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

Enhancing TCP with Cross-layer Notifications and Capacity Estimation in Heterogeneous Access Networks

Peer reviewe

Cross-layer Assisted TCP Algorithms for Vertical Handoff

The ever expanding growth of the wireless access to the Internet in recent years has led to the proliferation of wireless and mobile devices to connect to the Internet. This has created the possibility of mobile devices equipped with multiple radio interfaces to connect to the Internet using any of several wireless access network technologies such as GPRS, WLAN and WiMAX in order to get the connectivity best suited for the application. These access networks are highly heterogeneous and they vary widely in their characteristics such as bandwidth, propagation delay and geographical coverage. The mechanism by which a mobile device switches between these access networks during an ongoing connection is referred to as vertical handoff and it often results in an abrupt and significant change in the access link characteristics. The most common Internet applications such as Web browsing and e-mail make use of the Transmission Control Protocol (TCP) as their transport protocol and the behaviour of TCP depends on the end-to-end path characteristics such as bandwidth and round-trip time (RTT). As the wireless access link is most likely the bottleneck of a TCP end-to-end path, the abrupt changes in the link characteristics due to a vertical handoff may affect TCP behaviour adversely degrading the performance of the application. The focus of this thesis is to study the effect of a vertical handoff on TCP behaviour and to propose algorithms that improve the handoff behaviour of TCP using cross-layer information about the changes in the access link characteristics. We begin this study by identifying the various problems of TCP due to a vertical handoff based on extensive simulation experiments. We use this study as a basis to develop cross-layer assisted TCP algorithms in handoff scenarios involving GPRS and WLAN access networks. We then extend the scope of the study by developing cross-layer assisted TCP algorithms in a broader context applicable to a wide range of bandwidth and delay changes during a handoff. And finally, the algorithms developed here are shown to be easily extendable to the multiple-TCP flow scenario. We evaluate the proposed algorithms by comparison with standard TCP (TCP SACK) and show that the proposed algorithms are effective in improving TCP behavior in vertical handoff involving a wide range of bandwidth and delay of the access networks. Our algorithms are easy to implement in real systems and they involve modifications to the TCP sender algorithm only. The proposed algorithms are conservative in nature and they do not adversely affect the performance of TCP in the absence of cross-layer information.Käytämme enenevissä määrin kannettavia päätelaitteita (esim. matkapuhelin, kannettava tietokone) erilaisiin sovelluksiin kuten sähköpostin lukemiseen, verkon selaamiseen, musiikin lataamiseen ja kuuntelemiseen, pelien pelaamiseen ja laskujen maksamiseen riippumatta olinpaikastamme tai liikkuvuudestamme. Pystymme yhdistämään laitteemme Internetiin milloin tahansa missä tahansa. Langattomat verkot, jotka mahdollistavat laitteen kytkemisen Internetiin radion kautta käyttävät moninaisia teknologioita ja eroavat laajalti ominaisuuksiltaan. Esimerkiksi langaton lähiverkko (WLAN), jota voidaan käyttää rakennuksen sisällä, on matkapuhelinverkkoa (esim. GPRS) nopeampi verkko, kun taas GPRS-kenttä voi ulottua kokonaisen kaupungin tai maan alueelle ja laajemmallekin. Kannettava päätelaite, jossa on monia radioliittymiä, voi siirtyä käyttämään mitä tahansa monista saatavilla olevistaverkoista riippuen olinpaikasta tai käytettävän sovelluksen tarpeista. Verkonvaihto viittaa tähän verkosta toiseen siirtymiseen, ja se tunnetaan vertikaalisena verkonvaihtona, kun siirtymisen kohteena olevien verkkojen teknologia eroaa toisistaan. TCP on tietoliikenneohjelmisto, jota sekä tiedon lähettäjä että vastaanottaja käyttävät kuljettamaan sovelluksen tiedon luotettavasti. TCP säätelee tiedon lähetysnopeutta riippuen Internetin resurssien saatavuudesta. TCP:n käyttäytyminen riippuu päästä-päähän polun ominaisuuksista ja erityisesti pullonkaulayhteydestä, siitä yhteydestä, jolla on minimikapasiteetti polulla. Langaton yhteys, joka yhdistää kannettavan laitteen Internetiin on usein pullonkaulayhteys, ja äkillinen muutos sen ominaisuuksissa vertikaalisen siirtymän aikana vaikuttaa merkittävästi TCP:n suorituskykyyn ja siten koko sovelluksen laatuun. Tämä työssä on keskitytty tutkimaan TCP:n toimintaa vertikaalisessa verkonvaihdon yhteydessä ja suunnittelemaan algoritmeja, jotka parantavat sen suorituskykyä vertikaalisen verkonvaihdon yhteydessä. Suunnitellut algoritmit käyttävät hyväksi tietoa vertikaaliseen verkonvaihtoon liittyvien langattomien yhteyksien ominaisuuksista. Ensimmäinen tapaustutkimuskohde liittyy WLAN-GPRS -ympäristöön, jossa TCP saa minimimäärän tietoa verkonvaihtoon liittyen. Tulokset näyttävät, että TCP:n suorituskykyä voidaan parantaa huomattavasti. Tutkimusta on laajennettu kattamaan verkonvaihto yleisemmässä tapauksessa käyttäen karkeita arvioita ko. verkkojen ominaisuuksista. Kehitettyjen algoritmien toiminnallisuus on evaluoitu simulaatiokokeilla kattaen laajan joukon ominaisuuksiltaan erilaisia verkkoja. Tulokset osoittavat, että TCP-suorituskykyä voidaan parantaa vertikaalisen verkonvaihdon yhteydessä huomattavasti tätä lähestymistapaa käyttäen. Kehitetyt algoritmit voivat olla hyödyksi etsiessämme ratkaisuja kannettavien laitteiden todellisen käytön tarpeisiin

