RICARDO ANDRÉS ECHEVERRY GÓMEZ

V ESTADO DEL ARTE SOBRE LA INTEGRACIÓN DEL PROTOCOLO IPV6 MÓVIL Y IP/MPLS

RICARDO ANDRÉS ECHEVERRY GÓMEZ

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE PEREIRA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

PEREIRA

2014

ESTADO DEL ARTE SOBRE LA INTEGRACIÓN DEL PROTOCOLO IPV6 MÓVIL Y IP/MPLS

RICARDO ANDRÉS ECHEVERRY GÓMEZ

DIRECTORA: Ing. LINE YASMIN BECERRA SÁNCHEZ

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE PEREIRA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

PEREIRA

2014

AGRADECIMIENTOS

A Dios, quien me ha permitido estar en todo momento dándome fortalezas y esperanzas para seguir adelante rompiendo todas las barreras que se presenten.

A mi querida MADRE y adorada LUCIA GOMEZ, que ha permitido con su esfuerzo y dedicación en darme la enseñanza para poder seguir adelante con su forma de ser y apoyo incondicional y además que me ayudado en mi formación académica dándome moral y expectativas para seguir adelante.

A mi HERMANO JORGE IVAN ECHEVERRY quien ha sido una persona muy colaboradora en mi formación y me ha permitido seguir adelante con su esfuerzo y motivación para ser la persona quien soy.

A mi esposa MONICA ARIAS, quien ha sido la persona que ha estado ahí apoyándome en la formación personal y académica.

A LUIS ANGEL, agradecerle por su apoyo incondicional y permitiendo dar motivación para seguir adelante.

Agradecimientos a la directora de este proyecto de grado a la ingeniera LINE YASMIN BECERRA SÁNCHEZ. Ya que con sus conocimientos sobre el tema me oriento en el desarrollo del proyecto.

CONTENIDO

Pág.

LISTA DE ACRÓNIMOS ........................................................................................ 13

RESUMEN ............................................................................................................. 15

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 1

1. OBJETIVOS ...................................................................................................... 2

1.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................ 2

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................... 2

2. MARCO TEORICO .............................................................................................. 3

2.1 RED IP FIJA Y MÓVIL .................................................................................... 3

2.2.1 Cabecera MPLS. ...................................................................................... 4

2.2.2 Arquitectura de MPLS .............................................................................. 4

2.2.3 Funcionamiento MPLS ............................................................................. 5

2.3 IP MÓVIL ........................................................................................................ 7

2.3.1 Arquitectura de IPv6 móvil ....................................................................... 7

2.3.2 Funcionamiento ipv6 Móvil ....................................................................... 8

3. DESARROLLO DEL PROYECTO ..................................................................... 11

3.1 FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE IP MÓVIL ............................................ 11

3.2 FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE MPLS. ................................................ 12

3.3 IMPORTANCIA DE LA INTEGRACIÓN DE IPV6 MÓVIL Y MPLS ............... 13

3.4 ESTADO DEL ARTE DE LA INTEGRACIÓN DE IP MÓVIL Y MPLS. .......... 14

3.4.1Propuesta No 1 ....................................................................................... 14

3.4.2. Propuesta No 2 ..................................................................................... 16

3.4.3 Propuesta No 3 ...................................................................................... 20

3.4.4. Propuesta No 4 ..................................................................................... 21

3.4.5. Propuesta No 5 ..................................................................................... 24

3.4.6. Propuesta No 6 ..................................................................................... 27

3.4.7 Propuesta No 7 ...................................................................................... 31

3.4.8 Propuesta No 8 ...................................................................................... 33

3.4.9. Propuesta No 9 ..................................................................................... 38

3.5 DESAFIOS FUTUROS DE INVESTIGACIONES.......................................... 44

CONCLUSIONES .................................................................................................. 45

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA ............................................................................ 46

GLOSARIO

AGENTE LOCAL (Home Agent): nodo gestor de movilidad. Es el nodo que conoce la ubicación del nodo móvil en cualquier momento.

CONMUTACIÓN DE PAQUETES POR ETIQUETAS: es agregar una etiqueta en frente de cada paquete y realizar el enrutamiento con base a ella y no con base en la dirección de destino. DIRECCIÓN LOCAL (Home Address): dirección propia del nodo móvil. Esta dirección no cambia aunque cambie de ubicación.

DIRECCIÓN TEMPORAL (Care-of-Address): dirección temporal obtenida por el nodo móvil en las subredes visitadas.

ENRUTAMIENTO: un enrutador es un dispositivo para la interconexión de redes informáticas que permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos.

ETIQUETA MPLS: es un identificador corto, de longitud fija y con significado local empleado para identificar una FEC y conmutar paquetes.

FEC (Forwarding Equivalence Class): clase de Equivalencia de Reenvió. Clase que define un conjunto de paquetes que se envían sobre el mismo camino a través de una red, aun cuando sus destinos finales sean diferentes.

HANDOVER (traspaso): sistema utilizado en comunicaciones móviles celulares con el objetivo de transferir el servicio de una estación base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente en una de las estaciones.

IETF (Internet Engineering Task Force): es una organización internacional abierta de normalización, que tiene como objetivos el contribuir a la ingeniería de Internet, actuando en diversas áreas, como transporte, encaminamiento, seguridad.

IPV6 MÓVIL (internet protocolo versión 6): es un protocolo que soluciona el problema de movilidad en redes IPV6. Permite que lo nodos se desplacen de una sub red a otra sin perder la conexión a la red IP. JITTER: Los paquetes del transmisor pueden llegar a su destino con diferentes retardos. Un retardo de un paquete varía impredeciblemente con su posición en las colas de los ruteadores a lo largo del camino entre el transmisor y el destino. Esta variación en retardo se conoce como jitter y puede afectar seriamente la calidad del flujo de audio y/o vídeo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cola_(inform%C3%A1tica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Jitter

LSR (Label Switching Router): es un router de conmutación por etiquetas, es un router que funciona en un dominio MPLS. LER (Label Edge Router): es un router de etiquetas frontera. Nodo que conecta un dominio de conmutación de etiquetas con un nodo externo al dominio. LSP (Label Switched Path): camino de conmutación de etiquetas. Camino a través de uno o más LSRs en un nivel de la jerarquía, que siguen los paquetes de una FEC particular.

MOVILIDAD: la posibilidad de poder comunicarse en cualquier momento y desde cualquier lugar que se necesite o se desee, independientemente de que el usuario se encuentre en un lugar fijo o en movimiento. MPLS (Multiprotocol Label Switching, conmutación de etiquetas multiprotocolo): es una tecnología híbrida que intenta combinar las características tanto de capa 2 (switching) como de capa 3 (routing) para hacer llegar un paquete de un origen a un destino, a través de una red de interconexión. NODO MÓVIL (Mobile Node): nodo que está cambiando continuamente su punto de conexión y se quiere comunicar con otra red.

NODO CORRESPONDIENTE (Correspondent Node): cualquier nodo móvil o estacionario que se comunica con un nodo móvil.

RED LOCAL (Home Network): red a la que pertenece el nodo móvil.

RED FORÁNEA (Foreign Network): red visitada por el nodo móvil la cual es diferente a su red local.

RTT (Round Trip Time): tiempo Ida y Vuelta, es la longitud de tiempo que tarda un paquete de datos enviado desde un emisor en volver al mismo emisor después de haber pasado por el receptor destino.

RED FIJA: los usuarios y los terminales están permanentemente fijos, conectados físicamente a las redes mediante un cable o mediante espectro radioeléctrico, pero sin poder desplazarse de ubicación. RED MÓVIL: los usuarios están en movimiento dentro de las zonas de cobertura de la red, y los terminales proporcionan a la red las señales que permiten su seguimiento e identificación. TÚNEL: es la tecnología que permite que un protocolo de red envíe sus datos a través de las conexiones de otro protocolo de red. La tunelización funciona

encapsulando el protocolo de la primera red en paquetes que transmite el segundo protocolo.

TABLA DE FIGURAS

FIGURA 1: Ubicacion de MPLS en el modelo OSI. .................................................... 3

FIGURA 2: Cabecera MPLS ...................................................................................... 4

FIGURA 3: Arquitectura MPLS ................................................................................... 5

FIGURA 4: Funcionamiento MPLS ............................................................................. 6

FIGURA 5:Arquitectura IPV6 movil ............................................................................. 7

FIGURA 6: Actualización de ubicación del nodo móvil .............................................. 9

FIGURA 7: Enrutamiento triangulo ........................................................................... 10

Figura 8: Optimización ruta ................................................................................... 10

Figura 9: Arquitectura jerarquica IP movil + MPLS . ¡Error! Marcador no definido.

Figura 10: Registro del MN registrado en HM-MPLS ¡Error! Marcador no definido.

Figura 11:Procedimiento MN transferencia ............. ¡Error! Marcador no definido.

Figura 12:Arquitectura HM-MPLS ........................... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 13: Red de prueba ..................................................................................... 21

Figura 14: Red de acceso radio .............................. ¡Error! Marcador no definido.

Figura 15:RSVP en redes MPLS .......................................................................... 25

FIGURA 16: ENCABEZADO MPLS .............................................................................. 28

Figura17: ejemplo de establecer LSP unidireccional ¡Error! Marcador no definido.

Figura 18: Arquitectura MPLS-MIPv6 propuesta ................................................... 32

Figura 19: Arquitectura propuesta con la inclusion del PCE .................................. 33

Figura 20: Arquitectura de micro movilidad MPLS de redes acceso inalámbrico .......................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 21:Procedimiento de registro normal .......................................................... 36

Figura 22: Procedimiento de Registro durante el traspaso¡Error! Marcador no definido.

Figura 23: Actualización de Registro .................................................................... 38

Figura 24: Escenario PM2PLS .............................................................................. 41

Figura 25: Componentes de protocolo pila PMIPv6MPLS .................................... 41

Figura 26: Señalizacion de flujo PM2PLS. ............................................................. 42

LISTA DE ACRÓNIMOS

AP (Access Point): puntos de acceso

AR (Access Router): router de acceso

BU (Binding Update): actualización de la vinculación

BA (Binding Acknowledment): vinculación de reconocimiento

CoA (Care of address): dirección temporal

CN (Correspondent Node): Nodo Correspondiente

FEC (Forwarding equivalente Classes): reenvío de clases equivalente

FH (Fast Handoff): transferencia rápida

FDA (Foreign Domain Agent): agente dominio extranjero GSM (Global System for Mobile communications): sistema global para la comunicación móvil.

HA (Home Address) Dirección Local

HMMPLS: MPLS Móvil IP jerárquico

HMIPv6: IPv6 Móvil jerárquico

Hop by Hop: salto por salto

IPv6: (Internet protocol version 6) protocolo de Internet versión 6.

IETF (the Internet Engineering Task Force): grupo de trabajo de ingeniería de internet.

