80 research outputs found

    A framework for fast handoff schemes in wireless ATM networks

    Get PDF
    Includes bibliographical references.In this research, we focus on providing a framework that extends the fixed ATM standard to support user mobility in future WATM networks. The WATM architecture allows for the migration of fixed ATM networks without major modifications. Thus most of the mobility functions are implemented on the wireless access network. The most important component supporting mobility in a cluster is the Mobility Enhanced Switch (MES). We propose using direct links between adjacent MESs to support Permanent Virtual Channels (PVCs) in order to facilitate fast inter-cluster handoffwith minimum handofflatency. This research addresses a framework on handoff mobility by proposing three fast handoff re-routing schemes based on the support of PVCs

    A network mobility management architecture for a heteregeneous network environment

    Get PDF
    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

    An Analytical Approach for Mobility Load Balancing in Wireless Networks

    Get PDF
    Management of mobility especially balancing the load of handoff for wireless networks is an essential parameter for wireless network design and traffic study. In this paper, we present analytical mobility management in high speed wireless mobile networks focusing on factors such as the number of channel slots and offered load. We demonstrate the performance of handoffs with mobility consideration using several metrics including the alteration of states prior to reaching a cell boundary, the speed of mobile terminal, and the distance between a mobile terminal and a cell boundary. We mainly focus on the performance evaluation for the factor of mobility with taking into account the high speed status of a user

    Traffic modeling in mobile internet protocol : version 6.

    Get PDF
    Thesis (M.Sc.Eng.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2005.Mobile Internet Protocol Version 6 (lPv6) is the new version of the Internet Protocol (IP) born out of the great success of Internet Protocol version 4 (IPv4). The motivation behind the development of Mobile IPv6 standard stems from user's demand for mobile devices which can connect and move seamlessly across a growing number of connectivity options. It is both suitable for mobility between subnets across homogenous and inhomogeneous media. The protocol allows a mobile node to communicate with other hosts after changing its point of attachment from one subnet to another. The huge address space available meets the requirements for rapid development of internet as the number of mobile nodes increases tremendously with the rapid expansion of the internet. Mobility, security and quality of service (QoS) being integrated in Mobile TPv6 makes it the important foundation stone for building the mobile information society and the future internet. Convergence between current network technologies: the intern et and mobile telephony is taking place, but the internet's IP routing was designed to work with conventional static nodes. Mobile IPv6 is therefore considered to be one of the key technologies for realizing convergence which enables seamless communication between fixed and mobile access networks. For this reason, there is numerous works in location registrations and mobility management, traffic modeling, QoS, routing procedures etc. To meet the increased demand for mobile telecommunications, traffic modeling is an important step towards understanding and solving performance problems in the future wireless IP networks. Understanding the nature of this traffic, identifying its characteristics and developing appropriate traffic models coupled with appropriate mobility management architectures are of great importance to the traffic engineering and performance evaluation of these networks. It is imperative that the mobility management used keeps providing good performance to mobile users and maintain network load due to signaling and packet delivery as low as possible. To reduce this load, Intemet Engineering Task Force (IETF) proposed a regional mobility management. The load is reduced by allowing local migrations to be handled locally transparent from the Home Agent and the Correspondent Node as the mobile nodes roams freely around the network. This dissertation tackles two major aspects. Firstly, we propose the dynamic regional mobility management (DRMM) architecture with the aim to minimize network load while keeping an optimal number of access routers in the region. The mobility management is dynamic based on the movement and population of the mobile nodes around the network. Most traffic models in telecommunication networks have been based on the exponential Poisson processes. This model unfortunately has been proved to be unsuitable for modeling busty IP traffic. Several approaches to model IP traffic using Markovian processes have been developed using the Batch Markovian Alrival Process (BMAP) by characterizing arrivals as batches of sizes of different distributions. The BMAP is constructed by generalizing batch Poisson processes to allow for non-exponential times between arrivals of batches while maintaining an underlying Markovian structure. The second aspect of this dissertation covers the traffic characterization. We give the analysis of an access router as a single server queue with unlimited waiting space under a non pre-emptive priority queuing discipline. We model the arrival process as a superposition of BMAP processes. We characterize the superimposed arrival processes using the BMAP presentation. We derive the queue length and waiting time for this type of queuing system. Performance of this traffic model is evaluated by obtaining numerical results in terms of queue length and waiting time and its distribution for the high and low priority traffic. We finally present a call admission control scheme that supports QoS

    Design and implementation of a functional WATM test bed to study the performance of handoff schemes

    Get PDF
    Includes bibliographical references.The focus of this research is on the design and implementation of a WATM functional architecture in order to facilitate a seamless handoff. The project includes an experimental implementation of the WATM network. This required the building of a prototype WATM network with existing ATM switches and implementing handover protocol schemes at both the access and network sides

    A network mobility management architecture for a heterogeneous network environment

    Get PDF
    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

    An Alternative Approach to the Determination of Optimum Reservations for Handover in GSM Networks

