NETWORKING (WIRELESS) - Membuka Jalan untuk Sistem 4G (WAL)

Tema     :  NETWORKING (WIRELESS)

Judul     :  Membuka Jalan untuk Sistem 4G (WAL)

Penulis  :  ANGGI SETYA PERKASA

Membuka Jalan untuk Sistem 4G (WAL)

Pendahuluan
Pembahasan kali ini adalah memperkenalkan sebuah solusi, yang telah berhasil dirancang dan diuji dalam Jaringan Wireless Internet proyek mata (WINE) dibiayai oleh Uni Eropa dan milik Framework Kelima Program di bidang Informasi, Masyarakat Teknologi, dan. Ini
ditujukan pada dua masalah, yang belum terpecahkan oleh komunitas teknik, yang telah diuraikan dalam bab-bab sebelumnya. Yang pertama adalah penyediaan mekanisme yang memungkinkan interkoneksi platform heterogen secara eksklusif melalui perkembangan perangkat lunak. Yang kedua adalah pengembangan teknik yang memungkinkan bekerja dengan TCP / IP stack atas link nirkabel dalam cara yang sama seperti atas link kabel. Solusi dari kedua niscaya akan membuat jalan menuju 4G lebih mudah. Entitas yang memungkinkan pendekatan sinergis untuk dua tujuan ini disebut adaptasi lapisan nirkabel (WAL), dan, seperti telah disebutkan, ia memiliki telah diuji dengan sukses selama infrastruktur seperti HIPERLAN, IEEE 802.11b, dan Bluetooth. Bagian berikut dari bab ini adalah didedikasikan menyajikan aspek yang paling relevan dari arsitektur WAL dengan harapan bahwa itu akan menjadi contoh bagi pembaca untuk merumuskan desain yang benar-benar memungkinkan kita untuk menegaskan bahwa 4G telah tercapai.Memperkenalkan WAL

Para WAL dapat didefinisikan sebagai PEP [1], yang dirancang untuk protokoldari TCP / IP arsitektur bila digunakan melalui jaringan nirkabel. Dalam Bab 5, itu terlihat bahwa perilaku TCP dan UDP protokol menderita tingkat tinggi degradasi melalui teknologi nirkabel. Dalam pengertian ini, WAL upaya untuk mengkompensasi kekurangan ini, melindungi kekhasan nirkabel saluran dari protokol transport. Jadi, bukan memodifikasi yang sudah ada protokol, yang memiliki penetrasi yang tinggi, adaptasi harus dilakukan oleh yang WAL terletak antara lapisan IP dan infrastruktur nirkabel yang mendasari. Dengan cara ini, dan seperti namanya menunjukkan, para WAL menyesuaikan dengan spesifik kondisi saluran, yang memungkinkan protokol transport untuk beroperasi dimereka yang normal bekerja modus. Para WAL menyadari QoS yang diperlukan oleh IP (ingat bidang ToS dalam header IP yang terlihat pada Bab 3), dan menyesuaikan fungsinya untuk dapat memberikan layanan yang sesuai untuk memuaskan itu. Jika lapisan IP tidak menerapkan setiap mekanisme QoS, lapisan WAL akan menggunakan identifier tipe lalu lintas (protokol) untuk membedakan aplikasi yang berbeda. Dengan cara ini, melengkapi WAL kebijakan saat ini QoS pada jaringan IP, IntServ [2] dan DiffServ [3] (yaitu, tidak menduplikasi fungsionalitas, tapi sadar dari mereka). Desain dari WAL menyiratkan pertimbangan aspek relatif terhadap [4]:

• Adaptasi terhadap kondisi saluran yang diamati. Saluran nirkabel kondisi bervariasi dari waktu ke waktu sehingga WAL akan berlaku adaptasi skema menerapkan modul yang sesuai untuk setiap jenis layanan dan akan memodifikasi parameter kerja (misalnya, koreksi kapasitas dalam modul FEC). Untuk ini, informasi tentang saluran diperoleh oleh WAL sendiri (misalnya, SNR, BER, dan throughput) digunakan, dan informasi ini dipertukarkan di antara entitas mengada-ada.
• Penyediaan QoS yang diperlukan oleh IP. End-to-end QoS skema digunakan oleh IP (IntServ dan DiffServ) diterapkan baik di router dan di komputer (versi terbaru dari kernel Linux menggabungkan kontrol lalu lintas-opsi). Para WAL melengkapi mereka dengan cara lokal, pemetaan persyaratan lalu lintas, untuk menawarkan layanan yang sesuai.

