ALGORITMO PARA LA SELECCIÓN DE LA INTERFAZ DE RED E N EL PROCESO DE HANDOFF VERTICAL EN REDES INALAMBRICAS

WLAN / WWAN

OSCAR WILFREDO JIMENEZ CHAVARRO

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO CIENCIAS DE LA INFORMACION

PROGRAMA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA

SANTIAGO DE CALI

2006

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ALGORITMO PARA LA SELECCIÓN DE LA INTERFAZ DE RED E N EL PROCESO DE HANDOFF VERTICAL EN REDES INALAMBRICAS

WLAN / WWAN

OSCAR WILFREDO JIMENEZ CHAVARRO

Trabajo de grado para optar al titulo de

Ingeniero Informático

Director

ALEXANDER GARCIA DAVALOS

Ingeniero de sistemas

Magíster en Ciencias Computacionales

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO CIENCIAS DE LA INFORMACION

PROGRAMA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA

SANTIAGO DE CALI

2006

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Nota de aceptación:

Ing. Zeida Solarte . Jurado

Ing. Andrés Millán . Jurado

Santiago de Cali, 29 de noviembre de 2006

Aprobado por el comité de grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar el titulo de Ingeniero de Informática.

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CONTENIDO

Pág.

GLOSARIO 9 RESUMEN 10 INTRODUCCION 11 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 13 2. MARCO TEORICO 15 2.1. DESCRIPCION 15 2.2. REDES HETEROGENEAS 15 2.3. CUARTA GENERACION 16 2.4. MOVILIDAD TRANSPARENTE 17 2.5. HANDOFF 20 2.5.1. Fases del Handoff. 21 2.6. ESCENARIOS EN EL PROCESO DE HANDOFF 22 2.6.1. Tipos de redes involucradas. 23 2.6.2. Frecuencias acopladas. 23 2.6.3. Cantidad de conexiones involucradas. 23 2.6.4. Dominios administrativos involucrados. 24 2.6.5. Necesidad de Handoff. 24 2.6.6. Control de usuario. 24 3. ANTECEDENTES 26 3.1. ALGORITMOS 26 3.2. ALGORTIMOS BASADOS EN POLITICAS 28 3.3. ESTABILIZANDO DECISION DE HANDOFF VERTICAL 31 4. OBJETIVO GENERAL 33 4.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS 33 5. JUSTIFICACION 34 6. METODOLOGIA 36 6.1. ANALISIS 36 6.1.1. Propósito. 36 6.1.2. Alcance. 36 6.1.3. Descripción General. 36 6.1.4. Funciones. 37 6.1.5. Requerimientos. 37 6.2. DISEÑO 39 6.2.1. Casos de uso. 39 6.2.2. Descripción casos de uso. 39 6.2.3. Criterios de selección del algoritmo de HVO. 39 6.2.4. Medidas de estabilización. 40 6.2.5. Parámetros de la Función de Costo. 41 6.2.6. Función de Costo. 41

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6.2.7. Descripción del Algoritmo. 43 6.2.8. Algoritmo. 43 7. IMPLEMENTACION PROTOTIPO 46 7.1. INTERFAZ GRAFICA 46 7.2. CODIGO IMPLEMENTADO 47 8. PRUEBAS 51 8.1. CRITERIOS DE PRUEBA 52 8.2. RESULTADOS 52 9. CONCLUSIONES 55 BIBLIOGRAFIA 56 ANEXOS 59

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LISTA DE FIGURAS Pág.

Figura 1. Visión 4G y escenario de movilidad 18 Figura 2. Clasificación de protocolos de soporte a la movilidad. 19 Figura 3. Escenario Handoff Horizontal y Vertical. 21 Figura 4. Pasos típicos en el proceso de Handoff Vertical. 22 Figura 5. Árbol de clasificación Handoff. 22 Figura 6. Modelo de decisión basado en políticas. 27 Figura 7. Interfaz monitoreo de redes. 46 Figura 8. Interfaz de configuración de parámetros para la selección de red. 47 Figura 9. Detección de los adaptadores inalámbricos del dispositivo. 48 Figura 10. Información de las redes WLAN. 49 Figura 11. Función de costo. 50 Figura 12. Escenario de pruebas. 51

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LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Requerimientos 38 Tabla 2. Tiempos Dwell- Timer 40 Tabla 3. Equipos utilizados 52 Tabla 4. Prueba 1 53 Tabla 5. Prueba 2 54 Tabla 6. Prueba 3 54

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LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo A. Casos de uso 59 Anexo B. Diagramas de clase y secuencia 61 Anexo C. Diagrama de flujo del algoritmo 64 Anexo D. Paper. 65

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GLOSARIO

3G: third generation AP: access Point B3G: beyond 3G BER: bit Error Rate BLER : block Error Rate CDMA: code Division Multiple Access GSM: global system for mobile communication GPRS: general packet radio service PDA: personal digital assistant QoS: quality of Service RSSI: relative signal strength indicator RSS: received signal strength SNR: signal to noise ratio SIR: signal to interference ratio SIP: session initiation protocol WLAN : wireless local area network WMAN: wireless metropolitan area network WIMAX: worldwide interoperability for microwave access WPAN: wireless personal area network WWAN: wireless wide area network

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RESUMEN

Los continuos adelantos en las tecnologías de comunicación móvil han generado gran expectativa en cuanto a las capacidades y funcionalidades de cada tipo de red de comunicación inalámbrica. Esto se debe a que en las actuales tecnologías existe diversidad en sus prestaciones, por ejemplo algunas ofrecen un muy buen ancho de banda pero baja cobertura, otras por el contrario ofrecen un bajo ancho de banda pero una amplia cobertura, esto sin mencionar el nivel de calidad de servicio, y la movilidad que ofrecen cada una de estas tecnologías. Estos son algunos de los ítems que se tienen en cuenta para estas tecnologías, sin embargo se puede apreciar que con el amplio despliegue que están logrando estás redes se esta creando un ambiente de heterogeneidad de tecnologías de comunicación inalámbrica, que sugiere la idea de buscar la coexistencia o integración de estas. Este nuevo paradigma ha generado gran expectativa ya que busca que se pueda interactuar a través de las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica existentes, logrando que los proveedores puedan extender los servicios que se ofrecen, garantizar mejores niveles de calidad, ofrecer variación en los costos dependiendo de la tecnología que se utilice, etc. Para los usuarios se abren nuevos escenarios de servicio y opciones de conexión, ya que pueden interactuar por medio de las diferentes redes inalámbricas dependiendo del tipo de servicio que necesiten o de los costos que mejor se acomoden al usuario. Para este nuevo enfoque que se ha dado a las comunicaciones inalámbricas se generan una serie de retos que van desde lograr convenios entre proveedores de Internet Inalámbrico (WISP) hasta la implementación de nuevos protocolos para lograr complementar o integrar las redes inalámbricas. En este nuevo contexto aparece la movilidad transparente, la cual esta enfocada en mantener la conectividad en todo momento a través de las diferentes tecnologías que estén disponibles, en este escenario aparecen dos esquemas (Handoff Horizontal, Handoff Vertical) para el proceso de selección y/o cambio de conexión de red. El proceso de decisión en la selección de la interfaz de red es el elemento más importante que se debe considerar, ya que con la multiplicidad de tecnologías que se tendrán, las opciones de conexión van a variar considerando las diferentes capacidades de cada tecnología, las preferencias de usuario, entre otros. Tomar la decisión de forma correcta y oportuna en el proceso de handoff conducirá a alcanzar un grado de transparencia que permitirá mantener la conectividad a través de las tecnologías que estén disponibles.

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INTRODUCCION

Las tecnologías de comunicación móvil en la actualidad promueven un estilo de vida que cada vez más personas apropian y lo hacen parte importante de su diario vivir, mantenerse siempre conectado a la red es una necesidad que cada vez es más significativa e imprescindible para las personas. La tendencia de la comunicaciones móviles como la cuarta generación (4G) o B3G (Beyond 3G) apuntan a elevar los niveles de calidad de servicio, ampliar la gama de servicios ofrecidos, mayor cobertura, mayor ancho de banda, bajos costos, entre otros. Todas estas mejoras que se ofrecen incrementarán notablemente la cantidad de usuarios y por obvias razones la proliferación de tecnologías inalámbricas que soporten los nuevos escenarios que se tendrán que sobrellevar para las demandas de los usuarios. Al hablar de expansión se están involucrando todas las tecnologías inalámbricas emergentes que puedan soportar estas necesidades, siendo más específico entorno de estas tecnologías, se pueden resaltar las WLAN (Wireless Local Area Networks), la cuales representan un complemento ideal para las WWAN (Wireless Wide Area Networks). Esta tendencia se puede apreciar claramente en los diferentes estudios que se han realizado sobre aproximaciones a la redes de cuarta generación, el contexto en el que se están moviendo las comunicaciones móviles conduce a la necesidad de mantener la conectividad de los usuarios en todo momento a través de las diferentes tecnologías. Debido a esto se han formulado una serie de alternativas que buscan dar solución, y van desde modificación de la arquitectura de las tecnologías hasta soluciones de software1 que no dejan de ser menos complejas. En definitiva la integración de las tecnologías de comunicación inalámbrica fortalecerá sus funcionalidades a través de la integración. Sin embargo este proceso involucra otros aspectos como, cuando se debe seleccionar una tecnología en particular, cual será la que mejor se ajusta a las necesidades del usuario, cuál es más costosa de utilizar, cuál tiene mejor QoS (Quality of Service), etc. Estos son algunos temas a los que se hace referencia en los estudios que se han realizado, es por esta razón que es necesario indagar cuáles son los ítems que son más relevante para tener en cuenta a la hora de seleccionar un tipo de red en particular, y proponer una solución automatizada que permita decidir que red es más conveniente en determinado momento considerando que existen dos formulaciones en el

1 CHEN, Ling-Jyh; SUN, Tony; CHEN, Benny; RAJENDRAN, V; GERLA M. A Smart Decision Model for Vertical Handoff [en línea]. California: Universidad de California, 2004. [Consultado 15 Jul, 2006]. p. 3.

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contexto de integración para la selección de red Handoff* Vertical y Handoff Horizontal. En este caso particular se formulará una solución alternativa para el proceso de Handoff Vertical, considerando que la idea fundamental del presente trabajo se enfoca específicamente en la optimización de selección de las redes WLAN a WWAN o WWAN a WLAN.

* El termino handoff se traduce al español como “traspaso”. Sin embargo, en la literatura europea se utiliza generalmente el termino handover.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la actualidad contamos con un diversidad de sistemas de comunicación inalámbrica como las WWAN y WLAN en el dominio de operadores diferentes, bajo esquemas de autenticación que varían de acuerdo al tipo de tecnología utilizada, costos* de conexión dependientes de la tecnología y operador, etc. Bajo esta diversidad de factores influyentes en el proceso de conexión, surgen algunos retos que enmarcan las opciones de selección de red a un entorno mucho más amplio, proyectado hoy día como la cuarta generación de comunicaciones móviles o B3G. En el contexto del nuevo panorama de comunicación 4G, se plantean escenarios donde dispositivos tipo PDA, SmartPhones y PCS portátiles puedan realizar conexiones a las diferentes tecnologías inalámbricas disponibles, logrando tener un ambiente de movilidad para los terminales móviles que cuenten con múltiples interfaces de red que les permitan interactuar con las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica que se encuentren disponibles en su área de recepción. De acuerdo con la tendencia de las comunicaciones se puede observar claramente que las tecnologías inalámbricas se complementarán o integrarán unas con otras para lograr escenarios de amplia cobertura geográfica, transmisión de información y capacidad de servicio. Bajo esta disposición se han planteado algunos retos que van desde como lograr integración en los operadores para el proceso de facturación, cómo mantener la conectividad en términos de la movilidad a través de las diferentes tecnologías, mejorar el proceso de selección de la interfaz de red, etc. Estos son algunos de los retos más relevantes que se han planteado, sin mencionar los referentes a la arquitectura en algunas tecnologías. Haciendo referencia al proceso de selección de la interfaz de red y en el caso particular del proceso Handoff vertical, se han planteado algunas soluciones que están enfocadas en métricas (p. ej. Potencia de la señal, Ruido en la señal) que ofrece la red. Sin embargo estas soluciones no son satisfactorias ya que inicialmente fueron desarrolladas para ambientes homogéneos**, lo que causa que en ambientes heterogéneos*** su desempeño en el proceso de Handoff vertical no sea el adecuado, debido a la aparición de nuevas variables que dependen del contexto y preferencias del usuario. Para este nuevo escenario se han planteado

* Hace referencia al costo económico de conexión. ** Operan tecnologías inalámbricas del mismo tipo. *** Diversidad de tecnologías en un mismo espacio geográfico.