    Get PDF
    This work presents an alternative approach to the computation of the optimum reservations to be made in a GSM network for handover call requests. Prioritizing handover calls in a cellular network such as the GSM is necessary so as to guarantee seamless connection. Successful handover enhances the quality of service (QoS) of a network as the later is directly dependent on call continuity. In a previous analysis, the expression for the optimum reservations to be made was determined using the Gaussian Elimination method which had limitations because the power series used only considered the second order. Also, the set of equations to be solved was reduced to three thereby giving a result that does not quite represent the general system. In this work, the logarithmic approach is adopted which captures the total system capacity under test. A more reliable function for the determination of optimum reservations required in a system is thus derived. This new approach is also compared with that obtained using the Gaussian Elimination method

    MOBILITY SUPPORT ARCHITECTURES FOR NEXT-GENERATION WIRELESS NETWORKS

    Get PDF
    With the convergence of the wireless networks and the Internet and the booming demand for multimedia applications, the next-generation (beyond the third generation, or B3G) wireless systems are expected to be all IP-based and provide real-time and non-real-time mobile services anywhere and anytime. Powerful and efficient mobility support is thus the key enabler to fulfil such an attractive vision by supporting various mobility scenarios. This thesis contributes to this interesting while challenging topic. After a literature review on mobility support architectures and protocols, the thesis starts presenting our contributions with a generic multi-layer mobility support framework, which provides a general approach to meet the challenges of handling comprehensive mobility issues. The cross-layer design methodology is introduced to coordinate the protocol layers for optimised system design. Particularly, a flexible and efficient cross-layer signalling scheme is proposed for interlayer interactions. The proposed generic framework is then narrowed down with several fundamental building blocks identified to be focused on as follows. As widely adopted, we assume that the IP-based access networks are organised into administrative domains, which are inter-connected through a global IP-based wired core network. For a mobile user who roams from one domain to another, macro (inter-domain) mobility management should be in place for global location tracking and effective handoff support for both real-time and non-real-lime applications. Mobile IP (MIP) and the Session Initiation Protocol (SIP) are being adopted as the two dominant standard-based macro-mobility architectures, each of which has mobility entities and messages in its own right. The work explores the joint optimisations and interactions of MIP and SIP when utilising the complementary power of both protocols. Two distinctive integrated MIP-SIP architectures are designed and evaluated, compared with their hybrid alternatives and other approaches. The overall analytical and simulation results shown significant performance improvements in terms of cost-efficiency, among other metrics. Subsequently, for the micro (intra-domain) mobility scenario where a mobile user moves across IP subnets within a domain, a micro mobility management architecture is needed to support fast handoffs and constrain signalling messaging loads incurred by intra-domain movements within the domain. The Hierarchical MIPv6 (HMIPv6) and the Fast Handovers for MIPv6 (FMIPv6) protocols are selected to fulfil the design requirements. The work proposes enhancements to these protocols and combines them in an optimised way. resulting in notably improved performances in contrast to a number of alternative approaches

    Impact of Mobility and Wireless Channel on the Performance of Wireless Networks

    Get PDF
    This thesis studies the impact of mobility and wireless channel characteristics, i. e. , variability and high bit-error-rate, on the performance of integrated voice and data wireless systems from network, transport protocol and application perspectives. From the network perspective, we study the impact of user mobility on radio resource allocation. The goal is to design resource allocation mechanisms that provide seamless mobility for voice calls while being fair to data calls. In particular, we develop a distributed admission control for a general integrated voice and data wireless system. We model the number of active calls in a cell of the network as a Gaussian process with time-dependent mean and variance. The Gaussian model is updated periodically using the information obtained from neighboring cells about their load conditions. We show that the proposed scheme guarantees a prespecified dropping probability for voice calls while being fair to data calls. Furthermore, the scheme is stable, insensitive to user mobility process and robust to load variations. From the transport protocol perspective, we study the impact of wireless channel variations and rate scheduling on the performance of elastic data traffic carried by TCP. We explore cross-layer optimization of the rate adaptation feature of cellular networks to optimize TCP throughput. We propose a TCP-aware scheduler that switches between two rates as a function of TCP sending rate. We develop a fluid model of the steady-state TCP behavior for such a system and derive analytical expressions for TCP throughput that explicitly account for rate variability as well as the dependency between the scheduler and TCP. The model is used to choose RF layer parameters that, in conjunction with the TCP-aware scheduler, improve long-term TCP throughput in wireless networks. A distinctive feature of our model is its ability to capture variability of round-trip-time, channel rate and packet error probability inherent to wireless communications. From the application perspective, we study the performance of wireless messaging systems. Two popular wireless applications, the short messaging service and multimedia messaging service are considered. We develop a mathematical model to evaluate the performance of these systems taking into consideration the fact that each message tolerates only a limited amount of waiting time in the system. Using the model, closed-form expressions for critical performance parameters such as message loss, message delay and expiry probability are derived. Furthermore, a simple algorithm is presented to find the optimal temporary storage size that minimizes message delay for a given set of system parameters
    corecore