A transsignaling strategy for QoS support in heterogeneous networks

The increasing usage of multiple signalling mechanisms, with associated QoS extensions, creates several problems to commercial data networks. New and scalable approaches are required for the network operator to support this diversity. This paper discusses a highly flexible, scalable architecture for processing QoS Admission Control in public networks. The architecture relies on the cooperation of two different entities, an agent and a manager, with fully distributed implementation, and able to perform the required signalling, authorization, and admission control decisions. If required, the agent is capable of interfacing with different signalling mechanisms. Early implementation conclusions are also presented. This architecture is capable of operating with multiple QoS frameworks, with minimal added overhead

Mecanismos de mobilidade rápida com suporte de QdS

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesA área das redes de comunicações está, neste momento, a deparar-se com um novo paradigma causado pela tendência de convergência de redes sem fios e celulares. Desta convergência resultará a existência de uma camada de rede integradora, para facilitar o suporte de mecanismos de Qualidade de Serviço e mobilidade. Aqui, o suporte de mobilidade rápida e transparente, sem ser perceptível pelo utilizador, tem sido alvo de muita atenção, apesar de ainda existirem algumas limitações no seu suporte. A mobilidade transparente entre redes celulares, sem fios e fixas, é ambicionada mas ainda não foi alcançada. O trabalho realizado nesta Dissertação consiste na descrição, especificação, implementação e teste de uma nova arquitectura de mobilidade sobre o protocolo IP. Esta arquitectura é baseada no protocolo de mobilidade Mobility Support for IPv6 e em extensões de Fast Handovers for Mobile IPv6, sendo capaz de efectuar handovers iniciados pelo terminal e pela rede. A mobilidade é transparente entre tecnologias de acesso heterogéneas, através da integração de mecanismos de qualidade de serviço, tais como autorização de handovers, controlo de acesso, reserva e atribuição de recursos no novo ponto de ligação e também integrada com subsistemas de autenticação. São também propostos outros mecanismos de mobilidade rápida que fazem uso do protocolo multicast para distribuir os fluxos de tráfego direccionados ao terminal, pelos routers de acesso vizinhos, permitindo que os terminais móveis mudem para qualquer router de acesso na vizinhança sem interrupção dos serviços em curso. Estes mecanismos foram projectados para terminais móveis com grandes requisitos de mobilidade. No âmbito do projecto IST Daidalos foi efectuada a integração de uma rede de próxima geração (4G) de forma a permitir a realização de testes de desempenho e conformidade aos mecanismos propostos. A presente Dissertação efectua uma avaliação de desempenho de uma arquitectura de mobilidade, em cenários intra- e inter-tecnologia, numa rede de testes real. Nesta avaliação foram utilizadas as métricas de atraso, jitter e perdas de pacotes nas fases de preparação e execução do handover. O impacto deste processo em comunicações de dados sobre TCP e UDP é também analisado. A arquitectura e os resultados obtidos no demonstrador real são apresentados e discutidos. ABSTRACT: The field of network communications is, nowadays, facing a new paradigm caused by the forthcoming convergence of cellular and wireless data networks, which seems unavoidable. This convergence will result on an integration layer, to ease the support for Quality of Service and mobility mechanisms. Here, the support for fast and seamless mobility, not perceptible by the user, has been getting much attention, although several limitations still exist in this support. Seamless mobility between cellular, wireless and wired data networks is envisioned, but not yet achieved. The work performed in the scope of this thesis aims to describe, specify, implement and test a novel mobility architecture based on the IP protocol. This architecture is based on the mobility protocol Mobility Support for IPv6 and on extensions of Fast Handovers for Mobile IPv6 RFCs, and is able to provide mobile terminal and network initiated handovers. The mobility is seamless across heterogeneous access technologies, by integrating Quality of Service mechanisms, such as handover authorization, access control, resources reservation and allocation at the new point of attachment, also integrated with an authentication sub-system. Other novel fast mobility mechanisms are also proposed, which make use of the multicast protocol to distribute the traffic flows directed to the terminal during the handover process among the neighbour access routers, allowing the terminal to handover to any access router in the vicinity without disruption of the ongoing services. These latter mechanisms were designed to mobile terminals with high mobility requirements. In the scope of the IST Daidalos framework an integration process of a next generation (4G) network was carried out in order to perform performance and compliance tests to the proposed mechanisms. Furthermore, this thesis also evaluates the performance of a mobility architecture, both in intra and intertechnology scenarios, in a real testbed. In this evaluation were considered metrics such as packet delay, jitter and loss of the handover in its preparation and execution phases. The impact of the handover on ongoing TCP and UDP data communications is also addressed. The architecture and results obtained from the real demonstrator are also presented and discussed

Optimização de recursos para difusão em redes de próxima geração

Doutoramento em ElectrotecniaEsta tese aborda o problema de optimização de recursos de rede, na entrega de Serviços de Comunicação em Grupo, em Redes de Próxima Geração que suportem tecnologias de difusão. De acordo com esta problemática, são feitas propostas que levam em atenção a evolução espectável das redes 3G em Redes Heterogéneas de Próxima Geração que incluam tecnologias de difusão tais como o DVB. A optimização de recursos em Comunicações em Grupo é apresentada como um desafio vertical que deve cruzar diversas camadas. As optimizações aqui propostas cobrem tanto a interface entre Aplicação e a Plataforma de Serviços para a disponibilização de serviços de comunicação em grupo, como as abstracções e mapeamentos feitos na interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio. As optimizações propostas nesta tese, assumem que o caminho evolutivo na direcção de uma Rede de Próxima Geração é feito através do IP. Em primeiro lugar são endereçadas as optimizações entre a Aplicação e a Plataforma de Serviços que já podem ser integradas nas redes 3G existentes. Estas optimizações podem potenciar o desenvolvimento de novas e inovadoras aplicações, que através do uso de mecanismos de distribuição em difusão podem fazer um uso mais eficiente dos recursos de rede. De seguida são apresentadas optimizações ao nível da interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio que abordam a heterogeneidade das redes futuras assim como a necessidade de suportar tecnologias de difusão. É ainda considerada a possibilidade de aumentar a qualidade de serviço de serviços de difusão através do mapeamento do IP multicast em portadoras unidireccionais. Por forma a validar todas estas optimizações, vários protótipos foram desenvolvidos com base num router avançado para redes de acesso de próxima geração. As funcionalidades e arquitectura de software desse router são também aqui apresentadas.This thesis addresses the problem of optimizing network resource usage, for the delivery of Group Services, in Next Generation Networks featuring broadcast technologies. In this scope, proposals are made according to the expected evolution of 3G networks into Next Generation Heterogeneous Networks that include broadcast technologies such as DVB. Group Communication resource optimization is considered a vertical challenge that must cross several layers. The optimizations here proposed cover both Application to Service Platform interfaces for group communication services, and Core Network to Radio Access Network interface abstractions and mappings. The proposed optimizations are also presented taking into consideration network evolution path towards an All-IP based Next Generation Network. First it is addressed the Application to Service Platform optimization, which can already be deployed over 3G networks. This optimization could potentiate the development of new and innovative applications that through the use of broadcast/multicast service delivery mechanisms could be more efficient network wise. Next proposals are made on the Core Network to Radio Access Network interfaces that address the heterogeneity of future networks and consider the need to support broadcast networks. It is also considered the possibility to increase the Quality of Service of broadcast/multicast services based on the dynamic mapping of IP multicast into unicast radio bearers. In order to validate these optimizations, several prototypes were built based on an advanced access router for next generation networks. Such access router functionalities and software architecture are also presented here