LER (Label Edge Router): router de etiquetas frontera

LSR (Label Switching Router): router de conmutación por etiquetas

LSP (Label Switching Path): camino de conmutación de etiquetas

LFIB (Label Forwarding Information) Base: base de información reenvió de etiquetas

MPLS (Multiprotocolo Label Switching): multiprotocolo de conmutación por etiquetas.

MAP (Mobility Anchor Point): punto de ancar movilidad

NM (Mobile Node): Nodo Móvil

NGI (Next Generation Internet): nueva generación de internet

OSI (Open System Interconnection): interconexión de sistemas abiertos

OMMPLS: (Optimized Mobile MPLS) MPLS Móvil optimizado

OSPF (open shortest path first): el camino más cortó primero

RSVP (Resource Reservation Protocol): Protocolo de reservacion de recursos

RTT (Round trip time): Tiempo de ida y vuelta

STACK: pila

TTL (Time to Live): tiempo de vida

UMTS (universal Mobile telecommunications service): servicio universal de telecomunicaciones moviles

RESUMEN

Este documento recopila información acerca de la integración de dos tecnologías que son importantes en la actualidad para proveer transporte y enrutamiento de paquetes en redes fijas y en redes móviles. MPLS e IP Móvil. MPLS fue creado para dar transporte y un rápido enrutamiento de paquetes en redes fijas. Por otro lado IP móvil es el protocolo creado para dar soporte de movilidad en redes móviles. Por tanto, para dar soporte de movilidad a redes IP que trabajen bajo MPLS, es necesario hacer la integración de las dos tecnologías. El objetivo de este documento es brindar la información más relevante acerca de MPLS e IP móvil por separado y luego brindar información sobre propuestas que se han realizado en la última década acerca de su integración.

Palabras Clave: IP movil,MPLS,redes fijas,paquetes,movilidad,router

ABSTRACT

This document collects information about the integration of two technologies that are currently important to provide transport and routing of packets in fixed networks and mobile networks. Mobile IP and MPLS. MPLS was created to provide transport and fast routing of packets in fixed networks. On the other hand Mobile IP is the Protocol created to support mobility in mobile networks. Therefore, to support mobility of IP networks that work under MPLS, it is necessary to make the integration of the two technologies. The purpose of this document is to provide the most relevant information about MPLS and mobile IP separately and then provide information on proposals that have been made over the past decade closer integration.

Keywords: Mobile IP, MPLS, fixed network, packets, mobility, router

INTRODUCCIÓN

MPLS es una tecnología que se utiliza en los backbone de redes de datos fijas, es una solución que mejora el rendimiento en la entrega de paquetes y permite crear caminos en los que se garantiza la QoS. Por otro lado, IP móvil es un protocolo que permite que equipos móviles se puedan desplazar de un lugar a otro sin perder conectividad. Cada uno de estos protocolos trabaja por separado, MPLS es para redes fijas y IP móvil es para redes móviles. Teniendo en cuenta esto, varios investigadores hicieron propuestas sobre la integración MPLS + IP móvil con el fin de aprovechar las bondades que provee cada tecnología por separado, proporcionando mejoras en cuanto a conmutación, calidad de servicio, ingeniería de tráfico en redes móviles.

En este proyecto se presenta un estudio de varias de las propuestas publicadas que proponen la integración de MPLS + IP móvil las cuales buscan formar una arquitectura unificada con las capacidades y beneficios que cada protocolo aporta. El objetivo es primero definir cada protocolo, su arquitectura y funcionamiento y luego describir dichas propuestas con el fin de encontrar la importancia de tal integración y futuros trabajos de investigación al respecto.

La estructura de este documento se encuentra organizado de la siguiente manera: en el capítulo 1 se describirán los objetivos de este proyecto; en el capítulo 2 se darán los conceptos más importantes en la elaboración de este proyecto; en el capítulo 3 se describe el estado del arte de la integración de MPLS y IP móvil, en el capítulo 4 Las conclusiones y en el capítulo 5 Las referencias bibliográficas.

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL Realizar un estado del arte sobre las diferentes soluciones propuestas por investigadores para hacer integración de movilidad mediante el protocolo IPv6 móvil en redes MPLS. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Establecer mediante exploración bibliográfica, las fortalezas y debilidades del protocolo IPv6 móvil y MPLS.

Determinar la necesidad e importancia de integrar IPv6 móvil con redes MPLS.

Presentar las diferentes propuestas realizadas para la integración de IPv6 Móvil con MPLS, mostrando el funcionamiento, fortalezas y objetivos.

Determinar los desafíos en investigación o trabajos futuros acerca de la Integración de MPLS e IPv6 móvil.

Realizar un artículo publicable y enviarlo a evaluación.

Documentar la información recopilada durante el desarrollo del proyecto.

2. MARCO TEORICO

2.1 RED IP FIJA Y MÓVIL

En un Red fija los usuarios y los terminales están permanentemente fijos, conectados físicamente a las redes mediante un cable o mediante espectro radioeléctrico, pero sin poder desplazarse de ubicación. Y en una Red móvil los usuarios están en movimiento dentro de las zonas de cobertura de la red, y los terminales proporcionan a la red las señales que permiten su seguimiento e identificación. (Sánchez, 2003).

2.2 MPLS (Multiprotocol Label Switching). MPLS es un estándar del IETF definido en la RFC3031 (rosen, viswanathan, & callon, 2001) que surgió para consensuar diferentes soluciones de conmutación multinivel.

MPLS es una tecnología híbrida que intenta combinar las características tanto de capa 2 (switching) como de capa 3 (routing) para hacer llegar un paquete de un origen a un destino, a través de una red de interconexión. Este protocolo opera entre la capa de enlace de datos (capa 2) y la capa de red (capa 3) del modelo OSI, gracias a esto puede juntar las características de las dos capas haciendo uso de la velocidad de envío y del control de enrutamiento. (Becerra Sanchez L. , 2007).En figura 1 se muestra la ubicación de MPLS en la arquitectura del modelo OSI.

Figura 1: ubicación de MPLS en el modelo OSI.

Fuente: Autor

2.2.1 Cabecera MPLS.

Como se observa en la figura 2, la cabecera MPLS va después de nivel de enlace de datos y antes de nivel de red y contiene 4 campos que son (ver figura 2):

EL CAMPO ETIQUETA MPLS: contiene la etiqueta de encaminamiento.

El campo EXP indica la prioridad con la que el paquete deberá ser tratado por un LSR. Este campo es experimental y utilizado para soporte de calidad de servicio.

El campo S (Stack) ¨pila¨ indica si en la pila de etiquetas hay más de una Etiqueta.

Campo TTL (Time to Live, ¨tiempo de vida¨). Indica el tiempo de vida del paquete.

Fuente: Autor 2.2.2 Arquitectura de MPLS Como se muestra en la figura 3, una red en un dominio MPLS consta de routers LER (Label Edge Router), los cuales son nodos frontera que inician y terminan el proceso de conmutación por etiquetas de MPLS. Los nodos LSR (Label Switching Router), son routers encargados de hacer la conmutación por etiquetas es decir, leer la etiqueta entrante y colocar otra etiqueta que corresponda con la interface de salida para enviar el paquete hacia el destino. Las líneas en rojo y azul es la señalización del protocolo de distribución de etiquetas y el LSP (Label Switching Path) formado para enviar los paquetes.

Figura 2: Cabecera MPLS

La arquitectura MPLS está conformada por:

LSR (Label Switching Router), es un router convencional, que además soporta la retransmisión de paquetes de acuerdo al principio MPLS, es decir conmutación de paquetes por etiquetas.

LER (Label Edge Router), es un router que se coloca en la frontera entre un dominio MPLS y el internet convencional. Se distingue entre el LER de entrada (ingreso) y el LER salida (egreso). El LER de entrada debe insertar las etiquetas correspondientes a los paquetes que entran al dominio MPLS. Un de LER salida debe eliminar las etiquetas de los paquetes salientes de un dominio MPLS. (Martinez & casares , 2005)

LSP (Label Switching Path), camino que siguen los paquetes. Se define en términos de la transición de etiquetas.

Figura 3: Arquitectura MPLS 1

Fuente: Autor

2.2.3 Funcionamiento MPLS

El funcionamiento de MPLS se basa en dos procesos principales que son el proceso de encaminamiento y proceso de establecimiento de LSPs. Proceso de encaminamiento de paquetes: MPLS es una tecnología desarrollada para el transporte de paquetes que está situada entre la capa IP y la capa de enlace de datos. MPLS se basa en la provisión de un camino basado en la conmutación de etiquetas que se conoce como LSP (Label Switched Path).Al igual

que ocurre en IP, los elementos centrales de la red son los routers que en este caso incorporan la funcionalidad de poder conmutar de acuerdo el valor de las etiquetas que acompañan los datos.

Estos routers se conocen con el termino LSR (Label Swiched Router).El encaminamiento se realiza con cada paquete entrante a un LSR que transporta una etiqueta que está asociada a su LSP. El LSR mantiene una tabla de encaminamiento de etiquetas que específica para cada etiqueta de entrada, tanto el puerto de salida del LSR como la etiqueta que se debe de incorporar a la salida para el nodo siguiente. La principal diferencia de MPLS es que las etiquetas solo tienen significado local y no global. Ver figura 4.

Proceso de establecimiento de LSPs: El LSP se realiza empleando dos protocolos que son Resource Reservation Protocol (RSVP) RFC 2205 (R, Zhang, S, & S, 1997) y Label Distribution Protocol With Constrained Routing (CR-LDP) RFC 3212 (B, y otros, 2002). Ambos operan enviando un mensaje de establecimiento desde el nodo origen al destino del LSP a lo largo del camino deseado. Cada LSR en el camino determina si posee recursos suficientes para soportar el LPS antes de enviar el mensaje establecido al siguiente. Una vez establecido el LSP se envía un mensaje de ACK desde el destino a la fuente a través del camino establecido. (Capmany Francoy & Ortega Tamarit, 2006).

Figura 4: funcionamiento MPLS

Fuente: Autor

2.3 IP MÓVIL

IP móvil es un protocolo que da solución al problema de movilidad de las redes IP. Este protocolo permite que equipos móviles puedan conectarse a Internet mientras se mueven de un lugar a otro. El grupo IETF da las recomendaciones y especificaciones de IP móvil tanto para IPV4 en la RFC 3220 (Perkins C. , 2002) como para IPV6 mediante la RFC 6275. (Johnson & Arkko, 2001). En las siguientes secciones se explicará en forma breve su arquitectura y funcionamiento.

2.3.1 Arquitectura de IPv6 móvil En la figura 5. Se muestra la arquitectura de IPV6 móvil en la cual intervienen el nodo móvil, el nodo correspondiente, el agente local, la dirección CoA (Care of address), red local y red visitada.

Figura 5: Arquitectura IPV6 móvil

Fuente: RFC 6275 (Johnson & Arkko, 2001).

Nodo Móvil (Mobile Node): Nodo que está cambiando continuamente su punto de conexión y se quiere comunicar con otra red.

Nodo Correspondiente (Correspondent Node): cualquier nodo móvil o estacionario que se comunica con un nodo móvil.

Agente Local (Home Agent): Nodo gestor de movilidad. Es el nodo que conoce la ubicación del nodo móvil en cualquier momento.

Red Local (Home Network): Red a la que pertenece el nodo móvil.

Red Foránea (Foreign Network): Red visitada por el nodo móvil la cual es diferente a su red local.

Dirección Local (Home Address): Dirección propia del nodo móvil. Esta dirección no cambia aunque cambie de ubicación.

Dirección Care-of-Address: Dirección temporal obtenida por el nodo móvil en las subredes visitadas. (charles e. perkins,sun microsystem, 1997).

2.3.2 Funcionamiento ipv6 Móvil

El Funcionamiento de IPV6 móvil es realizado de la siguiente forma, el nodo móvil (Mobile Node, MN) es el elemento principal del protocolo y corresponde al usuario que se mueve a través de Internet; la red origen (Home Network, HN) es aquella desde donde parte el nodo móvil y cuyo prefijo coincide con el de la dirección permanente (Home Address, HoA) del nodo; el agente local (Home Agent, HA) es un router IPv6 situado en la red origen responsable de interceptar y de hacer llegar al nodo móvil aquellos paquetes dirigidos a él mientras se encuentra fuera de su red origen; la red visitada (Foreign Network, FN) es otra red distinta a la origen en la que se encuentra actualmente el nodo móvil y en la cual ha adquirido una dirección IP auxiliar (Care-of Address, CoA) a través de uno de los mecanismos clásicos de IPv6; el nodo con el que el nodo móvil se comunica se denomina CN (Correspondant Node). Cada nodo móvil (MN, Mobile Node) se identifica por su dirección local (Home Address) sin importar el punto de ubicación en Internet. Cuando el nodo móvil se encuentra en una red diferente a la red local, le es asignada una dirección temporal denominada care-of-address, la cual provee información de su ubicación actual. Entonces todos los paquetes IPv6 direccionados a la dirección local del nodo son transparentemente enrutados a su care-of-address.

Cuando un nodo móvil está conectado a algún enlace foráneo lejos de su enlace local, este es también alcanzable por su dirección care-of-address. La care-of-address es una dirección IP asociada con un nodo móvil que tiene el prefijo de red

de un enlace particular foráneo. El MN puede adquirir su care-of-address a través de mecanismos de configuración de direcciones IPv6. Tanto como el MN permanezca en esta ubicación, los paquetes direccionados a su care-of-address

serán enrutados al MN. Se puede observar la arquitectura de una red IPv6 móvil en la figura 5, donde una vez el nodo móvil se mueva desde su red local a una red foránea en la cual obtiene su care of address, actualiza al agente local (home agent) sobre su ubicación, mediante un mensaje de actualización (Binding Update), esto se puede apreciar en la figura 6.

Figura 6: Actualización de ubicación del nodo móvil

Fuente: RFC 6275. (Johnson & Arkko, 2001).

Enrutamiento triángulo y optimización de la ruta: cuando el nodo correspondiente envía paquetes hacia la dirección local del nodo móvil, el agente local intercepta los paquetes y los encapsula hacia el nodo móvil mediante la dirección destino Care of address. El nodo móvil cuando recibe los paquetes reconoce el origen de los mismos y envía los paquetes directamente al nodo correspondiente. El agente local puede encapsular los paquetes hacia la dirección care of addrees porque es el único que conoce la ubicación del nodo móvil mediante mensajes de actualización que el nodo móvil está enviando continuamente. Estos mensajes son denominados Binding updates y Binding acknowledgment, mensajes de actualización y reconocimiento. Luego cuando el nodo móvil conoce la dirección del nodo correspondiente envía mensajes de actualización tanto al agente local como al nodo correspondiente y ya la comunicación se hace directamente entre el nodo correspondiente y el nodo móvil; a esto se le llama optimización de la ruta. Ver figuras 6, 7,8.

Figura 7: Enrutamiento triángulo


Figura 8: Optimización ruta


3. DESARROLLO DEL PROYECTO

Conociendo anteriormente el funcionamiento y la arquitectura de las dos tecnologías MPLS + IP móvil, en este capítulo se dará un estado del arte sobre la integración de estas dos tecnologías. Para esto se seleccionaron artículos científicos publicados que tratan sobre el tema. En primera instancia se describe las fortalezas y debilidades encontradas para las tecnologías mencionadas luego se especifica la importancia y la motivación para la integración de las dos tecnologías. Finalmente se da el estado el arte que contiene descripción de las diferentes soluciones propuestas para la integración MPLS + IP móvil al igual que los desafíos futuros de investigación.

3.1 FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE IP MÓVIL

Entre las fortalezas encontradas se tienen:

Los dispositivos móviles pueden cambiar su método de conexión a la red física y su ubicación sin dejar de usar su dirección IP existente.

El esquema general para el direccionamiento y enrutamiento se mantiene como en el protocolo IP normal.

Los dispositivos Mobile IP pueden enviar y recibir desde dispositivos IP existentes que no saben cómo funciona Mobile IP y vice-versa.

IP Móvil es un protocolo que gestiona movilidad con el propósito de proveer internet con soporte de movilidad. ( M. Taha, Hassanein, & Mouftah, 2004).

Mobile IP jerárquico es un protocolo propuesto para gestionar micro movilidad. Su objetivo es reducir la cantidad de señalización a CN y de HA y mejorar el rendimiento de la velocidad de transferencia de datos. (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005).

Entre las debilidades IP móvil se encontraron las siguientes:

Presenta varios inconvenientes, tales como el largo retardo de handover (traspaso) y la redundancia en las tablas de enrutamiento de redundancia, así como también una falta de escalabilidad de red. ( Tian, Chen, Li, & L, 2006).

(Mobile IP, IP móvil): proporciona movilidad de un nodo a otro sin perder conectividad, no está diseñado para proporcionar una mejor calidad de servicio (QoS) en entornos móviles dinámicos. (Shengling & Yong , 2008).

Es importante entender que IP móvil tiene ciertas limitaciones en su utilidad en entornos inalámbricos. Fue diseñado para manejar la movilidad de los dispositivos, pero sólo movilidades relativamente infrecuentes. Esto es debido al trabajo que implica cada cambio. Esta sobrecarga no es un gran problema cuando se mueve un equipo una vez por semana, un día o incluso una hora. Puede ser un problema para movimientos en "tiempo real" tales como el "roaming" en una red inalámbrica, donde puede ser más adecuado el uso de funciones automáticas a nivel de la capa de enlace de datos. Mobile IP se diseñó bajo el supuesto específico de que el punto de unión no iba a cambiar más de una vez por segundo. (Shengling & Yong , 2008).

3.2 FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE MPLS.

Entre las fortalezas encontradas se tienen:

- Soporte para una red convergente.

- Mejora o agiliza el enrutamiento de paquetes mediante la conmutacion de paquetes por etiquetas. ( Tian, Chen, Li, & L, 2006).

- La clasificación de un paquete puede atender a la calidad de servicio con

que se desea que este se propague en la red, asignándose etiquetas

distintas para cada enlace de servicio. (España Boquera, MPLS, 2003).

- El uso de etiquetas simplifica la gestión de rutas explícitas cuyo

establecimiento puede formar parte de la ingeniería de tráfico en la red. Las

rutas explícitas sirven también para emular circuitos virtuales sobre una

tecnología no orientada a la conexión. (España Boquera, MPLS, 2003).

- MPLS es la tecnología que se utiliza en los backbone de red fija ya que es una solución que mejora el rendimiento en la entrega de paquetes y permite crear caminos en los que se garantiza la QoS. (Carmona Murillo, Gonzales Sanchez, & Dmoninguez Dorado, Estudio de la movilidad IP en redes de acceso inalámbricas MPLS con ingeniería de tráfico, 2003).

Entre las debilidades MPLS se tienen:

La carga de señalización alta. (Chumchu & Sirisaingkarn, 2011).Es decir, alta complejidad en el plano de control.

El incremento de velocidad de procesos e los dispositivos de encaminamiento, ha declinado con la aparición de nuevos equipos más rápidos y potentes, como la denominación gigabits router. (España Boquera, MPLS, 2003), lo que compite con la velocidad en conmutación que provee MPLS.

El internet actual se caracteriza por poseer un elevado grado de fiabilidad, derivado de la naturaleza sin conexión del protocolo IP. (España Boquera, MPLS, 2003). Mientras el funcionamiento de MPLS ofrece un servicio orientado a conexión, lo que supone mayor carga de trabajo y señalización.

La posibilidad de apilar múltiples etiquetas aporta beneficios indudables, el incremento de la proporción de información de cabecera transformada contribuye a reducir el rendimiento de la red. (España Boquera, MPLS, 2003).

3.3 IMPORTANCIA DE LA INTEGRACIÓN DE IPV6 MÓVIL Y MPLS A continuación se describen algunos aspectos importantes que mencionaron los autores de los artículos analizados sobre la importancia de la integración IP móvil + MPLS:

Dado el enorme aumento en el uso de dispositivos inalámbricos para acceder a Internet y los servicios multimedia, existe la preocupación por al canzar provisión y mantenimiento de niveles de servicio específico. Por tanto, es razonable considerar una extensión de MPLS en el dominio móvil. (Vassiliou, 2006).

MPLS, cuando se combina con un protocolo de movilidad adecuado puede funcionar bien en una red de acceso por radio y proporcionar los mismos beneficios que ofrece cuando se utiliza en las redes cableadas. (Vassiliou, 2006).

El interés en MPLS como un esquema de envío para MIP se justifica mediante la capacidad de MPLS para proveer calidad de servicio. También por la simplicidad asociada con el establecimiento y mantenimiento de entidades de conmutación por etiquetas. Otro factor importante es que MPLS tiene interoperabilidad tanto con IPv4 e IPv6, al igual que Mobile IP

funciona tanto para IPv4 como para IPv6. Por otro lado, la integración de IP móvil y MPLS solucionan problemas de macro movilidad, en el caso de necesitar proveer micro movilidad es necesario hacer la integración de IP móvil jerárquico con MPLS ( M. Taha, Hassanein, & Mouftah, 2004).

MIPv6 podría brindar movilidad e intercambio de datos, mientras MPLS

podría brindar velocidad en la conmutación de paquetes mediante

etiquetas. (Yu, Sun, & Wu, 2008).

Para reducir la carga de tunelización de paquetes IP en el sistema móvil. ( Khan, Asif, & Saeed, 2012).

