS para adquirir um endereço IP, o NM envia
uma mensagem do tipo Registration Request (REG-REQ) e a BS responde com a
Registration Responde (REG-RSP). A Figura 3 demonstra o processo de sincronização da
NM com a BS [IEEE 802.16e 2005].
Figura 3. Processo de sincronização da NM com a BS
Quando qualidade do sinal deteriora, ou seja, o NM está saindo (ou perto da borda)
da célula da BS atual, o NM inicia o processo de handover (na camada 2) enviando para a
atual BS a mensagem Scanning Interval Allocation Request (MOB_SCN-REQ) para saber
quais são as BS´s disponíveis na vizinhança, a atual BS responde a solicitação através da
mensagem Scanning Interval Allocation Response (MOB_SCN-RSP), que indica o
intervalo de scanning para o NM. Ao detectar a presença de uma nova BS, o NM obtêm os
parâmetros de downlink e uplink dessa nova BS e comunica a atual BS que obteve esses
parâmetros através da mensagem Scanning Result Report (MOB_SCN-REP) e quando de
fato o NM deseja realizar o handover envia para a BS a mensagem Handover Request
(MOB_MSHO-REQ), a atual BS responde com a mensagem BS HO Response
(MOB_BSHO-RSP) com todas as informações necessárias (topologia, canal, ...) e por fim o
NM confirma ou não o handover através da mensagem HO Indication (MOB_HO-IND) e
em seguida o NM finaliza com o processo de sincronização com a nova BS [IEEE 802.16e
2005]. A Figura 4 demonstra o processo de handover.
74 13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços
Figura 4. Processo de handover
6. Arquitetura e Algoritmos Propostos
Com base nos desafios do handover para tecnologias sem fio, a idéia é elaborar uma
arquitetura que possa prover o máximo de QoS para os usuários, tratando de aspectos desde
da parte cabeada (o backbone da rede), quanto ao que diz respeito a parte sem fio da rede.
Para agilizar o roteamento no backbone e dar suporte à mobilidade dos NMs, o protocolo
MPLS Móvel foi implementando em todos os roteadores da topologia e nas pontas a
tecnologia IEEE 802.16e, devido as vantagens já explicadas em seções anteriores que os
mesmos oferecem, para que os pacotes sejam entregues do CN ao NM da melhor maneira
possível. Devido aos recursos do WiMaX Móvel, as BS´s conhecem a topologia e também
recebem informações sobre a velocidade e posição do NM, já que no mesmo foi instalado
um GPS, assim foi desenvolvido um algoritmo que utiliza as informações recebidas pelo
GPS e na intensidade do sinal entre a BS e o NM para disparar o processo de handover. A
figura 5 resume a arquitetura.
A integração de um GPS aos dispositivos móveis tem sido alvo de estudos que
comprovam os benefícios dessa abordagem para auxiliar na gerência de recurso de rádio.
Um aspecto importante, além do suporte à localização de chamadas de emergência, é que a
indústria possui grande interesse nos serviços de localização e por isso a tendência é
integração dos dispositivos móveis ao GPS, que cada vez mais utilizam métodos precisos
de monitoramento, por exemplo, o A-GPS (Assisted – GPS), os sistemas de satélite
(americano e europeu) possuem precisão de 1m [Dias, 2008]. Na arquitetura descrita na
figura 5, o uso de GPS auxilia o processo de handover, pois de acordo com as informações
recebidas pelo mesmo, é possível determinar qual o melhor momento para dar início ao
processo de handover, a fim de que o processo seja o mais transparente para o usuário final.
13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços 75
Figura 5. Arquitetura Integrada
6.1 Algoritmos/Mecanismo para a realização de handover transparente
A política de antecipação de handover realiza as decisões de disparo da sinalização
baseado em duas métricas: a probabilidade da conexão/enlace cair e a velocidade do NM. A
probabilidade de queda do enlace é obtida através de informações da camada física sobre a
intensidade do sinal. A probabilidade de queda do enlace é o parâmetro que indica quando
o NM está próximo de sair do raio de cobertura da BS. Há um GPS instalado no NM, que
repassa informações sobre a velocidade do NM para a BS atual. Assim, com as informações
recebidas pelo GPS, a BS determina qual o índice de mobilidade do cliente final (alta,
média ou baixa mobilidade). Para cada índice de mobilidade há um momento especifico do
disparo do handover. Aliando-se a informação da mobilidade com a probabilidade do link
cair, a política dispara a sinalização de acordo com os seguintes critérios:
1) Cliente com alta mobilidade (a partir de 10 m/s): Quando o cliente é de alta mobilidade,
o processo é disparado quando a probabilidade da conexão falhar for superior a 50%.
2) Cliente com média mobilidade (a partir de 5 m/s e inferior a 10 m/s): Quando o cliente é
de média mobilidade, o processo é disparado quando a probabilidade da conexão falhar for
superior a 70%.
