Architecture de mobilit dans un systme satellite DVBSRCS

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Architecture de mobilité dans un système
satellite DVB-S/RCS

• Thierry Gayraud Baptiste Jacquemin Pascal
  Berthou
• gayraud_at_laas.fr baptiste.jacquemin_at_laa
  s.fr berthou_at_laas.fr

19 Janvier 2007
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Plan de la présentation

• Architecture dun système satellite DVB-S/RCS
• Solutions pour la prise en compte de la mobilité
  dans les réseaux terrestres
• Performances des solutions de mobilité dans un
  système DVB-S/RCS
• Objectif de la présentation Concevoir et mettre
  en uvre une architecture de mobilité adaptée au
  satellite et compatible avec le terrestre.

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Architecture dun système satellite DVB-S/RCS
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Introduction

• DVB-S (Digital Video Broadcasting transmission
  via Satellite)
• Standard de la diffusion de la télé numérique par
  satellite
• DVB-RCS (DVB Return Channel via Satellite)
• Proposée par lETSI en 1999
• Standard pour la voie de retour par satellite
• Capacité démission pour les terminaux satellites
• gt Connectivité IP bidirectionnelle par satellite

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Topologie étoilée

• Satellite transparent
• GW (Gateway)
• Centralise lensemble du trafic dans le réseau
  satellite
• NCC (Network Control Center) Allocation et
  gestion des ressources du système
• NMC (Network Management Center) Administration
  du système
• ST (Satellite Terminal)
• Assure linterconnexion entre équipements
  utilisateurs et le réseau satellite

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Topologie maillée

• Satellite régénératif
• NCC et NMC
• indépendant
• ST (Satellite Terminal)
• Routeur daccès pour le réseau satellite
• Communique directement

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Objectif dun système satelliteDVB-S/RCS

• Complémentaire des réseaux terrestres
• gt Solutions compatibles avec le terrestre
• Mobilité
• Sécurité
• QoS
• Etc...
• gt Solutions adaptées aux caractéristiques
  spécifiques du
• système satellite

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Solutions pour la prise en compte dela mobilité
dans les réseaux terrestres

• Mobile IPv6
• Hierarchical Mobile IPv6
• Session Initiation Protocol (SIP)

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Mobile IPv6 Principe de base

• Les acteurs
• Le nud (ou terminal) mobile
• MN toujours adressable par son
• adresse mère (Home Address
• HoA)
• Le nud correspondant CN
• Lagent mère ou HA équipement réseau gérant la
  mobilité.

Le principe 1. Déplacement du MN 2. Le MN
envoie un Binding Update (BU) au HA 3. Le MN
reçoit un Binding Acknowledgement (BA) du
HA 4. Le CN envoie un message à destination de la
HoA du MN 5. Lagent mère intercepte les paquets
et les tunnèle jusquau MN
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Mobile IPv6 Loptimisation de route

• Lobjectif Avertir son correspondant de son
  adresse temporaire pour communiquer directement
  avec lui.
• Le principe
• Le CN envoie un 1er paquet à destination de la
  HoA qui va être intercepté par le HA.
• Le MN voit arriver ce paquet par le tunnel. IL
  peut alors choisir de signaler sa position au CN.
  
• Le MN envoie un BU directement au CN.
• En retour, le CN envoie un BA au MN, la
  communication est directe

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Limitation

• Mobile IPv6 se révèle très inefficace lorsque le
  mobile change souvent de point dancrage à
  lintérieur dun même domaine.

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Solutions pour la prise en compte dela mobilité
dans les réseaux terrestres

• Mobile IPv6
• Hierarchical Mobile IPv6
• Session Initiation Protocol (SIP)

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Hierarchical Mobile IPv6

• Objectif Diminuer les échanges de messages entre
  le mobile et son agent mère.
• Nouvelle entité le MAP (Mobility Anchor Point)
• 2 adresses temporaires
• Une regionale (pour un domaine)
• Une locale (pour un sous-réseau)

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Hierarchical Mobile IPv6

• Changement de réseau visité
• Attribution dune LCoA et dune RCoA au mobile
• Envoi dun BU comprenant la RCoA au HA
• Déplacement dans un même domaine (ou réseau
  visité)
• Attribution dune nouvelle LCoA
• Envoi dun BU local au MAP
• Le MAP intercepte alors les paquets à
  destination de la RCoA et les transmet jusquà la
  LCoA (encapsulés)

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Limitation

• Mobile IPv6 et HMIPv6
• Adaptés pour les connexions TCP longue durée
  (ftp...) et applications standards dinternet
  (web browsing, http ...)
• ne peuvent tenir compte des exigences temporelles
  des applications temps réel

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Solutions pour la prise en compte dela mobilité
dans les réseaux terrestres

• Mobile IPv6
• Hierarchical Mobile IPv6
• Session Initiation Protocol (SIP)

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SIPIntroduction

• Standard ouvert de VoIP le plus étendu
• De nombreuses entreprises (Microsoft, Cisco )
  adoptent SIP en tant que contrôle dappel
• Avantages pour la mobilité
• Localisation des utilisateurs fonctionnalité de
  base
• Évolution progressive et donc adaptative des
  ressources

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Principe de fonctionnement et architecture de SIP

• Protocole de signalisation appartenant à la
  couche application du modèle OSI
• Rôle ouvrir, modifier et libérer les sessions
  multimédias (visioconférence, télé-enseignement,
  VoIP )
• Identification grâce à une URL SIP
  (sipbaptiste_at_laas.fr)

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Principe de fonctionnement et architecture de SIP

