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

Descentralização da gestão da mobilidade IP nas redes do futuro

Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaThe massive adoption of sophisticated mobile devices and applications led to the increase of mobile data in the last decade, which it is expected to continue. This increase of mobile data negatively impacts the network planning and dimension, since core networks are heavy centralized. Mobile operators are investigating atten network architectures that distribute the responsibility of providing connectivity and mobility, in order to improve the network scalability and performance. Moreover, service providers are moving the content servers closer to the user, in order to ensure high availability and performance of content delivery. Besides the e orts to overcome the explosion of mobile data, current mobility management models are heavy centralized to ensure reachability and session continuity to the users connected to the network. Nowadays, deployed architectures have a small number of centralized mobility anchors managing the mobile data and the mobility context of millions of users, which introduces issues related to performance and scalability that require costly network mechanisms. The mobility management needs to be rethought out-of-the box to cope with atten network architectures and distributed content servers closer to the user, which is the purpose of the work developed in this Thesis. The Thesis starts with a characterization of mobility management into well-de ned functional blocks, their interaction and potential grouping. The decentralized mobility management is studied through analytical models and simulations, in which di erent mobility approaches distinctly distribute the mobility management functionalities through the network. The outcome of this study showed that decentralized mobility management brings advantages. Hence, it was proposed a novel distributed and dynamic mobility management approach, which is exhaustively evaluated through analytical models, simulations and testbed experiments. The proposed approach is also integrated with seamless horizontal handover mechanisms, as well as evaluated in vehicular environments. The mobility mechanisms are also speci ed for multihomed scenarios, in order to provide data o oading with IP mobility from cellular to other access networks. In the pursuing of the optimized mobile routing path, a novel network-based strategy for localized mobility is addressed, in which a replication binding system is deployed in the mobility anchors distributed through the access routers and gateways. Finally, we go further in the mobility anchoring subject, presenting a context-aware adaptive IP mobility anchoring model that dynamically assigns the mobility anchors that provide the optimized routing path to a session, based on the user and network context. The integration of dynamic and distributed concepts in the mobility management, such as context-aware adaptive mobility anchoring and dynamic mobility support, allow the optimization of network resources and the improvement of user experience. The overall outcome demonstrates that decentralized mobility management is a promising direction, hence, its ideas should be taken into account by mobile operators in the deployment of future networks.Na última década verificou-se uma massificação dos dispositivos móveis e das suas aplicações, o que tem vindo a aumentar o consumo de dados móveis. Este aumento dificulta o planeamento e dimensionamento das redes devido principalmente aos modelos extremamente centralizados adoptados por estas. Os operadores móveis têm vindo a estudar modelos mais até para as redes, os quais distribuem a responsabilidade de fornecer conectividade e mobilidade, no sentido de melhorar a escalabilidade e desempenho da rede. Além disso, de forma a garantir um desempenho elevado na entrega dos conteúdos, os fornecedores de serviço têm vindo a mover os servidores de conteúdos para locais mais próximos do utilizador. Apesar do esforço na procura de soluções para o crescente consumo de dados móveis, os modelos atuais de gestão de mobilidade são demasiado centralizados para conseguir assegurar a continuidade de sessão aos utilizadores conectados à rede. As arquiteturas implementadas têm um número muito reduzido de âncoras móveis centralizadas que gerem todos os dados móveis e a informação de contexto da mobilidade, o que leva a uma diminuição de desempenho e escalabilidade, solucionadas através de mecanismos de rede dispendiosos. A gestão da mobilidade precisa de ser repensada de forma a poder lidar com arquiteturas de rede até com a distribuição dos servidores de conteúdos para nós mais próximos dos utilizadores, que é o objectivo principal da Tese apresentada. Primeiro, é apresentada a caracterização da gestão de mobilidade em blocos funcionais, a interação entre eles e potenciais agrupamentos dos mesmos. A gestão da mobilidade descentralizada é estudada através de modelos analíticos e simulações, em que diferentes abordagens distribuem as funcionalidades da mobilidade pela rede. Como resultado deste estudo verificou-se que a descentralização da mobilidade traz vantagens claras. Com base nestes resultados foi proposta uma nova abordagem de gestão de mobilidade distribuída e dinâmica, que é exaustivamente avaliada através de modelos analíticos, simulações e experiências numa bancada de testes. A abordagem proposta é também integrada com mecanismos de handovers horizontais transparentes, assim como é avaliada em ambientes veiculares. Os mecanismos de mobilidade da abordagem proposta são também especificados para cenários de multihoming, de forma a proporcionar o offloading de dados com suporte de mobilidade das redes celulares para outras redes de acesso. Com o objectivo de optimizar o encaminhamento de dados móveis, foi criada uma nova estratégia para o suporte da mobilidade localizada, em que um sistema de replicação de bindings é integrado nas âncoras de mobilidade distribuídas através dos routers de acesso e dos gateways. Finalmente apresenta-se um modelo de ancoramento adaptativo para a mobilidade com base em contexto, o qual dinamicamente determina as âncoras de mobilidade que oferecem a melhor rota para uma dada sessão, baseado na informação do utilizador e da rede. A integração de conceitos de dinamismo e de distribuição na gestão da mobilidade, como o ancoramento adaptativo e o suporte dinâmico da mobilidade, permitem a optimização dos recursos da rede e uma melhor experiência por parte do utilizador. Os resultados demonstram, de uma forma geral, que a gestão descentralizada da mobilidade é um caminho promissor, logo este deve ser tomado em consideração pelas operadoras móveis aquando do desenvolvimento das redes do futuro