El interés por utilizar MPLS junto con Mobile IP se basa en las posibilidades que puede ofrecer MPLS a la hora de reservar recursos, utilizar mecanismos de ingeniería de tráfico y permitir un handover más rápido. (Carmona Murillo, Gonzales Sanchez, & Dmoninguez Dorado, Estudio de la movilidad IP en redes de acceso inalámbricas MPLS con ingeniería de tráfico, 2003).

3.4 ESTADO DEL ARTE DE LA INTEGRACIÓN DE IP MÓVIL Y MPLS.

Con la creación de MPLS y de los beneficios que provee en lo que respecta a la conmutación de paquetes, calidad de servicio e ingeniería de tráfico y la solución al problema de movilidad en redes IP mediante el protocolo IP móvil, surge el interés por investigar y probar la unión de estos dos protocolos y los beneficios que pueda proporcionar dicha integración. A continuación se presenta las diferentes soluciones propuestas y publicadas acerca de la integración de MPLS + IP móvil en la última década.

3.4.1 Propuesta No 1 En ( M. Taha, Hassanein, & Mouftah, 2004). El objetivo es estudiar los esfuerzos para mejorar la funcionalidad de QoS (calidad de servicio) de MIP (Mobile IP) mediante extensiones de MPLS. En este artículo los autores examinan diferentes iniciativas para extender MPLS para IP móvil y los desafíos futuros de investigación.

Entre las iniciativas que estudian los autores mencionan inicialmente (Z, C K, & C C, 2001), en donde se propone un esquema para integrar los protocolos IP móvil y MPLS. La integración mejora la escalabilidad del proceso de envío de datos de IP móvil mediante apalancamiento de las características de MPLS las cuales son conmutación rápida y alta escalabilidad. En este esquema los autores remueven la necesidad de tunelización de él HA (home Agent). Además menciona asunto con

respecto a escalabilidad IP y define los mecanismos de control y señalización requeridos para integrar MPLS + IP móvil.

En otro trabajo mencionado en este documento es (J K, M H, & T W, 2001), el cual propone un esquema de micromovilidad consiente de MPLS, que provee eficiente micromovilidad con soporte de calidad de servicio continuo mediante la combinación de las ventajas de MPLS, tales como soporte de calidad de servicio IP, con la ventaja de esquemas de micromovilidad basada en host, tales como traspasos de baja latencia.

También menciona el trabajo propuesto en (T & D, 2001), en donde se propone una aproximación práctica de MPLS móvil jerárquico para soportar movilidad local. También proponen un proceso de señalización rápido para soportar “make-before-break” en MPLS móvil. Un LSP es establecido antes de que el host móvil se mueva a una nueva red foránea. Y demuestran a través de simulaciones, que con MPLS jerárquico, el retardo de los host móviles durante los periodos de handoff es decrementado considerablemente.

Por otro lado en (T W & J K, 2001), propone una arquitectura de IP móvil jerarquico basado en MPLS para permitir una gestión de ubicación suave y frecuente. Plantea que el protocolo de distribución de etiquetas (LDP) pueda ser aplicado para establecer túneles LSPs (caminos conmutados por etiquetas) entre los agentes móviles (esto es, agentes foráneos y agentes locales). Esto significa que los túneles IP-in-IP pueden ser remplazados por uno o múltiples LSP sobre la red MPLS. Cuando un nodo móvil migra a la subred adyacente, este desarrolla un registro regional y un método de re-establecimiento de LSP parcial. Así que el esquema puede reducir latencia de establecimiento de LSP más que la integración existente de Mobile IP y MPLS. También proponen un esquema de re-enrutamiento multicast para soportar handover suave sobre la red IP móvil jerárquica basada en MPLS después de analizar varios esquemas de re-enrutamiento de LSP.

Dos últimos estudios, uno en (Leung, 2002) , los autores proponen una arquitectura usando MPLS para gestión de micro-movilidad y macro-movilidad integrada. Técnicas nuevas son propuestas para facilitar el establecimiento de LSPs para soportar servicios integrados y diferenciados. El segundo es ( M. Taha, Hassanein, & Mouftah, 2004). Da una percepción de la gestión de etiqueta cuando en una solución integrada de LSPs estático y dinámico son usados entre él HA (home Agent) y el MN (Mobile Node). ( M. Taha, Hassanein, & Mouftah, 2004).

Como conclusiones los autores mencionan que el tema de la gestión de etiquetas requiere una solución más elaborada. Según los autores las etiquetas deben ser consideradas como un recurso de red que se va a gestionar apropiadamente. También deben ser consideradas adecuadamente, la viabilidad de la utilización de MPLS dentro de un contexto de diferenciación de servicios. Se

deben buscar soluciones de ingeniería de tráfico, teniendo en cuenta la naturaleza ágil y heterogénea de las redes móviles. 3.4.2. Propuesta No 2 En (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005), el objetivo es proveer una visión general de la gestión móvil IP basada en MPLS que incluye establecimiento de caminos conmutados por etiquetas, el reenvío de paquetes, y el procesamiento de traspaso/ transferencia. Esta investigación revela el mejoramiento de procesos de handoff dependiendo de la estructura y capacidades de estos esquemas, el tráfico con variedad de requerimientos de ancho de banda podrían ser enrutados con mínima interrupción o paquetes perdidos.

Los autores comienzan explicando el funcionamiento de cada uno de los protocolos por separado, MPLS, IP móvil, IP móvil jerárquico y luego la combinación IP móvil + MPLS (M-MPLS) y MPLS+ IP móvil jerárquico y finaliza explicando una nueva arquitectura denominada HM-MPLS (Hierarchical Mobile MPLS). Teniendo en cuenta que en este proyecto no se ha explicado IP móvil jerárquico, a continuación se da una breve explicación de acuerdo a la explicación dada en el artículo mencionado. IPV6 móvil jerárquico Móvil IP Jerárquico HMIPV6 (Hierarchical Mobile IP, IP móvil jerárquico) en contraposición a la topología plana de IP móvil, es un modelo de gestión de micro movilidad. Su objetivo es reducir la cantidad de señalización hacia el CN y el HA y mejorar el rendimiento de la velocidad de traspaso de IP móvil. HMIP se basa en Mobile IPv6 e introduce una nueva entidad llamada el punto de anclaje de movilidad MAP (V. Vassiliou, 2003). Cuando MPLS se integra con Mobile IPv6, la funcionalidad del MAP se mapeará a otra entidad llamada Agente de dominio externo (FDA Foreign Domain Agent, agente dominio extranjero). La idea principal es que el MN registre CoA del MAP con su HA. Por lo tanto, cuando el MN se mueve a nivel local (su MAP no cambia), sólo tiene que registrar su nueva ubicación con su MAP. No hay necesidad de comunicar este cambio con él HA. La comunicación con él HA para la actualización de la ubicación sólo es necesario cuando el MN se mueve fuera de la Red de Acceso a Radio (RAN). Los autores presentan una aproximación denominada HM-MPLS. Como se especifica en HMIP (Hierarchical Mobile IP, IP móvil jerárquico), donde el MAP

(Mobility Anchor Point, Punto de anclaje móvil), juega un papel importante en HM-MPLS, también es importante una nueva entidad llamada FDA, la cual está afiliada con cada dominio MPLS. La figura 9, muestra la arquitectura relacionada. A diferencia de convencional M-MPLS, aquí no hay FA en el esquema, sin embargo hay puntos de acceso (APs), los cuales son interfaces entre el MN y los FDAs. Los APs podrían ser elementos Ad hocs que están disponibles con MPLS. La funcionalidad de estos APs son para preparar la ruta mejor posible desde el MN a los FDAs y viceversa, basados sobre el protocolo de enrutamiento actual (por ejemplo DSR, AODV etc) usando IPv6 en capa 3. La Figura 10, Muestra el registro del MN en HM-MPLS. El mecanismo de handover mediante el cual RAN es cambiada y por tanto se selecciona un nuevo FDA se muestra en la figura 11.

Figura 9: arquitectura jerárquica IP móvil+ MPLS

Fuente: (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005)

Figura 10: Registro del MN registrado en HM-MPLS

Fuente: (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005)

Figura 11. Procedimiento MN transferencia /traspasó

Fuente: (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005).

En la Figura 9. Cada dominio MPLS se rige bajo el mismo RAN (Radio Acces Network, red de acceso a radio) ver Figura 12. Una RAN está constituida por dos o más LSRs. Como se ha mencionado, los routers en el borde de una red MPLS son denominados LER. Los HA está en constante comunicación con el FAS. La arquitectura propuesta es una estructura jerárquica de dos grados de nivel. El diseño anterior de los HM-MPLS se basa en los siguientes requisitos y Supuestos ver figura 12.

Todos los nodos MPLS en cada RAN están habilitados para movilidad y trabajan con IPv6.

Los nodos (MN y CN) no tienen el protocolo MPLS en sus pilas.

Los FECs están definidos basándose sobre direcciones de nodos finales y requerimientos de calidad de servicio.

Downstream (Caudal de bajada) sobre demanda: Un LSR solicita explícitamente una vinculación de etiqueta para un FEC desde su próximo salto para ese FEC particular.

Control Ordenado: un LSR descarta cualquier vinculación de etiqueta de los routers downstream, si esos routers no son están presentes en el siguiente salto (o más allá de su siguiente salto) para un FEC particular. Este modo de retención requiere de un LSR para mantener menos etiquetas.

Retenciones conservadoras: Un LSR descarta cualquier vinculación de etiquetas de los routers downstream si esos routers no están en su siguiente salto (y no más allá de su siguiente salto) para un FEC particular. Este modo de retención requiere un LSR de mantener menos etiquetas.

Sin fusión de etiquetas: hay una etiqueta única por cada LSP. Si dos paquetes para la misma FEC llegan con diferentes etiquetas de ingreso deben ser enviados con diferentes etiquetas de salida.

Sin agregación: El establecimiento de más de un LSP para la misma FEC es aceptable basado a los requisitos de calidad de servicio QoS.

Figura 12: Arquitectura HM-MPLS

Fuente: (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005).

Los autores mencionan como conclusión que esta investigación revela la mejora de los procedimientos de transferencia y traspaso y dependiendo de la estructura y la capacidad de estos sistemas, el tráfico de una gran variedad de requisitos de ancho de banda podría ser encaminado con una mínima interrupción / pérdida de paquetes. El trabajo futuro consiste en investigar las fallas del sistema de buffer y su efecto en la pérdida de tráfico. Esto incluye realizar la investigación a fondo utilizando herramientas matemáticas y la investigación práctica utilizando entornos de simulación y bancos de pruebas Adecuadas (Adibi, Naserian, & Erfani, 2005).

3.4.3 Propuesta No 3

En ( Tian, Chen, Li, & L, 2006) Objetivo es implementar un sistema prototipo y una red experimental que soporta tanto MIPv6 y MPLS, y se evalúa el rendimiento de las aplicaciones que se ejecutan en la red experimental.

