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

Mobility management across converged IP-based heterogeneous access networks

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and awarded by Brunel University, 8/2/2010.In order to satisfy customer demand for a high performance “global” mobility service, network operators (ISPs, carriers, mobile operators, etc.) are facing the need to evolve to a converged “all-IP” centric heterogeneous access infrastructure. However, the integration of such heterogeneous access networks (e.g. 802.11, 802.16e, UMTS etc) brings major mobility issues. This thesis tackles issues plaguing existing mobility management solutions in converged IP-based heterogeneous networks. In order to do so, the thesis firstly proposes a cross-layer mechanism using the upcoming IEEE802.21 MIH services to make intelligent and optimized handovers. In this respect, FMIPv6 is integrated with the IEEE802.21 mechanism to provide seamless mobility during the overall handover process. The proposed solution is then applied in a simulated vehicular environment to optimize the NEMO handover process. It is shown through analysis and simulations of the signalling process that the overall expected handover (both L2 and L3) latency in FMIPv6 can be reduced by the proposed mechanism by 69%. Secondly, it is expected that the operator of a Next Generation Network will provide mobility as a service that will generate significant revenues. As a result, dynamic service bootstrapping and authorization mechanisms must be in place to efficiently deploy a mobility service (without static provisioning), which will allow only legitimate users to access the service. A GNU Linux based test-bed has been implemented to demonstrate this. The experiments presented show the handover performance of the secured FMIPv6 over the implemented test-bed compared to plain FMIPv6 and MIPv6 by providing quantitative measurements and results on the quality of experience perceived by the users of IPv6 multimedia applications. The results show the inclusion of the additional signalling of the proposed architecture for the purpose of authorization and bootstrapping (i.e. key distribution using HOKEY) has no adverse effect on the overall handover process. Also, using a formal security analysis tool, it is shown that the proposed mechanism is safe/secure from the induced security threats. Lastly, a novel IEEE802.21 assisted EAP based re-authentication scheme over a service authorization and bootstrapping framework is presented. AAA based authentication mechanisms like EAP incur signalling overheads due to large RTTs. As a result, overall handover latency also increases. Therefore, a fast re-authentication scheme is presented which utilizes IEEE802.21 MIH services to minimize the EAP authentication process delays and as a result reduce the overall handover latency. Analysis of the signalling process based on analytical results shows that the overall handover latency for mobility protocols will be approximately reduced by 70% by the proposed scheme

SCALABLE AND EFFICIENT VERTICAL HANDOVER DECISION ALGORITHMS IN VEHICULAR NETWORK CONTEXTS

A finales de los años noventa, y al comienzo del nuevo milenio, las redes inalámbricas han evolucionado bastante, pasando de ser sólo una tecnología prometedora para convertirse en un requisito para las actividades cotidianas en las sociedades desarrolladas. La infraestructura de transporte también ha evolucionado, ofreciendo comunicación a bordo para mejorar la seguridad vial y el acceso a contenidos de información y entretenimiento. Los requisitos de los usuarios finales se han hecho dependientes de la tecnología, lo que significa que sus necesidades de conectividad han aumentado debido a los diversos requisitos de las aplicaciones que se ejecutan en sus dispositivos móviles, tales como tabletas, teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles o incluso ordenadores de abordo (On-Board Units (OBUs)) dentro de los vehículos. Para cumplir con dichos requisitos de conectividad, y teniendo en cuenta las diferentes redes inalámbricas disponibles, es necesario adoptar técnicas de Vertical Handover (VHO) para cambiar de red de forma transparente y sin necesidad de intervención del usuario. El objetivo de esta tesis es desarrollar algoritmos de decisión (Vertical Handover Decision Algorithms (VHDAs)) eficientes y escalables, optimizados para el contexto de las redes vehiculares. En ese sentido se ha propuesto, desarrollado y probado diferentes algoritmos de decisión basados en la infraestructura disponible en las actuales, y probablemente en las futuras, redes inalámbricas y redes vehiculares. Para ello se han combinado diferentes técnicas, métodos computacionales y modelos matemáticos, con el fin de garantizar una conectividad apropiada, y realizando el handover hacia las redes más adecuadas de manera a cumplir tanto con los requisitos de los usuarios como los requisitos de las aplicaciones. Con el fin de evaluar el contexto, se han utilizado diferentes herramientas para obtener información variada, como la disponibilidad de la red, el estado de la red, la geolocalizaciónMárquez Barja, JM. (2012). SCALABLE AND EFFICIENT VERTICAL HANDOVER DECISION ALGORITHMS IN VEHICULAR NETWORK CONTEXTS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17869Palanci

