A packet error recovery scheme for vertical handovers mobility management protocols

Mobile devices are connecting to the Internet through an increasingly heterogeneous network environment. This connectivity via multiple types of wireless networks allows the mobile devices to take advantage of the high speed and the low cost of wireless local area networks and the large coverage of wireless wide area networks. In this context, we propose a new handoff framework for switching seamlessly between the different network technologies by taking advantage of the temporary availability of both the old and the new network technology through the use of an "on the fly" erasure coding method. The goal is to demonstrate that our framework, based on a real implementation of such coding scheme, 1) allows the application to achieve higher goodput rate compared to existing bicasting proposals and other erasure coding schemes; 2) is easy to configure and as a result 3) is a perfect candidate to ensure the reliability of vertical handovers mobility management protocols. In this paper, we present the implementation of such framework and show that our proposal allows to maintain the TCP goodput(with a negligible transmission overhead) while providing in a timely manner a full reliability in challenged conditions

A packet error recovery scheme for vertical handovers mobility management protocols

Mobile devices are connecting to the Internet through an increasingly heterogeneous network environment. This connectivity via multiple types of wireless networks allows the mobile devices to take advantage of the high speed and the low cost of wireless local area networks and the large coverage of wireless wide area networks. In this context, we propose a new handoff framework for switching seamlessly between the different network technologies by taking advantage of the temporary availability of both the old and the new network technology through the use of an “on the fly” erasure coding method. The goal is to demonstrate that our framework, based on a real implementation of such coding scheme, 1) allows the application to achieve higher goodput rate compared to existing bicasting proposals and other erasure coding schemes; 2) is easy to configure and as a result 3) is a perfect candidate to ensure the reliability of vertical handovers mobility management protocols. In this paper, we present the implementation of such framework and show that our proposal allows to maintain the TCP goodput (with a negligible transmission overhead) while providing in a timely manner a full reliability in challenged conditions

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

Vertical handover management with quality of service support

For mobile usage of the Internet, new preferences might be desired when considering connectivity and handover between overlapped heterogeneous wireless networks. This work presents a cross-layer vertical handover framework, which includes modules for: multi-criteria decisions that support QoS, soft switching between the multiple interfaces of a mobile device, and a light weight signaling scheme for address resolution. The handover decisions are based on user's configuration, network attributes, and node's context information. A connection is transferred onto a new interface only when it is associated to the newly selected network and ready to take over the traffic. The identity of the mobile node is maintained by leveraging the well-known and widely employed NAT for the purpose of mobility management in a new version that we call Dynamic index NAT. DiNAT supports local and global mobility through hierarchical deployment of anchor points. The network simulator OMNeT++ is used to model the system and test its feasibility.Neue Anwendungen und Dienste steigern die Attraktivität der mobilen Nutzung des Internets und fordern die Beibehaltung der Konnektivität auch beim Wechsel zwischen heterogenen drahtlosen Zugangsnetzen, wobei viele Informationen unterschiedlicher Quellen berücksichtigt werden müssen. Auf Basis dieser Informationen müssen Handover-Entscheidungen getroffen werden, die ein Umschalten zwischen den drahtlosen Schnittstellen bewirken und die Identifikation des mobilen Knotens aktualisieren. Die vorliegende Arbeit stellt ein Rahmenwerk für vertikalen Handover vor, das zudem eine Mobilitätsunterstützung beinhaltet. Es verwendet Algorithmen zur multikriteriellen Entscheidung, die eine breite Reihe von Parametern betrachtet, um so die Kommunikationsdienstgüte (Quality of Service, QoS) für Echtzeitanwendungen bereitzustellen. Darüber hinaus wurde eine Strategie für die stabile und weiche Umschaltung zwischen verschiedenen Schnittstellen des mobilen Geräts entwickelt und eine leichtgewichtige Signalisierung für die Adressauflösung zur schnellen Wiederaufnahme der Datenübertragung vorgeschlagen. Die Dissertation beschreibt den schichtenübergreifenden Handover-Ansatz in drei Modulen, deren Konzept und Funktionalität detailliert diskutiert werden. Handover-Entscheidungen werden auf Grundlage von Benutzerpräferenzen, Netzwerkeigenschaften und Kontextinformationen des mobilen Endgeräts getroffen. Eine Verbindung wird nur dann auf eine neue Schnittstelle umgestellt, wenn diese mit dem neu gewählten Netzwerk in Verbindung steht und entsprechend konfiguriert ist. Für die Aktualisierung der Identität des mobilen Knotens wird der bekannte Mechanismus „Network Address Translation“ (NAT) wesentlich erweitert, was als Dynamic index NAT (DiNAT) bezeichnet wird. Sowohl lokale als auch globale Mobilität werden durch eine hierarchische Bereitstellung von DiNAT-fähigen Knoten unterstützt, ohne dass hierzu ein Vorwissen oder die Kooperation der Nachbar-Netzwerke notwendig ist. Viele solcher Knoten können zur Lastverteilung installiert werden, da die Dissertation einen AuswahlmechanismusWith a variety of new applications and services offered for mobile users of the Internet, new usage plans and preferences in connectivity to wireless networks might be desired. Connectivity anywhere and anytime through switching between heterogeneous wireless networks became common communication scenarios for many users. To maintain the connectivity for mobile nodes and the continuity of their running sessions, handover decisions, a proper switching scheme between the wireless interfaces of the communication device, and the identification of mobile nodes must be managed. This work presents a vertical handover framework including a mobility management solution as well. It employs multi-criteria decision algorithms that consider a wide range of parameters, mainly to support Quality of Service (QoS) for real-time applications, applies a strategy for stable and soft switching between the multiple interfaces of the mobile device, and presents a light weight signaling scheme for address resolution to quickly recover running sessions. The handover decisions are based on user’s configuration, network attributes, and node’s context information. A connection is transferred onto a new interface only when it is associated to the newly selected network and ready to take over the traffic. The identity of the mobile node is maintained by leveraging the well-known and widely employed Network Address Translation (NAT) for the purpose of mobility management in a new version that we call Dynamic index NAT (DiNAT). Local and global mobility are supported through hierarchical deployment of DiNAT-enabled anchor points, with no need for pre-knowledge or cooperation of neighbor networks. Many such nodes can be deployed globally for load sharing and route optimization, where a selection mechanism is used to choose a suitable anchor node for each session of a mobile node. The dissertation introduces the proposed approach as a cross-layer system composed of three modules that handle the mentioned tasks, and provides details on the concept of each. The network simulator OMNeT++ is used to model the system and test its feasibility, as compared to a widely adopted solution for mobility management, running real-time applications while moving