IP-Based Mobility Management and Handover Latency Measurement in heterogeneous environments

One serious concern in the ubiquitous networks is the seamless vertical handover management between different wireless technologies. To meet this challenge, many standardization organizations proposed different protocols at different layers of the protocol stack. The Internet Engineering Task Force (IETF) has different groups working on mobility at IP level in order to enhance mobile IPv4 and mobile IPv6 with different variants: HMIPv6 (Hierarchical Mobile IPv6), FMIPv6 (Fast Mobile IPv6) and PMIPv6 (Proxy Mobile IPv6) for seamless handover. Moreover, the IEEE 802.21 standard provides another framework for seamless handover. The 3GPP standard provides the Access Network and Selection Function (ANDSF) to support seamless handover between 3GPP – non 3GPP networks like Wi-Fi, considered as untrusted, and WIMAX considered as trusted networks. In this paper, we present an in-depth analysis of seamless vertical handover protocols and a handover latency comparison of the main mobility management approaches in the literature. The comparison shows the advantages and drawbacks of every mechanism in order to facilitate the adoption of the convenient one for vertical handover within Next Generation Network (NGN) environments. Keywords: Seamless vertical handover, mobility management protocols, IEEE 802.21 MIH, handover latenc

Handover management in mobile WiMAX using adaptive cross-layer technique

The protocol type and the base station (BS) technology are the main communication media between the Vehicle to Infrastructure (V2I) communication in vehicular networks. During high speed vehicle movement, the best communication would be with a seamless handover (HO) delay in terms of lower packet loss and throughput. Many studies have focused on how to reduce the HO delay during lower speeds of the vehicle with data link (L2) and network (L3) layers protocol. However, this research studied the Transport Layer (L4) protocol mobile Stream Control Transmission Protocol (mSCTP) used as an optimal protocol in collaboration with the Location Manager (LM) and Domain Name Server (DNS). In addition, the BS technology that performs smooth HO employing an adaptive algorithm in L2 to perform the HO according to current vehicle speed was also included in the research. The methods derived from the combination of L4 and the BS technology methods produced an Adaptive Cross-Layer (ACL) design which is a mobility oriented handover management scheme that adapts the HO procedure among the protocol layers. The optimization has a better performance during HO as it is reduces scanning delay and diversity level as well as support transparent mobility among layers in terms of low packet loss and higher throughput. All of these metrics are capable of offering maximum flexibility and efficiency while allowing applications to refine the behaviour of the HO procedure. Besides that, evaluations were performed in various scenarios including different vehicle speeds and background traffic. The performance evaluation of the proposed ACL had approximately 30% improvement making it better than the other handover solutions

A survey on mobility management protocols in Wireless Sensor Networks based on 6LoWPAN technology

International audienceMobility has the advantage of enlarging WSN applications. However, proposing a mobility support protocol in Wireless Sensor Networks (WSNs) represents a significant challenge. In this paper, we propose a survey on the mobility management protocols in Wireless Sensor Networks based on 6LoWPAN technology. This technology enables to connect IP sensor devices to other IP networks without any need for gateways. We highlight the advantages and drawbacks with performances issues of each studied solution. Then, in order to select a typical classification of mobility management protocols in WSNs, we provide some classification criteria and approaches on which these protocols are based. Finally, we present a comparative study of the existing protocols in terms of the required performances for this network type

Efficient Micro-Mobility using Intra-domain Multicast-based Mechanisms (M&M)

One of the most important metrics in the design of IP mobility protocols is the handover performance. The current Mobile IP (MIP) standard has been shown to exhibit poor handover performance. Most other work attempts to modify MIP to slightly improve its efficiency, while others propose complex techniques to replace MIP. Rather than taking these approaches, we instead propose a new architecture for providing efficient and smooth handover, while being able to co-exist and inter-operate with other technologies. Specifically, we propose an intra-domain multicast-based mobility architecture, where a visiting mobile is assigned a multicast address to use while moving within a domain. Efficient handover is achieved using standard multicast join/prune mechanisms. Two approaches are proposed and contrasted. The first introduces the concept proxy-based mobility, while the other uses algorithmic mapping to obtain the multicast address of visiting mobiles. We show that the algorithmic mapping approach has several advantages over the proxy approach, and provide mechanisms to support it. Network simulation (using NS-2) is used to evaluate our scheme and compare it to other routing-based micro-mobility schemes - CIP and HAWAII. The proactive handover results show that both M&M and CIP shows low handoff delay and packet reordering depth as compared to HAWAII. The reason for M&M's comparable performance with CIP is that both use bi-cast in proactive handover. The M&M, however, handles multiple border routers in a domain, where CIP fails. We also provide a handover algorithm leveraging the proactive path setup capability of M&M, which is expected to outperform CIP in case of reactive handover.Comment: 12 pages, 11 figure

A network mobility management architecture for a heteregeneous network environment

Network mobility management enables mobility of personal area networks and vehicular networks across heterogeneous access networks using a Mobile Router. This dissertation presents a network mobility management architecture for minimizing the impact of handoffs on the communications of nodes in the mobile network. The architecture addresses mobility in legacy networks without infrastructure support, but can also exploit infrastructure support for improved handoff performance. Further, the proposed architecture increases the efficiency of communications of nodes in the mobile network with counter parts in the fixed network through the use of caching and route optimization. The performance and costs of the proposed architecture are evaluated through empirical and numerical analysis. The analysis shows the feasibility of the architecture in the networks of today and in those of the near future.Verkkojen liikkuuvudenhallinta mahdollistaa henkilökohtaisten ja ajoneuvoihin asennettujen verkkojen liikkuvuuden heterogeenisessä verkkoympäristössä käyttäen liikkuvaa reititintä. Tämä väitöskirja esittää uuden arkkitehtuurin verkkojen liikkuvuudenhallintaan, joka minimoi verkonvaihdon vaikutuksen päätelaitteiden yhteyksiin. Vanhoissa verkoissa, joiden infrastruktuuri ei tue verkkojen liikkuvuutta, verkonvaihdos täytyy hallita liikkuvassa reitittimessa. Standardoitu verkkojen liikkuvuudenhallintaprotokolla NEMO mahdollistaa tämän käyttäen ankkurisolmua kiinteässä verkossa pakettien toimittamiseen päätelaitteiden kommunikaatiokumppaneilta liikkuvalle reitittimelle. NEMO:ssa verkonvaihdos aiheuttaa käynnissä olevien yhteyksien keskeytymisen yli sekunnin mittaiseksi ajaksi, aiheuttaen merkittävää häiriötä viestintäsovelluksille. Esitetyssä arkkitehtuurissa verkonvaihdon vaikutus minimoidaan varustamalla liikkuva reititin kahdella radiolla. Käyttäen kahta radiota liikkuva reititin pystyy suorittamaan verkonvaihdon keskeyttämättä päätelaitteiden yhteyksiä, mikäli verkonvaihtoon on riittävästi aikaa. Käytettävissa oleva aika riippuu liikkuvan reitittimen nopeudesta ja radioverkon rakenteesta. Arkkitehtuuri osaa myös hyödyntää infrastruktuurin tukea saumattomaan verkonvaihtoon. Verkkoinfrastruktuurin tuki nopeuttaa verkonvaihdosprosessia, kasvattaenmaksimaalista verkonvaihdos tahtia. Tällöin liikkuva reitin voi käyttää lyhyen kantaman radioverkkoja, joiden solun säde on yli 80m, ajonopeuksilla 90m/s asti ilman, että verkonvaihdos keskeyttää päätelaitteiden yhteyksiä. Lisäksi ehdotettu arkkitehtuuri tehostaa kommunikaatiota käyttäen cache-palvelimia liikkuvassa ja kiinteässä verkossa ja optimoitua reititystä liikkuvien päätelaitteiden ja kiinteässä verkossa olevien kommunikaatiosolmujen välillä. Cache-palvelinarkkitehtuuri hyödyntää vapaita radioresursseja liikkuvan verkon cache-palvelimen välimuistin päivittämiseen. Heterogeenisessä verkkoympäristossä cache-palvelimen päivitys suoritetaan lyhyen kantaman laajakaistaisia radioverkkoja käyttäen. Liikkuvan reitittimen siirtyessä laajakaistaisen radioverkon peitealueen ulkopuolelle päätelaitteille palvellaan sisältöä, kuten www sivuja tai videota cache-palvelimelta, säästäen laajemman kantaman radioverkon rajoitetumpia resursseja. Arkkitehtuurissa käytetään optimoitua reititystä päätelaitteiden ja niiden kommunikaatiokumppaneiden välillä. Optimoitu reititysmekanismi vähentää liikkuvuudenhallintaan käytettyjen protokollien langattoman verkon resurssien kulutusta. Lisäksi optimoitu reititysmekanismi tehostaa pakettien reititystä käyttäen suorinta reittiä kommunikaatiosolmujen välillä. Esitetyn arkkitehtuurin suorituskyky arvioidaan empiirisen ja numeerisen analyysin avulla. Analyysi arvioi arkkitehtuurin suorituskykyä ja vertaa sitä aikaisemmin ehdotettuihin ratkaisuihin ja osoittaa arkkitehtuurin soveltuvan nykyisiin ja lähitulevaisuuden langattomiin verkkoihin.reviewe

MIPv6 Experimental Evaluation using Overlay Networks

The commercial deployment of Mobile IPv6 has been hastened by the concepts of Integrated Wireless Networks and Overlay Networks, which are present in the notion of the forthcoming generation of wireless communications. Individual wireless access networks show limitations that can be overcome through the integration of different technologies into a single unified platform (i.e., 4G systems). This paper summarises practical experiments performed to evaluate the impact of inter-networking (i.e. vertical handovers) on the Network and Transport layers. Based on our observations, we propose and evaluate a number of inter-technology handover optimisation techniques, e.g., Router Advertisements frequency values, Binding Update simulcasting, Router Advertisement caching, and Soft Handovers. The paper concludes with the description of a policy-based mobility support middleware (PROTON) that hides 4G networking complexities from mobile users, provides informed handover-related decisions, and enables the application of different vertical handover methods and optimisations according to context.Publicad