Este documento compara los protocolos IP para la gestión de la macro y micromovilidad. Explica que Mobile IP se usa para la macromovilidad entre dominios de red diferentes, mientras que protocolos como Cellular IP y HAWAII se usan para la micromovilidad dentro de un mismo dominio para superar las limitaciones de Mobile IP en este ámbito. Finalmente, concluye que Mobile IP es el estándar para la macromovilidad, mientras que protocolos específicos son más adecuados para la micromovilidad intra-dominio.

1. Protocolos IP para la gestión de la macro y
micro-movilidad
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación
David García Juan
Héctor Sala Gisbert

2. Índice
- Introducción
- Macromovilidad
- Micromovilidad
- Comparación
- Conclusiones

3. Introducción
- Necesidad de movilidad
- Nuevos dispositivos
• Teléfonos móviles
• PDA
• Teléfonos VoIP
- Gestionar cambios entre redes y subdominio

4. Introducción
- Dos conceptos:
• Macromovilidad
• Micromovilidad
- Problemas:
• Localización del terminal
• Traspaso de la comunicación

5. Introducción
-Protocolos a analizar:
• Mobile IP  Macromovilidad
• Cellular IP y Hawaii  Micromovilidad

6. Macromovilidad
-¿Qué es?
• Cambio entre dos dominios de redes
completamente diferentes
• Mobile IP es el protocolo empleado
• Proporcionar transparencia a nivel IP

7. Macromovilidad
- Componentes funcionales:
• MN  Terminal. Peculiarmente dispone de dos
direcciones.
• CN  Recibe los paquetes del MN cuando está
en una red diferente a la original.

8. Macromovilidad
- Componentes funcionales:
• HA Router de la red original del MN. Es el
encargado de encaminar los paquetes que tienen
por destino el MN. Mantiene información sobre
su posición
• FA Router de otra red diferente. Coopera con
el HA para proporcionar movilidad

9. Macromovilidad
- Componentes funcionales:

10. Macromovilidad
-Mobile IP define lo siguiente:
• Un procedimiento de registro, el MN informa
al HA de su dirección care-of.
• ICMP Router Discovery, el cual permite que
los nodos móviles descubran HA y FA.
• Las reglas para enrutar paquetes hacia y desde
nodos móviles

11. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• El MN tiene 2 direcciones , una permanente
(home) y una dirección de cuidado (care-of
address), asociada con la red que está visitando
• El HA almacena información sobre el MN cuya
dirección permanente es la de la red del agente.

12. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• EL FA almacena información sobre cada nodo
móvil visitado en su red. Los agentes externos
también cuidan la dirección que está siendo usada
por el móvil IP

13. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• Un nodo esperando comunicarse con el MN usa
su dirección inicial para enviar paquetes.
• Son interceptados por el HA, usa encapsulación
IP con encaminado automático para asegurar que
los datagramas se encaminan a la verdadera
dirección IP que se esté usando en ese momento.

14. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• Los paquetes a MN llevan la dirección con un
nuevo encabezado IP, preservando el IP del
encabezado original.
• Los paquetes son encapsulados en el final del
túnel para remover el encabezado IP añadido y
entregado por el MN.

15. Macromovilidad
- Funcionamiento:
• Cuando actúa como emisor, el MN envía
paquetes directo al nodo comunicador a través de
FA.
• El FA podría emplear reverse tunneling por el
túnel de los paquetes del nodo hasta el HA el cuál
alternadamente los remite al nodo que se

16. Macromovilidad
- Triangular routing:
• Cualquier paquete enviado a la home address
del MN será recibido por su HA.
• Este reenviará los paquetes, formando un túnel,
a la care-of address del MN. Este túnel es
bidireccional.

17. Macromovilidad
- Triangular routing:
• Cuando el MN envía un paquete, primero lo
manda, utilizando el túnel, al HA quien lo
desencapsula, obteniendo el mensaje original, y
lo reenvía hacia su destino final.

18. Macromovilidad
- Triangular routing:

19. Macromovilidad
- Triangular routing:
• Ineficiente
• Todo el tráfico entre el MN y el CN debe pasar
por el HA. Si el HA falla, todas las conexiones se
pierden.
• Si el MN y el CN se encuentren en la misma red
el tráfico seguiría pasando por el HA

20. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• En la fase del diseño del protocolo IPv6 se
tuvo en cuenta la movilidad y está integrada en
el protocolo, en el caso de IPv4 es un parche
posterior

21. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• En Mobile IPv4 se requiere un rango de
direcciones por cada FA, en Mobile IPv6 no son
necesarios los FA, para ello se usa la auto
configuración de direcciones y el descubrimiento
de "vecinos", características de IPv6.

22. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• El triangle routing es ineficiente, Mobile IPv6
lo evita.
• Los paquetes en Mobile IPv4 desde el Home
Agent hasta el Mobile Node deben ir
encapsulados, y en IPv6 ya no es necesario.

23. Macromovilidad
-IPv4 vs IPv6
• Problemas con los Firewalls en Mobile IPv4.
• Para IPv4 se genera una excesiva señalización.
• El tiempo de handoff degrada la comunicación,
siendo este mayor para Mobile IPv4 que para
IPv6

24. Micromovilidad
-¿Qué es?
• Movimiento de los nodos móviles
dentro de un mismo dominio.
• Para Macromovilidad Mobile IP.
• Las características de Mobile IP
hacen que no sea del todo
eficiente.

25. Micromovilidad
-Limitaciones Mobile IP
• Proceso de registro puede ser
demasiado lento.
• Requiere una gran cantidad de
direcciones IP.
• Dificultad para mantener Qos
(Quality Services).

26. Micromovilidad
- Objetivo: Superar limitaciones de Mobile
IP.
• Limitar interrupciones en el flujo de datos
durante el Handover.
• Aumentar eficiencia en el uso de la red.
• Mejora de la escalabilidad.
• Soporte para QoS.

27. Micromovilidad
- Soluciones
• Movilidad a dentro del dominio transparente
al HA.
• Uso de direcciones privadas dentro del
dominio.
• Reserva de recursos sólo en cambio de
dominio, menor retraso.

28. Micromovilidad
Cellular IP
- Introducción
• Desarrollado en la Universidad de Columbia.
• Soporte de movilidad para áreas geográficas limitadas.
• Incorpora principios de los sistemas celulares.

29. Micromovilidad
Cellular IP
-Elementos funcionales
• MA → Agente de Movilidad: Pasarela a la red IP y
Foreign Agent de Mobile IP para macromovilidad.
• BS → Estación Base: Actúan como punto de acceso
inalámbrico, encaminan los paquetes IP e integran las
funciones de contro de celda.
• A partir de MA, igual que Mobile IP.

30. Micromovilidad

31. Micromovilidad
Cellular IP
-Funcionamiento
• El HA envía los paquetes a través de tunnelling hacia
el MA.
• El MA desencapsula los paquetes originales y los
dirige a las estaciones base.
• Los paquetes se identifican mediante su Home
Address, por lo que se encaminan sin conversión de
dirección o encapsulamiento.

32. Micromovilidad
Cellular IP
-Funcionamiento
• La gestión de la localización del MN y el soporte del
Handover integrados junto al encaminamiento.
• Periódicamente el MA envía por difusión un mensaje
que inunda únicamente el dominio.
• Las BS registran el interfaz por el que les llega dicho
mensaje para encaminar los paquetes que el MN envía
hacia el MA.

33. Micromovilidad
Cellular IP
-Funcionamiento
• Los paquetes de datos del MN son utilizados para su
localización.
• En su ruta hacia el MA, las BS registran el camino
para encaminar los paquetes que viajen hacia el MN.
• Si no hay refresco, el BS elimina la ruta.
• Si el MN quiere mantener la ruta pero no tiene
paquetes de datos, envía un mensaje vacío.

34. Micromovilidad
Cellular IP
-Handover
• Sistema utilizado en comunicaciones móviles
celulares con el objetivo de transferir el servicio de
una BS a otra cuando la calidad del enlace es
insuficiente.
• Tres tipos en Cellular IP: Hard Handover, Soft
Handover e Indirect Handover.

35. Micromovilidad
Cellular IP
-Hard Handover
• No se garantiza la entrega de todos los paquetes.
• El MN escucha las señales de aviso (beacons) de las
BS y en función de su potencia, decide cuándo hacer
el handover.
• Cúando lo hace, envía un paquete de actualización
de ruta a través de la nueva BS, creando una nueva
ruta.

36. Micromovilidad

37. Micromovilidad
Cellular IP
-SemiSoft Handover
• Supone que los MN se pueden comunicar con las dos BS.
• El MN le comunica a la BS su intención de cambiarse, éste
mensaje asciende hasta el nodo de cruce creando la nueva
ruta.
• El nodo de cruce continúa enviando paquetes a la antigua BS.
• Tras un tiempo, el MN inicia Handover duro.
• Durante un intervalo de tiempo ambas BS reciben los
paquetes, minimizando las pérdidas.

38. Micromovilidad
Cellular IP
-Indirect Handover
• No todas las tecnologías permiten comunicación
simultánea con dos BS.
• El MN comunica a la oBS su deseo de cambiarse
mediante un paquete con la IP de la nBS, que ésta
reenvía.
• La nBS envía un paquete de actualización de ruta
hacia la red con la dirección del MN.

39. Micromovilidad
HAWAII
-Introducción
• Handover-Aware Wireless Access Internet
Infraestructure.
• Propuesto por Lucent Bell en 1999.
• Protocolo para micromovilidad.
• Se apoya en Mobile IP para macromovilidad.

40. Micromovilidad
HAWAII
-Introducción
• Principios similares. a Cellular IP.
• Esquemas de establecimiento de rutas que actualizan
las tablas de encaminamiento de los routers del
dominio.
• Cellular IP se basa en una pasarela que actúa como FA
desencapsula los paquetes.

41. Micromovilidad
HAWAII
-Introducción
• En HAWAII el MN obtiene una Co-located Address
que mantiene durante su estancia en el dominio y los
paquetes son enrutados directamente.

42. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Arquitectura de red formada por dominios.
• BS con esquema jerárquico y capacidad de
encaminamiento.
• DRR → Domain Root Router: Se encuentra en la
parte superior de la jerarquía y actúa cómo pasarela a
Internet.

43. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Mientras el MN se encuentra en su dominio los paquetes se
encaminan hacia el DRR con el identificativo de subred del
dominio.
• Cuando el MN cambia de dominio, obtiene una Colocated Care-
of Address.
• El HA utilizará esta dirección para enviar los paquetes mediante
tunnelling.
• El MN no necesita cambiar la dirección mientras siga en el
mismo dominio.

44. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Gestión de los MN similar a Cellular IP, mecanismo
hop-by-hop.
• Cada estación tiene una tabla que indica dónde
encaminar los paquetes de cada MN.
• Para establecer y mantener las rutas 3 tipos de
mensajes: Establecimiento (Power-up), Actualización
(Update) y Refresco (Refresh).

45. Micromovilidad
HAWAII
-Funcionamiento
• Cuando un MN cambia de dominio, manda un mensaje de
establecimiento.
• Las BS en el camino hacia el DRR crean una nueva entrada en
sus tablas.
• El resto de BS no conocen la existencia del nuevo MN en el
dominio.
• Para mantener la conectividad, el MN manda mensajes de
Actualización, que actualiza las tablas de las BS.

46. Micromovilidad
HAWAII
- Handover
• Por Redireccionamiento: Envío por múltiples
flujos (MSF) y Envío por un único flujo (SSF).
• Sin Redireccionamiento: Transmisión Unicast Sin
Redireccionamiento (UNF) y Transmisión
Multicast Con Redireccionamiento (MNF).

47. Micromovilidad
HAWAII
- Envío por múltiples flujos
• oBS se comunica con la nBs y le transmite
paquetes que tenga almacenados.
• Es posible que lleguen paquetes desordenados.

48. Micromovilidad
HAWAII
- Envío por un único flujo
• Intenta que los paquetes lleguen de forma ordenada.
• La oBS informa al nodo de cruce cuando ha finalizado.
• Posteriormente el nodo de cruce envía los paquetes.
• Los routers han de incorporar un campo adicional que indica
el interfaz que por el que se recibe el paquete.

49. Micromovilidad
HAWAII
- Transmisión Unicast Sin Redireccionamiento
• No hay flujo de datos entre las BS.
Minimiza las pérdidas durante el Handover.
• El MN es capaz de comunicarse simultáneamente
con ambas BS.
- Transmisión Multicast Sin Redireccionaniento
• El Nodo de Cruce transmite durante un período de
tiempo los paquetes a ambas BS.

50. Conclusiones
• Mobile IP estándar para macromovilidad.
• Puntos débiles para micromovilidad.
• Protocolos específicos para micromovilidad
superan estas debilidades.
• Cellular IP y HAWAII más extendidos.
• Ambos confían en Mobile IP para
macromovilidad.
• Escalabilidad: Soluciones para micro y macro
comparten elementos funcionales.