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algunas soluciones que utilizan algoritmos basados2 en Inteligencia artificial, funciones de costo, predicción, lógica difusa, entre otros. Estas formulaciones han sido adelantos notables, sin embargo estas soluciones aun no son eficientes y requieren un mayor estudio para optimizar el proceso. Es por esta razón aun existe la necesidad de plantear una solución que permita realizar el proceso de Handoff Vertical de forma eficiente. En este sentido es necesario definir un algoritmo que permita mejorar la selección de la interfaz de red para dispositivos móviles con múltiples interfaces de red en el escenario de las redes WWAN y WLAN, además de considerar como elemento adicional las preferencias de conexión que tenga el usuario teniendo como referencia las métricas involucradas en el proceso de handoff.

2 GONZALEZ HORTA, Francisco Alejandro. Algoritmo sensible al contexto para la toma de decisiones correctas y oportunas en el proceso de handoff vertical [en línea]. Cuernavaca, 2005. 35 p. Doctor en Ciencias Computacionales. Tecnológico de Monterrey. Ciencias computacionales. p. 13.

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2. MARCO TEORICO

2.1. DESCRIPCION Este capitulo esboza el contexto en el cual está inmerso el proyecto, detalla los aspectos más relevantes involucrados en el desarrollo de esta investigación, puntualiza los aspectos más significativos a tener en cuenta en el evento de la selección de la interfaz de red, considerando los estudio más notables realizados hasta el momento. Muestra la tendencia que está tomando la comunicación móvil inalámbrica bajo la llamada B3G o cuarta generación, los factores que se están tomando en cuenta para ampliar los niveles de calidad de servicio de las redes y las áreas de cobertura.

2.2. REDES HETEROGENEAS Hablar de heterogeneidad en el contexto de la redes de comunicación involucra la utilización y/o combinación de las diferentes tecnologías de red, en el proceso de comunicación bajo un espacio geográfico determinado. También involucra una pluralidad de sistemas y hardware para cada tipo de tecnología. Actualmente podemos encontrar una variedad de tecnologías que difieren en sus capacidades de cobertura y ancho de banda, QoS, etc. Entorno a estas tecnologías se puede apreciar la siguiente clasificación: • Red inalámbrica de área personal (WPAN), son conocidas por su limitada

área de cobertura, soportan transferencias de datos variables que van desde kilobits por segundo hasta centenares de mega bits por segundo. Los principales estándares para este tipo de redes son conocidos como Bluetooth y Zigbee.

• Red inalámbrica de área local (WLAN), este tipo de redes posee una cobertura más amplia alrededor de unos cientos de metros. Está pensada para

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entornos de trabajo como oficinas, colegios, etc. Como referencia de este tipo de tecnología podemos encontrar a los estándares HyperLan, HomeRF, Mesh, IEEE802.11.

• Red inalámbrica de área metropolitana (WMAN), este tipo de redes tiene una cobertura geográfica de alrededor de 50 Km, su capacidad de transferencia es alta. Como estándar encontramos Wimax.

• Red inalámbrica de área amplia (WWAN), en este tipo de redes encontramos a las redes celulares en sus diferentes tecnologías GSM, CDMA, UMTS.

2.3. CUARTA GENERACION Las tecnologías de comunicación móvil inalámbrica a través de los años han venido mejorando en sus capacidades, optimizando las técnicas de transmisión de los datos, aplicando nuevas técnicas de modulación de las señales, construyendo arquitecturas más robustas, garantizando un buen servicio a los usuarios, etc. Sin embargo, todos estos adelantos se han dado de forma aislada para cada tipo de tecnología, lo cual ha generado que se tengan diversas alternativas para la implementación de sistemas de comunicación que garanticen un buen servicio y alta confiabilidad. Como consecuencia de esto han surgido algunos estudios y desarrollos encaminados a crear una nueva tendencia de comunicación definida como 4G o B3G, que busca lograr una integración entre las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica existentes (p.ej. Bluetooth, WLAN, HyperLan) con las tecnologías de comunicación celular 3G, también buscan mejorar el uso del espectro a través de tecnologías de radio como OFDM. Para esta generación se prometen velocidades de hasta 100 Mbps en áreas amplias y alrededor de 1 Gbps para entornos locales, manejo eficiente de calidad de servicio, uso transparente de las tecnologías inalámbricas para el usuario. En el nivel de aplicación el concepto de telefonía móvil tiende a transformarse, ya que se permitirán desarrollos de aplicaciones que integraran voz, video y datos simultáneamente, definiendo así nuevos escenarios de servicios que orienten las necesidades de los usuarios en el contexto de la movilidad manteniendo su conexión en todo momento. Actualmente, existen dos visiones diferentes sobre como debe ser orientada la 4G. Para el caso de la visión europea3 se considera que se debe manejar una única red que combine todas las tecnologías de red inalámbrica existentes, permitiendo 3 NYBERG, Gustav. SEMO: A Policy-based Prototype for Handover in Heterogeneous Networks [en línea]. Sweden, 2006. 77 p. Master in Computer Science. Umea University. Department of Computer Science. p. 20.

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que los usuarios puedan moverse de forma transparente entre las diferentes tecnologías. Por otro lado, existe un enfoque más lineal4 que busca que las tecnologías como 3G extiendan sus capacidades de transferencia de datos soportando altas velocidades; este es el enfoque asiático. Sin embargo, estas dos visiones que han sido propuestas como 4G, tienen aspectos5 en común que se expondrán a continuación:

• Altas velocidades de transmisión. • El acceso y el centro de red deben ser orientados como ALL-IP. • Se debe soportar la movilidad transparente. • El costo de la infraestructura debe ser más bajo que el de 3G. • Hacer del dispositivo móvil un elemento indispensable en el diario vivir de

las personas.

2.4. MOVILIDAD TRANSPARENTE Hablar de movilidad transparente en el contexto de las nuevas tecnologías de información y de las telecomunicaciones, se refiere a la capacidad de mantenerse conectado siempre sin importar el lugar donde se encuentre y el tipo de tecnología inalámbrica de la que se disponga. En otras palabras es lograr utilizar las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica disponibles (Bluetooth, WLAN, Hyperlan, red celular, etc.) Y poder realizar cambios en el tipo de tecnología de red que se está usando sin perder la conexión y evitando que el usuario lo note. El termino movilidad en su esencia no sugiere complicación alguna, sin embargo la realidad es otra para lograr un ambiente de transparencia es necesario manejar mecanismos que soporten Handoff entre subredes bajo igual (Handoff Horizontal) o distinta tecnología (Handoff Vertical) de forma eficiente. Para lograr un desempeño adecuado es necesario realizar la integración de las plataformas de red inalámbricas, protocolos, interconexión y sincronización de servicios. Como se puede notar para poder lograr la movilidad en toda su esencia, es necesario seguir una serie de pasos que conducen a un ambiente complejo que involucra situaciones críticas que giran entorno a algunos interrogantes como los siguientes:

4 Ibid., p. 20. 5 Ibid., p. 20.

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• Cómo evitar que la conexión se pierda cuando se cambie de tipo de tecnología. • En que capa debe ser implementada la solución de la movilidad. • El cambio de IP cuando se pasa a utilizar otra tecnología como será manejado. • Qué tipo de dispositivos están en la capacidad de soportar múltiples interfaces

de red. • Cómo evitar la pérdida de paquetes. • Cómo serán afectadas las arquitecturas de las tecnologías actuales. Estos son algunos de los cuestionamientos más relevantes que se han tenido en cuenta a la hora de formular soluciones en el proceso de la movilidad transparente. En la figura 1 se puede apreciar el escenario donde se encuentra inmersa la movilidad, bajo el enfoque de la integración.

Figura 1. Visión 4G y escenario de movilidad

Fuente: ARMUELLES VOINO, Iván Pablo v. Redes de 4ta Generación de Comunicaciones Móviles [en línea]. En: Publicaciones del NoticIEEEro, Vol. 33, No. 2 (Ago. 2005); p. 8. Como solución a los inconvenientes que se presentan en las situaciones de cambio de tecnología de red para mantener la conectividad, se han planteado diversas alternativas en el objetivo de lograr la movilidad, entorno a esto podemos encontrar algunas opciones para el proceso de Handoff Vertical, la figura 2

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muestra un modelo de clasificación de los protocolos de soporte a la movilidad, y a continuación se describen de manera breve:

Figura 2. Clasificación de protocolos de soporte a la movilidad.

Fuente: BANERJEE, N; WEI, Wu; DAS, Sajal, K; DAWKING, S; PATHAK, J. Mobility Support In Wireless Internet. En: Wireless Communication IEEE, Vol. 10 (Oct, 2003); p. 55.

• Mobile IP: es una solución que opera en el nivel de red y cuenta con una gran aceptación debido a que es transparente para las aplicaciones de nivel superior. Pero posee una gran desventaja y es que requiere de modificaciones a nivel del kernel de la plataforma operativa del terminal y de la infraestructura de red para su implementación.

• TCP-Migrate: es una de las soluciones propuestas en el nivel de transporte, la cual tiene como desventaja el hecho de requerir cambios en la implementación del nivel de transporte de los hosts y por ende cambios en la interfaz con el nivel de aplicación. Normalmente, es necesario adicionar servidores Proxy y realizar algunos cambios al kernel del sistema operativo de los terminales. Además, las soluciones de este nivel son dependientes del protocolo de transporte (TCP o UDP).

• SIP (Session Initiation Protocol): es un protocolo del nivel de aplicación y su uso inicial fue la voz sobre IP (VoIP). Se ha propuesto como una solución para soportar la movilidad en las redes IP de NG que requieren de movilidad de usuario, de terminal, de sesión, y de servicios. La gran ventaja de SIP es que a diferencia de otras soluciones de niveles inferiores no requiere de modificaciones en las interfaces, o en las terminales, lo cual lo potencia como uno de los candidatos para el soporte de la movilidad de diferentes tipos. SIP utiliza los protocolos de la capa de transporte (TCP y UDP), por lo

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cual está supeditado a su rendimiento en las redes inalámbricas, y esto introduce cierto retraso (delay) que lo coloca en desventaja frente a las soluciones de niveles inferiores. Debido al retraso que se presenta durante el proceso de Handoff vertical se pierden paquetes de datos. Sin embargo, según investigaciones realizadas, la perdida de paquetes se puede solucionar usando técnicas de Soft-Handoff*.

2.5. HANDOFF Con el enfoque actual que están tomando las comunicaciones móviles, podemos ver que los nuevos dispositivos móviles que entrarán a circular en el mercado estarán dotados de al menos dos interfaces de red (WLAN y GRPS) que le permitirán a los usuarios tener la opción de conectarse a la red por cualquiera de estas interfaces de red que disponga el dispositivo. En este sentido podemos hablar de la movilidad bajo el criterio del Handoff. El proceso de Handoff se puede definir como el cambio de conexión de una red a otra por parte del dispositivo, en este contexto existen dos tipos: � Handoff Horizontal, se refiere al cambio de conexión de red, bajo la misma

tecnología (p Ej. WLAN a WLAN, GPRS a GPRS, etc.). � Handoff Vertical, se refiere al cambio de conexión de red, bajo tecnologías

diferentes (p.ej. WLAN a GPRS, GPRS a WLAN, GPRS a CDMA2000).

El proceso de cambio de conexión entre diferentes tecnologías trae consigo una serie de retos que se resumen en conocer y manejar algunos aspectos como el área de cobertura que brinda cada tecnología, conocer el nivel de calidad (QoS) que ofrece cada red, preferencias de usuario, ancho de banda, entre otros. Esto con el fin de poder efectuar un cambio de conexión oportuno y sin complicaciones, que garantice el correcto funcionamiento de la(s) aplicación(es) que están operando a través de la red, además de seleccionar la red con las mejores prestaciones, La figura 3 muestra los 2 tipos de Handoff.

* Técnica utilizada para mantener la conexión sin interrupciones.

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Figura 3. Escenario Handoff Horizontal y Vertical.

Fuente: NYBERG, Gustav. SEMO: A Policy-based Prototype for Handover in Heterogeneous Networks [en línea]. Sweden, 2006. 77 p. Master in Computer Science. Umea University. Department of Computer Science. p. 24.

2.5.1. Fases del Handoff. Para el proceso de decisión de Handoff vertical se han definido tres fases principales, a saber: • Iniciación ó Descubrimiento, en esta fase el terminal móvil (TM) equipado con

varias interfaces de red debe determinar que redes están disponibles y que características poseen (p.ej. tasa de transferencia de datos y potencia de la señal)

• Decisión, en esta fase se identifica si hay o no necesidad de realizar un Handoff, y se identifica la red más apropiada para realizar el cambio de conexión.

• Ejecución, durante esta fase se debe realizar el re-enrutamiento de los paquetes desde la red anterior a la cual estaba conectado el terminal móvil hacia la nueva red.

Para el caso de tomar la decisión de realizar un Handoff Vertical se han realizado diversas investigaciones que tratan este tema con perspectivas diferentes y soluciones alternativas, para las cuales ya se han definido algunas características base para la implementación de algoritmos de decisión, que permitan efectuar el proceso de Handoff vertical de una manera eficiente. La figura 4 ilustra los pasos en el proceso de Handoff vertical.

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Figura 4. Pasos típicos en el proceso de Handoff Ve rtical.

Fuente: GONZALEZ HORTA, Francisco Alejandro. Algoritmo sensible al contexto para la toma de decisiones correctas y oportunas en el proceso de handoff vertical [en línea]. Cuernavaca, 2005. 35 p. Doctor en Ciencias Computacionales. Tecnológico de Monterrey. Ciencias computacionales. p. 12.

2.6. ESCENARIOS EN EL PROCESO DE HANDOFF El proceso de handover puede visualizarse desde diferentes escenarios y ser catalogado de acuerdo a estos. Nidal Nasser6 en su trabajo de investigación plantea una categorización basada en diferentes escenarios de operación, en la figura 5 se puede observar esta clasificación.

Figura 5. Árbol de clasificación Handoff.

Fuente: NASSER, Nidal; HASSWA, Ahmed; HASSANEIN, Hossam. Handoffs in Fourth Generation Heterogeneous Networks [en línea]. En: IEEE Communications Magazine, Vol. 44 (Oct. 2006); p. 97.

6 NASSER, Nidal; HASSWA, Ahmed; HASSANEIN, Hossam. Handoffs in Fourth Generation Heterogeneous Networks [en línea]. En: IEEE Communications Magazine, Vol. 44 (Oct. 2006); p. 96.

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A continuación, se explica de manera breve la clasificación propuesta7.

2.6.1. Tipos de redes involucradas. En esta clasificación se encuentra la base fundamental en los procesos de Handoff, que está constituida por las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica (p.ej. WLAN, Hyperlan, GSM/GPRS, CDMA). Para esta clasificación aparecen los escenarios generalizados del Handover conocidos como Handoff Horizontal y Handoff Vertical, ya mencionados con anterioridad en la sección 2.5.

2.6.2. Frecuencias acopladas. En este escenario encontramos dos tipos de Handoff: • Intra-Frecuencia Handoff: se presenta cuando el terminal móvil se mueve a

través de APs* operando en la misma frecuencia. Este tipo de Handoff se presenta en las redes CDMA con frecuencia de división duplex (FDD).

• Inter-Frecuencia Handoff: en este caso el terminal móvil circula a través de APs operando en frecuencias diferentes. Este tipo de Handoff se presenta en la redes CDMA con división de tiempo duplex (TDD), es el único tipo de Handoff soportado por la redes GSM.

2.6.3. Cantidad de conexiones involucradas. En este caso el proceso de Handoff puede ser clasificado de la siguiente manera: • Hard-Handoff: antes del proceso traspaso, el terminal móvil está conectado a

su estación** de origen. Durante el Handoff, se corta la conexión durante un tiempo (milisegundos) y se asocia a la estación destino.

• Soft-Handoff: en este caso, durante el proceso de traspaso el terminal móvil estará conectado mediante un canal a la estación base y otro canal será utilizado para establecer la conexión con la estación base destino. Durante este proceso, la transmisión se realiza en paralelo por los dos canales, es decir no se produce interrupción del enlace.

7 Ibíd., p. 97. * APs hace referencia a Access Points o puntos de Acceso ** El termino estación hace referencia a un Access Point (AP) red Wlan y estación base (BSs) red celular.

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• Softer Handoff: es muy similar al soft Handoff, excepto que el terminal móvil cambia la conexión sobre el enlace de radio que corresponde al mismo AP.

2.6.4. Dominios administrativos involucrados. Al hablar de dominios administrativos se hace referencia a los grupos de redes operados por autoridades administrativas de diferentes operadores. Los dominios administrativos juegan un papel importante en las redes de cuarta generación. Cada dominio administrativo controla de forma diferente la disponibilidad de las redes. La clasificación de Handoff en el escenario administrativo es de la siguiente manera: • Intra-Administrativo Handoff: es el proceso donde el terminal móvil, se asocia

con diferentes redes sin importar el tipo de tecnología (interfaces de red iguales ó diferentes), sin embargo el dominio administrativo bajo el cual esta operando es el mismo para todas las redes a las que se asocia.

• Inter-Administrativo Handoff: es el proceso donde el terminal móvil se asocia con diferentes redes sin importar el tipo de tecnología, pero operando bajo dominios administrativos diferentes para las redes asociadas.

2.6.5. Necesidad de Handoff. El proceso de Handoff puede ser clasificado de acuerdo en la necesidad de la siguiente manera: • Handoff Obligatorio: en algunos casos en necesario que el terminal móvil

cambie su conexión a otra estación, esto para evitar una desconexión. • Handoff Voluntario: el cambio de conexión de forma voluntaria para el

terminal móvil esta asociado a los niveles de calidad de servicio, se puede dar para mejorar o no la calidad de servicio.

2.6.6. Control de usuario. En este escenario el Handoff puede ser clasificado en: • Handoff proactivo: este evento se refiere a la capacidad del usuario de decidir

cuando hacer el Handoff. La decisión puede estar fundamentada en un conjunto de preferencias de usuario.

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• Handoff pasivo: en este escenario el usuario no tiene control sobre la ejecución del Handoff. Este tipo de Handoff es el más común en los sistemas de primera, segunda y tercera generación de sistemas inalámbricos.

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3. ANTECEDENTES

3.1. ALGORITMOS Los primeros algoritmos de decisión que se utilizaron usaban un solo parámetro, potencia de la señal (RSS - Received Signal Strenght) como referencia para tomar la decisión de realizar o no el Handoff. Sin embargo, el uso de solo este parámetro hace que la decisión tomada por el algoritmo no sea la más adecuada en la mayoría de los casos, ya que la no consideración de parámetros adicionales dependientes del contexto* encamina las decisiones a solo la potencia de transmisión, dejando por fuera métricas como el ancho de banda, costo de conexión, consumo de batería, y las preferencias del usuario, en este sentido la selección de la interfaz de red no estará encaminada de acuerdo a las necesidades del usuario. Los nuevos escenarios hacia los que se están enfocando los usuarios y las aplicaciones han hecho que en las nuevas propuestas de algoritmos de decisión se utilicen esquemas basados en políticas que consideran el contexto. Teniendo como referencias lo anterior se puede decir que bajo este nuevo enfoque los algoritmos para optimizar el proceso de Handoff pueden diferenciarse unos de otros bajo dos criterios. El primero está orientado en las variables o parámetros que se utilizan, el segundo está orientado en las estrategias que se utilizan para procesar los parámetros. De esta manera, se puede realizar una clasificación de los principales enfoques de solución en los que usan solo criterios de capa física y los que usan múltiples criterios de decisión aplicables a diferentes capas. La IETF (Internet Engineering Task Force) definió un modelo basado en políticas para la toma de decisión durante el proceso de Handoff vertical. Este modelo se puede apreciar en la figura 6 y se compone de tres entidades básicas, un repositorio de políticas (PR), un punto de decisión (PDP) y un punto de ejecución (PEP) de la política seleccionada8.

* Existen algunos estudios donde se consideran las decisiones basados en Contexto de usuario, de red, de aplicación y de terminal móvil 8 YAVATKAR, R; PENDARAKIS, D; GUERIN, R. A Framework for Policy-based Admission Control [en línea]. En: RFC 2753, 2000. [Consultado 7 oct, 2006]. Disponible en internet: <http://www.faqs.org/rfcs/rfc2753.html>.

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Figura 6. Modelo de decisión basado en políticas.

Fuente: NYBERG, Gustav. SEMO: A Policy-based Prototype for Handover in Heterogeneous Networks [en línea]. Sweden, 2006. 77 p. Master in Computer Science. Umea University. Department of Computer Science. p. 28 La entidad principal del modelo es el PDP, la cual evalúa los parámetros provistos por el PR y decide si se debe llevar a cabo el cambio de red o no. Si la decisión es que se debe cambiar de red, el PDP le informa al PEP para que se encargue de la ejecución del procedimiento de cambio de interfaz de manera transparente para el usuario y sus aplicaciones. Según la ubicación física del Punto de Decisión (PDP) se distinguen tres tipos de de implementación del sistema: • MHO (Mobile-Controlled Handover), cuando el PDP está ubicado en el terminal

móvil y es allí donde se toma la decisión. • NHO (Network-Controlled Handover), si el PDP está ubicado en la

infraestructura de la red (p.ej. GSM) y es ella quien toma la decisión. • MAHO (Mobile-Assistant Handover), las mediciones de los parámetros de red

son realizados por el terminal móvil y enviados a la infraestructura de red para la toma de decisión del Handoff vertical, es decir es una combinación de los 2 tipos anteriores.

MHO es apropiado si se utilizan políticas que consideran ciertos parámetros dinámicos como las preferencias de usuario y el consumo de la batería del terminal móvil. Además, en este tipo de implementación no se envían datos de mediciones a la red, de tal manera que no genera un costo monetario adicional para el usuario y no aumenta el tráfico de datos.

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La implementación de algoritmos de decisión basados en políticas muy sofisticadas conlleva a que se incremente la complejidad del proceso de Handoff vertical, por lo cual las funciones de evaluación que se utilicen durante el proceso de decisión deben ser refinadas. A pesar de esta desventaja, los algoritmos de decisión basados en políticas son bastante flexibles y de los más usados actualmente por los investigadores en las propuestas de nuevos métodos de Handoff vertical.

3.2. ALGORTIMOS BASADOS EN POLITICAS Para este tipo de algoritmos se puede manejar una variedad de parámetros orientados a evaluar los niveles de QoS* de las redes disponibles, para su evaluación se utiliza una función de costo que procesa los datos de los parámetros arrojando un valor que permite evaluar las características de la red y decidir cual es la mejor opción de conexión. Referente a las funciones de costo podemos encontrar que estas están clasificadas en dos categorías; las de escala absoluta, si el valor calculado representa algo especifico; las de escala relativa, si el valor calculado no representa algo especifico y solo tiene sentido cuando se compara con otros valores calculados. La primera propuesta de Handoff vertical usando un algoritmo de decisión basado en políticas fue hecha por H. Wang9 , y utiliza una función de costo para evaluar el acceso a cada una de las redes disponibles. Luego de obtener los valores de la función de costo10, se realiza una comparación y la interfaz de red seleccionada será aquella cuyo valor calculado de la función de costo sea menor. La ecuación 1 presenta la función de costo propuesta por los investigadores.

(1) Donde, w es el peso de cada parámetro (ancho de banda, consumo de potencia, y costo económico); el coeficiente B es el ancho de banda, P es el consumo de

* Los parámetros de calidad que se consideran generalmente son el ancho de banda, la latencia, el jitter y el BER (Bit Error Rate – Tasa de error por bits transmitidos). 9WANG, Helen J; R. H. Katz; GIESE, J. Policy-enabled Handoffs Across Heterogeneous Wireless Networks [en línea]. California: University of Berkeley, 1998. p. 52. 10 Ibíd., p. 57.

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potencia y C es el costo económico de la interfaz i. El peso de los parámetros puede ser estático (predefinido en el modelo) o dinámico, en este último caso será el usuario quien determine su valor dependiendo de sus preferencias. Para el caso particular de esta función de costo cuando los parámetros que se utilicen tengan un efecto positivo (p.ej. gran ancho de banda) para la decisión, entonces la función logarítmica se calculará sobre el valor inverso del parámetro, es decir se tendrá la expresión ln(1/x). En el caso contrario, cuando un parámetro tenga el efecto negativo para valores altos la función logaritmo natural se calculará sobre el valor del parámetro, así ln(x). La función logarítmica propuesta es de escala relativa y es muy sencilla, sin embargo presenta la desventaja de no poder evaluar parámetros con valores iguales a cero. En el caso específico del parámetro costo de conexión se puede dar que el punto de acceso al cual se tenga conexión sea gratuito o dicho en otras palabras que su costo sea cero, en tal caso la función presenta una limitante que impone el logaritmo natural*. Sin embargo ya se ha planteado una solución en la tesis de grado denominada SEMO11, la medida consiste en adicionar dos nuevas reglas al modelo, para el caso particular de las redes que no tengan costo económico de conexión para el usuario: • Si el acceso a las redes disponibles no tiene costo económico para el usuario,

el parámetro C (ecuación 1) debe ser excluido del cálculo de la función. • Si el acceso a una red no tiene costo, y el de otra red si, entonces el costo de la

primera red será asumido como 1, es decir que la red no se considerará totalmente gratuita.

Adicionalmente en el trabajo12 se hace una variación al manejo de los pesos (W) de los parámetros y consiste en dejar que sea el usuario quien los configure dependiendo de sus necesidades (ancho de banda, costo, duración de batería), logrando con esto que la selección de la interfaz de red pueda ser manejada por el usuario.

* El valor de la función logaritmo natural para cero es indeterminado. 11NYBERG, Op. cit., p. 45 12 Ibíd., p. 44

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En 2004, investigadores de la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles) propusieron el “Modelo de Decisión Inteligente”13, que se basa en algunas propiedades de la red, información del sistema y preferencias de usuario para la toma de decisión. El modelo utiliza una función de costo que se calcula para cada una de las redes disponibles y la interfaz de red seleccionada será aquella que obtenga la calificación más alta. La función de costo utilizada es la siguiente:

(2) Donde, Si – función de costo para la interfaz i. Wj – el peso del factor k. Fji – la función normalizada para hallar la calificación del parámetro j de la interfaz i. El parámetro j puede ser el costo económico* (E), la capacidad del enlace (L) y el consumo de potencia (P), de tal forma que si se reemplaza en la ecuación 2, se obtiene:

(3) La función normalizada para cada uno de los parámetros según el modelo, se presenta a continuación:

Los valores de αi , βi , γi se pueden obtener a través de una tabla de búsqueda o usando una función especial. El coeficiente M es el ancho de banda máximo requerido por el usuario o puede ser también la capacidad máxima de los enlaces, y se utiliza para la normalización de la función. La gran desventaja de la función Si, es que debido a que usa una escala de valor absoluto el valor de los coeficientes debe ser determinado mediante pruebas, mientras que en las funciones de costo de valor relativo, el valor de los coeficientes es calculado sin necesidad de recurrir a otros coeficientes pre-definidos.

13 CHEN; SUN ; CHEN; RAJENDRAN; GERLA. Op. cit., p. 3 * El costo económico puede estar definido en valor por minuto o en valor por kb.

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Las funciones de costo con escala de valor absoluto son apropiadas para ambientes específicos de red donde los parámetros como el costo, la capacidad, y el consumo de potencia son conocidos. Mientras que las funciones de costo (p.ej. la función Fi) con escala relativa son recomendables en ambientes de red donde los coeficientes no están bien definidos y son muy cambiantes. Retomando, la idea fundamental de los algoritmos es poder realizar el Handoff vertical de una manera optima, sin embargo las funciones de costo como tal no son garantía para tomar la decisión en el momento justo ya que éstas solo se limitan a evaluar las redes disponibles y obtener los valores de costo respectivos para cada una de ellas. En este sentido aparecen los conceptos de dwell-timer y margen de histéresis, los cuales son utilizados como elementos de estabilización en el proceso de decisión del Handoff Vertical.

3.3. ESTABILIZANDO DECISION DE HANDOFF VERTICAL En algunos trabajos de investigación como SEMO14, y el de H. Wang15. Se han planteado dos elementos fundamentales para estabilizar la decisión de Handoff vertical. Estos elementos se han formulado para evitar que se realicen cambios de conexión innecesarios, en otras palabras evitar que se den oscilaciones entre las redes que presentan características de QoS similares, congestionamiento de la red, perdida de paquetes, entre otros. A continuación se explica de forma breve cuál es la funcionalidad que ofrece cada elemento para la mejorar el proceso de decisión. • Margen de Histéresis: este elemento surge como solución al evento cuando se

presenta una igualdad entre los valores arrojados por la función de costo empleada para las redes evaluadas como opción de conexión. La idea es que cuando se presente una situación de estas, a la red que está actualmente en uso se le debe agregar un valor que le de un margen de superioridad no muy amplio, esto para evitar un cambio innecesario de conexión, en otras palabras

14 NYBERG. Op. cit., p. 31 15 WANG. Op. cit., p. 55

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evitar el llamado efecto ping pong*. Generando el margen de histéresis adecuado se evitarán Handoff innecesarios y el proceso de Handoff será más eficiente, como resultado de este elemento tenemos que el cambio de red solo se dará cuando el valor de la red detectada supere el de la red en uso con el valor adicional de histéresis.

• Dwell-Timer : este elemento es utilizado para comprobar la estabilidad de la de la redes, funciona como un temporizador de la siguiente manera, cuando el valor de la función costo obtenido sea mayor o igual que el de la red en uso, se lanza un temporizador para esa red. Una vez se termine el lapso del temporizador se evalúa nuevamente la red para verificar si sus condiciones han cambiado, si esto ha ocurrido el proceso de Handoff no se da, en el caso contrario se procede a realizar el Handoff.

Como podemos ver estos elementos son fundamentales para tomar las decisiones en el momento oportuno y con la red adecuada, claro que esto siempre y cuando el margen Histéresis y el dwell-timer tengan asignados los valores correctos y operen en conjunto.

* En un periodo de tiempo corto se puede presentar una conmutación en el acceso a diferentes redes que tienen parámetros de QoS muy similares.

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4. OBJETIVO GENERAL Diseñar un algoritmo que permita realizar la selección de la interfaz de red en el proceso de Handoff Vertical en las redes WLAN / WWAN.

4.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS • Identificar los requerimientos del algoritmo, considerando el estado del arte de

las soluciones existentes. • Realizar el análisis y diseño del algoritmo de acuerdo a las necesidades básicas

de funcionamiento y el contexto de selección de la interfaz. • Implementar un prototipo del algoritmo considerando los parámetros básicos

para el proceso de selección de la interfaz de red. • Realizar pruebas al prototipo.

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5. JUSTIFICACION La tendencia actual de las comunicaciones móviles sugiere un ambiente de heterogeneidad en las redes WWAN y WLAN, las cuales impondrán un estilo de vida que demandará un sin número de servicios, para los cuales será necesario definir el tipo de red inalámbrica que mejor se adapte para cada uno de estos. En este sentido, se pueden observar diversos escenarios de conectividad orientados a los tipos de servicio y las características que brindan las redes inalámbricas disponibles. Surge entonces, la necesidad de poder administrar de forma eficiente y automatizada los eventos de conexión para cada tecnología de comunicación inalámbrica que esté presente. El desarrollo de esta tesis hace parte del proyecto Desarrollo de un sistema universal para clientes con dispositivos móviles que permita portabilidad entre redes Wi-Fi/GSM-GPRS/CDMA2000/Wi-MAX, en el cual están participando las universidades miembros del consorcio I2COMM* con el co-financiamiento de Colnciencias. Este proyecto se resume de la siguiente manera:

El sistema cliente universal es pertinente para la apropiación del conocimiento científico, en el se desarrolla un producto de alta calidad, que resuelve la diversidad que se presenta en las comunicaciones móviles haciendo posible a los usuarios el acceso a un software cliente que ínter opere con sus servicios por medio de una interfaz que no solo permitirá establecer la conexión de una forma practica y rápida sino también segura ya que utilizara sistemas de encriptación y de seguridad como VPN, técnicas capaces de garantizar un acceso seguro y eficaz que responda a las necesidades de los servicios de comunicación interconectados o integrados, utilizados por los agentes económicos y por el público en general. Este sistema brindara al usuario la posibilidad de detectar las diferentes redes a las cuales puede acceder y le permitirá adaptar la tecnología a sus necesidades ya que tendrá integrado un algoritmo de optimización que le permitirá al usuario conocer cual es la vía más apropiada en cuestión de cobertura, ancho de banda o precio para su utilización. Aunque en el mundo se conocen unos pocos desarrollos que han sido realizados para la integración de tecnologías, este sistema ofrecerá una solución enfocada al entorno Colombiano, donde se tendrá un sistema que

* Consorcio de Investigación en Computación Móvil que integran las Universidades Autónoma de Occidente, ICESI, Santiago de Cali, Del Cauca y ParqueSoft.

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va a ofrecer movilidad semi-transparente entre redes y permitirá la integración y la portabilidad entre algunas redes inalámbricas como GSM/GPRS, CDMA2000, Wi-Fi y Wi-MAX16.

Teniendo como marco de trabajo el presente proyecto y como objetivo común el proceso de optimización en la selección de la interfaz de red para el evento de Handoff, es importante resaltar que el análisis y los resultados obtenidos bajo este trabajo de investigación fundamentarán la base del diseño e implementación del algoritmo de optimización, que permitirá la administración adecuada para el proceso de Handoff Vertical.

16 Desarrollo de un sistema universal para clientes con dispositivos móviles que permita portabilidad entre redes wi-fi / gsm-gprs / cdma2000 / wi-max. Santiago de Cali: I2COMM, 2005. p. 6.

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6. METODOLOGIA La fase de desarrollo se realizo usando la metodología de construcción de prototipos17, siguiendo las etapas de análisis, diseño y pruebas. Para los eventos de funcionamiento del software se utilizaron algunos elementos de modelado del lenguaje unificado (UML): • Casos de uso. • Diagramas de clase. • Diagramas de secuencia.

A continuación se hace una descripción de las etapas correspondientes.

6.1. ANALISIS

6.1.1. Propósito. Formular un algoritmo para mejorar el proceso de selección de la red en el proceso de Handoff Vertical en el escenario de las redes WWAN y WLAN.

6.1.2. Alcance. El algoritmo está en capacidad de indicar cuál es la mejor opción de conexión para el usuario, dependiendo de los parámetros de configuración y las preferencias del usuario. Además, optimiza el proceso de selección para evitar Handoff Verticales innecesarios. La importancia de los parámetros puede variar de acuerdo a las necesidades del usuario, y pueden ser configurados de acuerdo a éstas.

6.1.3. Descripción General . El prototipo del algoritmo desarrollado tiene como finalidad mejorar el evento de selección de la interfaz de red, para dispositivos que cuenten con múltiples interfaces de conexión. Mejorando así el proceso de handoff vertical en escenarios donde exista heterogeneidad de tecnologías de comunicación inalámbrica.

17 PRESSMAN, Roger, Ingeniería de software un enfoque práctico: construcción de prototipos. 4 ed. Madrid: McGraw-Hill, 1998. p. 21.

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Para el diseño del algoritmo se usan métricas basadas en las condiciones de la red, dispositivo, operador (costo de conexión), y están condicionadas a las necesidades del usuario, es decir el usuario podrá definir que criterio es el más importante para seleccionar la red (p.ej. ancho de banda, costo de conexión, tiempo de vida de la batería). En este sentido, la selección de la red podrá ser administrada por las preferencias que tenga el usuario de acuerdo a sus necesidades y el contexto* en el cual esté relacionado. Para el proceso de selección de la red a través del algoritmo se contará con un elemento** adicional que permitirá identificar las redes disponibles, obtener las características necesarias de éstas para su evaluación y clasificación.

6.1.4. Funciones. El algoritmo de selección de la interfaz de red ejecuta las siguientes fases: • Evaluar redes: En esta fase se evalúan las condiciones de las redes, las

preferencias del usuario y se aplica la función de costo para definir la mejor opción de conexión.

• Optimizar selección: esta fase es la encargada de evitar que se den

decisiones erróneas en el proceso de handoff vertical. • Selección interfaz de red: En esta fase se decide cuál es la mejor opción de

conexión.

6.1.5. Requerimientos. En el proceso de definición de requerimientos del algoritmo de optimización se analizaron las características principales que se deben tener en cuenta para su implementación, para la identificación de éstas; se estudiaron diferentes investigaciones realizadas hasta el momento. Logrando obtener los requisitos fundamentales que se deben considerar para la implementación del algoritmo de optimización para la selección de la red.

* Hace referencia a la movilidad en términos de velocidad por parte del usuario. ** Componente monitor redes.

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Tabla 1. Requerimientos

Descripción Requerimientos

Nº Funcionales

R1 El algoritmo de decisión realizará automáticamente la selección de la mejor opción de red disponible.

R2 Para la toma de decisión del cambio de red se usará una función de costo con escala relativa.

R3 Los parámetros de la función de costo serán el ancho de banda, el costo económico y el consumo de energía.

R4 Se deberá contar con la información sobre las características (ancho de banda, valor económico) de las redes disponibles y el consumo de energía.

R5 Se debe almacenar temporalmente la información de la red mientras ésta exista.