Fast and seamless mobility management in IPV6-based next-generation wireless networks

Introduction -- Access router tunnelling protocol (ARTP) -- Proposed integrated architecture for next generation wireless networks -- Proposed seamless handoff schemes in next generation wireless networks -- Proposed fast mac layer handoff scheme for MIPV6/WLANs

セルラーネットワークにおける無線LANオフロードのためのネットワーク選択方式に関する研究

早大学位記番号:新7456早稲田大

A cross-layer mobility management framework for next-generation wireless roaming

Word processed copy.Includes bibliographical references (leaves 62-64).This thesis proposes a mobility management framework that aims to provide a framework for advanced mobility algorithms that allows the challenges of next-generation roaming to be met. The framework features tools that gather context and content information, guarantee low-level QoS, provide security, and offer link and handoff management. The framework aims to be scalable and reliable for all-IP heterogeneous wireless networks whilst conforming to 4G service requirements

Mobility management across converged IP-based heterogeneous access networks

In order to satisfy customer demand for a high performance “global” mobility service, network operators (ISPs, carriers, mobile operators, etc.) are facing the need to evolve to a converged “all-IP” centric heterogeneous access infrastructure. However, the integration of such heterogeneous access networks (e.g. 802.11, 802.16e, UMTS etc) brings major mobility issues. This thesis tackles issues plaguing existing mobility management solutions in converged IP-based heterogeneous networks. In order to do so, the thesis firstly proposes a cross-layer mechanism using the upcoming IEEE802.21 MIH services to make intelligent and optimized handovers. In this respect, FMIPv6 is integrated with the IEEE802.21 mechanism to provide seamless mobility during the overall handover process. The proposed solution is then applied in a simulated vehicular environment to optimize the NEMO handover process. It is shown through analysis and simulations of the signalling process that the overall expected handover (both L2 and L3) latency in FMIPv6 can be reduced by the proposed mechanism by 69%. Secondly, it is expected that the operator of a Next Generation Network will provide mobility as a service that will generate significant revenues. As a result, dynamic service bootstrapping and authorization mechanisms must be in place to efficiently deploy a mobility service (without static provisioning), which will allow only legitimate users to access the service. A GNU Linux based test-bed has been implemented to demonstrate this. The experiments presented show the handover performance of the secured FMIPv6 over the implemented test-bed compared to plain FMIPv6 and MIPv6 by providing quantitative measurements and results on the quality of experience perceived by the users of IPv6 multimedia applications. The results show the inclusion of the additional signalling of the proposed architecture for the purpose of authorization and bootstrapping (i.e. key distribution using HOKEY) has no adverse effect on the overall handover process. Also, using a formal security analysis tool, it is shown that the proposed mechanism is safe/secure from the induced security threats. Lastly, a novel IEEE802.21 assisted EAP based re-authentication scheme over a service authorization and bootstrapping framework is presented. AAA based authentication mechanisms like EAP incur signalling overheads due to large RTTs. As a result, overall handover latency also increases. Therefore, a fast re-authentication scheme is presented which utilizes IEEE802.21 MIH services to minimize the EAP authentication process delays and as a result reduce the overall handover latency. Analysis of the signalling process based on analytical results shows that the overall handover latency for mobility protocols will be approximately reduced by 70% by the proposed scheme.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo