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

Publisher PD

Design and implementation of multicast listener discovery protocol on constrained devices

Para la aplicación y apoyo del uso de IPv6 en 6LoWPANs (Low-power Wireless Personal Area Networks), ha habido numerosas investigaciones y se han desarrollado protocolos y mecanismos estandarizados. Sin embargo para la comunicación multicast en estas redes, el tema esta aún bastante abierto a la investigación. La comunicación multicast permite conectar routers con hosts preseleccionados por grupos. La comunicación multicast es muy beneficiosa para aplicaciones con dispositivos con recursos limitados ya que ahorra energía y ancho de banda. A continuación mostramos posibles ejemplos de estas aplicaciones, la iluminación de un edificio organizada por plantas, una red de sensores de temperatura organizados por áreas y un largo número de aplicaciones basadas en la comunicación de un punto a varios puntos preseleccionados. El grupo de investigación de la universidad de Aalto (Finlandia) llamado MAMMoTH (Massive Scale Machine-to-Machine Service) tiene como uno de sus objetivos construir un protocolo multicast para dispositivos con recursos limitados. Para el desarrollo de este protocolo, es necesario un protocolo de encaminamiento multicast y un protocolo de gestión de grupos multicast. Este último, es el protocolo que he desarrollado como “research assistant” para mi proyecto final de carrera. En este proyecto final de carrera, se ha diseñado, implementado y evaluado el protocolo MLD para dispositivos con recursos limitados. MLD permite a un router IPv6 gestionar grupos multicast. No obstante, el uso de MLD en LoWPANs tiene varios problemas como la definición del area local, el tamaño de los paquete y la complejidad del comportamiento del router. El protocolo ha sido implementado en Contiki, un sistema operativo para desarrollar para el “Internet of Things”. Contiki permite conectar sistemas pequeños de poco coste con poca potencia a Internet. Hemos ampliado la pila TCP/IP de Contiki para respaldar MLD. El protocolo ha sido evaluado y analizado sobre un simulador en diferentes topologías para validar el funcionamiento. Del mismo modo, también se ha verificado que el tamaño del objeto creado no ocupaba más memoria de la disponible en los dispositivos Z1 Zolertia

Design of Overlay Networks for Internet Multicast - Doctoral Dissertation, August 2002

Multicast is an efficient transmission scheme for supporting group communication in networks. Contrasted with unicast, where multiple point-to-point connections must be used to support communications among a group of users, multicast is more efficient because each data packet is replicated in the network – at the branching points leading to distinguished destinations, thus reducing the transmission load on the data sources and traffic load on the network links. To implement multicast, networks need to incorporate new routing and forwarding mechanisms in addition to the existing are not adequately supported in the current networks. The IP multicast are not adequately supported in the current networks. The IP multicast solution has serious scaling and deployment limitations, and cannot be easily extended to provide more enhanced data services. Furthermore, and perhaps most importantly, IP multicast has ignored the economic nature of the problem, lacking incentives for service providers to deploy the service in wide area networks. Overlay multicast holds promise for the realization of large scale Internet multicast services. An overlay network is a virtual topology constructed on top of the Internet infrastructure. The concept of overlay networks enables multicast to be deployed as a service network rather than a network primitive mechanism, allowing deployment over heterogeneous networks without the need of universal network support. This dissertation addresses the network design aspects of overlay networks to provide scalable multicast services in the Internet. The resources and the network cost in the context of overlay networks are different from that in conventional networks, presenting new challenges and new problems to solve. Our design goal are the maximization of network utility and improved service quality. As the overall network design problem is extremely complex, we divide the problem into three components: the efficient management of session traffic (multicast routing), the provisioning of overlay network resources (bandwidth dimensioning) and overlay topology optimization (service placement). The combined solution provides a comprehensive procedure for planning and managing an overlay multicast network. We also consider a complementary form of overlay multicast called application-level multicast (ALMI). ALMI allows end systems to directly create an overlay multicast session among themselves. This gives applications the flexibility to communicate without relying on service provides. The tradeoff is that users do not have direct control on the topology and data paths taken by the session flows and will typically get lower quality of service due to the best effort nature of the Internet environment. ALMI is therefore suitable for sessions of small size or sessions where all members are well connected to the network. Furthermore, the ALMI framework allows us to experiment with application specific components such as data reliability, in order to identify a useful set of communication semantic for enhanced data services

Analysis domain model for shared virtual environments

The field of shared virtual environments, which also encompasses online games and social 3D environments, has a system landscape consisting of multiple solutions that share great functional overlap. However, there is little system interoperability between the different solutions. A shared virtual environment has an associated problem domain that is highly complex raising difficult challenges to the development process, starting with the architectural design of the underlying system. This paper has two main contributions. The first contribution is a broad domain analysis of shared virtual environments, which enables developers to have a better understanding of the whole rather than the part(s). The second contribution is a reference domain model for discussing and describing solutions - the Analysis Domain Model

Key distribution technique for IPTV services with support for admission control and user defined groups

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200

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

Avaliação de controlo de sessões multicast em redes com contexto

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesOs utilizadores pretendem aceder, cada vez mais, a serviços multimédia com requisitos mais exigentes e personalizados. As limitações impostas pelos ambientes existentes (internet, 3G) para fornecer estes serviços levam à procura de melhores soluções, nomeadamente uma gestão eficaz das sessões multiparty. Neste tipo de soluções é normalmente utilizado o multicast, já que este permite reduzir os recursos utilizados, diminuindo o número de pacotes na rede. Contudo, o multicast não está consistente ao nível dos cenários de mobilidade, fundamentais nas redes de próxima geração. Actualmente existe uma vasta gama de tecnologias de acesso sem fios como WiFi, GPRS, UMTS e WiMAX. No futuro estas tecnologias diferentes complementar-se-ão convergindo numa infra-estrutura heterogénea capaz de fornecer um melhor serviço aos utilizadores, denominadas de redes 4G. A evolução dos terminais móveis também permitirá que estes se liguem simultaneamente a várias redes de acesso. Para uma melhor distribuição dos serviços dos utilizadores pelas redes de acesso disponíveis são necessários novos mecanismos de selecção. Uma nova selecção da rede baseada em informação de contexto (entidades e ambiente) tem tido grande relevo na comunidade científica. Assim, aplicações e rede reagem a alterações de contexto para uma melhor selecção da mesma. A dissertação apresentada encontra-se no âmbito do transporte multiparty com informação de contexto e reserva de recursos, permitindo a entrega do conteúdo de uma forma personalizada e com Qualidade de Serviço a vários utilizadores móveis, independentemente da tecnologia de acesso de cada um e da própria tecnologia da rede. Em suma, é utilizada uma arquitectura de rede baseada em informação de contexto e que reage eficazmente a alterações do mesmo. De forma a implementar a proposta apresentada recorreu-se à criação de várias entidades no simulador de redes NS-2. Os resultados foram obtidos usando diferentes cenários, avaliando a influência de cada parâmetro individualmente. Demonstrou-se que a arquitectura implementada permite suportar uma entrega dos conteúdos de uma maneira personalizada e independente da tecnologia utilizada. Obteve-se ainda uma boa gestão dos recursos da rede e uma melhoria na experiência percepcionada pelo utilizador através da selecção total da rede com base numa entidade de controlo central. A introdução do overlay de transporte multiparty melhora o comportamento geral da rede, minimizando as reconfigurações frequentes necessárias.Nowadays, more and more users want to access multimedia services with strong and personalized requirements. The limitations intrinsic to current environments (Internet and 3G) to provide this type of services motivate the research for an efficient management of multiparty sessions. The solution can also be based on multicast implementation, since it reduces resources utilization, decreasing the number of packets in the network. However, current multicast is not a strong solution in mobility scenarios, essential in next generation networks. Currently there is a wide range of wireless access technologies such as WiFi, GPRS, UMTS and WiMAX. In the future, these different technologies will converge in a complementary manner forming a heterogeneous infrastructure able to offer a better service to its users, usually named 4G. The evolution of mobile terminals will also allow them to connect simultaneously to several access networks. In order to a better distribution of the users services throughout available access networks, new selection mechanisms are required. A new network selection based on context information (entities and environments) is having a relevant role in scientific community. So, applications and networks react according to context changes, improving network selection. This Thesis is in the scope of context-aware multiparty transport with resources allocation, allowing the delivery of content in a personalized way with Quality of Service to several users, independently of the technology and the network. Resuming, the solution implements a context-aware network architecture that reacts efficiently to its changes. In order to implement this architecture, new entities were created in the network simulator NS-2. The results were obtained using different scenarios, evaluating the influence of each parameter independently. It was demonstrated that the integration of several components, allows a delivery of contents in a personalized manner and independently of the technology. The results showed a better management of the network resources and users experience, throughout the total network selection, based on a central control unit. The multiparty transport overlay improves the network behaviour, minimizing the necessary frequent reconfigurations

Monitoring multicast traffic in heterogeneous networks

Estágio realizado no INESC - Porto e orientado pelo Prof. Doutor Ricardo MorlaTese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Telecomunicações. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200