Mécanismes distribués de la gestion de la mobilité

La gestion distribuée de la mobilité (DMM) offre une approche alternative aux mécanismes de gestion centralisée de la mobilité (CMM) au sein des réseaux IP actuels [31]. L’explosion du volume de trafic de données mobiles, le nombre d’utilisateurs mobiles en forte croissance, ainsi que les exigences de performance de plus en plus strictes, forcent l’adoption de nou- velles architectures de moins en moins centralisées. Il est nécessaire de définir de nouveaux mécanismes de gestion de la mobilité, distribués et activés de manière dynamique [92, 93]. A terme, la DMM envisage de répondre aux limitations des approches centralisées actuelles en vue de faire face aux exigences des réseaux de prochaine génération.

D’une part, l’approche de la DMM repose sur l’existence de points d’ancrage de mobilité distribués au niveau du réseau d’accès. Plus précisément, ces points d’ancrage du trafic sont associés aux premiers routeurs du réseau d’accès, de manière à maintenir une proximité avec les MNs. Le trafic associé au MN est naturellement distribué et ensuite acheminé de manière optimale. En outre, une défaillance d’un point d’ancrage de mobilité est restreinte aux MNs desservis par ce dernier [94]. D’autre part, la DMM s’appuie aussi sur la mise à jour dynamique des points d’ancrage selon l’emplacement du MN. L’acheminement des données est assurée via le maintient d’un tunnel entre l’ancre de mobilité et le MN. Les fonctionnalités de mobilité sont également distribuées au niveau du réseau d’accès et activés de manière dynamique [94]. Dans [31], une analyse de plusieurs approches de la gestion de mobilité distribuée est présentée.

Lorsque la mobilité distribuée est contrôlée par le MN, ce dernier est impliqué dans la signali- sation de mobilité. La gestion distribuée de la mobilité sous le contrôle du MN est basée sur le protocole MIPv6 et tente d’améliorer les performances du support de la mobilité. Dans [94], une nouvelle fonction, appelée Access Mobility Anchor (AMA), est introduite en faisant une

extension des fonctionnalités du HA [94]. Ces AMA sont distribuées à la périphérie du réseau d’accès et permettent au MN de configurer son adresse en fonction du préfixe de réseau fourni par l’AMA. Lorsqu’un MN se déplace vers un réseau d’accès voisin, desservi par une autre entité AMA, une nouvelle adresse est configurée dans le réseau visité. L’adresse précédente configurée sur le AMA initial est conservée [33]. En conséquence, une signalisation s’établit entre l’AMA en service et l’AMA d’origine, tandis qu’un tunnel bidirectionnel est créé entre ces deux entités du réseau. Cette solution crée plusieurs tunnels entre les entités AMAs du réseau et lorsque la fréquence de mobilité est élevée, la performance du système peut être compromise par les mises à jour fréquentes et la forte signalisation nécessaire à maintenance de plusieurs tunnels [33]. Une approche DMM contrôlée par le MN est décrite dans [95], avec un mode de déploiement selon lequel les fonctionnalités de HA et de routeur d’accès, introduits dans MIPv6, sont colocalisés et distribués. Le MN hérite des fonctionnalités d’un client MIPv6, mais il doit en outre être en mesure de gérer plusieurs adresses IPs pour une utilisation simultanée, et initialiser plusieurs procédures de communication avec le réseau.