Arsitektur WAL

Seperti dapat dilihat, WAL terdiri dari entitas fungsional yang berbeda, antaranya koordinator WAL harus disorot. Seperti namanya menunjukkan, itu adalah elemen pusat dari arsitektur. Ia mengatur fungsi sisa modul, yang memungkinkan mereka untuk mengakses tabel struktur.Selanjutnya, ia akan berkomunikasi dengan koordinator lain WAL terpencil, dengan tujuan sinkronisasi komunikasi antara keduanya. Modul lain WAL penting adalah QoS, yang mengklasifikasikan paket yang datang (ini merupakan model terakhir yang dipanggil) dan melewati mereka ke yang lebih rendah lapisan tergantung pada kebutuhan mereka. Dengan tujuan membuat fungsi WAL independen nirkabel infrastruktur yang digunakan, perlu untuk menggunakan elemen menengah,logical link kontrol penerjemah (LLCT). LLCT harus melaksanakan semua fungsi-fungsi yang diperlukan untuk menjamin fungsi yang benar dari sistem, di mana arsitektur digunakan di tingkat yang lebih rendah tergantung sampai batas tertentu. Perhatikan bahwa justru ini tergantung platform modul yang akan memungkinkan interoperabilitas di antara infrastruktur heterogen. Dalam pengertian ini, di tingkat tinggi, WAL menyediakan arsitektur untuk standar nirkabel yang berbeda untuk mengintegrasikan dan berkomunikasi dengan satu sama lain. Tambahan membedakan fitur, seperti menjembatani fungsi, dapat ditambahkan dalam lapisan ini. Dengan diperkenalkannya Enkapsulasi protokol bluetooth jaringan dalam profil PAN Bluetooth, yang menyediakan antarmuka yang jelas antara Bluetooth dan IP, konsep WAL telah menjadi bagian yang sangat menarik dari arsitektur. Sebuah baterai modul ini juga digunakan, masing-masing dengan karakteristik yang berbeda, cocok untuk beragam jenis lalu lintas. Koordinator WAL, dengan mempertimbangkan mempertimbangkan persyaratan dari setiap paket mengelola, akan mengaktifkanyang sesuai entitas, yang pada gilirannya akan beradaptasi parameter mereka bekerjatergantung pada kondisi saluran setiap saat. Sisa dari entitas yang ditunjukkan pada Gambar 7.1 digunakan untuk mempermudah pelaksanaan, seperti kasus dari sistem file dan struktur tabel, atau memberikan tambahan fungsionalitas ke WAL, seperti kasus Jaringan Sederhana internal yang Management Protocol (SNMP) modul agen. Ini tidak mendasar dalam Untuk memahami fungsi dasar. 

Layanan Sinyal WAL

Berikutnya, protokol komunikasi antara entitas WAL akan dijelaskan dalam hal primitif dipertukarkan. WAL entitas parameter, yang sesuai PDU, mode operasi dasar mereka, dan prosedur yang digunakan dalam fungsi mereka juga akan rinci. beberapa Definisi Fungsi protokol ini didasarkan pada dua konsep: kelas dan asosiasi, yang akan dijelaskan berikutnya [4]. 

• Class. Kelas A terdiri dari Rangkaian spesifik dari satu set WAL modul dengan tujuan menyediakan layanan untuk lapisan yang lebih tinggi. hal ini ditentukan dari bidang Ketentuan dari header IP atau jenis protokol (TCP atau UDP). Ini adalah konsep umum dalam WAL, independen kondisi saluran nirkabel. Serangkaian umum kelas didefinisikan, sehingga semua entitas WAL menerapkan modul sesuai dengan paket milik mereka.
• Asosiasi. Telah dinyatakan bahwa setiap modul menyesuaikan fungsinya (memodifikasi parameter) tergantung pada kondisi saluran setiap saat, karena itu, perlu untuk memperkenalkan konsep asosiasi, yang didefinisikan sebagai kombinasi dari alamat IP dari sebuah terminal mobile (yang menentukan saluran kondisi) dan kelas.

