2.1
Introduc¸˜ao
Neste cap´ıtulo ser˜ao apresentadas as principais opc¸˜oes tecnol´ogicas utilizadas para a integrac¸˜ao de redes sem fio heterogˆeneas, ressaltando seus conceitos, funcionamento e aplicac¸˜oes. O que se pretende ´e apresentar ao leitor alguns dos principais conceitos destas tecnologias, com o objetivo de subsidiar as escolhas feitas durante este trabalho, na direc¸˜ao de resolver os problemas propostos.
2.2
Desafios da Mobilidade
A continuidade de conex˜ao em redes sem fio m´oveis vem se tornando uma necessidade de usu´arios que, cada vez mais, exigem ubiquidade em seus acessos a servic¸os considerados cr´ıticos (voz e v´ıdeo). As redes celulares tˆem sido uma opc¸˜ao importante neste cen´ario, considerando sua evoluc¸˜ao e seu recente suporte a servic¸os comutados por pacotes e a altas taxas de transmiss˜ao.
Por outro lado, redes sem fio do tipo WLAN tˆem sido uma outra alternativa de baixo custo, oferecendo taxas de transmiss˜ao bem mais elevadas, t´ıpicas desse tipo de rede. A quest˜ao, ent˜ao, ´e integrar estas duas redes, de forma que a conex˜ao do usu´ario e o servic¸o oferecido a ele possam ter continuidade, independentemente da rede com a qual o terminal do usu´ario esteja enlac¸ado.
Para isto, quest˜oes inerentes ao controle de acesso ao meio, `as arquiteturas, tecnologias e proto- colos para a integrac¸˜ao WLAN-3G vˆem sendo estudadas. No entanto, todos esses estudos passam por um ponto principal: a gerˆencia de mobilidade. As tentativas de uso de arquiteturas e tecnolo- gias para a integrac¸˜ao de redes focam suas atenc¸˜oes, comumente, na reduc¸˜ao do tempo envolvido com os processos de movimentac¸˜ao do m´ovel.
Para comprovar isto, basta analisarmos, por exemplo, os esforc¸os feitos no sentido de ter uma vers˜ao operacional da func¸˜ao MIH (Media Independent Handover) do padr˜ao IEEE 802.21 e do
padr˜ao IMS (IP Multimedia Subsystem). O primeiro tenta, a todo custo, reduzir o tempo gasto com os procedimentos de descoberta de pontos de acesso (redes dispon´ıveis), assim como com a execuc¸˜ao f´ısica do handover. O segundo, vai em direc¸˜ao a uma tendˆencia mundial, que s˜ao as redes All-IP. Estudos tˆem mostrado que o caminho mais natural para integrar redes celulares a redes comutadas por pacotes, ´e fazer as duas “falarem” o mesmo protocolo. Sendo assim, o IMS prop˜oe a inserc¸˜ao da pilha IP, dentro do n´ucleo de uma rede celular, integrando o que h´a de melhor nos dois mundos.
Outro exemplo, s˜ao as tentativas de reduzir os tempos gastos com a sinalizac¸˜ao usada em protocolos como o SIP e o MIP, que est˜ao sempre presentes como ferramentas importantes nas arquiteturas e nas tecnologias usadas para integrar redes com suporte `a mobilidade de terminal e sess˜ao.
Como pode ser observado, as tentativas de integrar redes heterogˆeneas tˆem sempre um ponto central e cr´ıtico, o momento da migrac¸˜ao do m´ovel entre uma rede e outra, mais conhecido como handover. Ent˜ao, reduzir os tempos envolvidos com esse processo, em qualquer uma das camadas do modelo de referˆencia OSI/ISO, passa a ser essencial para o sucesso de qualquer soluc¸˜ao.