R6 El usuario podrá definir la prioridad de los parámetros (el ancho de banda, el costo económico y el consumo de energía) para la toma de decisión.

R7 La definición de la prioridad de los parámetros por parte del usuario se realizará mediante una interfaz gráfica.

R8 El costo económico del uso de las redes disponibles será definido por el usuario a través de la interfaz gráfica

R9 Cuando se detecte una nueva red se deben verificar las condiciones de la misma, calcular el valor de la función de costo y compararla con el de la red actual para elegir la de menor valor

R10 Se usará un temporizador para contrarrestar el efecto ping-pong (oscilación entre 2 o más redes).

R11 El valor del costo de conexión de las redes debe ser mayor que cero.

R12 Se debe manejar la misma unidad de costo para la conexión a las redes.

R13 Se debe almacenar la información de las redes a las que se tenga acceso con su respectivo costo.

R14 Se almacenará la información acerca del perfil que se tendrá en cuenta para seleccionar una red.

No funcionales

R15 El prototipo del algoritmo de decisión será implementado bajo el sistema operativo Windows Mobile.

R16 La herramienta de programación para la implementación del algoritmo de decisión será la plataforma .Net y el lenguaje de programación C#.

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6.2. DISEÑO

6.2.1. Casos de uso. Los actores que interactúan con el sistema son dos, a continuación se hace la descripción: • Usuario: Persona encargada de ingresar al sistema e interactuar con él, en el

evento de configuración de los parámetros para el proceso de selección de la red.

• Sistema: este actor es el encargado de efectuar los pasos automatizados en el

proceso de selección de la interfaz de red.

6.2.2. Descripción casos de uso . Los casos de uso y clases de la aplicación se detallan en el Anexo A, B respectivamente, a continuación se presenta una breve descripción de cada uno. • Monitorear redes: Este caso de uso es el encargado de realizar el proceso

de descubrimiento de las redes que estén disponibles en el área de cobertura del dispositivo.

• Seleccionar Red: Este caso de uso es el encargado de recibir la información de las redes que estén disponibles procesarlas, a partir de la aplicación de la función de costo, hacer la selección de la interfaz de red que ofrezca la mejor opción de conexión.

• Configuración de parámetros: Permite que el usuario administre las opciones de conexión, a partir de la configuración de los parámetros asociados por medio de una interfaz grafica.

6.2.3. Criterios de selección del algoritmo de HVO . De acuerdo con algunas investigaciones los criterios de implementación del algoritmo de decisión de Handoff Vertical, deben estar orientados hacia la siguiente clasificación y adaptados según el contexto de operación. De acuerdo a lo anterior podemos ver que los criterios se han clasificado de la siguiente manera: • Enlace (RSSI, SIR, BER, BLER, SNR), capa física. • Energía (Nivel de batería, Potencia de transmisión). • Costo de conexión. • Confiabilidad (latencia, razón de transmisión).

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• Desempeño (Bw*, latencia, congestión). • Movilidad (posición, distancia, velocidad, patrones de movimiento).

6.2.4. Medidas de estabilización. Las métricas de estabilización que se utilizarán, adicionales a la función de costo en el proceso de Handoff Vertical, serán ejecutadas cuando el proceso de evaluación (aplicación función de costo) de las redes arroje valores menores al que tiene la red en uso. En la sección 3.3, se mencionan los conceptos de estabilización usados, a saber Dwell-Timer y Histéresis, considerando que cumplen un papel fundamental a la hora de hacer la selección de la interfaz de red. Es necesaria su utilización para que en el evento de handoff Vertical la decisión que se tome sea la más adecuada y que se de en el momento justo. A continuación, se describe la forma como funcionan los elementos de estabilización: • Dwell-Timer : en este caso particular, el tiempo designado para extender la

permanencia de la red estará regido por el parámetro de la movilidad de la siguiente manera:

Tabla 2. Tiempos Dwell- Timer

Movilidad DWT (segundos) Alta 30 – 20 Media 15 – 10 Baja 8 – 4

Los tiempos definidos en la tabla 2, son formulados considerando el área de cobertura de cada tecnología, los valores asignados de la velocidad son estáticos.

• Histéresis : para la definición de este margen, es necesario hacerlo tomando como referencia algún parámetro asociado a las condiciones de la red, en este caso se ha definido la potencia de la señal. Para la adicionar el margen de histéresis se tiene en cuenta los siguientes pasos: � Si la potencia tiene en un estado “Excelente” el margen de histéresis será

igual a 0.5

* Se refiere a la capacidad de transmisión que tiene la red (ancho de banda).

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� Si la potencia tiene en un estado “Muy Bueno” el margen de histéresis será igual a 0.4

� Si la potencia tiene en un estado “Bueno” el margen de histéresis será igual a 0.3

� Si la potencia tiene en un estado “Bajo” o “Muy Bajo” el margen de histéresis será igual a 0.2

Los valores asociado al margen de histéresis son asignados en un intervalo de [0.2 – 0.5], de tal manera que la selección de la red no quede condicionada demasiado para la red actual, sino que sirva para dar un pequeño margen de holgura hacia la red que se está comparando. Condicionando con esto que la decisión de handoff vertical sea efectuada de forma satisfactoria, y evitando así, oscilaciones en el proceso de cambio de conexión entre las distintas redes.

6.2.5. Parámetros de la Función de Costo. Para la selección de estos parámetros se tienen en cuenta algunos de los criterios de selección para el algoritmo de HVO, los parámetros son los siguientes: • Poder de consumo. • Costo conexión. • Ancho de banda. • Movilidad (velocidad). Estos parámetros están regidos por las preferencias del usuario, y serán evaluados en la función de costo de acuerdo a éstas.

6.2.6. Función de Costo. Considerando las funciones de costo planteadas en la sección 3.2, para el proceso de selección de la interfaz de red. La función de costo que se utiliza en la implementación del algoritmo es la ecuación 1. Esta función de escala relativa es utilizada considerando su simplicidad y capacidad de adicionar nuevas métricas para el proceso de evaluación de interfaces de red, a demás de Considerar las fortalezas que tiene la función para adaptarse a escenarios cambiantes. Es por esta razón que la función se utiliza como base para la implementación del algoritmo prototipo.

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Considerando lo anterior, a la función se adiciona un parámetro, enfocado en el contexto de la movilidad, y quedará planteada de la siguiente manera: • Para el caso de ambientes de media ó alta movilidad la función de costo para

el algoritmo quedará de la siguiente manera:

(1) • En caso contrario, es decir baja movilidad la función se ejecutará de acuerdo a

la siguiente formulación:

(2)

Donde, Wb, es el peso asociado al parámetro ancho de banda. Wp, es el peso asociado al parámetro poder de consumo de la batería. Wc, es el peso asociado al parámetro costo de conexión. B, Ancho de banda. P, Poder de consumo de la batería. C, Costo de conexión a la red. V, velocidad de desplazamiento (estática).

La movilidad es una métrica que no a sido tenida en cuenta en los en trabajo anteriores. Consideración que es un parámetro concluyente como factor de decisión de la interfaz de red, el planteamiento de las dos funciones es hecho considerando el área de cobertura que brinda cada tecnología* de comunicación Inalámbrica. Logrando con esto que en los casos particulares de media ó alta velocidad no se haga un cambio de red a una tecnología de baja cobertura tipo WLAN. Ahora, en el caso contrario donde se presente un ambiente de baja movilidad las redes serán evaluadas con la función original, debido a que en este contexto si se puede dar que una red WWAN tenga un mejor desempeño de acuerdo a las preferencias del usuario.

* Hace referencia a las tecnologías de comunicación WWAN – WLAN.

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En el evento de aplicación de la función se debe conocer que tipo de tecnología se va ha evaluar, para poder definir cual función será la encargada de hacer los cálculos, teniendo como referencia la velocidad asociada a cada tecnología.

6.2.7. Descripción del Algoritmo. La ejecución del algoritmo se realiza efectuando los siguientes pasos: • Paso 1: se obtiene la información sobre las redes disponibles, pesos

parámetros, contexto de movilidad. • Paso 2: se evalúan las redes considerando el tipo* y la movilidad asociada a

cada tecnología, en la función de costo correspondiente • Paso 3: aquí se procede a hacer la selección de la interfaz de red a utilizar,

considerando aquella que su valor de costo sea el menor, para esta selección se hacen las siguientes consideraciones:

o Paso 3.1 cuando se comparen las redes con la red actual** si el valor de costo de la nueva red es menor que el de la actual se lanzará un tiempo de estabilización (DWT) para verificar que las condiciones son estables para la red, si durante este tiempo las condiciones no varían se selecciona como mejor opción la nueva red, en caso contrario se deja la red actual.

6.2.8. Algoritmo. En el anexo C, se presenta el diagrama de flujo del algoritmo. A continuación, se presenta la descripción de las variables utilizadas y el algoritmo: RedesD: matriz de objetos tipo red. � PU: vector de reales con los pesos de los parámetros. � Movilidad: variable tipo String almacena el valor de la movilidad que se

configuro por el usuario. � FcRedes: vector de reales almacena la información de los valores de costo

asociados a cada red , � CostRed: es una variable real con el valor de costo que tiene la red actual. � DWT: es una variable tipo temporizador se utiliza para verificar la estabilidad

de la red. � Hs: es un variable tipo real se utiliza como margen de Histéresis para la

decisión de selección.

* Tecnología a la que pertenece WWAN o WLAN. ** Red que esta actualmente en uso mas el margen de histéresis.

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� CostRedtmp: es una variable tipo real se utiliza para guardar el valor de la red nueva a seleccionar.

Inicio: // Declaración de variables

RedesD [][] PU [] Movilidad FcRedes [] CostRed DWT Hs CostRedtmp

1. asignación 1.1. RedesD ← Redes 1.2. PU ← Pesos parámetros {Bw, P, C} 1.3. Movilidad ← {alta, media, baja}

2. calculo valores de costo para las redes 2.1. Si (movilidad==“alta” ó movilidad==”med ia”) entonces repetir con i desde 1 hasta Numer oRedes - 1

2.1.1. Si (RedesD[i][0]== “GPRS”) entonces v ← asignar velocidad FcRedes[i] ← FuncionCosto(0,RedesD[i]{Bw,p,c},v) 2.1.2. Sino Si (RedesD [i][o]==”WLAN”) ento nces v ← asignar velocidad FcRedes[i] ← FuncionCosto(0,RedesD[i]{Bw,p,c},v)

2.2. Sino Si (Movilidad==”baja”) entonces repetir con i desde 1 hasta NumeroRedes - 1

FcRedes [i] ← FuncionCosto (1,RedesD[i]{Bw,p,c}, 0) 3. selección de interfaz de red repetir con j desde 1 hasta n-2 3.1. Si (FcRedes[j] >= CostRed + Hs ) entonces dejar red actual 3.2. Si (FcRedes[j]< CostRed + Hs) entonces DWT ← activar temporizador CostRedtmp ← asignando valor actual FcRedes[j] 3.2.1 si (DWT Expira) entonces Realizar paso 2 3.2.1.1 Si (CostRedtmp == FcRedes[j]) e ntonces Seleccionar red FcRedes[j] 3.2.1.2 sino si(CostRedtmp <> FcRedes[j ]) entonces Dejar red actual // Calculo de la función de costo // Parámetros de la función: // s – Variable utilizada para identificar que tipo de ecuación debe // ser utilizada para evaluar la red // red [][] � matriz que almacena los valores de los parámetros( ancho // de banda, poder de consumo, costo de conexión)de la red a evaluar

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// v – Representa la velocidad asociada a la red // Retorno de la función � costo – valor Real de costo para la red // // evaluada Función FuncionCosto (byte s, double red [][], dou ble v ) Costo Si (s==0) entonces Costo ← PU[0]LN(1/red[0][1])+PU[1]LN red[0][2]+PU[2]LN

red[0][3]+ LN (1/v) Sino si (s==1) entonces Costo ← PU[0]LN(1/red[0][1])+PU[1]LN red[0][2]+PU[2]LN

red[0][3] Devolver costo Fin.

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7. IMPLEMENTACION DEL PROTOTIPO Para la implementación del prototipo del algoritmo, se contó con un dispositivo tipo PDA, el cual posee una interfaz de red WLAN. Actualmente, el prototipo solo puede detectar y evaluar redes 802.11, esto debido a la carencia de la interfaz de red tipo WWAN. Debido a inconvenientes en la adquisición de un dispositivo que posea interfaces de red WLAN y WWAN, el prototipo está efectuando el proceso de handoff vertical de forma simulada con datos de prueba.

7.1. INTERFAZ GRAFICA En la figura 7, se presenta un prototipo de interfaz grafica, la cual muestra información pertinente para las redes.

