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Alejandro Piscitelli
ISBN 950-6970-1
Paidós - 2002
 


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Movilidad de Plataformas Transparentes a Través de Redes Inalámbricas
06.11.2006

Visión General: Proporcionar Conectividad Transparente

Ud. está casi listo para lo que podría ser la reunión más importante del año. Tiene en sus manos su comunicador personal mientras toma un taxi para encontrar a sus colegas en una cafetería cercana antes de salir para el aeropuerto. Su comunicador es un teléfono celular GSM (Global System for Mobile Communications- Sistema Global para Comunicaciones Móviles) que tiene también diversas radios para determinación de localización GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamiento Global), Wi-Fi* hotspots WLAN y banda ancha inalámbrica WiMAX*.

A medida que se acerca a la cafetería, la capacidad de roaming inteligente de su comunicador detecta un hotspot y acciona la radio WLAN. Mientras se reúne con sus colegas empieza a descargar un anexo de última hora a su presentación utilizando la WLAN de la cafetería. Al mirar el reloj, descubre que está atrasado.

Mientras Ud. sale corriendo de la cafetería para tomar un taxi para el aeropuerto y pierde su conectividad WLAN, su comunicador pasa su conexión a la red WiMAX para mantener la operación de descarga en curso, mientras Ud. hace un par de llamadas rápidas en la red celular GSM. En su camino para el aeropuerto, su comunicador identifica que está con la batería baja y pasa para una conexión GPRS (General Packet Radio Service - Servicio General de Paquetes de Radio) que consume menos energía y cierra la conexión WiMAX para economizar energía. En el aeropuerto, Ud. conecta su comunicador a un enchufe y el comunicador se conecta con la radio WLAN una vez más, después de haber detectado un hotspot para completar la descarga del archivo.

Este escenario, presentado originalmente en una clase durante el Foro de Desarrolladores de Intel® del otoño de 2005 incluye un dispositivo de comunicación personal con cuatro radios, obteniendo servicios de cuatro diferentes operadores de red u operadoras, con velocidad de transmisión de datos que van de 9.6 kilobits por segundo (Kbps) para el servicio celular, para 11 megabits por segundo (Mbps) para la Wi-Fi WLAN en la cafetería, y en el aeropuerto hasta 40 Mbps para la banda ancha WiMAX . El escenario de utilización fue preparado para hacer una dramatización de la premisa básica del estilo de vida móvil emergente: la conectividad siempre presente en cualquier lugar, en cualquier momento en cualquier red disponible.

Con la penetrante adopción de las redes inalámbricas en hotspots empresariales, residenciales y públicos, con base en los estándares Wi-Fi, WiMAX y 3GPP (3rd Generation Partnership Project) las plataformas móviles deben ser cada vez más compatibles con radios múltiples y heterogéneas. La conectividad continua y en todo lugar pasará a ser una característica de la vida de los usuarios finales, que confiarán en sus comunicadores y otros dispositivos móviles para proporcionarles el mejor servicio del sector. Atender esta visión exige que el sector asuma desafíos técnicos, siendo uno de los más importantes la implantación de tecnologías de roaming inteligente capaces de hacer transiciones transparentes dentro de una red inalámbrica y a través de múltiples redes inalámbricas.
La conectividad transparente requiere movilidad y compatibilidad con transiciones homogéneas y heterogéneas. Las transiciones heterogéneas incluyen el paso por diferentes redes tales como WLAN, WiMAX y redes celulares. Las transiciones homogéneas incluyen el paso a través de puntos de conexión (Points of Attachment –PoA) tales como puntos de acceso a WLAN o estaciones base WiMAX , dentro de la misma red.
En el caso de transiciones homogéneas dentro de un ambiente WLAN, el primer paso es que la plataforma móvil reconozca de forma inteligente el ambiente inalámbrico inmediato del usuario y que seleccione automáticamente el mejor punto de acceso (Access Point- AP) disponible. En el segundo paso, se deben designar recursos de calidad del servicio (Quality of Service – QoS) y se deben computar las asociaciones de seguridad, tanto antes o durante el intervalo de reasociación.
IEEE 802.11k y 802.11r son los principales estándares del sector actualmente en desarrollo que permitirán transiciones de Conjunto de Servicio Básico (Basic Service Set - BSS) en el ambiente LAN. El estándar IEEE 802.11k proporciona información para descubrir el mejor punto de acceso disponible. El IEEE 802.11r define mecanismos para transiciones rápidas y seguras entre los puntos de acceso con el mismo Conjunto de Servicio (Extended Service Set - ESS).
Para mantener sin interrupción las conexiones del usuario durante las transiciones a través de diferentes redes, IEEE 802.21 define una función común de media Independent handover (MIH) entre la Capa 2 y 3 de la Interconexión de Sistemas Abiertos (Open Systems Interconnection-OSI) de la pila de red, lo que permite la movilidad a través de redes heterogéneas. Al permitir que los dispositivos y redes del cliente trabajen en cooperación durante estas transiciones de red, el IEEE 802.21 proporciona mecanismos para mejorar las transiciones a través de Wi-Fi, WiMAX y radios celulares, lo que mejora significativamente la experiencia móvil del usuario. Para asegurar una adopción amplia y exitosa de múltiples redes inalámbricas para aplicaciones de voz, video y datos, Intel® lidera el desarrollo de esos estándares de IEEE y comercializa módulos de montaje de tecnología que proporcionarán la movilidad inalámbrica en las plataformas móviles de Intel®.