Operasi WAL
Pelayanan umum yang disediakan oleh link layer terdiri dari dua jenis: koneksi berorientasi atau berorientasi nonconnection. Untuk memenuhi beberapa persyaratan QoS, pilihan yang paling tepat adalah bahwa layanan connection-oriented. dalam hal ini akal, dan dengan mempertimbangkan bahwa berdasarkan koneksi TCP / IP stack diidentifikasi oleh kombinasi dari pelabuhan dan asal dan tujuan Alamat IP, overload yang disebabkan oleh beberapa aplikasi akan diterima (misalnya, kunjungan ke halaman Web menghasilkan pembukaan beberapa TCP koneksi). Mengingat hal ini dalam pikiran, tampaknya lebih cocok untuk melaksanakan WAL dengan skema yang berorientasi hubungan. Dengan cara ini, setiap kali data gram IP sesuai dengan hubungan tidak ada tiba di WAL, negosiasi Proses dipicu bahwa, jika diselesaikan secara memuaskan, menghasilkanasosiasi baru sebagai hasilnya. Asosiasi ini mendefinisikan Rangkaian yang cocok dari modul (kelas) dan parameter bekerja untuk diterapkan dari saat ini untuk semua data gram IP milik itu.

Format Header WAL

Semua paket untuk diproses oleh WAL akan membawa header terkait. Header WAL memiliki ukuran tetap 2 oktet untuk memfasilitasi pelaksanaan dalam hal penanganan byte. Ini mengidentifikasi tegas semua jenis PDU melalui bidang PDU_Type, dari 6 bit, memungkinkan sampai dengan 64yang berbeda jenis. Bit S / D memungkinkan pengujian cepat apakah frame tertentu adalahsinyal yang (S / D = 1) atau data (S / D = 0) frame. Akhirnya, dengan menggunakan hingga 7bit di bidang Association_ID, sampai dengan 128 asosiasi yang berbeda dapat dikelola dalam satu AP. 

Prosedur Pendaftaran

Dari sudut pandang WAL, tindakan pertama yang harus dipertimbangkan adalah pendaftaran proses yang digunakan dalam sebuah AP untuk mengetahui kapasitas WAL dariterminal mobile masuk dalam cakupan area tersebut. Dalam hal ini, harus menjadi LLCT yang memberitahu koordinator WAL tentang kehadiran MT baru, melalui suatu pendaftaran MAClevel. Setelah koordinator WAL menyadari kehadiran MT baru dalam nya wilayah cakupan, proses pendaftaran WAL dimulai. Untuk ini, AP mengirimkan WAL_CAPABILITY_REQUEST primitif, menunggu untuk didefinisikan waktu respon dari MT, yang harus membalas dengan WAL_CAPABILITY_CONFIRM. Jika timer yang sesuai berakhir, AP akan mengirim ulang primitif dan, jika tidak ada respon lagi, itu mengandaikan bahwa MT tidak WAL mampu. Kedua situasi yang digambarkan memperkenalkan parameter yang akan memiliki primitif harus dipertukarkan selama proses pendaftaran, yang rinci dalam Gambar 7.4.

Mengingat bahwa desain WAL upaya untuk menjaga kompatibilitas baik dengan IPv4 dan IPv6, baik primitif merenungkan kemungkinan menggunakan alamat format baik. Ketika AP meluncurkan primitif, masih tidak tahu versi MT menggunakan, karena itu, ini menunjukkan kedua alamat nya (mungkin menerapkan, secara bersamaan, kedua versi IP). Dalam arti itu, menggunakan medan alamat bendera untuk menunjukkan apa jenis alamat dikelola (dalam bit 0 menunjukkan penggunaan IPv4 dan 1 menunjukkan penggunaan IPv6). Hal ini diasumsikan bahwa MTs hanya menggunakan satu versi dari IP, sehingga hanya ada satu alamat lapangan dalam jawaban primitif. Bidang bendera menunjukkan yang mana dari dua sedang digunakan (ukurannya adalah salah satu oktet untuk memudahkan keterpaduan dan dengan demikian implementasi). Di sisi lain, agar AP tahu dua modul yang MT dapat menggunakan, bidang Class_List dari 2 oktet digunakan, di mana kelas yang dapat digunakan adalah dikodifikasi. Untuk ini, kelas per bit ditugaskan, yang aktivasi menunjukkan adanya kelas ditentukan, seperti yang ditunjukkan. Setelah pendaftaran WAL menyimpulkan, sebuah asosiasi sinyal harus didirikan, yang memungkinkan entitas WAL untuk pertukaran pesan kendali AP, setelah menerima WAL_CAPABILITY_CONFIRM, mengirim suatu primitif ke terminal mobile (SIGNALING_ASSOC_REQUEST). Sebagai AP yang tahu modul yang hadir di MT, itu menerima konfigurasi diusulkan untuk asosiasi, menanggapi dengan primitif SIGNALING_ASSOC_CONFIRM. Selain itu, dengan cara ini, identifier asosiasi disediakan oleh AP, sehingga menghindari risiko menggunakan diulang nomor. Format primitif yang digunakan dalam penciptaan asosiasi sinyal ditunjukkan. Panjang field digunakan untuk menentukan parameter kerja modul yang berbeda tergantung pada konfigurasi masing-masing kelas, sehingga panjang mereka tidak dapat ditentukan. Setelah penciptaan asosiasi sinyal telah menyimpulkan, baik MT dan titik akses akan memiliki sebuah entri dalam tabel yang sesuai mereka, dengan karakteristik mereka (kelas dan parameter modul), ini adalah ditunjukkan, yang merupakan pertukaran primitif dilakukan dalam proses sebelumnya. 

