Multicast Mobility in Mobile IP Version 6 (MIPv6) : Problem Statement and Brief Survey

Publisher PD

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

Wireless Multi Hop Access Networks and Protocols

As more and more applications and services in our society now depend on the Internet, it is important that dynamically deployed wireless multi hop networks are able to gain access to the Internet and other infrastructure networks and services. This thesis proposes and evaluates solutions for providing multi hop Internet Access. It investigates how ad hoc networks can be combined with wireless and mesh networks in order to create wireless multi hop access networks. When several access points to the Internet are available, and the mobile node roams to a new access point, the node has to make a decision when and how to change its point of attachment. The thesis describes how to consider the rapid fluctuations of the wireless medium, how to handle the fact that other nodes on the path to the access point are also mobile which results in frequent link and route breaks, and the impact the change of attachment has on already existing connections. Medium access and routing protocols have been developed that consider both the long term and the short term variations of a mobile wireless network. The long term variations consider the fact that as nodes are mobile, links will frequently break and new links appear and thus the network topology map is constantly redrawn. The short term variations consider the rapid fluctuations of the wireless channel caused by mobility and multi path propagation deviations. In order to achieve diversity forwarding, protocols are presented which consider the network topology and the state of the wireless channel when decisions about forwarding need to be made. The medium access protocols are able to perform multi dimensional fast link adaptation on a per packet level with forwarding considerations. This i ncludes power, rate, code and channel adaptation. This will enable the type of performance improvements that are of significant importance for the success of multi hop wireless networks

IP Mobility in Wireless Operator Networks

Wireless network access is gaining increased heterogeneity in terms of the types of IP capable access technologies. The access network heterogeneity is an outcome of incremental and evolutionary approach of building new infrastructure. The recent success of multi-radio terminals drives both building a new infrastructure and implicit deployment of heterogeneous access networks. Typically there is no economical reason to replace the existing infrastructure when building a new one. The gradual migration phase usually takes several years. IP-based mobility across different access networks may involve both horizontal and vertical handovers. Depending on the networking environment, the mobile terminal may be attached to the network through multiple access technologies. Consequently, the terminal may send and receive packets through multiple networks simultaneously. This dissertation addresses the introduction of IP Mobility paradigm into the existing mobile operator network infrastructure that have not originally been designed for multi-access and IP Mobility. We propose a model for the future wireless networking and roaming architecture that does not require revolutionary technology changes and can be deployed without unnecessary complexity. The model proposes a clear separation of operator roles: (i) access operator, (ii) service operator, and (iii) inter-connection and roaming provider. The separation allows each type of an operator to have their own development path and business models without artificial bindings with each other. We also propose minimum requirements for the new model. We present the state of the art of IP Mobility. We also present results of standardization efforts in IP-based wireless architectures. Finally, we present experimentation results of IP-level mobility in various wireless operator deployments.Erilaiset langattomat verkkoyhteydet lisääntyvät Internet-kykyisten teknologioiden muodossa. Lukuisten eri teknologioiden päällekkäinen käyttö johtuu vähitellen ja tarpeen mukaan rakennetusta verkkoinfrastruktuurista. Useita radioteknologioita (kuten WLAN, GSM ja UMTS) sisältävien päätelaitteiden (kuten älypuhelimet ja kannettavat tietokoneet) viimeaikainen kaupallinen menestys edesauttaa uuden verkkoinfrastruktuurin rakentamista, sekä mahdollisesti johtaa verkkoteknologioiden kirjon lisääntymiseen. Olemassa olevaa verkkoinfrastruktuuria ei kaupallisista syistä kannata korvata uudella teknologialla yhdellä kertaa, vaan vaiheittainen siirtymävaihe kestää tyypillisesti useita vuosia. Internet-kykyiset päätelaitteet voivat liikkua joko saman verkkoteknologian sisällä tai eri verkkoteknologioiden välillä. Verkkoympäristöstä riippuen liikkuvat päätelaitteet voivat liittyä verkkoon useiden verkkoyhteyksien kautta. Näin ollen päätelaite voi lähettää ja vastaanottaa tietoliikennepaketteja yhtäaikaisesti lukuisia verkkoja pitkin. Tämä väitöskirja käsittelee Internet-teknologioiden liikkuvuutta ja näiden teknologioiden tuomista olemassa oleviin langattomien verkko-operaattorien verkkoinfrastruktuureihin. Käsiteltäviä verkkoinfrastruktuureita ei alun perin ole suunniteltu Internet-teknologian liikkuvuuden ja monien yhtäaikaisten yhteyksien ehdoilla. Tässä työssä ehdotetaan tulevaisuuden langattomien verkkojen arkkitehtuurimallia ja ratkaisuja verkkovierailujen toteuttamiseksi. Ehdotettu arkkitehtuuri voidaan toteuttaa ilman mittavia teknologisia mullistuksia. Mallin mukaisessa ehdotuksessa verkko-operaattorin roolit jaetaan selkeästi (i) verkko-operaattoriin, (ii) palveluoperaattoriin ja (iii) yhteys- sekä verkkovierailuoperaattoriin. Roolijako mahdollistaa sen, että kukin operaattorityyppi voi kehittyä itsenäisesti, ja että teennäiset verkkoteknologiasidonnaisuudet poistuvat palveluiden tuottamisessa. Työssä esitetään myös alustava vaatimuslista ehdotetulle mallille, esimerkiksi yhteysoperaattorien laatuvaatimukset. Väitöskirja esittelee myös liikkuvien Internet-teknologioiden viimeisimmän kehityksen. Työssä näytetään lisäksi standardointituloksia Internet-kykyisissä langattomissa arkkitehtuureissa

INTEGRATED SOLUTION SCHEME FOR HANDOVER LATENCY DIMINUTION IN PROXY MOBILE IPV6

ABSTRAC

Supporting mobility in an IMS-based P2P IPTV service: A proactive context transfer mechanism

In recent years, IPTV has received an increasing amount of interest from the industry, commercial providers and the research community, alike. In this context, standardization bodies, such as ETSI and ITU-T, are specifying the architecture of IPTV systems based on IP multicast. An interesting alternative to support the IPTV service delivery relies on the Peer-to-Peer (P2P) paradigm to distribute and push the streaming effort towards the network edge. However, while P2P IPTV was studied in fixed access technologies, there has been little attention paid to the implications arising in mobile environments. One of these involves the service handover when the user moves to a different network. By analyzing previous work from the perspective of an IPTV service, we concluded that a proactive approach is necessary for the handling of inter-network handovers. In this paper, we propose a new general handover mechanism for the IP Multimedia Subsystem (IMS), while studying its applicability to a P2P IPTV service. Our solution, called proactive context transfer service, incorporates the existing IEEE 802.21 technology in order to minimize the handover delay. The proposal is validated by comparing it against solutions derived from previous work.This article has been partially granted by the Spanish MEC through the CONPARTE project (TEC2007–67966-C03–03/TCM) and by the Madrid Community through the MEDIANET project (S-2009/TIC-1468).Publicad

Context transfer support for mobility management in all-IP networks.

This thesis is a description of the research undertaken in the course of the PhD and evolves around a context transfer protocol which aims to complement and support mobility management in next generation mobile networks. Based on the literature review, it was identified that there is more to mobility management than handover management and the successful change of routing paths. Supportive mechanisms like fast handover, candidate access router discovery and context transfer can significantly contribute towards achieving seamless handover which is especially important in the case of real time services. The work focused on context transfer motivated by the fact that it could offer great benefits to session re-establishment during the handover operation of a mobile user and preliminary testbed observations illustrated the need for achieving this. Context transfer aims to minimize the impact of certain transport, routing, security-related services on the handover performance. When a mobile node (MN) moves to a new subnet it needs to continue such services that have already been established at the previous subnet. Examples of such services include AAA profile, IPsec state, header compression, QoS policy etc. Re-establishing these services at the new subnet will require a considerable amount of time for the protocol exchanges and as a result time- sensitive real-time traffic will suffer during this time. By transferring state to the new domain candidate services will be quickly re-established. This would also contribute to the seamless operation of application streams and could reduce susceptibility to errors. Furthermore, re-initiation to and from the mobile node will be avoided hence wireless bandwidth efficiency will be conserved. In this research an extension to mobility protocols was proposed for supporting state forwarding capabilities. The idea of forwarding states was also explored for remotely reconfiguring middleboxes to avoid any interruption of a mobile users' sessions or services. Finally a context transfer module was proposed to facilitate the integration of such a mechanism in next generation architectures. The proposals were evaluated analytically, via simulations or via testbed implementation depending on the scenario investigated. The results demonstrated that the proposed solutions can minimize the impact of security services like authentication, authorization and firewalls on a mobile user's multimedia sessions and thus improving the overall handover performance

Virtual Mobility Domains - A Mobility Architecture for the Future Internet

The advances in hardware and wireless technologies have made mobile communication devices affordable by a vast user community. With the advent of rich multimedia and social networking content, an influx of myriads of applications, and Internet supported services, there is an increasing user demand for the Internet connectivity anywhere and anytime. Mobility management is thus a crucial requirement for the Internet today. This work targets novel mobility management techniques, designed to work with the Floating Cloud Tiered (FCT) internetworking model, proposed for a future Internet. We derive the FCT internetworking model from the tiered structure existing among Internet Service Provider (ISP) networks, to define their business and peering relationships. In our novel mobility management scheme, we define Virtual Mobility Domains (VMDs) of various scopes, that can support both intra and inter-domain roaming using a single address for a mobile node. The scheme is network based and hence imposes no operational load on the mobile node. This scheme is the first of its kind, by leveraging the tiered structure and its hierarchical properties, the collaborative network-based mobility management mechanism, and the inheritance information in the tiered addresses to route packets. The contributions of this PhD thesis can be summarized as follows: · We contribute to the literature with a comprehensive analysis of the future Internet architectures and mobility protocols over the period of 2002-2012, in light of their identity and handoff management schemes. We present a qualitative evaluation of current and future schemes on a unified platform. · We design and implement a novel user-centric future Internet mobility architecture called Virtual Mobility Domain. VMD proposes a seamless, network-based, unique collaborative mobility management within/across ASes and ISPs in the FCT Internetworking model. The analytical and simulation-based handoff performance analysis of the VMD architecture in comparison with the IPv6-based mobility protocols presents the considerable performance improvements achieved by the VMD architecture. · We present a novel and user-centric handoff cost framework to analyze handoff performance of different mobility schemes. The framework helps to examine the impacts of registration costs, signaling overhead, and data loss for Internet connected mobile users employing a unified cost metric. We analyze the effect of each parameter in the handoff cost framework on the handoff cost components. We also compare the handoff performance of IPv6-based mobility protocols to the VMD. · We present a handoff cost optimization problem and analysis of its characteristics. We consider a mobility user as the primary focus of our study. We then identify the suitable mathematical methods that can be leveraged to solve the problem. We model the handoff cost problem in an optimization tool. We also conduct a mobility study - best of our knowledge, first of its kind - on providing a guide for finding the number of handoffs in a typical VMD for any given user\u27s mobility model. Plugging the output of mobility study, we then conduct a numerical analysis to find out optimum VMD for a given user mobility model and check if the theoretical inferences are in agreement with the output of the optimization tool

Investigations into micromobility issues in IP networks

Master'sMASTER OF SCIENC