Movilidad Transparente
La habilidad de operar y hacer la transición de las conexiones de voz, video y datos en cualquier lugar y en cualquier momento es una visión muy atractiva para los consumidores. A medida que el nuevo estilo de vida móvil se hace más presente, los dispositivos de funciones fijas de red abren paso a dispositivos multifuncionales de múltiples redes con base en radios múltiples integrados. Teléfonos y servicios ‘Wi-Fi más celulares’ están siendo lanzados en este momento y la promesa de un ancho de banda aún mayor y mejores experiencias de usuario también dan impulso a la adopción de aparatos MP3, impresoras y cámaras que tengan disponibles opciones de LAN inalámbricas. Productos para la Internet inalámbrica y productos ‘pre-802.11n’ proyectados para mejorar las experiencias de cobertura de voz y video para los usuariostambién han comenzado a surgir.
Mientras que la llegada de dispositivos de redes mezcladas prometen proporcionar mejores servicios de voz y multimedia, el hecho de ser compatible con múltiples radios presenta desafíos exclusivos relacionados a la movilidad y a las plataformas. Los dispositivos de los clientes deben ser capaces de detectar y seleccionar automáticamente la mejor red inalámbrica y de proporcionar una transición transparente de una red a otra. Los estándares de movilidad emergentes son necesarios para permitir las transiciones y también para permitir la movilidad del terminal entre diversos puntos de conexión ya que los cambios en los ambientes del usuario hacen que una red sea más atractiva que otra. Los estándares cuidan de dos tipos de transición:
• Transiciones homogéneas a través de puntos similares de conexión tales como Wi-Fi APs y estaciones base WiMAX dentro de una única red son manejadas por los correspondientes estándares tecnológicos de las correspondientes redes de acceso. IEEE 802.11k y 802.11r cuidan de la movilidad en las redes WLAN . IEEE 802.16e aumenta la movilidad en WiMAX (802.16), y la movilidad en las redes celulares es proporcionada por los estándares 3GPP y 3GPP2.
• Las transiciones heterogéneas se definen como las transiciones entre diferentes redes y se aplican a las plataformas de clientes multiradio. El estándar emergente IEEE 802.21 cuida de la movilidad a través de redes heterogéneas.
Movilidad transparente en Wi-Fi*
Podemos definir tres escenarios fundamentales de roaming dentro del ambiente Wi-Fi:
• Cliente en movimiento—En este escenario, cuando el cliente se separa de un punto de acceso (AP), pasa a un nuevo AP con mayor fuerza de recepción de la señal.
• Balanceado de la carga—A medida que el tráfico de voz y datos aumenta en un AP, una estación puede ser dirigida por el AP actual para hacer la transición a otro AP para aumentar la capacidad total de la red inalámbrica.
• Disponibilidad del servicio—Los problemas de calidad de señal, incluyendo interferencia, ruido y pérdida de paso, además de las condiciones del canal tales como nodos ocultos pueden no continuar iguales durante toda la duración de la conexión. Los parámetros iniciales de la Calidad de Servicio (Quality of Service QoS) como especificaciones de trafico (traffic specifications –TSPECS) que se negocian inicialmente cuando una nueva sesión de voz/video es solicitada por una estación, pueden no continuar aplicables con los cambios en los ambientes inalámbricos. Siendo así, la estación necesitará renegociar parámetros de Calidad de Servicio con el AP actual o realizar la transición para otro AP para obtener un mejor servicio.
IEEE 802.11k permite roaming inteligente dentro de la red Wi-Fi. El cliente móvil utiliza el neighbor report IEEE 802.11k proporcionado por el AP actual para encontrar otros APs candidatos en la vecindad. El algoritmo de roaming inteligente en el cliente analiza las condiciones de canal y la carga de servicio de AP en los APs candidatos. El cliente entonces selecciona el AP capaz de proporcionar el mejor resultado y de mantener una Calidad de Servicio adecuada.
Una vez encontrado un candidato adecuado para la transición, la estación debe realizar una transición de conjunto de servicio básico (basic service set – BSS). Para hacerlo, debe romper su asociación con el AP actual y asociarse con el nuevo AP. El proceso de transición incluye ajustar la radio para el nuevo canal, cambiando la solicitud de asociación y respuesta con el nuevo AP, realizando la autenticación y gestión clave, y estableciendo otros aspectos de estados de conexión tales como la Calidad del Servicio (QoS).
IEEE 802.11r acelera y asegura las transiciones BSS a través de la introducción de un intercambio de capacidad con capacidad de transición. Este es un mecanismo de reserva de recursos proyectado para trabajar en el aire o sobre el AP actual para el AP objetivo, activando recursos en el momento de la reasociación utilizando un intercambio de reasociación modificado. Una nueva estructura de gestión clave permite a la estación y al AP establecer una exclusiva Pairwise Master Key Security Association (PMKSA). El mecanismo utiliza el nuevo protocolo de roaming para realizar una derivación Pairwise Transient Key (PTK) en la derivación o previamente a ella.