Pembentukan Asosiasi

Prosedur ini dimulai setiap kali datagram IP tiba di WAL tidak dapat diklasifikasikan dalam set asosiasi bahwa WAL adalah mengelola. MT mengandaikan bahwa para inisiat proses, ia akan mengirim primitif ASSOC_REQUEST, menunjukkan kelas dan parameter kerja modul mengada-ada. AP, setelah menerima PDU, merespon dengan ASSOC_RESPONSE primitif, di mana ia menawarkan parameter kerja tertentu bahwa, pada prinsipnya, dapat berbeda dari yang diminta oleh MT. Jika konfigurasi yang ditawarkan oleh AP yang memuaskan, MT akan mengkonfirmasi penciptaan sebuah asosiasi baru, dengan ASSOC_CONFIRM primitif. Jika, pada sisi lain, menolak konfigurasi yang diusulkan, itu akan mengirim PDU ASSOC_REJ. Untuk batas tertentu, pertukaran pesan dilakukan di proses (lihat Gambar 7.8) mengingatkan handshaking tiga cara dipekerjakan oleh TCP, yang dijelaskan dalam Bab 3. Dalam hal AP memulai pembentukan asosiasi, pertukaran PDU akan sama. Proses yang dijelaskan sebelumnya adalah asimetris, dalam arti bahwa itu adalah selalu AP yang menunjukkan pengidentifikasi untuk asosiasi yang dibuat, sehingga tumpang tindih tidak diproduksi. AP tahu semua ID ditugaskan untuk masing-masing MT, sedangkan MT tidak menyadari yang digunakan oleh AP untuk berkomunikasi dengan sisa terminal mobile dalam cakupan area tersebut. Seperti komentar sebelumnya, baik MT dan AP memelihara semua asosiasi yang dikelola dalam tabel (lihat Tabel 7.1), yang berisi kelas yang masing-masing milik, bersama dengan parameter kerja semua modul mengada-ada. AP juga harus berhubungan setiap asosiasi yang sesuai MT, sehingga mempertahankan entri mengidentifikasi MTs (dengan IP mereka alamat, misalnya). 

Data Interchange

Ketika sebuah datagram IP milik sebuah asosiasi yang sudah mapan tiba di WAL, koordinator WAL PDU menghasilkan data. Dengan asumsi bahwa tidak memerlukan fragmentasi, setiap modul menerima paket dan proses itu, menambahkan informasi tambahan jika perlu (ketika kontrol informasi harus ditransmisikan ke modul yang sesuai pada tujuan). Ini menunjukkan format PDU data. Asosiasi itu milik ditunjukkan dalam kolom header WAL sesuai. Selain itu, sebuah lapangan yang digunakan untuk mengirimkan informasi fragmentasi (fragmentasi informasi lapangan) ditambahkan jika diperlukan untuk segmen IP datagram. Fungsi ini dijelaskan berikutnya. Seperti telah berkomentar, salah satu tujuan utama dari WAL adalah untuk beradaptasi dengan kondisi saluran radio, dalam cara yang transparan bagi lebih tinggi lapisan protokol. Dalam pengertian ini, ukuran dari PDU diekspor oleh WALharus tetap. Namun, itu dilihat dalam Bab 5 yang, tergantung pada keadaan sambungan nirkabel setiap saat, bisa jadi menarik untuk memodifikasi ukuran PDU dikirim melalui saluran radio. Jadi, perlu untuk menerapkan beberapa mekanisme fragmentasi. Oktet disediakan di PDU data (
satu-satunya yang dapat terfragmentasi, karena sisanya tidak cukup besar) untuk tujuan ini memiliki format yang ditunjukkan. Entitas mengelola fragmentasi untuk asosiasi masing-masing bertanggung jawab untuk nilai-nilai yang digunakan untuk nomor paket WAL (WAL nomor paket) dan fragmen nya (jumlah fragmen) tidak mengulangi. Akhirnya, bit M (lebih) digunakan untuk menunjukkan bahwa ada fragmen lebih terkait denganyang sesuai WAL paket nomor. 