The Design and Implementation of an Over-the-top Cloud-based Vertical Handover Decision Service for Heterogeneous Wireless Networks

The widespread availability of heterogeneous wireless networks (hetnets) presents a resource allocation challenge to network operators and administrators. Overlapping network coverage should be utilized to its fullest extent, providing users with a fair share of bandwidth while maximizing the efficient use of the operator\u27s resources. Currently, network selection occurs locally at the mobile device and does not take into account factors such as the state of other networks that might be available in the device\u27s location. The local decision made by the device can often result in underutilization of network resources and a degraded user experience. This type of selfish network selection might not result in optimal bandwidth allocation when compared to approaches that make use of a centralized resource controller \cite{gpf}. The decision making process behind the selection of these networks continues to be an open area of research, and a variety of algorithms have been proposed to solve this problem. An over-the-top handover decision service treats each wireless access network in a hetnet as a black box, assuming detailed network topology and state information is unavailable to the handover decision algorithm. The algorithm then uses network data gathered empirically from users to provide them with a network selection service that considers the current conditions of available networks in a given location. This is a departure from past designs of vertical handover decision algorithms, which tend to approach the problem from the perspective of individual network operators. The wide range of radio access technologies operated by different network operators that are available to a device within a hetnet, coupled with the mobile data offload effort, is the primary motivator behind our novel choice in direction. This thesis documents the design and implementation of such an over-the-top vertical handover decision service

Intégration et gestion de mobilité de bout en bout dans les réseaux mobiles de prochaine génération

Résumé - Pendant les dix dernières années, l'utilisation des systèmes de communication sans fil est devenue de plus en plus populaire tant chez les entreprises que chez les particuliers. Cette nouvelle tendance du marché est due, en grande partie, à la performance grandissante des réseaux mobiles qui concurrencent davantage les réseaux filaires en termes de bande passante, de coût et de couverture. Toutefois, cette catégorie de solutions sans fil est conçue pour des services spécifiques et utilise des technologies très variées. De plus, les usagers sont de plus en plus mobiles et requièrent des applications sensibles au délai (voix, multimédia, etc.). Dans ce nouveau contexte de mobilité, la prochaine génération des réseaux sans fil (4G) s'annonce comme l'ultime solution visant à satisfaire les exigences des usagers tout en tirant profit de la complémentarité des services offerts par les systèmes mobiles existants. Pour ce faire, la principale vocation de la future génération (4G) consiste en l'intégration et la convergence des technologies sans fil existantes et celles à venir. Cette intégration passe obligatoirement par l'utilisation du protocole IP (Internet Protocol) qui permet de cacher l'hétérogénéité des systèmes intégrés puisqu'il demeure l'unique couche commune à toutes les plateformes mobiles. Plusieurs solutions d'intégration ont été proposées dans la littérature. Celles-ci concernent des architectures d'intégration et des mécanismes de gestion de mobilité. Cependant, les approches proposées ne font pas l'unanimité et souffrent de plusieurs handicaps liés, en particulier, à l'interopérabilité et la garantie des relèves sans coupures.----------ABSTRACT During the last few years, the use of wireless systems is becoming more and more popular. This tendency can be explained by the fact that mobile technologies are gaining in performance in terms of bandwidth, coverage and cost compared to the traditional wired solutions. However, each mobile network is tailored for a specific type of services and users. Moreover, end users are expected to become more and more mobile and show an increasing interest to real-time applications. In these circumstances, the next generation of mobile networks (4G) appears to be the ultimate solution that will satisfy mobile user demands and take benefit of the existing wireless systems. Indeed, the future generation consists of integrating, in an intelligent manner, the existing/future wireless systems in a way that users can obtain their services via the best available network. This integration passes through the use of the Internet Protocol (IP) that will hide the heterogeneity pertaining to the integrated networks. To deal with this very important task, several solutions are available in the literature. The proposed approaches cover some basic topics such as interworking architecture and mobility management. Nevertheless, these proposals suffer from drawbacks relevant to the guarantee of QoS through heterogeneous technologies

A network mobility management architecture for a heterogeneous 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

Game theory for dynamic spectrum sharing cognitive radio

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and was awarded by Brunel University on 21 June 2010.‘Game Theory’ is the formal study of conflict and cooperation. The theory is based on a set of tools that have been developed in order to assist with the modelling and analysis of individual, independent decision makers. These actions potentially affect any decisions, which are made by other competitors. Therefore, it is well suited and capable of addressing the various issues linked to wireless communications. This work presents a Green Game-Based Hybrid Vertical Handover Model. The model is used for heterogeneous wireless networks, which combines both dynamic (Received Signal Strength and Node Mobility) and static (Cost, Power Consumption and Bandwidth) factors. These factors control the handover decision process; whereby the mechanism successfully eliminates any unnecessary handovers, reduces delay and overall number of handovers to 50% less and 70% less dropped packets and saves 50% more energy in comparison to other mechanisms. A novel Game-Based Multi-Interface Fast-Handover MIPv6 protocol is introduced in this thesis as an extension to the Multi-Interface Fast-handover MIPv6 protocol. The protocol works when the mobile node has more than one wireless interface. The protocol controls the handover decision process by deciding whether a handover is necessary and helps the node to choose the right access point at the right time. In addition, the protocol switches the mobile nodes interfaces ‘ON’ and ‘OFF’ when needed to control the mobile node’s energy consumption and eliminate power lost of adding another interface. The protocol successfully reduces the number of handovers to 70%, 90% less dropped packets, 40% more received packets and acknowledgments and 85% less end-to-end delay in comparison to other Protocols. Furthermore, the thesis adapts a novel combination of both game and auction theory in dynamic resource allocation and price-power-based routing in wireless Ad-Hoc networks. Under auction schemes, destinations nodes bid the information data to access to the data stored in the server node. The server will allocate the data to the winner who values it most. Once the data has been allocated to the winner, another mechanism for dynamic routing is adopted. The routing mechanism is based on the source-destination cooperation, power consumption and source-compensation to the intermediate nodes. The mechanism dramatically increases the seller’s revenue to 50% more when compared to random allocation scheme and briefly evaluates the reliability of predefined route with respect to data prices, source and destination cooperation for different network settings. Last but not least, this thesis adjusts an adaptive competitive second-price pay-to-bid sealed auction game and a reputation-based game. This solves the fairness problems associated with spectrum sharing amongst one primary user and a large number of secondary users in a cognitive radio environment. The proposed games create a competition between the bidders and offers better revenue to the players in terms of fairness to more than 60% in certain scenarios. The proposed game could reach the maximum total profit for both primary and secondary users with better fairness; this is illustrated through numerical results

Fuzzy Based Vertical Handoff Decision Controller for Future Networks

— In Next generation wireless Networks, the received signals (RSS) from different networks do not have a same meaning since each network is composed of its specific characteristics and there is no common pilot signal. Then, RSS comparisons are insufficient for handoff decision and may be inefficient and impractical. A more complex decision criterion that combines a large number of parameters or factors such as monetary cost, bandwidth, and power consumption and user profile is necessary. Though there are a lot works available for vertical handoff decision (VHD) for wireless networks, the selection of best network is still challenging problem. In this paper we propose a Fuzzy based vertical handoff decision controller (FVHDC) Which performs handover decision based on the output of fuzzy based rules

Future Trends and Challenges for Mobile and Convergent Networks

Some traffic characteristics like real-time, location-based, and community-inspired, as well as the exponential increase on the data traffic in mobile networks, are challenging the academia and standardization communities to manage these networks in completely novel and intelligent ways, otherwise, current network infrastructures can not offer a connection service with an acceptable quality for both emergent traffic demand and application requisites. In this way, a very relevant research problem that needs to be addressed is how a heterogeneous wireless access infrastructure should be controlled to offer a network access with a proper level of quality for diverse flows ending at multi-mode devices in mobile scenarios. The current chapter reviews recent research and standardization work developed under the most used wireless access technologies and mobile access proposals. It comprehensively outlines the impact on the deployment of those technologies in future networking environments, not only on the network performance but also in how the most important requirements of several relevant players, such as, content providers, network operators, and users/terminals can be addressed. Finally, the chapter concludes referring the most notable aspects in how the environment of future networks are expected to evolve like technology convergence, service convergence, terminal convergence, market convergence, environmental awareness, energy-efficiency, self-organized and intelligent infrastructure, as well as the most important functional requisites to be addressed through that infrastructure such as flow mobility, data offloading, load balancing and vertical multihoming.Comment: In book 4G & Beyond: The Convergence of Networks, Devices and Services, Nova Science Publishers, 201

Handoff management for infotainment services over vehicular networks

Intelligent Transportation Systems (ITS) has impulsed the vehicular communications at the present time. The vehicular communications field is a hot research topic and is attracting a great interest in the automotive industry and telecommunications. There are essentially two main lines of work: (1) communication services related to road safety and traffic information; and (2) information and entertainment services, also named infotainment services. These latter services include both transmitting multimedia (voice over IP, streaming, on-line gaming, etc.) and classic data services (e-mail, access to private networks, web browsing, file sharing, etc.). In this thesis we will focus on these infotainment services because further research in this immature research field is necessary and, until nowadays, the main effort of the research community regarding vehicular communication has been focused on road safety and traffic information. Vehicular nodes need to be reached from the Internet and vice versa to be able to access to infotainment services. While vehicles move along the road infrastructure, they change their wireless point of attachment to the network. During this process, connectivity breaks down until the vehicle is connected again to a new road side unit in its area. This disconnection causes a disruption in the communications. Fast handoffs are a crucial requirement for vehicular networks to avoid long disruption times, since the high speed of vehicular nodes involves suffering a lot of handoffs during an Internet connection. This thesis is focused on Vehicular-to-Infrastructure (V2I) real-time infotainment services. The main contributions of this thesis are: i) a new testing framework for V2I communications to be able to test infotainment services in an easy way; ii) the analysis of the deployability of infotainment video services in vehicular networks using mobility protocols; and iii) the development of a new TCP architecture that will provide a better performance for all TCP-based infotainment services in a vehicular scenario with handoffs. In this thesis, firstly, we propose a new testing framework for vehicular infotainment applications. This framework is a vehicular emulation platform that allows testing real applications installed on Linux virtual machines. Using emulation, we are able to evaluate the performance of real applications with real-time requirements, so we can test multimedia applications used to offer infotainment services in vehicular scenarios in a straightforward way. Secondly, using the testing framework implemented in the first part of the thesis, we have done a performance evaluation of an infotainment service. Among these services, we think that video on demand services on highways will be interesting for users, and generate revenue to network operators. So we evaluated how network-layer handoffs can limit the deployment of a video streaming service. According to the results obtained, driving at high speeds will be an issue for a correct playback of video content, even using fast handoffs techniques. Finally, we developed a new TCP architecture to enhance performance during handoffs. Most of the non-safety services on ITS rely on the Transport Control Protocol (TCP), one of the core protocols of the Internet Protocol Suite. However there exists several issues related to TCP and mobility that can affect to TCP performance, and these issues are particularly important in vehicular networks due to its high mobility. Using new IEEE 802.21 MIH services, we propose a new TCP architecture that is able to anticipate handoffs, permitting to resume the communication after a handoff, avoiding long delays caused by TCP issues and adapting the TCP parameters to the new characteristics of the network. Using the architecture proposed, the performance of TCP is enhanced, getting a higher overall throughput and avoiding TCP fairness issues between users.Els Sistemes de Transport Intel·ligents (ITS) han impulsat les comunicacions vehiculars en l'actualitat. Les comunicacions vehiculars és un camp d'investigació de moda, i està atraient un gran interès en la indústria automobilística i de les telecomunicacions. En el camp de les comunicacions vehiculars, hi ha principalment dues línies de treball: (1) serveis de comunicacions relacionats amb la seguretat viària i la informació del trànsit; i (2) serveis d'informació i entreteniment, també anomenats serveis d'infotainment. Aquests últims inclouen tant serveis multimèdia (veu sobre IP, streaming, jocs on-line, etc.), com serveis clàssics de dades (correu electrònic, accés a xarxes privades, navegació web, compartir arxius, etc.). En aquesta tesi ens centrarem en aquests serveis d'infotainment ja que és necessari aprofundir en la investigació per aquests tipus de serveis, ja que, fins avui, els esforços de la comunitat científica en el camp de les comunicacions vehiculars s'ha centrat en els serveis relacionats amb la seguretat viària i la informació del trànsit. Els nodes vehiculars necessiten tenir connexió a Internet per a poder tenir accés als serveis d'infotainment. Mentre els vehicles estan en moviment a través de la xarxa viària, els vehicles han d'anar canviant el punt de connexió sense fils amb la xarxa. Durant aquest procés de canvi de punt de connexió, anomenat handoff, es perd la connectivitat fins que el vehicle es reconnecta a un altre punt de connexió viària prop de la seva àrea. Aquesta desconnexió causa interrupcions en les comunicacions. Uns handoffs ràpids són bàsics a les xarxes vehiculars per a evitar llargs períodes d'interrupció durant les comunicacions, ja que la gran velocitat a la que es mouen els nodes vehiculars significa un gran nombre de handoffs durant una connexió a Internet. Aquesta tesi es centra en serveis d'infotaiment en temps real per a comunicacions Vehicle-a-Infraestructura (V2I). Les principals contribucions d'aquesta tesi son: i) un nou marc de proves per a les comunicacions (V2I) per a poder provar serveis d'infotainment d'una manera fàcil; ii) l'anàlisi de la viabilitat del desplegament de serveis d'infotainment de vídeo en xarxes vehiculars utilitzant protocols de mobilitat IP; i iii) el desenvolupament d'una nova arquitectura TCP que proporciona un millor funcionament per a tots aquells serveis d'infotainment basats en el protocol TCP en un escenari vehicular amb handoffs. En aquesta tesi, primer proposem un nou marc de proves per a aplicacions vehiculars d'infotainment. Aquest marc és una plataforma d'emulació vehicular que permet provar aplicacions reals instal·lades en màquines virtuals Linux. Utilitzant l'emulació, som capaços d'avaluar el rendiment d'aplicacions reals amb característiques de temps real. D'aquesta manera es poden avaluar aplicacions multimèdia utilitzades per oferir serveis d'infotainment d'una forma senzilla en escenaris vehiculars. Segon, utilitzant el marc de prova implementat en la primera part de la tesi, hem avaluat el rendiment d'un servei d'infotainment. Entre aquest tipus de servei, creem que els serveis de vídeo sota demanda en autopistes/autovies serà interessant pels usuaris i generarà beneficis per als operadors de la xarxa. Per tant, hem avaluat com els handoffs a nivell de la capa de xarxa poden limitar el desplegament d'un servei de streaming de vídeo sota demanda. D'acord amb els resultats obtinguts, conduir a grans velocitats podria ser un problema per a poder reproduir un vídeo correctament, tot i utilitzar tècniques de handoffs ràpids. Finalment, hem desenvolupat una nova arquitectura TCP per a millorar el rendiment del protocol durant els handoffs. La majoria dels serveis d'infotainment utilitzen el Protocol de Control de Transport (TCP), un dels principals protocols de la pila de protocols d'Internet. Però existeixen forces problemes relacionats amb l'ús de TCP i la mobilitat que n'afecta el rendiment, i aquests problemes són particular