59 research outputs found

    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

    Future Trends and Challenges for Mobile and Convergent Networks

    Get PDF
    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

    A network-based coordination design for seamless handover between heterogeneous wireless networks

    Get PDF
    Includes bibliographical references (leaves 136-144).The rapid growth of mobile and wireless communication over the last few years has spawned many different wireless networks. These heterogeneous wireless networks are envisioned to interwork over an IP-based infrastructure to realize ubiquitous network service provisioning for mobile users. Moreover, the availability of multiple-interface mobile nodes (MNs) will make it possible to communicate through any of these wireless access networks. This wireless network heterogeneity combined with the availability of multiple-interface MNs creates an environment where handovers between the different wireless access technologies become topical during mobility events. Therefore, operators with multiple interworking heterogeneous wireless networks will need to facilitate seamless vertical handovers among their multiple systems. Seamless vertical handovers ensure ubiquitous continuity to active connections hence satisfy the quality of experience of the mobile users

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

    Get PDF
    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

    Enhanced bicasting and buffering

    Get PDF
    Includes abstract. Includes bibliographical references

    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

    Mobility management across converged IP-based heterogeneous access networks

    Get PDF
    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

    Mobility management in IP-Based Networks

    Get PDF
    Mobile communication networks experience a tremendous development clearly evident from the wide variety of new applications way beyond classical phone services. The tremendous success of the Internet along with the demand for always-on connectivity has triggered the development of All-IP mobile communication networks. Deploying these networks requires, however, overcoming many challenges. One of the main challenges is how to manage the mobility between cells connecting through an IP core in a way that satisfies real-time requirements. This challenge is the focus of this dissertation. This dissertation delivers an in-depth analysis of the mobility management issue in IP-based mobile communication networks. The advantages and disadvantages of various concepts for mobility management in different layers of the TCP/IP protocol stack are investigated. In addition, a classification and brief description of well-known mobility approaches for each layer are provided. The analysis concludes that network layer mobility management solutions seem to be best suited to satisfy the requirements of future All-IP networks. The dissertation, therefore, provides a comprehensive review of network layer mobility management protocols along with a discussion of their pros and cons. Analyses of previous work in this area show that the proposed techniques attempt to improve the performance by making constraints either on access networks (e.g. requiring a hierarchical topology, introducing of intermediate nodes, etc.) or mobile terminals (e.g. undertaking many measurements, location tracking, etc.). Therefore, a new technique is required that completes handoffs quickly without affecting the end-to-end performance of ongoing applications. In addition, it should place restrictions neither on access networks nor on mobiles. To meet these requirements, a new solution named Mobile IP Fast Authentication protocol (MIFA) is proposed. MIFA provides seamless mobility and advances the state of the art. It utilizes the fact that mobiles movements are limited to a small set of neighboring subnets. Thus, contacting these neighbors and providing them in advance with sufficient data related to the mobiles enable them to fast re-authenticate the mobiles after the handoff. The dissertation specifies the proposal for both IPv4 and IPv6. The specification of MIFA considers including many error recovery mechanisms to cover the most likely failures. Security considerations are studied carefully as well. MIFA does not make any restrictions on the network topology. It makes use of layer 2 information to optimize the performance and works well even if such information is not available.In order to analyze our new proposal in comparison to a wide range of well-known mobility management protocols, this dissertation proposes a generic mathematical model that supports the evaluation of figures such as average handoff latency, average number of dropped packets, location update cost and packet delivery cost. The generic model considers dropped control messages and takes different network topologies and mobility scenarios into account. This dissertation also validates the generic mathematical model by comparing its results to simulation results as well as results of real testbeds under the same assumptions. The validation proves that the generic model delivers an accurate evaluation of the performance in low-loaded networks. The accuracy of the model remains acceptable even under high loads. The validation also shows that simulation results lie in a range of 23 %, while results of real testbeds lie in a range of 30 % of the generic model?s results. To simplify the analysis using the generic mathematical model, 4 new tools are developed in the scope of this work. They automate the parameterization of mobility protocols, network topologies and mobility scenarios. This dissertation also evaluates the new proposal in comparison to well-known approaches (e.g. Mobile IP, Handoff-Aware Wireless Access Internet Infrastructure (HAWAII), etc.) by means of the generic mathematical model as well as simulation studies modeled in the Network Simulator 2. The evaluation shows that MIFA is a very fast protocol. It outperforms all studied protocols with respect to the handoff latency and number of dropped packets per handoff. MIFA is suitable for low as well as high speeds. Moreover, there is no significant impact of the network topology on its performance. A main advantage of MIFA is its robustness against the dropping of control messages. It remains able to achieve seamless handoffs even if a dropping occurs. The performance improvement is achieved, however, at the cost of introducing new control messages mainly to distribute data concerning mobile terminals to neighbor subnets. This results in more location update cost than that resulting from the other mobility management protocols studied. Due to excluding any constraints on the network topology, MIFA generates the same packet delivery cost as Mobile IP and less than other protocols.An additional focus of this dissertation is the development of an adaptive eLearning environment that personalizes eLearning contents conveying the topics of this dissertation depending on users? characteristics. The goal is to allow researchers to quickly become involved in research on mobility management, while learners such as students are able to gain information on the topics without excess detail. Analyses of existing eLearning environments show a lack of adaptivity support. Existing environments focus mainly on adapting either the navigation or the presentation of contents depending on one or more selected users? characteristics. There is no environment that supports both simultaneously. In addition, many user characteristics are disregarded during the adaptivity process. Thus, there is a need to develop a new adaptive eLearning environment able to eliminate these drawbacks. This dissertation, therefore, designs a new Metadata-driven Adaptive eLearning Environment (MAeLE). MAeLE generates personalized eLearning courses along with building an adequate navigation at run-time. Adaptivity depends mainly on providing contents with their describing metadata, which are stored in a separate database, thus enabling reusing of eLearning contents. The relation between the metadata that describe contents and those describing learners are defined accurately, which enables a dynamic building of personalized courses at run-time. A prototype for MAeLE is provided in this dissertation as well
    • …
    corecore