Los resultados de las pruebas indican que la red integrada puede lograr un mejor RTT, jitter, tasa de pérdida, tasa de transmisión de datos y demora en el traspaso que una red no integrada. Sin embargo, con la variación de las cargas útiles, las mejoras en el rendimiento de la red integrada no son tan obvias y en algunos casos el rendimiento es incluso peor que en la red no integrada.

La Red de prueba propuesta por los autores se puede apreciar en la figura 13, Los LER/HA y LER/AR (Access Router) mantienen unidos los dos protocolos MPLS y MIPL. El sistema prototipo está basado sobre Linux OS. Modificando la compilación del kernel y se implementan las funciones de MIPv6 sobre una red MPLS. Las entidades con función principal son LER/HA y LER/AR.

Figura 13: Red de prueba

Fuente: ( Tian, Chen, Li, & L, 2006)

Los autores concluyen que han implementado un sistema prototipo que soporta tanto MIPv6 como MPLS. Basado en el sistema prototipo, se estableció una red de prueba que consistía en diferentes routers MPLS comerciales. Validaron los mecanismos de integración de MIPv6 y MPLS, y también evaluaron el rendimiento de varias aplicaciones en la red de prueba. Los resultados de la prueba indican que la red integrada puede lograr un mejor RTT , jitter, tasa de pérdida, velocidad de transmisión de datos, como también en el retraso del traspaso, que la red no integrada, lo cual es consistente con los resultados teóricos . Sin embargo, con la variación del tamaño de los paquetes, las mejoras en el rendimiento en la red integrada nos son tan obvias y en algunos casos los resultados son peores que en redes no integradas.

3.4.4. Propuesta No 4

En (Vassiliou, 2006) los autores proponen abordar los problemas de diseño que necesitan tenerse en cuenta al crear un protocolo de movilidad para MPLS. Explican qué decisiones necesitan hacerse cuando la arquitectura MPLS estática orientada a la conexión va a ser combinada con el protocolo IP móvil dinámico y sin conexión. Además de la descripción de las consideraciones de diseño, describen un protocolo que es basado en el funcionamiento de MPLS con el IPv6 Mobile jerárquico (HMIPv6) de una manera overlay (superpuesta). Ver figura 14.

Figura 14: Red de acceso radio

Fuente: (Vassiliou, 2006)

Red de Acceso Radio La topología básica utilizada para la investigación del artículo en mención es la que se muestra en la figura 14. La cual es una red de acceso a radio (RAN). La RAN consiste de al menos tres capas de routers conmutados por etiquetas LSRs. Los componentes de borde de la arquitectura son los routers de acceso de radio (RAS), que son los primeros dispositivos conscientes de IP de la red vista desde la terminal móvil. Una o más estaciones base (BS) se unen a una RAS (o integradas a ella) y proporcionan el enlace de radio físico al nodo móvil (MN). Varios RASs están interconectados a uno o más gateways (puertas de enlace) de borde, que a su vez facilitan el acceso a redes (backbone) externas, incluyendo otras RANs. Las RASs y los EGWs (Edge Gateways) están vinculados a través de una red de routers habilitados para MPLS. Se supone que todos los routers de la RAN pueden actuar como agentes de movilidad (MA) para soportar la gestión de la movilidad basada en IP móvil. Jerárquica. Diseño supuesto y especificación El diseño de la estructura de MPLS basada en HMIPv6 y MIPv6 se basan en los Siguientes supuestos:

Todos los nodos MPLS en la RAN están habilitados para la movilidad.

Los procedimientos de IP móvil para la detección de agentes, registro de nodo Móvil, y el enrutamiento se mantienen sin cambios.

Los nodos móviles no tienen protocolos relacionados con MPLS en su pila de protocolos.

Sólo se consideran LSPs de punto a punto.

MPLS opera en los siguientes modos :

Descarga bajo demanda: Un LSR solicita explícitamente una vinculación de etiqueta para un FEC de su próximo salto para ese FEC particular. El control ordenado: Un LSR sólo une una etiqueta a un FEC particular, si se trata de la salida correspondiente a ese FEC, o si ya ha recibido una etiqueta obligatoria para ese FEC. Retención Conservadora: Un LSR descarta cualquier vinculación de la etiqueta de los routers de descarga si los routers no son su siguiente salto (o ya no son más su siguiente salto) para un FEC particular. Este modo de retención requiere un LSR para mantener un menor número de etiquetas.

Existe una etiqueta única por LSP (es decir, las etiquetas no se combinan/unen). Un LSR puede soportar fusión de etiquetas si se ha vinculado a múltiples paquetes entrantes a un FEC que utiliza una única etiqueta de salida. Una vez que los paquetes se transmiten utilizando este método no hay manera de diferenciarlos en términos de su fuente (interfaz de entrada o etiquetas de entrada). Sin la mezcla de etiquetas, si dos paquetes para la misma FEC llegan con diferentes etiquetas de entrada deben ser enviados con diferentes etiquetas de salida.

No se permite la agregación (en otras palabras, más de un LSP para la misma FEC es aceptable). La agregación es el procedimiento de unirse a una sola etiqueta a una unión de FECs, esto es en sí mismo un FEC (dentro de un dominio).

Los autores mencionan que ellos les gustaría poder tener una granularidad más fina de caminos conmutados por etiquetas. Por esta razón permiten más de un LSP para el mismo FEC del mismo nodo final. Los FECs son definidos en los pares de nodos finales y los requisitos de calidad de servicio.

Los autores realizan simulaciones con respecto a los métodos de establecimiento de LSPs, los cuales pueden ser establecidos usando dos métodos:

LSPs manejados por datos: los cuales son establecidos únicamente si los datos necesitan ser transferidos entre nodos.

LSPs manejados por Control: son establecidos antes de que cualquier paquete de datos llegue, basados sobre información de un protocolo de enrutamiento o información explicita de una lista de conexión.

A partir de las simulaciones realizadas los autores concluyen que: el método basado en datos es mejor que el método de control impulsado por el establecimiento de caminos en una red móvil. Los autores también realizan simulaciones con respecto a actualizaciones de enlaces con relación al establecimiento de LSP y concluyen que: una operación de MIP no debe depender de una operación MPLS. Además, si la configuración LSP está basada en datos, una ruta HA-MA sólo debe ser configurada cuando se comunica los datos.


En (Yu, Sun, & Wu, 2008) usa el protocolo de reserva de recursos para garantizar el ancho de banda necesario, tanto como la arquitectura de red de conmutación por etiquetas MPLS para obtener rápido intercambio de datos.

La propuesta de los autores es denominada MIP6oMPLS que es el nombre corto de MIPv6 sobre MPLS. La idea básica de MIPv6oMPLS es usar el túnel LSP para soportar todas clases de servicios IPv6 en redes basadas en MPLS, incluyendo la solicitud de calidad de servicio. En esta arquitectura, los LSRs, están también sirviendo como pasarelas de borde con las características de Agente Local y de Acceso.

MIP6oMPLS

MIP6oMPLS es el nombre corto para MIPv6 sobre MPLS, el cual es una tecnología combinada. Ambas tecnologías son muy útiles en redes de nueva generación (NGI). La importancia radica en que MIPv6 podría brindar movilidad para el intercambio de datos mientras MPLS podría brindar velocidad. Como resultado, la movilidad podría ser implementada en capa 2 mientras la conmutación en capa 3 sería solamente cuando un movimiento global suceda. Esto le ahorraría mucho tiempo a toda la red.

La idea básica de MIP6oMPLS es usar el túnel LSP para soportar todas las clases de servicios IPv6 en redes basadas en MPLS, incluyendo solicitudes de QoS. En esta arquitectura, los LSRs están también sirviendo como pasarelas frontera con las características de Agentes locales y de acceso.

RSVP en un ambiente MIPv6 basado en MPLS

Según los autores encontraron una cantidad de protocolos prometedores y también tecnologías que podrían ser usadas en un NGI (New Generation Internet, nueva generación de internet), tales como IPv6 móvil, tecnología MPLS y RSVP, pero cada uno de estos nuevos métodos tiene sus debilidades cuando se usan separadamente. Así que, combinar más esquemas integrados para estos métodos es algo seriamente necesario.

Aquí proponen un nuevo esquema de reserva de recursos usado en un ambiente de intercambio de datos IPv6 móvil. Este esquema combina las características de IPv6 móvil, MPLS y RSVP todos juntos para lograr alta velocidad e intercambio de datos con calidad de servicio. Y también este esquema puede ser visto como la mejora de RSVP en MIPv6 o una extensión del MIP6oMPLS.

Para explicar la propuesta los autores usan el escenario mostrado en la figura 15, se supone que el MN se mueve desde la sub-red 1 a la sub-red 2, y toda la red es MPLS implementado en un ambiente IPv6. El protocolo de distribución de etiquetas (LDP) y RSVP es ampliamente soportado en nodos MPLS mientras que los LSR de acceso son también usados como routers frontera (BR). Los detalles de la operación son los pasos a siguientes:

1) Antes de que el MN se mueva, el BR en la subred 1 (BR1) obtendrá el valor de etiqueta del BR en la subred 2 (BR2) usando mensajes broadcast y luego enviándolo al MN.

2) El MN suspende el intercambio de datos y genera un mensaje BU conteniendo el valor de etiqueta del BR2, luego envía un mensaje BU al CN y resume el intercambio de datos con el CN.

3) Después el CN obtiene y lee el mensaje BU, este enviará el valor de etiqueta a su MA (Mobility Agent, agente de movilidad) y solicita un mensaje PATH para ser enviado a la subred 2. El agente de movilidad del CN obtiene el mensaje y envía el mensaje PATH al BR2.

4) Cuando el BR recibe el mensaje PATH enviado desde el agente de movilidad del CN, este obtiene el valor de estado de enlace del camino de enrutamiento y el valor del requerimiento de ancho de banda para el intercambio de datos entre el MN y el CN. Luego el BR2 genera un mensaje

RESV y envía este al MA del MN. Mientras tanto, el BR2 envía un mensaje REQ con una nueva dirección de subred para BR1 para prepararse para el handover del MN.

5) BR1 reenvía el mensaje REQ al MN. Si el MN está listo para moverse, este enviará de regreso un mensaje OK para el BR2, de otra manera el MN enviará un mensaje WAIT al BR2 para retardar el handover.

Figura 15: RSVP en redes MPLS

MN: nodo móvil; BR: router de borde; CN: nodo correspondiente; BU: actualización de vinculación.

Fuente: (Yu, Sun, & Wu, 2008)

6) Mientras el mensaje RESV viaja su camino hacia el MA del CN, ciertas operaciones de acuerdo al mensaje RESV deberían ser implementadas sobre cada nodo de enrutamiento soportado. Finalmente el CN obtiene el mensaje RESV y envía un mensaje ACK al BR2 para chequear el ancho de banda dejado sobre cada nodo de enrutamiento: Si todos los nodos obtienen el ancho de banda necesario, el mensaje ACK finalmente alcanzará a BR2.