Prosedur Reassociation
Prosedur ini dipanggil untuk memodifikasi konfigurasi asosiasi di peristiwa variasi saluran radio terkait kondisi-untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan. Dalam statistik WAL, keadaan link wireless harus dikumpulkan, memungkinkan estimasi kondisi saat ini (misalnya, SNR). Di sisi lain, ambang tertentu yang menandai berbeda konfigurasi bekerja untuk asosiasi kelas tertentu didefinisikan. Ketika entitas mengumpulkan keadaan saluran mendeteksi bahwa salah satu ambang batas telah menyeberang, itu juga memperingatkan koordinator WAL. Inimemulai proses reassociation, mirip dengan proses asosiasi dijelaskan sebelumnya. Setelah menyelesaikan prosedur reassociation, pengenal baru ditugaskan untuk konfigurasi yang dihasilkan. Para primitif dipertukarkan, dalam pengertian ini, identik dengan yang digunakan dalam proses asosiasi-pendirian. Akhirnya, harus diingat bahwa entitas yang bertanggung jawab untuk mengumpulkan saluran statistik adalah LLCT, mengingat bahwa tugas sangat bergantung pada driver dari interface nirkabel yang digunakan. 

Daftar PDU

             Untuk mengakhiri bab ini,  set primitif WAL yang telah digunakan dalam proyek WINE. Dengan cara yang sama, perlu dicatatbahwa desain disajikan di sini adalah rentan terhadap perbaikan masa depan, yang sudah berlangsung dalam kerangka Protokol proyek untuk Heterogen Multi-Hop Jaringan Nirkabel IPv6 (6HOP), kelanjutan dari WINE. Ini pada dasarnya mencakup sebuah header WAL panjang lapangan dankontrol error bidang header ini. Akhirnya, harus digaris bawahi bahwa himpunan modul yang telah dilaksanakan sampai sekarang lebih dari IEEE 802.11b adalah FEC, Snoop,fragmentasi, dan ARQ. Para pembaca yang tertarik dalam mempelajari secara rinci besarWAL fungsi dan kinerja dari setiap modul ini harus berkonsultasi [5, 6].

Sumber Referensi ::

1. [1] Border, J., et al., “Performance Enhancing Proxies Intended to Mitigate Link-Related Degradations,” RFC 3135, June 2001.
2. [2] Braden, R., D. Clark, and S. Shenker, “Integrated Services in the Internet Architecture:An Overview,” RFC 1633, June 1994.
3. [3] Blake, S., et al., “An Architecture for Differentiated Services,” RFC 2475, December 1998.
4. [4] Mähönen, P., et al., “Platform-Independent IP Transmission over Wireless Networks: The WINE Approach,” IEEE Personal Communications, Vol. 8, No. 6, 2001, pp. 32–40.
5. [5] Muñoz, L., et al., “Optimizing Internet Flows over IEEE 802.11b Wireless Local Area Networks: A Performance-Enhancing Proxy Based on Forward Error Correction,” IEEE Comm. Mag., Vol. 39, No. 12, 2001, pp. 60–67.
6. [6] Becchetti, L., et al., “Enhancing IP Service Provision over Heterogeneous Wireless Networks: A Path Toward 4G,” IEEE Comm. Mag., Vol. 39, No. 8, 2001, pp. 74–81.
7. [7] Prasad, Ramjee and Muñoz, Luis., "WLANs and WPANs towards 4G wireless", (BAB  7. Paving The Way  for 4G Systems) universal personal communication, Artech House 2003.