Figura 7. Interfaz para monitoreo de redes inalám bricas.

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La función básica de esta interfaz es mostrar las características (nombre, ancho de banda y potencia de la señal) que tienen las redes que se han detectado por el componente monitor, y también muestra la red que está actualmente conectada. En la figura 8 se muestra la interfaz de configuración de los parámetros de conexión de red.

Figura 8. Interfaz de configuración de parámetros para la selección de red.

A través de la interfaz gráfica de la figura 8, se realiza la configuración de los parámetros para el proceso de selección de la interfaz de red. Los valores asociados a cada métrica (ancho de banda, duración batería, costo conexión) representan el porcentaje de importancia que tiene el parámetro para el usuario, el valor que se haya configurado será el que se tenga en cuenta cuando se aplique la función de costo para evaluar la red.

7.2. CODIGO IMPLEMENTADO A continuación se muestran el código implementado en el entorno de desarrollo de Microsoft Visual Studio .Net, usando el lenguaje de programación C#.

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En la figura 9 se presenta el código implementado para el proceso de detección de los adaptadores inalámbricos (WLAN) del dispositivo.

Figura 9. Detección de los adaptadores inalámbricos del dispositivo.

El funcionamiento del código es el siguiente: • Se detectan los adaptadores que tiene asociado el dispositivo. • Se verifica que los adaptadores sean de RF (Inalámbricos). • Se retorna un vector con los adaptadores disponibles. La figura 10 muestra la implementación de código en C# para obtener las características de la redes WLAN disponibles.

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Figura 10. Obtener la información de las redes WLA N.

El funcionamiento del código es el siguiente: • Se utiliza una variable tipo Colección para almacenar la información de todos

los puntos de acceso (AP) disponibles. • Para cada AP, se obtienen sus características (nombre, potencia, ancho de

banda, etc). • Se retorna la información de todas las redes disponibles con sus

características. En la figura 11 se presenta la función de costo implementada en código C# para evaluar los parámetros de las redes.

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Figura 11. Función de costo.

La función de costo implementada esta basada en la planteada en la sección 3.2 ecuación 1. El funcionamiento es el siguiente:

• Cuando la variable s sea igual a cero se emplea la función de costo teniendo en cuenta el escenario de la movilidad (Alto, Medio), y se adiciona el parámetro de la velocidad para realizar el calculo de la función de costo.

• Cuando la variable s sea igual a 1 se emplea la función de costo planteada en la sección 3.2 ecuación 1.

• Retorna el valor de costo para la red que se está evaluando.

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8. PRUEBAS Debido a problemas con la adquisición de los dispositivos móviles para pruebas que estuviesen dotados con varias interfaces de red (WLAN y WWAN), se debió probar la implementación del algoritmo bajo un ambiente de redes WLAN homogéneas. Para el propósito de la realización de las pruebas se contó con dispositivos tipo PDA con interfaz de red IEEE 802.11 b/g y varios puntos de acceso a la red WLAN de la Universidad Autónoma de Occidente, esto para comprobar el funcionamiento del algoritmo en un ambiente real y verificar su efectividad para el proceso de handoff. En la figura 12 se presenta el escenario de pruebas usado en el campus de la Universidad Autónoma de Occidente:

Figura 12. Escenario de pruebas.

Las características técnicas de los equipos usados en las pruebas se presentan en la Tabla 3.

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Tabla 3. Equipos utilizados

Item Características Sistema Operativo

Pocketc Pc (PDA) IPAQ HP 5550

Intel Xscale 400 MHz, 128 MB RAM, conectividad Bluetooth y WLAN.

Windows Mobile 2003 para PocketPC

Access Point Cisco Aironet 1200, Wi-Fi (802.11 a/b/g), antena Bipolar tipo patch

Cisco Internetwork Operating System (IOS)

Access Point Cisco Aironet 1240, Wi-Fi (802.11 a/b/g), antena Bipolar tipo patch

Cisco Internetwork Operating System (IOS)

8.1. CRITERIOS DE PRUEBA Las fases a verificar del proceso de selección de la interfaz de red son las siguientes: • La selección de la interfaz de red se da en el momento justo. • No sucedan procesos de handoff vertical innecesarios. • Que la red seleccionada se ajusta a los parámetros de configuración del

usuario.

8.2. RESULTADOS Considerando el ambiente* en el cual fue probado el algoritmo prototipo, los resultados obtenidos para fueron los siguientes: • Selección de la interfaz de red : en el proceso de evaluación de la redes para

la selección se obtuvieron resultados satisfactorios, ya que el ambiente de pruebas con el cual se contó presentaba fluctuaciones considerables en sus niveles de potencia de transmisión. De esta manera el proceso de selección de la interfaz de red a utilizar no sugería otra red diferenta a la que esta en uso,

* Homogéneo, redes del mismo tipo 802.11 b/g.

53

debido a la inestabilidad presentada por las redes presentes. En este sentido el proceso de selección fue satisfactorio ya que se mantenía en uso la misma red en el proceso de validación.

• Procesos de handoff Innecesarios : considerando lo planteado en el ítem

anterior el proceso de selección de una nueva interfaz de red para conexión, es ejecutado de forma satisfactoria ya que el ambiente de inestabilidad presentado por las redes presentes, no permitía que se sugiriera una red distinta a la que estaba en uso.

• Selección ajustada a los parámetros de configuració n: la configuración de

las métricas de configuración para el proceso de selección de la interfaz de red, cumplen con su objetivo ya que a partir de la disposición que tenga el usuario para éstos, cambia la opción de selección de la interfaz de red.

Vale la pena resaltar que aunque los resultados obtenidos fueron satisfactorios para el prototipo, los tiempos de respuesta para el proceso de selección aun son muy altos, lo cual requiere un análisis más detallado que permita mejorar el tiempo de respuesta. A continuación se presenta la información respectiva sobre las pruebas realizadas:

Tabla 4. Prueba 1

Red Valor costo Inicial

Valor costo Final

UAO_PERGOLA_A2 (en uso) -0.079 -- AP-N-P1 -0.093 0.0030 UAO_BIBLIOTECA_P2 0.0139 --

En la tabla 1 se ve como la red AP-N-P1, en el calculo inicial tiene un valor de costo menor que el de la red en uso, en este caso entra a operar el DWT*, en el algoritmo teniendo en cuenta que ya esta aplicado el margen de histéresis. Durante el tiempo de verificación de estabilización se obtiene que la red esta oscilando en sus características como se puede notar en su valor de costo final. Es por esta razón que el cambio de conexión no se da, para este caso el tiempo de respuesta obtenido esta alrededor de los 4 segundos.

* Tiempo para comprobar la estabilidad de la red.

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Tabla 5. Prueba 2

Red Valor costo Inicial

Valor costo Final

UAO_PERGOLA_A2 (en uso) -0.076 -- AP-N-P1 -0.040 -- UAO_BIBLIOTECA_P2 0.047 --

En la tabla 5 se obtuvo que ninguna de las dos redes AP-N-P1 y UAO_BIBLIOTECA_P2, tiene un valor menor al de la red actual, en este caso no se entro a validar la estabilidad de ninguna de las dos redes. Simplemente se dejo la red actual, el tiempo de respuesta obtenido en este caso es 1 segundo.

Tabla 6. Prueba 3

Red Valor costo Inicial

Valor costo Final

UAO_PERGOLA_A2 (en uso) 0.014 -- AP-N-P1 -0.122 0.020 UAO_BIBLIOTECA_P2 0.025 --

En la tabla 6 se obtuvo en el caso de la red AP-N-P1 que el valor inicial es menor que el de la red actual, en este caso la se verifica que la red sea estable utilizando el elemento DWT, se obtiene un resultado diferente lo que implica que la red esta oscilando y no es conveniente que se realice un cambio de conexión, el tiempo de repuesta para la decisión de la selección es de 4 segundos. Durante el proceso de las pruebas solo se presento un evento de selección distinto al de la red actual, esto se dio como evento aislado ya que en el ambiente de pruebas presentaba un escenario cambiante para las redes, es decir las características variaban constantemente generando con esto que el proceso de selección de las redes quedara definido siempre hacia la red actual.

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9. CONCLUSIONES La continuidad de la comunicación a través de las diferentes tecnologías de redes inalámbricas será un factor fundamental en la evolución de las comunicaciones, ya que proveerá diversos escenarios de conexión que permitirán a los usuarios alta movilidad y diversidad de servicios, bajo costos variables dependientes de los operadores y tecnologías. El desarrollo de la presente investigación sirvió para estudiar e identificar los retos que implica el traspaso entre redes inalámbricas heterogéneas (handoff vertical), las soluciones planteadas y proponer una mejora usando como base una función de costo que considera las preferencias del usuario. Efectuar el proceso de selección de la interfaz de red en el momento justo y bajo la red adecuada, será el factor determinante para lograr la movilidad transparente (seamless mobility), ya que a partir de la correcta ejecución del proceso de handoff vertical, el mismo será imperceptible para el usuario. La solución planteada en este proyecto para el proceso de selección de la interfaz de red, está orientada hacia lo que el usuario desea o es más conveniente de acuerdo a sus necesidades (costo de conexión, ancho de banda y duración de la batería). Las pruebas de la implementación de la solución, solo se pudieron realizar en un ambiente de redes WLAN homogéneas debido a problemas en la adquisición de equipos móviles con soporte a múltiples interfaces de red. Sin embargo, en una fase siguiente del proyecto se simulará el proceso de handoff vertical usando una herramienta de software como Network Simulator, lo cual permitirá validar la solución mientras se logra la consecución de los equipos móviles adecuados. Para soluciones futuras se debe considerar el contexto de una forma más amplia y puntual, es decir hay que considerar parámetros adicionales que dirijan la selección de la interfaz a un estado de optimización que garantice que la red que se utilice es la que se ajusta de forma eficiente a las necesidades reales del contexto de la conexión. Es decir que los recursos que brinda la red son los que realmente se necesitan para el buen desempeño de las aplicaciones del usuario.

56

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59

ANEXOS

Anexo A. Casos de uso

Nombre: Monitorear redes Identificación: Caso 0 Actores: Usuario Precondiciones El dispositivo debe tener interfaces de red múltiples. Flujo normal de eventos: 1. Ejecutar la aplicación. 2. El software identifica los adaptadores de red inalámbricos. 3. Para cada adaptador se identifican las redes disponibles. 4. Para cada red se identifican las características principales. 5. Se muestra la información de las redes en pantalla. Caminos Alternos: 2. Si no se detectan adaptadores inalámbricos se informa a través de un

mensaje de error. 3. Si no se detectan redes se informa mediante un mensaje. Poscondiciones: Se carga la información de todas las redes disponibles. Requerimientos: R3,R4,R5 Nombre: Seleccionar Red Identificación: Caso 1 Actores: Sistema, usuario Precondiciones • Conocer los pesos que tiene configurado cada

parámetro. • Conocer las características de las redes.

Flujo normal de eventos: 1. Identificar la prioridad de los parámetros bajo los cuales se debe realizar la

selección. 1.1. Si alguno de los parámetros tiene una prioridad de cero, este será

excluido de la función de costo. 2. Aplicar Función de costo a las redes presentes, con el criterio de la

prioridad de los parámetros. 3. Identificar la red cuya función de costo arroje el valor mas bajo. 4. Comparar valor función de costo red actual con el de la red propuesta. 5. Si el valor de la red propuesta es menor o igual que el de la red en uso.

60

5.1. Se lanza un temporizador por un periodo de x segundos definido por la movilidad, para verificar la estabilidad de la red propuesta.