Lorsque la gestion de la mobilité distribuée est contrôlée par le réseau, une entité du réseau jouant à la fois le rôle de routeur d’accès et de point d’ancrage de mobilité, doit détecter la présence d’un MN puis exécuter la procédure de mise à jour de localisation [31,96]. Les points d’ancrage de mobilité distribuée effectuent la signalisation de mobilité nom du MN, comme c’est le cas par exemple dans PMIPv6 [26]. Les fonctionnalités de gestion de la mobilité sont aussi implantées au niveau des routeurs d’accès afin d’ancrer le trafic plus près du MN. Chaque AR doit posséder à la fois des fonctionnalités d’ancrage et de localisation de la mobilité et est également appelé Mobility Capable Access Router (MAR). Lorsque survient une relève, le trafic de données est tunnelisé entre le MAR courant et le MAR d’ancrage de la session. Dans cette configuration, l’architecture du réseau est partiellement distribuée et repose sur une base de données centralisée qui stocke les données de sessions en cours des MNs. Ainsi, suite à la relève, le nouveau MAR récupère les adresses IP du ou des MARs précédents à partir de ladite base de données. Par la suite, le nouveau MAR transmets un message de mise à jour de localisation du MN à chaque MAR d’ancrage. Dans [97], une approche basée sur le protocole PMIPv6 est proposée. Dans cette proposition, le router périphérique appelé Mobility Anchor and Access Router (MAAR), joue le rôle de gestionnaire de mobilité aux préfixes IPv6 à qui il sert à la fois de point d’ancrage et offre les fonctionnalités du protocole PMIPv6 (MAG et LMA). Les MAARs détectent les mouvements du MN, émulent son réseau dosmestique en masquant sa mobilité en maintenant le même préfixe qui lui a été attribué sur son MAAR initial. Une évaluation analytique de cette approche est présentée dans [98].

L’article présenté dans [99] discute de l’adoption de la mobilité distribuée pour la gestion de la mobilité au sein des réseaux 5G. Un protocole basé sur le paradigme du SDN (Software-

Defined Networking) est proposé en adoptant une approche partiellement distribuée de la mobilité. Le SDN est une architecture des réseaux dans laquelle, le plan de contôle est séparé du plan de transport des données. Dans cette architecture, un plan central (contrôleur) définit les règles de routage des paquets entre une source et une destination. Ces règles sont ensuite transférées aux commutateurs du plan de données pour assurer la livraison des données. Le protocole proposé introduit un contrôleur réseau (Network Controler, NC) ainsi que plusieurs commutateurs dans le plan de données (DMM-GWs). Les DMM-GWs jouent le rôle de points d’ancrage du trafic des MNs, et recoivent les règles de transfert transmises par le NC. Lors de son attache, le MN reçoit un préfixe unique qui lui est assigné tant qu’il demeure dans le réseau. Le NC détient une base de données locale permettant de localiser le DMM-GW courant du MN. La gestion de la mobilité est assurée par des règles de réécriture d’adresse et de redirection du trafic entre le DMM-GW servant de point d’ancrage à la session courante, et le DMM-GW actuel auquel le MN est attaché. Cette solution, contrairement aux approches de gestion de la mobilité basés sur PMIPv6, n’introduit pas de tunnels de communication additionnels. Une approche similaire à la précédente est proposée dans [100] dans le contexte d’une architecture de réseau LTE. Le contrôleur SDN est colocalisé avec l’entité MME (Mobility Management Entity) du réseau LTE. Au sein de cette architecture, les autres composantes fonctionnelles du réseau LTE à savoir le HSS (Home Subscriber System), le S-GW (Serving Gateway), et le P-GW (Packet Data Network Gateway) sont implémentées comme des applications déployées au niveau du contrôleur SDN. Le plan de données est assuré dans cette architecture par les routeurs d’accès du réseau DMM traditionnels. La mobilité des MNs est gérée selon deux approches. Avec la première approche, un tunnel de communication est établi entre le commutateur servant de point d’ancrage au trafic du MN et le commutateur courant auquel le MN est attaché. Les tables de flux des deux commutateurs étant mises à jour par le contrôleur central, cette approche est similaire à celle présentée dans [99], à la différence qu’un tunnel est maintenu dans le plan des commutateurs. Selon la deuxième approche, lorsqu’une relève survient, le contrôleur procède directement à une optimisation de route sur le commutaeur distant du CN afin de rediriger le trafic du MN vers sa nouvelle position. Cette seconde approche ne nécessite pas l’établissement d’un tunnel.

2.3 Gestion de la mobilité par l’approche du Software-defined Networking (SDN)