• Entités logiques
• Des agents utilisateur applications de
  lutilisateur final (ex  terminal
  de visioconférence sur IP).
• Des serveurs de localisation qui aident à
  localiser un agent utilisateur (UA) en réalisant
  une association dadresse SIP publique vers une
  ou plusieurs adresses SIP locales associées à un
  terminal donné (ex de sipbaptiste_at_laas.fr vers
  sipbaptiste_at_mypda.laas.fr).
• Des serveurs denregistrement par lintermédiaire
  desquels un utilisateur signale sa nouvelle
  localisation quand il change de terminal ou de
  réseau.
• Des serveurs proxy (PS  Proxy Servers) qui sont
  les serveurs auxquels doivent sadresser les UA
  pour relayer leurs requêtes. Ils sappuient sur
  les serveurs de localisations pour rediriger
  correctement les requêtes vers ladresse SIP
  locale la plus adéquate.

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La mobilité SIP

• Le principe
• Déplacement du mobile (changement de réseau)
• Envoi dun reINVITE
• Réponse par un message OK
• Envoi du message ACK, la communication reprend
• Avantages
• Pas de phase de routage triangulaire
• Possibilité de renégocier les paramètres de la
  session
• Limitation
• Impossible de gérer la mobilité dans le cadre
  dapplications basées sur TCP

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Les différents types de déplacements considérés
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Performances des solutions de mobilité dans un
système DVB-S/RCS maillé

• Plateforme démulation du système satellite
• Évaluation du temps dinterruption des
  différentes solutions proposées
• Limitations de Mobile IPv6

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Plateforme démulation du système satellite

• Basée sur un réseau de 10 machines indépendantes
• Permet de reproduire les mécanismes liés au
  satellite
• Encapsulation
• Technique daccès au canal satellite (allocation
  de bande passante à la demande)
• Émulation des liens montant et descendant
• Caractéristiques de transmission spécifiques au
  satellite (délai, gigue, profil derreur).

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Plateforme démulation du système satellite

• Réseau satellite émulé par un réseau Ethernet
  interconnectant
• LEmulateur Satellite (SE) émulation de la
  liaison physique par des délais, des taux
  derreur binaire et émulation de spots (zones de
  couvertures), tout ceci de manière hautement
  configurable.
• Le Network Control Center (NCC) chargé de
  lallocation des ressources radios aux terminaux
  satellites et gère la synchronisation globale du
  système.
• Les Terminaux Satellites (ST) qui possèdent deux
  interfaces DVB-S et DVB-RCS et une interface
  réseau local (Ethernet).
• 3 Réseaux locaux permettent de relier les
  terminaux utilisateurs aux STs large choix
  dexpérimentation.

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Performances des solutions de mobilité dans un
système DVB-S/RCS maillé

• Plateforme démulation du système satellite
• Évaluation du temps dinterruption des
  différentes solutions proposées
• Limitations de Mobile IPv6

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Évaluation du temps dinterruption des
différentes solutions proposées

• T (interruption) T (Niveau 2) T (Niveau 3) T
  (messages mobilité)
• T (Niveau 2) synchronisation, lauthentification
  et lassociation
• T (Niveau 3) temps nécessaire pour obtenir une
  nouvelle adresse (RA DAD)
• T(RA)50ms selon notre configuration
• T(DAD)1500ms (conforme à RFC 2461)
• T (messages mobilité) temps nécessaire à lenvoi
  et à la réception des messages permettant le
  rétablissement de la session à la nouvelle
  position du MN

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Évaluation du temps dinterruption des
différentes solutions proposées

• T (messages mobilité)
• T(propagation à travers le satellite)250ms
• T(message SIP traversant le satellite)300 ms
• T(message MIPv6 traversant le satellite)275 ms

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Évaluation du temps dinterruption des
différentes solutions proposées
29
Performances des solutions de mobilité dans un
système DVB-S/RCS maillé

• Plateforme démulation du système satellite
• Évaluation du temps dinterruption des
  différentes solutions proposées
• Limitations de Mobile IPv6

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Expérimentations sur le délai

• Scénario de test pour le délai

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Expérimentations sur le délai

• Mesure pour un ping

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Expérimentations sur le délai

• Mesure avec loutil FL3
• Logiciel développé par le LAAS
• Fonctionnalités
• Capture de flux
• Rejeu de flux
• Analyse de flux

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Expérimentations sur le délai

• Mesure pour un flux rejouant de la
  videoconférence (Gnomemeeting)

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Overhead dû à Mobile IPv6

• Paquet envoyé (ou reçu) par le MN depuis son
  réseau mère 78 octets (typiquement paquet VoIP)
• Paquet envoyé (ou reçu) par le MN depuis un
  réseau visité 102 octets
• Overhead24 octets (33)
• Paquet envoyé (ou reçu) par le MN pendant la
  phase de routage triangulaire 118 octets
• Overhead40 octets (50)

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Conclusion

• Mobile IPv6
• Long mais adaptée aux connexions TCP
• HMIPv6
• Intéressant pour la mobilité intra-domaine
• Temps dinterruption fortement diminué
• Adaptation de SIP
• Réduit les temps dinterruption
• Pas doverhead (délais réduits)
• Permet de sadapter au support courant
• gt Adapté au multimédia

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Conclusion

• Solution adaptée pour intégration aux réseaux
  terrestres
• Couplage de Mobile IPv6, HMIPv6 et SIP

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Travaux en cours Perspectives

• Mise en uvre de la mobilité SIP
• Couplage de Mobile IPv6, HMIPv6 et SIP
• Couplage de la mobilité avec la QoS

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Merci de votre attention