5.2. Si cuando finalice el temporizador las condiciones de la red son las mismas ejecutar Handoff.

5.3. Si cuando finalice el temporizador las condiciones de la red han variado dejar red actual.

6. Si el nivel de QoS de la red propuesta es menor que el de la red actual dejar la red actual.

Caminos Alternos: Poscondiciones: Retorna la información de la red sugerida a conectar. Requerimientos: R1,R2,R3,R4, R9,R10

Nombre: Configuración de parámetros Identificación: Caso 2 Actores: Usuario Precondiciones Flujo normal de eventos: 1. Seleccionar menú configuración de parámetros. 2. Para cada parámetro seleccionar la importancia que tendrá para la

conexión, en un intervalo de [0...9]. 3. Seleccionar opción aceptar. 4. Para todas las redes a las que se tenga acceso se debe guardar la

información sobre el costo que tiene. 4.1. El costo de la red debe ser mayor que cero. 4.2. Si el valor agregado es costo/hora dejarlo igual. 4.3. Si el valor agregado es costo/{Kbytes, Mbytes} hacer la conversión a

costo/hora. Caminos Alternos: 3. Si no se da en la opción aceptar se perderá la configuración del perfil. 4.1 Si el valor agregado es menor o igual que cero se Informa mediante un

mensaje de error. Poscondiciones: Queda configurado el perfil de selección de red. Requerimientos: R6,R7,R8,R11,R12,R13,R14

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Anexo B. Diagramas de clase y secuencia

Caso 0: Monitorear redes Diagrama de clases: Diagrama de secuencia:

Adaptadores []

Adaptadores ()

Interfaz_redes Monitor

:Interfaz_redes :Monitor

Adaptadores !=null Redes (Adaptadores[x]) Consultar_redes(Adaptador)

C_red[][]

C_red !=null Mostrar_redes(C_red[][])

C_red ==null Mensaje_informacion ()

Adaptadores ==null Mensaje_Error ()

Estos eventos se ejecutan en un intervalo de tiempo dado en segundos

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Caso 1: Seleccionar red Diagrama de clases: Diagrama de secuencia:

: Seleccionar_red : Interfaz_archivo

Características_red( redes[][], RedA) Perfil _ conexión ()

Parámetros []

Fcosto (redes [][],parámetros[])

Seleccionar_red ()

En esta sección se identifica la red con el valor de función de costo mas bajo.

Nred < RedA Activar Temporizador Dwt

Se verifica si el valor de costo de la función ha variado. Retorna verdadero o falso

. Dwt=0 Redestable ()

. Est= true

. Est= False

Seleccionar Nred

Dejar red actual

Nred = Nueva Red Es t= variable boolean Dwt = temporizador RedA= red actual Redes = redes disponibles

Est

: Interfaz_redes

Interfaz_redes Evaluar_red Interfaz_Archivo

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Caso 2: Configuración de parámetros Diagrama de clases: Diagrama de secuencia:

:Interfaz_archivo

Configuración_parametros()

:IParametros

Guardar_perfil (perfil, parámetros [])

Costo_red(Red, costo)

Guardar_costo (Red, costo)

IParámetros Interfaz_Archivo

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Anexo C. Diagrama de flujo del algoritmo

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Anexo D. Paper.

SELECCIÓN DE RED EN EL ESCENARIO DE HANDOFF VERTICA L

Oscar Wilfredo Jimenez Chavarro

Universidad Autónoma de Occidente, Calle 25 Nº 115-85, oscawj@gmail.com, Cali

1. INTRODUCCIÓN Los nuevos escenarios de comunicación móvil están orientados hacia un ambiente de convergencia de redes inalámbricas, lo cual origina un nuevo entorno de conectividad enfocado en la movilidad a través de las diferentes tecnologías, logrando interoperabilidad entre éstas, permitiendo mantener la conexión en todo momento sin importar que tipo de tecnología inalámbrica se está utilizando. En este sentido se han planteado soluciones enfocadas desde perspectivas diferentes que tienen como finalidad diseñar soluciones que permitan realizar la selección de la interfaz de red de forma óptima considerando algunos parámetros de la red, las preferencias usuario y el escenario de tecnologías inalámbricas presentes. Considerando el nuevo escenario de las comunicaciones móviles y los retos que se prevén para lograr transparencia, existe la necesidad de lograr un grado de transparencia que permita a los usuarios mantener la conectividad a través de las

diferentes tecnologías inalámbricas disponibles. Por esta razón la investigación realizada sea enfocado en algoritmos que permitan realizar el proceso de handoff* vertical en forma eficiente, garantizando que no se presenten cambios o selecciones innecesarias o erróneas de la interfaz de red en el proceso de handoff vertical. La presente investigación se realizo en el marco de trabajo del proyecto de investigación “Desarrollo de un sistema universal para clientes con dispositivos móviles que permita portabilidad entre redes Wi-Fi/GSM-GPRS/CDMA2000/Wi-MAX”, del consorcio de investigación en computación móvil I2COMM** y con el co-financiamiento de Colciencias.

* El término handoff se traduce al español como “ traspaso” en redes inalámbricas. Aunque, en el inglés británico el término usado es handover. ** Consorcio integrado por grupos de investigación de las Universidades Autónoma de Occidente, ICESI, Santiago de Cali, Del Cauca y ParqueSoft.

Resumen: este artículo resume las características principales del trabajo de grado “Algoritmo para la selección de la interfaz de red en el proceso de handoff vertical en redes inalámbricas WLAN/WWAN”. Presenta los elementos más relevantes involucrados en el proceso de handoff vertical, en el escenario de redes heterogéneas (WWAN / WLAN). Además, se propone un algoritmo que permite mejorar la decisión de selección de red en el contexto del handoff vertical y su correspondiente prototipo.

Keywords: handoff vertical, convergencia, función de costo, algoritmo, parámetros de red, movilidad, calidad de servicio (QoS).

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2. ESCENARIO DE CONVERGENCIA

2.1 Redes Heterogéneas

Hablar de heterogeneidad en el contexto de la redes de comunicaciones involucra la utilización y/o combinación de las diferentes tecnologías de red, en el proceso de comunicación bajo un espacio geográfico determinado. También involucra una pluralidad de sistemas y hardware para cada tipo de tecnología. Actualmente, podemos encontrar una variedad de tecnologías que difieren en sus capacidades de cobertura y ancho de banda, QoS, etc. Entorno a estas tecnologías existe la siguiente clasificación (NYBERG, G, 2006): • Red inalámbrica de área personal (WPAN), son

conocidas por su limitada área de cobertura, soportan transferencias de datos variables que van desde kbps hasta centenares de Mbps. Los dos principales estándares de este tipo de redes son Bluetooth y Zigbee.

• Red inalámbrica de área local (WLAN), este tipo de redes posee una cobertura más amplia alrededor de unos cientos de metros. Está pensada para entornos de trabajo como oficinas, colegios, etc. Como referencia de este tipo de tecnología existen los estándares HyperLAN, HomeRF, Mesh, IEEE802.11.

• Red inalámbrica de área metropolitana (WMAN), este tipo de redes tiene una cobertura geográfica de alrededor de 50 Km, su capacidad de transferencia es alta. Uno de los estándares es WiMax.

• Red inalámbrica de área amplia (WWAN), en este tipo de redes se encuentran las redes celulares en sus diferentes tecnologías GSM, CDMA, UMTS.

2.2 Redes de Cuarta Generación

Las tecnologías de comunicación móvil inalámbrica a través de los años han venido mejorando en sus capacidades, optimizando las técnicas de transmisión de los datos, aplicando nuevas técnicas de modulación de las señales, construyendo arquitecturas más robustas, con el fin de garantizar

mejores prestaciones en servicios, mejorar calidad de la red, lograr mejores prestaciones multimedia, entre otros. Siguiendo estos lineamientos se puede encontrar que para la cuarta generación (4G) o B3G* se ha planteado el objetivo de lograr una integración entre las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica existentes (p.ej. Bluetooth, WLAN, HyperLan) con las tecnologías de comunicación celular de tercera generación (3G). También, buscan mejorar el uso del espectro a través de tecnologías de radio como OFDM. Para la 4G generación se prometen velocidades de hasta 100 Mbps en áreas amplias y alrededor de 1 Gbps en áreas cortas. En el enfoque de la cuarta generación existen 2 visiones, la europea orientada a la integración de todas las tecnologías inalámbricas, y la asiática orientada al mejoramiento de las capacidades de las tecnologías 3G. Sin embargo, ambas visiones convergen en los siguientes objetivos (NYBERG, G, 2006): a. Altas velocidades de transmisión. b. El acceso y el centro de red deben ser orientados

como ALL-IP. c. Se debe soportar la movilidad transparente. d. El costo de la infraestructura de red debe ser más

bajo que el de 3G. e. Hacer del dispositivo móvil un elemento

indispensable en el diario vivir de las personas.

2.3 Movilidad Transparente

Hablar de movilidad transparente en el contexto de las nuevas tecnologías de información y de las telecomunicaciones, se refiere a la capacidad de mantenerse conectado siempre sin importar el lugar donde se encuentre y el tipo de tecnología inalámbrica de la que se disponga. En otras palabras, es lograr utilizar las diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica disponibles (Bluetooth, WLAN, HyperLAN, red celular, etc.) y poder realizar cambios en el tipo de tecnología de red que se está usando sin perder la conexión y evitando que el usuario lo perciba.

* B3G , Beyond 3G (Third Generation Network)

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Los principales retos asociados a la movilidad son los siguientes: a. Cómo evitar que la conexión se pierda cuando se

cambie de tipo de tecnología. b. En que capa debe ser implementada la solución

de la movilidad. c. El cambio de IP cuando se pasa a utilizar otra

tecnología cómo será manejado. d. Qué tipo de dispositivos están en capacidad de

soportar múltiples interfaces de red. e. Cómo evitar la pérdida de paquetes. Estos son algunos de los cuestionamientos más relevantes que se han tenido en cuenta a la hora de formular soluciones en el proceso de la movilidad transparente. En la figura 1 se puede apreciar el escenario de la movilidad, bajo el enfoque de la integración.

Fig. 1. Visión 4G y escenario de movilidad

Fuente:” Publicaciones del NoticIEEEro, Redes de 4ta Generación de Comunicaciones Móviles”, p.8.

3 HANDOFF Con el enfoque actual que están tomando las comunicaciones móviles, se puede apreciar que los nuevos dispositivos móviles que entrarán a circular en el mercado estarán dotados de al menos dos interfaces de red (WLAN y WWAN) que le permitirán a los usuarios tener la opción de conectarse a la red usando cualquiera de estas interfaces de red. En este sentido, podemos hablar de la movilidad bajo el criterio del handoff (K. Murria, 2003). El proceso de Handoff se puede definir (Wikipedia.org, 2006) como el cambio de conexión de una red a otra por parte del dispositivo. En este

contexto existen dos tipos basados en los tipos de redes involucradas (N. Nasser, 2006): a. Handoff Horizontal, se refiere al cambio de

conexión de red, bajo la misma tecnología (p. ej. WLAN a WLAN, GPRS a GPRS, etc.).

b. Handoff Vertical, se refiere al cambio de conexión de red, bajo tecnologías diferentes (p.ej. WLAN a GPRS, GPRS a WLAN, GPRS a CDMA2000).

3.1 Escenarios en el Proceso de Handoff

El proceso de handoff puede visualizarse desde diferentes escenarios y ser catalogado de acuerdo a éstos (N. Nasser, 2006). La categorización propuesta por N. Nasser está basada en diferentes escenarios de operación, y se plantea una taxonomía en donde uno de sus ítems es el handoff basado en los tipos de redes involucradas, donde se derivan el handoff horizontal y handoff vertical.

3.2 Fases del Handoff Vertical

Para el proceso de decisión de Handoff vertical se han definido tres fases principales (G. Nyberg, 2006), a saber: a. Iniciación ó Descubrimiento, en esta fase el

terminal móvil (TM) equipado con varias interfaces de red debe determinar que redes están disponibles y que características poseen (p.ej. tasa de transferencia de datos y potencia de la señal)

b. Decisión, en esta fase se identifica si hay o no necesidad de realizar un Handoff, y se identifica la red más apropiada para realizar el cambio de conexión.

c. Ejecución, durante esta fase se debe realizar el re-enrutamiento de los paquetes desde la red anterior a la cual estaba conectado el terminal móvil hacia la nueva red.

En la fig. 2 se puede apreciar los pasos en el proceso de handoff vertical.

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Fig. 2. Pasos típicos para el handoff vertical

Fuente:” Algoritmo sensible al contexto para la toma de decisiones correctas y oportunas en el proceso de handoff vertical”, p 12.

4 ALGORITMOS Los primeros propuestas de algoritmos de toma de decisión para realizar el handoff, estaban enfocados (G. Nyberg, 2006) en la potencia de la señal (RSS - Received Signal Strenght). Estos algoritmos estaban limitados a tomar la decisión basados en un solo parámetro. Además, solo consideraban la selección de red para un ambiente de tecnologías inalámbricas homogéneas. Teniendo en consideración lo anterior fue necesario plantear nuevos lineamientos que permitieran efectuar la selección de la interfaz de red en ambientes con tecnologías mixtas. A partir de estas consideraciones la IETF (Internet Engineering Task Force) definió un modelo basado en políticas para la toma de decisión durante el proceso de handoff vertical (NYBERG, G, 2006). Este modelo se puede apreciar en la Fig. 3 y se compone de tres entidades básicas, un repositorio de políticas (PR), un punto de decisión (PDP) y un punto de ejecución (PEP) de la política seleccionada (Yavatkar, 2000).