Media Independent Handover

El estándar IEEE 802.21 Media Independent Handover proporciona inteligencia de capa de link y otras informaciones de red relacionadas a las capas superiores para optimizar las transiciones entre los medios heterogéneos. El estándar es compatible con transiciones tanto para usuarios móviles como estacionarios. Para los usuarios móviles, las transiciones pueden ocurrir debido a un cambio en las condiciones del link inalámbrico o una laguna en la cobertura de radio debido al desplazamiento del cliente. Para los usuarios estacionarios, las transiciones pueden ocurrir cuando el ambiente alrededor del usuario cambia para hacer que una red sea más atractiva que la otra.
En otro caso, el usuario puede elegir una aplicación como, por ejemplo, descargar un archivo muy grande de datos o de medios que puede necesitar handover para una red capaz de soportar una mayor velocidad de datos. Todos esos escenarios de handover pueden maximizar la continuidad del servicio y mantener una experiencia de alta calidad para el usuario.
El estándar IEEE 802.21 compatibiliza la utilización en cooperación de clientes móviles que entran en la infraestructura de la red. El cliente móvil es capaz de detectar las redes disponibles, y la infraestructura puede almacenar la información de red requerida, tal como las listas de celulares vecinos y la localización de dispositivos móviles. Por lo general, tanto el dispositivo del cliente y los puntos de contacto de la red (estaciones base WiMAX o APs Wi-Fi) son compatibles con diversos estándares de radio (multimodo) y en algunos casos, utilizan más de una interfaz simultáneamente.
El estándar proporciona arquitectura para posibilitar una continuidad de servicio transparente mientras que un nodo móvil (Mobile Node – MN) hace la conmutación entre las tecnologías heterogéneas de capas de link. Esta tecnología se basa en la identificación de una pila de protocolo de gestión de movilidad dentro de los elementos de la red. Como se muestra en la Figura 1, las funciones que permiten el handover dentro de la pila de protocolo de gestión de movilidad incluyen una nueva entidad denominada función de Media Independent Handover (MIH). El estándar también define los Puntos de Acceso al Servicio (Service Access Points –SAPs) y fundamentos vinculados que proporcionan acceso a los servicios de función MIH

http://www.intel.com/espanol/update/contents/revista0905_2.htm

Publicado por Estela el Noviembre 6, 2006 11:43 PM | TrackBack
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