7) Si el BR2 obtiene el mensaje ACK en el umbral de tiempo predefinido, un mensaje PEMMIT es enviado a BR1 y el handover comienza. Un nuevo camino de intercambio de datos entre el MN y el CN a través de BR2 es

establecido tan pronto como el MN obtiene a la subred 2. Antes de que finalice el movimiento, el CN debería mantener el intercambio de datos con el MN a través de un túnel temporal entre BR1 y BR2. Pero si BR2 no puede obtener el mensaje ACK en cierta cantidad de tiempo, este enviará a BR1 un mensaje de falla el cual será reenrutado al MN después y le dirá al MN que el camino de RSVP entre el CN no pudo ser establecido. El MA continuaría para intercambiar datos con el CN a través del camino original y trataría los pasos de 2 a 6 hasta que el camino RSVP calificado sea establecido.

Este método de reserva de recursos basado en RSVP introducido aquí está basado en métodos de recursos de reservación, es un integrado nuevo pensado para combinar RSVP, MPLS y IPv6. Con las múltiples ventajas heredadas de estos protocolos y tecnologías, los autores creen que sería un método muy útil en el futuro de las redes después de futuros refinamientos en próximas investigaciones.


En (Shengling & Yong , 2008). Los autores propoenen un esquema novedoso para la integración de IPv6 móvil y MPLS (Multi Protocol Label Switching) denominado MPLS Móvil optimizado (OMMPLS).La metaa d Eommpls es hacer el proceso de registro (o refresco de la vinculación) y el establecimiento de LSP o mantenimiento para ser llevado simultáneamente para reducir el retardo en el handover y redundancia de señalización.

Los autores proponen una nueva cabecera de opción salto por salto IPv6 denominada cabecera MPLS, el cual incluye información sobre la configuración o el mantenimiento del LSP. El encabezado MPLS se pone en la actualización de la vinculación o en el mensaje de reconocimiento de la vinculación del protocolo IPv6 móvil. Cuando los nodos de la red reciben este tipo de mensajes, ellos configuran o mantienen el LSP en términos del encabezado MPLS. Adicionalmente, OMMPLS puede integrar IPv6 móvil jerárquico de forma natural, realizando así la rápida reconstrucción del LSP después de que el usuario móvil cambia a otra subred dentro de una región. Los análisis muestran que la latencia de traspaso y la latencia de configuración del OMMPLS son más pequeños que los de los esquemas existentes, lo que significa que se realiza la optimización. OMMPLS

Encabezado MPLS: Para que el proceso de registro (o de actualización de asociación) y la configuración LSP (o mantenimiento) se lleve al cabo al mismo tiempo. OMMPLS define una nueva cabecera de opción IPv6 Hop- by-Hop (salto por salto) llamada cabecera MPLS, en la cual contiene información sobre la configuración y mantenimiento de un LSP. La cabecera de MPLS se define en un formato TLV (type-length-value) como se muestra en la figura 16

Figura 16: encabezado MPLS

Fuente: (Shengling & Yong , 2008) Cada campo en la cabecera MPLS se explica a continuación: Tipo: identificado del tipo de cabecera de 8 bits. Los 3 bits de más alto orden son todos cero que significa que este encabezado debe ser ignorado si no es reconocido por el router, y este no puede cambiar en ruta hasta el destino final del paquete. Los bits restantes indican que el tipo de encabezado es la cabecera MPLS, cuyo valor puede ser uno de los números no utilizados en el espacio de numeración de las cabeceras de opciones salto por salto (S. Deering, 1998). Len: un entero de 8 bits sin signo que indica la longitud total de los campos después de la cabecera MPLS en octetos. Req: Un entero de 8 bits sin signo que especifica la acción que el router actual que recibe la cabecera MPLS solicita el próximo salto a tomar. Req = 0 significa solicitar el siguiente salto para asignar una etiqueta al FEC; Req = 1 significa solicitar el siguiente salto para actualizar el tiempo de vida de LFIB; Req = 2 significa solicitar el siguiente salto para ignorar la cabecera de MPLS, el cual es usado principalmente en el control de errores; Req = 3 ~ 256 están reservados para el uso posterior. FEC: campo de longitud variable contiene uno o más elementos de FEC utilizando el formato introducido en el RFC 3036 (T & D, 2001). Etiqueta: campo de longitud variable contiene una etiqueta, cuyo formato es el mismo que el utilizado en el RFC 3036 (T & D, 2001). Tiempo de vida: Es un entero de 16 bits sin signo que especifica el número de la unidad de tiempo antes de que expire el LFIB (Label Forwarding Information,base de información reenvió de etiquetas). Un valor de cero indica que el LFIB para la FEC debe borrarse.

Cuando un LER o LSR recibe un mensaje BU o BA que contiene la cabecera MPLS, van a establecer o a mantener un LSP en términos de la cabecera MPLS como se describe en los apartados siguientes. Configuración del LSP: cuando todos los nodos relacionados establecen el LFIB para un FEC específico, el LSP está terminado. En esta subsección, se ilustra cómo utilizar la cabecera MPLS para establecer una LSP con un ejemplo de establecer el LSP unidireccional desde un CN a un MN, como se muestra en la figura 17, donde todos los nodos son capaces de MPLS y MIPv6, y el MN se desplaza de AR1 a AR2. (1) Cuando se desplaza hacia el AR2, el MN envía la CN un mensaje de BU con la cabecera MPLS. En la cabecera MPLS, los campos Req = 0, FEC = CoA y Tiempo de vida = un valor no menor que el de cabecera movilidad BU (aquí se supone que es 10 la unidad de tiempo). Esta cabecera MPLS se utiliza por el siguiente salto para crear un LFIB para el FEC. (2) Después de que recibe el mensaje de BU, AR2 crea la LFIB para la CoA de acuerdo con la información contenida en la cabecera MPLS, como se muestra en la figura 17. En primer lugar, se asigna una etiqueta, es decir, la etiqueta 100, para este FEC como etiqueta de entrada del LFIB. A continuación, establece el valor de la vida útil para el LFIB en 10, el mismo que el del campo de por vida en la cabecera de MPLS. Debido a que AR2 es también un LER de salida, la etiqueta de salida y el puerto de salida en la LFIB son ambos definidos con valores nulos (Null). Finalmente, AR2 inserta la etiqueta asignada a nivel local, es decir, la etiqueta 100, a la cabecera de MPLS y envía el mensaje de BU que contiene la cabecera MPLS para el router R2 de acuerdo con enrutamiento IP. (3) R2 adopta las siguientes acciones después de recibir el mensaje de BU AR2: a) Asigna una etiqueta (etiqueta 30) para este FEC como la etiqueta de entrada del LFIB; b) utiliza la etiqueta (etiqueta 100) contenida en la cabecera de MPLS como la etiqueta de salida de la LFIB; c) registra el puerto de entrada (puerto 2) que recibe el mensaje de BU como el puerto de salida en el LFIB; d) rellena el tiempo d vida en el LFIB según el mismo campo en la cabecera MPLS. Finalmente, R2 reemplaza la etiqueta (etiqueta 100) en la cabecera de MPLS por la etiqueta asignada localmente (etiqueta 30) y la envía al siguiente salto. (4) Cuando R1 y AR3 reciben el mensaje de BU sucesivamente, ellos realizan las operaciones como en R2 y crean la correspondiente LFIB como se muestra en la figura 17. Debido a que AR3 es también un LER de entrada, este no necesita asignar al LFIB una etiqueta de entrada. Así, el LSP cuya FEC = CoA es establecida;

(5) Cuando el CN recibe el mensaje de BU de AR3, ignora la cabecera MPLS. Después de que el CN procesa el mensaje BU de acuerdo a MIPv6, este envia de regreso el mensaje BA. Si el registro falla, este es solamente un mensaje regular BA. Sin embargo, si el registro tiene éxito y el CN considera que este es necesario para establecer el LSP cuyo FEC=CN, entonces el CN puede hacer uso del mensaje BA conteniendo la cabecera MPLS para alcanzar el objetivo. El proceso de establecer tal LSP es similar al proceso descrito en los pasos anteriores. Mantenimiento LSP: como se describe en los antecedentes para extender la vida útil de la unión entre la dirección local y el CoA en HA o CN, el MN enviará el mensaje de BU con una vida útil HA o la NC. Después de recibir el mensaje de BU y terminar la actualización, el CN o la HA enviará el mensaje de BA de retroalimentación. Para utilizar suficientemente las señales existentes, OMMPLS utiliza tales señales para mantener el LSP, como se describe a continuación.

Cuando el MN envía el mensaje de BU para actualizar la cache en el CN, este debe poner la cabecera MPLS en este mensaje, donde REQ = 1, FEC = CoA y el tiempo de vida debe ser mayor que o igual a la vida útil de la cabecera de movilidad BU. Una vez que reciba tal mensaje, cada LSR o LER actualizará la vida útil de LFIB cuyo = FEC CoA. Cuando el mensaje de BU llega a la CN, el mantenimiento de la LSP cuya FEC = CoA está terminado. De manera similar, utilizando el mensaje BA, el mantenimiento de la LSP cuyo FEC = CN puede ser realizado. Para actualizar el tiempo de vida de la vinculación caché, los mensajes BU y BA se deben enviar antes de la expiración. Debido a que el tiempo de vida de la correspondiente LFIB se ajusta para que sea no menos que la de la BU o cabecera de movilidad BA, poniendo la cabecera de MPLS en la BU o el mensaje BA mantendrá la LSP en el tiempo. Cuando el MN se desplaza a otra subred, el LSP no utilizado se eliminará automáticamente debido a su caducidad. Tal método de mantenimiento de LSP es también aplicable al mantenimiento de la LSP bidireccional entre el MN y él HA. Control de errores: En este apartado, se propone un control de errores relacionados con la creación del LSP. Cuando un LSR recibe un mensaje BU o BA que contiene una cabecera MPLS y no se puede crear un LFIB para la FEC, por alguna razón, tomará las siguientes acciones:

1) Establecimiento de Req = 2 en la cabecera MPLS para solicitar al siguiente salto para ignorar la cabecera MPLS cuando lo recibe ,

2) Enviar la información sobre el error de establecimiento del LSP y las razones correspondientes al nodo que toma la decisión de enrutamiento. Esta información puede ser incluida en el mensaje extendido el ICMPv6. (Conta., 1998).

Figura17: ejemplo de establecer LSP unidireccional

Fuente: (Shengling & Yong , 2008). En conclusión según los autores para reducir la latencia de traspaso y la redundancia de señalización, se propone un esquema novedoso para integrar MIPv6 y MPLS, llamado OMMPLS.


En (J. Carmona Murillo, 2009) según los autores el objetivo es proponer una arquitectura que computa caminos MPLS articulados y permite la provisión de QoS en redes Mobile IPv6 a través de mecanismos de ingeniería de tráfico. Presentan, además, restricciones de QoS que deben tenerse en cuenta en un entorno de movilidad y que permiten optimizar el rendimiento global de la red.

Arquitectura articulada de movilidad basada en MPLS

Los autores analizan una arquitectura diseñada para ofrecer un encaminamiento optimizado en una red MPLS, donde los nodos finales son dispositivos móviles que irán cambiando de subred durante el tiempo de la conexión. La base de esta arquitectura es considerar que el dominio que da servicio a los nodos móviles sea MPLS. En un entorno donde se producen gran cantidad de movimientos entre subredes, es común que un nodo móvil cambie de router de acceso y, por tanto, que el LSP que estuviera establecido se liberará y se creará otro hasta el nuevo router de acceso. El hecho de liberar un LSP y crear otro nuevo en cada movimiento resulta muy costoso y no parece ser la mejor solución cuando uno de los objetivos es minimizar el tiempo que tarda en reestablecerse la comunicación durante el proceso de handover. Como lo muestra la figura 18.

Figura 18: Arquitectura MPLS-MIPv6 propuesta

Fuente: (J. Carmona Murillo, 2009) En conclusión los autores analizaron trabajos futuros que se deben realizar como son los hechos de que sean los nodos de entrada MPLS los que se encarguen de computar las rutas, cada vez con más restricciones puede llegar a suponer una carga adicional de cómputo que afecta negativamente al proceso de handover. Desde hace varios años, el IETF está desarrollando una nueva técnica que libere del cómputo de LSPs a los nodos MPLS. La arquitectura PCE (Path Computation Element). (A. Farrel, 2006). El diseño de la arquitectura articulada con la inclusión de PCE para el cálculo de las rutas con restricciones de ingeniería de tráfico se muestra en la Figura. 19. En esta imagen aparecen elementos propios de PCE que pueden encontrarse en (A. Farrel, 2006). Así, se podría liberar de trabajo a los nodos LER, y serían los

propios agentes PCE los que se encargan de calcular los túneles LSP y los segmentos del camino cuando se produzca un movimiento.

Figura 19: Arquitectura propuesta con la inclusión del PCE

Fuente: (J. Carmona Murillo, 2009).


En (Chumchu & Sirisaingkarn, 2011) los autores proponen un nuevo protocolo para la integración del móvil IP y MPLS, denomnado B-MPLS.

El protocolo propuesto por los autores, está basado sobre la información de capa 2 y una simple técnica de buffer. El análisis de rendimiento del protocolo propuesto es simulado por el simulador de red NS2.

Los autores proponen un handover en redes MPLS micro móvil usando una técnica de búfer y restablecimiento de LSP llamada B-MPLS. El algoritmo propuesto es adecuado para redes IEEE 802.11. Eso se realiza porque el algoritmo utiliza información L2 reportada por nodos móviles hacia el FA (Foreign Agent). Este algoritmo no necesita modificar el controlador de interfaces. Para obtener información de capa 2, el agente móvil requiere que la información de L2 del sistema operativo controle los nodos móviles. La información del L2 es periódicamente enviada por los nodos móviles al FA. Tiempo de búfer de protección y establecimiento de LSP y son funciones del servidor FA. La decisión

es diferente del FC y FMC, que la decisión de ambos algoritmos es representada por los nodos móviles. La ventaja del algoritmo propuesto por el autor es que el servidor FA puede usar otros ambientes para decidir por ejemplo el tamaño de búfer disponible, QoS (Quality of Service) Calidad del servicio etc.

Otras propuestas de micro movilidad que analizan los autores de este son: A. M-MPLS: (V, H L, D A, J, H P, & J, 2003) Los autores analizaron la integración del MPLS e IPv6 móvil jerárquico (HMIPv6) el cual es propuesto en dos modos de operación: en overlay y una estructura integrada. En una estructura integrada, el MPLS y HMIP operan independientemente cada uno (Sin tener un proceso común, tablas o señalización). Esto causa ineficiencia de cambio de capas porque los módulos MPLS no se comunican directamente con IP móvil. Por otro lado, en una estructura integrada las funciones relacionadas aparecen como resultado, las operaciones de redes son más rápidas y optimas, lo cual da una mejor cobertura y reduce el tiempo del proceso. En otras palabras, la estructura integrada da la óptima cobertura, el cual la arquitectura de nodos por MPLS es apoyada por la movilidad y los enrutadores. La arquitectura de red está basadas en una jerarquía similar a la de la figura 20 Rutas de acceso a radio (LFA en figura 20), en un router de acceso a radio (RAR, LFA en la figura 20), en un LSR de frontera, el cual es conectado inmediatamente con LSRs y provee conectividad a los terminales de móviles. El punto de anclaje de movilidad (MAP en la figura 20), otro LSR de borde, que conecta las otras subredes. Una direccipon Care of Adress (CoA) usada como clase de equivalencia de envío (FEC) en la base de información de envío de etiquetas (LFIB). El paquete es encapsulado a lo largo del HA hasta el túnel de RAR. Adicionalmente la encapsulación encabezada era CoA la cual es la dirección destino. Para tener la mutua operación del MPLS y del MIP en la misma capa, LFIB ha sido modificado adicionándole un nuevo campo. Este campo contiene unos puntos de entrada a otro en la misma tabla.

B. FH-micro móvil MPLS: (R. Langar G. L., 2004), (R. Langar S. T., 2006) apunta a reducir la alteración de servicio durante él envió por medios establecidos de un LSP antes de que un MN se mueva hasta una subred. Las arquitectura de red utilizada es similar a (V, H L, D A, J, H P, & J, 2003) . The Label Edge Router Gateway (LERG, en un borde LSR, es capaz de filtrar paquetes entre diferentes dominios y el Label Edge Router/Foreign Agent (LER/FA, LFA dentro, el otro LSR frontera, conecta muchas estaciones de base (BSs). Allí se encuentran dos tipos de LSP definidos en infraestructura: LSP activo y LSP pasivo. El LSP activo es el actual LSP usado para transferir datos entre LERG y el servidor actual LER/FA. El otro LSP, un pasivo LSP, es un LSP establecido entre LERG y el próximo destino LER/FA el cual no es actualmente usado hasta que es activado.

Cuando el MN entra a sobreponerse en un área de la frontera de celdas de dos sub-redes, MN hace funcionar L2, para una transferencia. Entonces, MN enviará señalización de handover para notificar la actual LER/FA el cual entrega el mensaje al LERG para una posible handoff. Al mismo tiempo que LERG recibe el mensaje, el LERG inmediatamente inicia el procedimiento del LSP puesto en marcha con el nuevo LER/FA antes de que las transferencias del L3 ocurran. Esto es un LSP pasivo entre el LERG y el nuevo destino LER/FA se establece. En ese momento la dirección IP de LER/FA`s actual. Así que, tan pronto como el MN se mueve hacia la sub-conexión, informa de su llegada y empieza su proceso de registro con el LERG. El LSP pre-establecido será así activado y el tráfico será entregado a través del LSP activado.

C. MFC- MPLS micromóvil: descrito por la misma arquitectura de rede como la de FH-MPLS micro móvil, la cual se encarga de la movilidad local eficientemente. Este esquema está basado en el reenvió por concepto de cadena. En otras palabras allí hay un maestro LER/FA así que MN cada vez que se mueve hacia una sub-red desarrolla un registro local con el maestro LER/FA solo a cambio del LERG. Para evitar una cadena de transmisiones, una larga entrada es establecida. Cuando la transmisión entra, al MN será registrado al LERG y el transmisor en cadena del MN será renovado.

Figura 20: Arquitectura de micro movilidad MPLS de redes acceso inalámbrico

Fuente: (Chumchu & Sirisaingkarn, 2011).

D. MiM-MPLS: La arquitectura de red de MiM-MPLS (Chumchu T. S., Design and Implementation of Micro-Mobile MPLS for NS-2 , 2008).Está basada en una arquitectura jerárquica como se puede observar en la figura 20. En el momento del inicio de redes, el LSPs está pre establecido en MiM-MPLS entre LFAs y LG. Además, MiM-MPLS tiene características en reparto N, mecanismo de protección y mecanismo de registro estos por mejorar las transmisiones del MIm-MPLS.

Cuando el CN envía un mensaje al MN, el mensaje es enviado a lo largo del LSP(s) pre establecido al MN. Al mismo tiempo, MN alcanza la frontera de un área más efectiva de la actual AP. En la suposición de un movimiento en la capa de enlace es en MiM-MPLS para predecir la posible ubicación del próximo MN` s. Entonces el MN representa al mecanismo de pre registro con el nuevo LFA. Al mismo tiempo, el antiguo LFA empieza a proteger los paquetes que llegan. Cuando el MN alcanza los límites de una sobrepasada área, el MN recibe y funcionando en L2 y envía un mensaje de movimiento de IP móvil al antiguo LFA. El antiguo LFA envía un mensaje respuesta al MN y la transferencia L2 ocurre. El MN entonces envía el IP móvil mensaje de registro con un nuevo LFA y el nuevo LFA para el envío de los paquetes entrantes y entonces continua protegiendo los paquetes entrantes destinados por MN, hacia la nueva sub red a lo largo del LSPs pre establecidos. En este caso el MN podría recibir paquetes del antiguo LFA a través del nuevo LFA antes de que las transferencias L3 sean completadas, (puede ser antes de que MN reciba los registros de vuelta desde el LG).

El MPLS móvil propuesto

MPLS móvil propuesto está basado en un mecanismo de protección y técnica pre establecida. El mecanismo de protección distingue desde la protección de los antiguos experimentos que se han propuesto con algoritmo y se mueve con decisión en defensa del LFAs a cambio del MNs. El algoritmo es mostrado en la figura 21, figura 22 y figura 23.

La figura 21 muestra los procedimientos de registro normal. La figura 22 muestra los procedimientos de entrega. Cuando el MN se mueve hacia un nuevo FA, será notificado al antiguo FA (FA1) para detener la protección de nuevos paquetes. La figura 23 muestra la actualización de registro y la información L2. Información L2 será demostrada por el servicio FA para empezar la protección y un LSP pre establecido. Las técnicas tienen ventajas así como el servidor FA tiene la oportunidad de decidir si es tiempo de proteger o no. El servidor FA según el autor analizando usando algunos parámetros.

Figura 21: Procedimiento de registro normal

Fuente: (Chumchu & Sirisaingkarn, 2011)

Figura 22: Procedimiento de Registro durante el traspaso


Figura 23: Actualización de Registro


En conclusión según los autores, MPLS móvil está basado en técnicas de protección y LSP pre-establecidos usando información L2. Los simuladores de extensión en NS2 dieron resultados primordiales. El simulador fue publicado en (Chumchu T. S., Design and Implementation of Micro-Mobile MPLS for NS-2, 2008). Los resultados muestran los paquetes perdidos y en muy baja comparación los resultados del MPLS móvil sin técnicas de protección.


En (Astudillo, Calderon, & Ortiz, 2011) proponen un esquema de handover que soporta MPLS en un dominio Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) que mejora la movilidad y da calidad de servicio (QoS) y capacidades de la Ingeniería de Tráfico (TE) en las redes de acceso inalámbrico.

Integración de MPLS y PMIPv6 Los autores investigan una arquitectura PMIPv6/MPLS llamado PM2PLS. En primer lugar, analizaron conceptos previos sobre la integración de MPLS y MIPv6 (y sus extensiones), y luego, se describen las consideraciones de diseño, el MAG( Mobile Access Gateway, pasarela de acceso móvil) y el funcionamiento LMA (Local Mobility Anchor, punto de anclaje móvil local) y, por último, se describe el flujo de señalización entre los componentes. Conceptos previos Según los autores la integración MIPv6, HMIPv6 y / o FMIPv6 en redes MPLS consideran dos modelos para lograr esto: integrado o por superposición (overlay)

(Vassiliou, 2006) . En el modelo integrado, algunos procesos están unidos; en el overlay los procesos e información son separados. Los autores decidieron utilizar el modelo de superposición (overlay), ya que permite una fácil integración con las redes MPLS actuales desplegadas. Otro elemento importante en integraciones anteriores es la relación entre actualizaciones de vinculación y el establecimiento de LSPs. Hay dos propuestas. La primera de ellas es hacer la configuración LSP en una forma encapsulada (Vassiliou, 2006) lo que significa que el establecimiento de LSP se inicializa después de un mensaje actualización de vinculación (BU) que llega al Home Agent (HA), Punto de anclaje de la Movilidad (MAP) o Gateway regional (RG), pero el Reconocimiento de Vinculación (BA) se envía después de que un proceso de configuración LSP se termina. El otro método es llamado secuencial, donde se inicializa la configuración LSP después de que un proceso de actualización de vinculación terminó exitosa (Vassiliou, 2006) . Esto significa que la configuración LSP se inicializa cuando un mensaje BA llega al CN, Foreign Agent (FA) o Access Router (AR). En (Vassiliou, 2006) se llega a la conclusión de que esa manera secuencial tiene un mejor rendimiento de traspaso que mediante el modelo encapsulado. En los esquemas del autor la relación entre las actualizaciones de enlace y la configuración LSP se puede ver como "secuencial", se ha optimizado la configuración LSP ya que el proceso se inicializa en la LMA después de que el mensaje de actualización de vinculación en el Proxy (PBU) ha sido aceptado y el mensaje de reconocimiento de vinculación del proxy ha sido (mensaje PBA) enviado, que se espera a que el PBA llegue al MAG. Consideraciones de diseño

Los autores consideran el diseño para la arquitectura PM2PLS. Utilizando túneles LSP como se especifica en (rosen, viswanathan, & callon, 2001) . El túnel LSP debe ser " bidireccional" entre el MAG (Es una entidad que cuenta con el MAG (de PMIPv6) y LER(Es una entidad que tiene la LMA (de PMIPv6) y LER (de MPLS) funcionalidad dentro de su pila de protocolos), (de MPLS) funcionalidad dentro de su pila de protocolos.) y el LMA (dos túneles LSP establecidos por RSVP- TE, uno de LMA con MAG y otra entre el MAG y el LMA). Según los autores teniendo en cuenta que la ruta del LSP sigue el mismo camino que LSP downstream. Este túnel” bidireccional" LSP debe ser utilizado para la transmisión de tráfico de datos de los nodos móviles entre el MAG y el LMA. Esto también fue utilizado para el envío de PBU y PBA entre MAG y LMA.

El establecimiento del LSP puede ser preestablecido o asignado dinámicamente. En una forma dinámica, el LSP sería fijado una sola vez, cuando el primer MN llega a MAG específico, el siguiente el NM pueden usar el LSP establecido, si es Necesario volver a evaluar las capacidades de IFE, debe ser realizado por técnicas de RSVP- TE. Esto también mejora la entrega de los mensajes de vinculación del proxy y reconocimiento de vinculación de proxy de actualizaciones de ubicación subyacentes del ordenador de red proxy.

La introducción de la movilidad en la red MPLS debe estar en una forma overlay. Esto significa que la base de datos no se integrará entre PMIPv6 y MPLS. El BC, BUL y el Label Forwarding Information Base (LFIB) deben mantenerse por separado. Pero una relación entre la secuencia de procesos se debe realizar y la información debe ser compartida. El MN debe tener IPv6. Sólo se tiene en cuenta el uso de IPv6 en el MN.

El MN debería estar basado en IPv6. Solamente se considera el uso de IPv6 en el MN-HoA, ya que el proceso de configuración de direcciones en IPV4 es muy largo, en lugar de eso soporta configuración de direcciones stateless IPv6.

La red de trasporte podría ser IPv6 o IPv4.

El tráfico en el mismo MAG es manejado por este mismo.

La red de acceso inalámbrica que consideran los autores en este estudio es 802.11. Es necesario definir el tipo de la red de acceso (AN) debido al análisis que será descrito, pero esto no implica que otras tecnologías de acceso como LTE (Long Term Evolution), WiMAX o 3G no puedan ser usadas con PM2PLS.

La arquitectura no soporta Multicast.

Componentes de Arquitectura Los autores describen los componentes de la arquitectura en la Figura 24, la figura 25 da la pila de protocolos de las entidades PM2PLS y el flujo de señalización entre ellos cuando se produce un traspaso como se muestra en la Figura 26.

Figura 24: Escenario PM2PLS

Fuente: (Astudillo, Calderon, & Ortiz, 2011)

Figura 25: componentes de protocolo pila PMIPv6MPLS


Figura 26: Señalización de flujo PM2PLS.


MAG/LER: Es una entidad que cuenta con la funcionalidad de MAG (de PMIPv6) y LER (de MPLS) dentro de su pila de protocolos. LMA/LER: Es una entidad que tiene la funcionalidad de LMA (de PMIPv6) y LER (de MPLS) dentro de su pila de protocolos.

LSR: Es un router MPLS como se especifica en (rosen, viswanathan, & callon, 2001). MN: Es un nodo móvil que implementa IPv6. CN: Es un nodo móvil / fijo que implementa IPv6 LMA / LER Operación Cuando un mensaje PBU es recibida por el LMA, este procesa el mensaje como en (Gundavelli S. L. K., 2008), después de que el PBU es aceptada y el PBA es enviado, de inmediato la LMA verifica si está asignada PCoA del MN a una FEC (hay LSP túnel entre LMA y el MAG MN). Si ya existe un registro con el MN- PCoA como FEC, no es necesario configurar el LSP, ya que un túnel LSP ya existe, sino un mensaje de Trayecto RSVP se genera a partir de LMA a MAG para configurar el LSP entre LMA y el MAG. Cuando finalice el proceso de configuración LSP (Mensajes de RSVP, path y resv, se reciben y procesan) y el LMA ha asignado una etiqueta al FEC, que debe tener una entrada en el LFIB con el FEC, y asignar a el túnel entre LMA y el MAG. Periódicamente, la capacidad LSP debe ser evaluada con el fin de asegurar que el tráfico cruce el LSP. MAG / LER Operación Según el autor cuando un mensaje de PBA es recibido por el MAG con el campo de estado establecido a cero (aceptado), procesa el mensaje de la misma manera como se especifica en (Gundavelli S. L. K., 2008), y luego el mensaje path de RSVP se genera a partir MAG al LMA para configurar el LSP entre el MAG y el LMA. Si entra ya con el existente LMA del MN a un FEC, no es necesario configurar el LSP, puesto que ya existe. Periódicamente, la capacidad LSP debe ser evaluada con el fin de asegurar que el tráfico a través de la LSP sea satisfecho. Los autores concluyen que han propuesto una integración de MPLS y PMIPv6 llamados PM2PLS que optimiza el establecimiento de LSP bidireccional mediante la integración de las actualizaciones de vinculación y el establecimiento de LSP bidireccional en una manera secuencial optimizada; que también usaron el LSP establecido entre el MAG y la LMA para el envío de mensajes de PBU y PBA cuando estos existen. Compararon el rendimiento de PM2PLS con PMIPv6 y PMIPv6/MPLS. Demostraron que PM2PLS tiene un handover más bajo que PMIPv6/MPLS, y ligeramente más bajo que en PMIPv6. La sobrecarga operacional en esquemas basados en MPLS es más bajo que en esquemas PMIPv6 ya que usa LSPs en lugar de tunelización IP. Con MPLS integrado en un dominio PMIPv6, la red de acceso puede usar QoS intrínseca y capacidades de ingeniería de tráfico de MPLS. Esto también permite el futuro uso de Diffserv y/o Inserv en un dominio PIMPv6/MPLS.

3.5 DESAFIOS FUTUROS DE INVESTIGACIONES

La investigación general para redes heterogéneas en lo que respecta al

mapeo de interfaces debe ser investigada para asuntos relacionados a

cualquier solución de integración de IP móvil sobre MPLS. ( M. Taha,

Hassanein, & Mouftah, 2004).

Predice que en trabajos futuros se integraran arquitecturas (Astudillo,

Calderon, & Ortiz, 2011) PM2PLS y QoS como Intserv y/o Diffserv con el fin

de asegurar QoS en una red de acceso MPLS con movilidad habilitada

donde el MN no se basa en MIPv6.

En (J. Carmona Murillo, 2009). PCE es la principal propuesta de trabajo futuro, existen otros mecanismos que pueden mejorar el rendimiento de la arquitectura, como el Cranback Signaling, los mecanismos de restauración local de LSPs (Local Path Restoration) o las comunicaciones P2MP (Punto-Multi-Punto).

CONCLUSIONES

En este trabajo se logró describir los protocolos IP móvil y MPLS por separado mostrando su arquitectura y funcionalidades principales y luego se describió algunas propuestas encontradas para la integración de estos dos protocolos que buscan tomar ventaja de las capacidades y beneficios que cada uno ofrece logrando una arquitectura compacta que provee movilidad IP en redes que trabajen con MPLS.

Para mí fue de gran importancia haber investigado sobre el estado del arte de IP móvil y IP/MPLS siendo un proceso que me permitió conocer más sobre nuevas tecnologías y también lo difícil que es entender su funcionamiento y beneficios que pretenden dar a conocer los autores sobre estas dos tecnologías y su integración.

En la realización de este proyecto fue de suma importancia inicialmente comprender el funcionamiento de cada tecnología por separado, para luego poder entender las propuestas de integración IP móvil/MPLS, teniendo en cuenta que en algunos artículos estos conocimientos previos se obvian y solo se concentran en dicha integración.

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RICARDO ANDRÉS ECHEVERRY GÓMEZ