Fig. 3. Modelo de decisión basado en políticas.

Fuente:” SEMO: A Policy-based Prototype for Handover in Heterogeneous Networks”, p. 28

La entidad principal del modelo es el PDP, la cual evalúa los parámetros provistos por el PR y decide si se debe llevar a cabo el cambio de red o no. Si la decisión es que se debe cambiar de red, el PDP le informa al PEP para que se encargue de la ejecución del procedimiento de cambio de interfaz de manera transparente para el usuario y sus aplicaciones. Según la ubicación física del Punto de Decisión (PDP) se distinguen tres tipos de de implementación del sistema: a. MHO (Mobile-Controlled Handover), cuando el

PDP está ubicado en el terminal móvil y es allí donde se toma la decisión.

b. NHO (Network-Controlled Handover), si el PDP está ubicado en la infraestructura de la red (p.ej. GSM) y es ella quien toma la decisión.

c. MAHO (Mobile-Assistant Handover), las mediciones de los parámetros de red son realizados por el terminal móvil y enviados a la infraestructura de red para la toma de decisión del Handoff vertical, es decir es una combinación de los 2 tipos anteriores.

4.1 Algoritmos Basados en Políticas

Esta tipo de algoritmos están diseñados para trabajar con múltiples parámetros de red, utilizados para medir el nivel de calidad de servicio (QoS) de la red que se evalúa y seleccionar la que tenga las mejores prestaciones. Para estos algoritmos se formularon algunas funciones de costo, bajo dos criterios función de escala relativa (G. Nyberg, 2006; H. Wang, 1999) y función de escala absoluta (Chen L.-J, 2004), estas dos funciones aunque cumplen la misma labor, difieren en algunos puntos, a continuación se hace un breve descripción de las funciones. a. Función de escala relativa

(1) Los parámetros asociados se describen de la siguiente manera; w es el peso de cada parámetro (ancho de

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banda, consumo de potencia, y costo económico); el coeficiente B es el ancho de banda, P es el consumo de potencia y C es el costo económico de la interfaz i. Para el caso particular de esta función de costo cuando los parámetros que se utilicen tengan un efecto positivo (p.ej. gran ancho de banda) para la decisión, entonces la función logarítmica se calculará sobre el valor inverso del parámetro, es decir se tendrá la expresión ln(1/x). En el caso contrario, cuando un parámetro tenga el efecto negativo para valores altos la función logaritmo natural se calculará sobre el valor del parámetro, así ln(x). b. Función de escala absoluta

(2) Los valores asociados de cada parámetro se describen a continuación; Si , función de costo para la interfaz i; Wj es el peso del factor k; Fji es la función normalizada para hallar la calificación del parámetro j de la interfaz i. El parámetro j puede ser el costo económico (E), la capacidad del enlace (L) y el consumo de potencia (P), de tal forma que si se reemplaza en la ecuación 2, se obtiene:

(3) La función normalizada para cada uno de los parámetros según el modelo, se presenta a continuación:

(4) Los valores de αi , βi , γi se pueden obtener a través de una tabla de búsqueda o usando una función especial. El coeficiente M es el ancho de banda máximo requerido por el usuario o puede ser también la capacidad máxima de los enlaces, y se utiliza para la normalización de la función.

4.2 Estabilizando la decisión de HVO

La utilización de las funciones de costo anteriores para evaluar las redes no garantiza que siempre se escoja la mejor red, ya que en el momento en que estas se estén evaluando pueden presentar fluctuaciones en sus capacidades lo cual generaría cambios de conexión constantes (efecto ping pong) que causarían cambios de conexión innecesarios. Debido a esto, se formularon dos elementos que permiten estabilizar la decisión de selección (G. Nyberg, 2006; H. Wang, 1999), a saber: a. Margen de histéresis, su función es adicionar un

pequeño costo a la red en uso que le permita tener una diferencia con las de más redes.

b. Dwell-Timer, su función es verificar que las condiciones de la red que esta como opción de conexión es estable, para esto se utiliza un temporizador que una vez se termine verifique si las condiciones son las mismas, si las condiciones no varían la red es seleccionada en caso contrario se deja la red actual.

5 PROTOTIPO ALGORITMO DE SELECCIÓN

5.1 Función de Costo

La implementación del algoritmo prototipo esta fundamentada en los elementos expuestos anteriormente de la sección 3 y 4 respectivamente. Para la implementación del algoritmo se utilizo como base de selección la función de costo de escala relativa planteada en la ecuación 1 de la sección 4.1. La decisión de implementar este tipo de función de costo se fundamenta en las cualidades que ofrece ésta, ya que permite adicionar parámetros de forma muy sencilla. Esto se logra, simplemente evaluando el impacto que tiene el parámetro sobre las redes, así se decide si se utiliza el logaritmo de forma normal o si se utiliza su inverso, esto con el fin de lograr que los valores de costo de las redes sean determinados de acuerdo a estos criterios. Los parámetros utilizados para la evaluación de las redes, asociados a la función de costo son el poder de consumo, el costo conexión, el ancho de banda y la movilidad (velocidad).

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A la función de costo utilizada se le agregó una variante enfocada en el contexto de la movilidad, de la siguiente manera: a. Para el caso de ambientes de media ó alta

movilidad la función de costo para el algoritmo quedará de la siguiente manera:

(4) b. En caso contrario, es decir baja movilidad la

función se ejecutará de acuerdo a la siguiente formulación:

(5) Donde, Wb, es el peso asociado al parámetro ancho de banda. Wp, es el peso asociado al parámetro poder de consumo de la batería. Wc, es el peso asociado al parámetro costo de conexión. B, Ancho de banda. P, Poder de consumo de la batería. C, Costo de conexión a la red. V, velocidad de desplazamiento (estática). La adición del parámetro movilidad en la función es hecho considerando la importancia que representa como elemento que afecta el comportamiento en la calidad de servicio (QoS) de las redes, ya que estas son dependientes del área de cobertura la cual está condicionada por la movilidad del usuario. Cabe recalcar que, el parámetro no había sido considerado en trabajos anteriores como elemento fundamental en el proceso de handoff vertical.

5.2 Estabilizando la Decisión

Para evitar procesos de selección de red innecesarios o erróneos se utilizan los elementos de estabilización planteados en la sección 4.2, con los siguientes criterios (G. Nyberg, 2006; H. Wang, 1999): Dwell-Timer (DWT), cumple la función original por la cual fue creado, con la diferencia de que el tiempo que transcurre para corroborar la estabilidad de la red está asociado, al parámetro de la movilidad

como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Tiempos asociados al dwell-timer

Movilidad DWT (segundos) Alta 30 – 20 Media 15 – 10 Baja 8 - 4

Los tiempos definidos en la tabla 1, son formulados considerando el área de cobertura de cada tecnología, y los valores asignados de la velocidad son estáticos. Margen de Histéresis, el valor adicional que se agrega a la función de costo está determinado por la calidad de la potencia de transmisión de los puntos de acceso (AP), de la siguiente manera:

Tabla 2. Margen de histéresis asignado en relación de la potencia de transmisión del AP

Calidad Señal Histéresis Excelente 0.5 Muy Buena 0.4 Buena 0.3 Baja 0.2 Muy Baja 0.2

Los valores asignados evitan que se presenten oscilaciones en la selección de la red, logrando una mayor eficiencia en el proceso de handoff vertical.

5.3 Funcionamiento del Algoritmo

Los pasos ejecutados por el algoritmo son los siguientes: a. Paso 1: se obtiene la información sobre las redes

disponibles, pesos parámetros, contexto de movilidad.

b. Paso 2: se evalúan las redes considerando el tipo* y la movilidad asociada a cada tecnología, en la función de costo correspondiente

c. Paso 3: aquí se procede a hacer la selección de la interfaz de red a utilizar, considerando aquella que su valor de costo sea el menor, para esta

* Tecnología a la que pertenece WWAN o WLAN.

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selección se hacen las siguientes consideraciones: Paso 3.1: cuando se comparen las redes con la red actual si el valor de costo de la nueva red es menor que el de la actual se lanzará un tiempo de estabilización (DWT) para verificar que las condiciones son estables para la red, si durante este tiempo las condiciones no varían se selecciona como mejor opción la nueva red, en caso contrario se deja la red actual.

6 APLICACIÓN PROTOTIPO

Para la implementación prototipo se utilizo el lenguaje de programación C# y la plataforma .Net Compact Framework para dispositivos móviles, adicionalmente se contó con una extensión del Compact Framework conocida como Smart Device FrameWork 2.0 (SDF).

6.1 Interfaz gráfica

Se desarrollaron dos interfaces para las pruebas del algoritmo de optimización propuesto. En la Fig. 4 se presenta la interfaz del monitor de redes inalámbricas, la cual permite visualizar las características básicas (SSID, ancho de banda y el estado de la señal) de las redes inalámbricas que han sido detectadas. Para el proceso de detección ó escaneo de las redes se utilizo la extensión de la plataforma Compact Framework SDF 2.0.

Fig. 4 Interfaz de Monitoreo de Redes.

En la fig. 5 se puede apreciar la interfaz gráfica de configuración de parámetros para las redes WLAN. A través, de dicha interfaz el usuario puede definir la “ importancia” (peso) del ancho de banda, la duración

de la batería y el costo de conexión.

7 PRUEBAS La fase de pruebas fue realizada en un ambiente de redes homogéneas WLAN (802.11 b/g) debido a inconvenientes con la adquisición de terminales móviles con varias interfaces de red. Se contó con un dispositivo Pocket PC provisto de una interfaz de red Wi-Fi y los resultados obtenidos fueron los siguientes: a. Selección de la interfaz de red, el proceso de

evaluación de la red garantiza la mejor opción de conexión.

b. Procesos de handoff Innecesarios, se evitan oscilaciones debido al buen desempeño de los elementos de estabilización dwell-timer e histéresis.

c. Selección ajustada a los parámetros de configuración, la selección de la interfaz de red permite que el usuario configura los parámetros de red para la selección, orientando el proceso de selección hacia las preferencias del usuario.

Fig. 5 Interfaz de Configuración de Parámetros. A continuación, se presenta la tabla 3 con los datos obtenidos en una de las pruebas realizadas:

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Tabla 3. Pruebas de Selección de Red

Red Valor costo

Inicial Valor costo

Final

UAO_PERGOLA_A2 (en uso) -0.079 --

AP-N-P1 -0.093 0.0030

UAO_BIBLIOTECA_P2 0.0139 --

En la tabla 3 se observa como la red AP-N-P1, en el calculo inicial tiene un valor de costo menor que el de la red en uso, en este caso entra a operar el DWT, en el algoritmo teniendo en cuenta que ya está aplicado el margen de histéresis. Durante el tiempo de verificación de estabilización se obtiene que la red está oscilando en sus características como se puede notar en su valor de costo final. Es por esta razón que el cambio de conexión no se presenta, para este caso el tiempo de respuesta obtenido está alrededor de los 4 segundos. Durante el proceso de las pruebas solo se presentó un evento de selección distinto al de la red actual, esto se dio como evento aislado ya que en el ambiente de pruebas presentaba un escenario donde las características de las redes variaban constantemente ocasionando con esto que el proceso de selección de las redes quedara definido siempre hacia la red actual.

8 CONCLUSIONES El desarrollo de la presente investigación sirvió para estudiar e identificar los retos que implica el traspaso entre redes inalámbricas heterogéneas o handoff vertical, las soluciones planteadas y proponer una mejora usando como base una función de costo que considera las preferencias del usuario, y particularmente la movilidad como un parámetro importante en el calculo de la función de costo. Sin embargo, es necesario profundizar en el estudio sobre los elementos de estabilización dwell-timer y margen de histéresis, para lograr definir los valores más convenientes y lograr la eficiencia en la decisión de la selección. Se debe continuar con la realización de las pruebas en un ambiente real o simulado, donde se involucre un escenario heterogéneo que permita medir la eficiencia real del algoritmo.

Para soluciones futuras se debe considerar el contexto de una forma más amplia y puntual, es decir hay que considerar parámetros adicionales que dirijan la selección de la interfaz a un estado de optimización que garantice que la red que se utilice es la que se ajusta de forma eficiente a las necesidades reales del contexto de la conexión. Es decir, que los recursos que brinda la red son los que realmente se necesitan para el buen desempeño de las aplicaciones del usuario.

REFERENCIAS

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H. J. Wang, R. H. Katz, and J. Giese ,1998, Policy-enabled Handoffs Across Heterogeneous Wireless Networks, p. 30, Proceedings of the Second IEEE Workshop on Mobile Computer Systems and Applications.

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Smart Device FrameWork 2.0 (SDF), http://opennetcf.org/