O processo de handover possui algumas caracter´ısticas, de acordo com suas classificac¸˜oes. A primeira e mais b´asica delas ´e feita em relac¸˜ao ao seu tipo, podendo ser: i) soft handover, onde a migrac¸˜ao entre uma rede e outra acontece de forma suave, n˜ao havendo perda da conex˜ao anterior antes que a conex˜ao atual esteja ativa e operacional; e ii) hard handover, onde a migrac¸˜ao ´e feita de forma abrupta, com a perda da conex˜ao anterior antes da atual ser estabelecida.
Outra classificac¸˜ao do handover ´e feita baseada nos tipos de RAT’s (Radio Access Tecnologies) das redes envolvidas. Durante a migrac¸˜ao de um terminal m´ovel entre redes com a mesma RAT, o handover ´e dito horizontal (HHO - Horizontal Handover). Por outro lado, se estamos tratando com redes heterogˆeneas, as RATs dever˜ao ser diferentes, caracterizando o handover dito vertical (VHO - Vertical Handover), que, sem d´uvida necessita de maiores cuidados em sua gerˆencia.
O handover pode ainda ser classificado em relac¸˜ao `a sua execuc¸˜ao. Nesta classificac¸˜ao, encon- tramos: i) o assistido pelo m´ovel (MAHO - Mobile Assited Handover), que, embora executado pela rede, ´e baseado em informac¸˜oes de qualidade da conex˜ao, medidas no m´ovel; ii) o assistido pela rede (NAHO - Network Assisted Handover), no qual o m´ovel utiliza as informac¸˜oes coletadas pelo ponto de acesso, visando orientar o processo de decis˜ao de handover; iii) o controlado pelo m´ovel (MCHO - Mobile Controlled Handover), que ´e identificado e executado integralmente pelo m´ovel; e iv) o controlado pela rede (NCHO - Network Controlled Handover), onde apenas a rede decide sobre o momento e os requisitos de handover, n˜ao havendo nenhuma participac¸˜ao do m´ovel no processo de decis˜ao.
Desta forma, o procedimento de handover vertical pode ser dividido em trˆes fases distintas, conforme a figura 2.1.
A integrac¸˜ao entre as soluc¸˜oes apresentadas para os problemas de selec¸˜ao de redes, controle de admiss˜ao e gerˆencia de mobilidade IP ´e essencial para o sucesso de uma arquitetura de integrac¸˜ao entre redes sem fio, visto que, juntas, tentam atender aos requisitos de um handover eficiente, a
Figura 2.1: Fases do handover .
saber:
• A detecc¸˜ao e o in´ıcio do handover devem acontecer antes da perda da conex˜ao atual do m´ovel (soft handover);
• A melhor rede deve ser sempre selecionada antes da execuc¸˜ao do handover;
• O handover n˜ao deve deixar de ser completado devido `a falta de recursos na nova rede; • A latˆencia do handover deve ser a menor poss´ıvel, visando atender aos requisitos de
aplicac¸˜oes com altas restric¸˜oes de QoS (tempo real).
No entanto, as soluc¸˜oes que envolvem controle de admiss˜ao e alocac¸˜ao de recursos, apresentam um alto n´ıvel de necessidade de controle das redes, levando essas a problemas relacionados com sua implantac¸˜ao. Na maioria das vezes, essas propostas s˜ao validadas de forma anal´ıtica ou envol- vendo simulac¸˜ao, devido a dificuldade de acesso `as operadoras de telecomunicac¸˜oes, impedindo que tais soluc¸˜oes possam ser testadas dentro de suas redes.
Desta forma, trabalhos acadˆemicos que possuam essa dependˆencia, acabam, muitas vezes, sem ter a oportunidade de ter seu funcionamento verificado em um ambiente de rede real e em produc¸˜ao. Por esse motivo ´e que, nesta tese, foram procuradas soluc¸˜oes para os problemas de selec¸˜ao de
redes e de gerenciamento de mobilidade IP, que juntos, apresentassem uma soluc¸˜ao robusta, im- plement´avel e de poss´ıvel utilizac¸˜ao, sem a dependˆencia de acesso ao n´ucleo das redes de acesso gerenciadas por operadoras de telecomunicac¸˜oes.