3) Cliente com baixa mobilidade (inferior a 5 m/s): Quando o cliente é de baixa mobilidade,
o processo é disparado quando a probabilidade da conexão falhar for superior a 90%.
Quando a política é acionada, a topologia toma conhecimento sobre o início do
handover e, portanto, a nova BS deve enviar assim que detectar a presença do NM na sua
célula, as mensagens de parâmetros downlink e uplink (DL-MAP,DCD,UL-MAP,UCD).
76 13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços
Ao receber essas mensagens da nova BS, o NM descobre que as “condições físicas” da
nova BS são melhores que as da atual BS e por isso, finaliza a sincronização com a nova
BS. Esse processo ocorre quando o NM está na intersecção da cobertura das duas BSs,
Assim, o NM continua a receber dados provenientes da atual BS enquanto realiza o
processo de sincronização com a nova BS, caracterizando o seamless handover, já que o
NM não perde a atual conexão para buscar uma nova.
7. Avaliação da Proposta
As simulações foram realizadas na arquitetura sem a implementação da política de
antecipação e com a política de antecipação de handover implementada.
Para as simulações foram definidas 3 taxas diferentes de tráfego CBR (Constant Bit
Rate), pois o tráfego CBR garante uma taxa de transmissão constate durante toda a conexão
e por se tratar de um tráfego implementado nas aplicações de tempo real, para os nos de
baixa mobilidade a taxa de transmissão é 800kbps, para os de média mobilidade a taxa é de
600kbps, para o de alta mobilidade a taxa de transmissão definida foi de 400kbps. As
simulações tem durações de 60 segundos e ao longo de todo esse período o tráfego CBR é
enviado para os NM´s de forma ininterrupta e a partir de um determinado instante de tempo
os usuários passam a se ter um determinado tipo de mobilidade se locomovendo de uma
célula de cobertura para outra.
Para comprovar a eficácia da política de antecipação de handover, os dados
coletados durante as simulações são: vazão e número de seqüência. Assim poderemos saber
a relação da quantidade de dados recebidos pelos NM´s ao longo do tempo mesmo após o
processo de handover e também coletamos o número de seqüência, cada pacote recebe uma
numeração, assim o receptor (o NM) tem como saber se recebeu todos os pacotes
corretamente verificando os números a cada pacote recebido, apesar de se tratar de uma
aplicação sobre o protocolo UDP e tal protocolo não possuir em seu pacote um campo
denominado de número de seqüência, para fazer a coleta do dado, no ns-2 o campo número
de seqüência foi incluído no protocolo UDP, para que fosse utilizado como dado estatístico.
7.2. Topologia
A topologia é composta por 13 roteadores (Figura 5) e todos compõem o domínio
do MPLS Móvel. Um roteador do domínio faz o papel do CN, outro roteador faz o papel de
HA. Os roteadores que compõem o núcleo do domínio recebem a denominação de LSR (7
roteadores). Na topologia os quatros roteadores da ponta recebem a denominação de
LER/FA, pois fazem o papel de “roteadores de borda”, responsáveis pelo roteamento via
rótulo, quando o pacote ingressar no domínio e roteamento via IP quando o pacote sair do
domínio e também realizam a função de agente estrangeiro para os usuários finais, esses
roteadores possuem na sua implementação a interface WiMaX Móvel e na topologia há 3
NM´s, cada NM pertence a uma das três classes de mobilidade (alta, média e baixa).
7.3. Resultados da simulação
13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços 77
Os NM´s se movimentam da esquerda para a direita, devido à alta mobilidade, o
NM permanecerá pouco tempo dentro da célula e por isso fará 3 handovers (o primeiro
handover ocorre da BS 9 para a BS 10, o segundo da BS 10 para BS 11 e o terceiro da BS
11 para a BS 12), o NM de média mobilidade fará 2 handovers (da BS 9 para a BS 10 e
depois da BS 10 para a BS 11) e o de baixa mobilidade fará apenas 1 handover (da BS 9
para a BS 10).
Primeiramente, as simulações foram feitas sem o uso da política de antecipação,
nessas simulações os dados coletados foram: a vazão e o número de seqüência dos pacotes
recebidos por cada NM. As simulações sem o uso da política demonstram que os NM´s
ficam sem conexão durante o intervalo de tempo do processo de execução do handover, ou
seja, o NM não recebe pacotes. A figura 6 demonstra os dados coletados da vazão e que há
quebra de conexão para cada situação, o NM de baixa mobilidade possui uma quebra de
conexão, o de média mobilidade duas quebras e o de alta mobilidade três quebras de
conexão. Esses dados são confirmados pela coleta do número de seqüência (Figura 7) que
comprovam que os NM´s não recebem pacotes durante o handover (que duram em média
de 3 a 4 segundos) .
Vazão
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1,5
5,5
9,5
13,5
17,5
21,5
25,5
29,5
33,5
37,5
41,5
45,5
49,5
53,5
57,5
Tempo
Kb
ps
Baixa Mobilidade
Média Mobilidade
Alta Mobilidade
Figura 6. Gráfico da Vazão sem a política
Número de Sequência
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
1,5
5,5
9,5
13,5
17,5
21,5
25,5
29,5
33,5
37,5
41,5
45,5
49,5
53,5
57,5
Tempo
Nú
mero
de S
eq
uên
cia
Baixa Mobilidade
Média Mobilidade
Alta Mobilidade
Figura 7. Gráfico do Número de Seqüência sem a política
78 13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços
Após as simulações sem o uso da política, realizamos as mesmas simulações (com
um NM de alta mobilidade, um de média mobilidade e um de baixa mobilidade) com o uso
da política de antecipação e também coletamos a vazão e o número de seqüência de cada
NM. As simulações com o uso da política demonstram que os NM´s não ficam sem
conexão durante o handover, ou seja, as trocas de pontos de acesso são transparentes para
os NM´s, a figura 8 demonstra os dados coletados da vazão e que não há quebra de
conexão, os NM´s realizam seamless handover (handover transparente). Esses dados são
confirmados pela coleta do número de seqüência (Figura 9) que comprovam que os NM´s
receberam pacotes mesmo durante o processo de handover.
Vazão
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1,5
5,5
9,5
13,5
17,5
21,5
25,5
29,5
33,5
37,5
41,5
45,5
49,5
53,5
57,5
Tempo
Kb
ps
Baixa Mobilidade
Média Mobilidade
Alta Mobilidade
Figura 8. Gráfico da Vazão com a política
Número de Sequência
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
1,5
5,5
9,5
13,5
17,5
21,5
25,5
29,5
33,5
37,5
41,5
45,5
49,5
53,5
57,5
Tempo
Nú
mero
de S
eq
uên
cia
Baixa Mobilidade
Média Mobilidade
Alta Mobilidade
Figura 9. Gráfico do Número de Seqüência com a política
8. Conclusão
Neste artigo, apresentamos uma nova arquitetura que integra o MPLS Móvel e o
IEEE 802.16e, ou popularmente conhecido como WiMAX móvel. Essa arquitetura usufrui
das características de ambas tecnologias que assistem o processo de handover. Explicamos
13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços 79
de que maneira ocorre o handover no WiMAX móvel e também no MPLS Móvel, através
da discussão da sinalização, importância e a função de cada uma durante o processo.
Apresentamos também um algoritmo de antecipação de handover, para que não haja
perdas durante a troca de BS´s. O algoritmo, além de considerar a qualidade de enlace entre
um usuário móvel e a BS, também leva em consideração as informações sobre o NM
recebidas através do uso de GPS para determinar o instante no qual a sinalização deve ser
disparada em função da classe de mobilidade do usuário. Para trabalho futuros propomos
incluir novas métricas no algoritmo, realizar balanceamento de carga e propor extensões à
arquitetura que integrem outras tecnologias de acesso sem fio, deixando a arquitetura
heterogênea em termos de oportunidades de conectividade (e.g, integração do WiMAX
com UMTS e/ou IEEE 802.11).
9. Referências
Grand, G., Langar, R., Thome, S. (2005) “MicroMobile MPLS: A New Scheme for Micro-
MobilityManagement in 3G All-IP Networks”. IEEE Symposium on Computers and
Communications.
IEEE 802.16e (2005), Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless
Access Systems Amendment 2:Physical and Medium AccessControl Layers for Combined
Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands.
Intel (2004), “IEEE 802.16 Medium Access Control and Service Provisioning”, Intel
Technology Journal, Vol. 08, Issue 03.
Langar, R., Grand, G., Thome, S. (2005) “Fast Handoff process in Micro Mobile MPLS
protocol for Micro-Mobility Management in Next Generation Networks”. Wireless On-
demand Network Systems and Services.
MIP (2002), “IP Mobility Support for IPv4”, Internet IETF RFC 3344.
MPLS (2001), “MultiProtocol Label Switching”, Internet IETF RFC 3031.
ns-2 . Network Simulator . http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page
Ren, Z., Than, C., Foo, C., Ko, C.. (2001) “Integration of Mobile IP and Multi-Protocol
Label Switching”. IEEE International Conference on Communications.
Sethom, K., Afifi, H., Pujolle, G. (2004) “Wireless MPLS: A New Layer 2.5 Micro-
mobility Scheme”. International Conference on Mobile Computing and Networking.
Li, P., Pan Y., Yi X. (2006), “A Seamless Handover Mechanism for IEEE 802.16e
Systems”.
Dias, Kelvin L. et. al.(2008),” Approaches to Resource Reservation for Migrating Real-
Time Sessions in Future Mobile Wireless Networks”. Accepted for Publication in Springer
Wireless Networks (WINET) Journal. ISSN: 1022-0038.
80 13º Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços