Simulação de mecanismos de diferenciação de tráfego em redes IP móveis

Abstract

Um dos maiores desafio da nova geração de dispositivos móveis consiste na obtenção de uma ligação estável e permamente mesmo aquando da transição entre os diferentes tipos de ligação disponíveis num mesmo equipamento. Por forma a ser possível implementar a transição entre diferentes ligações de forma aparentemente imperceptível para o utilizador e transparente para o Internet Service Provider (ISP), tem de haver tecnologia que permita evitar os passos adicionais com que atualmente os utilizadores se vêem confrontados aquando da mudança de ponto de acesso, nomeadamente através de recorrentes autenticações nos diversos serviços que utilizam. O Mobile IP é uma tentativa de tornar isto possível de uma forma tecnologicamente elegante, permitindo o correto encaminhamento dos pacotes de dados para o destino, independentemente da ocorrência de mudanças no ponto de acesso à internet que um nó móvel estiver a utilizar num dado momento. Apesar de atualmente ainda atravessar um processo de adoção lento[1] por implicar um suporte adequado, tanto por parte da infraestrutura de rede como dos próprios nós móveis, não deixa de ser uma base de aprendizagem e um ponto de partida para o desenvolvimento de outros protocolos. A partir do Mobile IP foram desenvolvidos outros protocolos, frequentemente como complemento a este, que evoluíram do conceito de gestão da mobilidade global originalmente proposto para uma gestão local da mobilidade, alguns dos quais com o suporte do Internet Engineering Task Force (IETF), caso do PMIPv6. Não resolve, no entanto, os problemas que advêem da heterogeneidade das diferentes redes, como por exemplo as diferenças de largura de banda, atraso, variação do atraso, diferentes permissões e bloqueios por tipo de tráfego, entre outros. Tais parâmetros são difíceis de garantir em cenários de utilização reais mesmo nas redes fixas. As técnicas de Quality of Service (QoS) tornam-se particularmente relevantes em cenários de mobilidade à medida que os equipamentos se tornam mais portáteis e com capacidade de ligação a vários tipos de redes fixas e móveis. A correta implementação e configuração dos diversos modelos de QoS é assim fundamental para se obter um desempenho otimizado e uma gestão eficiente dos recursos da rede, para reduzir ou evitar situações em que o utilizador seja afectado negativamente pelo desempenho desta ou o considere de alguma forma insatisfatório, nomeadamente aquando de alterações no ponto de acesso à rede. Neste documento, é efetuado um levantamento dos diversos protocolos de gestão de mobilidade da rede atualmente existentes, e estudada a capacidade que alguns simuladores de rede têm de implementar cenários de simulação de redes IP móveis com os mecanismos de diferenciação de tráfego atualmente existentes, necessária para se poder avaliar o desempenho desses mesmos protocolos e tenta-se concluir sobre a necessidade de evoluír ou modificar os protocolos e/ou os simuladores analisados.

One of the rising challenges of the new mobile era is to obtain a smooth real time connection switch/transition when multiple connection options are or become available. In order to achieve some sort of undetected connectivity switch, in a way that feels snappy for the user and transparent for the service provider, technology must provide a way to avoid the extra steps users currently face when changing the internet access point, such as recurring authentications typical in application-level handovers. Mobile IP is an effort to make this possible in a technological elegant fashion, since it allows the correct packet routing to the destination, regardless of the changes in the internet access point a mobile node is using at any given point in time. Although Mobile IP is currently still experiencing a slow adoption rate [1], mainly because it demands adequate support, not only from the network infraestructure but also from the mobile nodes, it's still one of the most promising solutions for seamless mobility across networks. Mobile IP also provides a learning platform to future disruptions and evolutions of the protocol, from global mobility to local mobility, some of them already supported by the Internet Engineering Task Force (IETF) such as PMIPv6. Neither of them won't solve, however, the heterogeneity in bandwidth, jitter, delay, protocol or traffic permissions across diferent connections. In fact, it's hard to assure the stability of those connection properties in real-world network usage. Quality of Service (QoS) techniques become particularly relevant in mobility scenarios as there is a general trend for the devices to become more mobile and connected to multiple networks, which makes the correct configuration and usage of QoS techniques a very sensitive matter in order to provide an optimized network performance, to provide an important aid in the network resource management and to avoid or minimize situations where the user experience may be negatively impacted or unsatisfactory, specially when changing the network point of access. In this document, several network mobility management protocols are presented and studied, some of the most well-known network simulation softwares are presented and evaluated in order to assess if they are able to provide a testbed to simulate data networks with mobility management protocols and traffic differentiation mechanisms currently available, required to evaluate the performance of those technologies and it is attempted to find if the current simulation software offerings are any good or if they need some improvement or require any evolution in order to provide acceptable QoS performance in some mobility scenario simulations.