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

Safetynet version 2, a packet error recovery architecture for vertical handoffs

Mobile devices are connecting to the Internet through an increasingly heterogeneous network environment. This connectivity via multiple types of wireless networks allows the mobile devices to take advantage of the high speed and the low cost of wireless local area networks and the large coverage of wireless wide area networks. To maximize the benefits from these complementing characteristics, the mobile devices need to be able to switch seamlessly between the different network types. However, the switch between the technologies, also known as a vertical handoff, often results in significant packet loss and degradation of connectivity due to handoff delay and also increased packet loss rate on the border of the coverage area of the networks. In our previous work, we have proposed an inter technology mobility management architecture which addresses the packet losses using selective resending of packets lost during the handoff period. In this paper, we extend the architecture to address packet losses due to wireless errors more efficiently by taking advantage of erasure codes to form redundancy packets. We propose to send these redundancy packets over both links. We show that this proposal reduces both the chances of packet loss and the buffering requirements of the original Safetynet scheme

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

A packet error recovery scheme for vertical handovers mobility management protocols

Mobile devices are connecting to the Internet through an increasingly heterogeneous network environment. This connectivity via multiple types of wireless networks allows the mobile devices to take advantage of the high speed and the low cost of wireless local area networks and the large coverage of wireless wide area networks. In this context, we propose a new handoff framework for switching seamlessly between the different network technologies by taking advantage of the temporary availability of both the old and the new network technology through the use of an "on the fly" erasure coding method. The goal is to demonstrate that our framework, based on a real implementation of such coding scheme, 1) allows the application to achieve higher goodput rate compared to existing bicasting proposals and other erasure coding schemes; 2) is easy to configure and as a result 3) is a perfect candidate to ensure the reliability of vertical handovers mobility management protocols. In this paper, we present the implementation of such framework and show that our proposal allows to maintain the TCP goodput(with a negligible transmission overhead) while providing in a timely manner a full reliability in challenged conditions

A packet error recovery scheme for vertical handovers mobility management protocols

Mobile devices are connecting to the Internet through an increasingly heterogeneous network environment. This connectivity via multiple types of wireless networks allows the mobile devices to take advantage of the high speed and the low cost of wireless local area networks and the large coverage of wireless wide area networks. In this context, we propose a new handoff framework for switching seamlessly between the different network technologies by taking advantage of the temporary availability of both the old and the new network technology through the use of an “on the fly” erasure coding method. The goal is to demonstrate that our framework, based on a real implementation of such coding scheme, 1) allows the application to achieve higher goodput rate compared to existing bicasting proposals and other erasure coding schemes; 2) is easy to configure and as a result 3) is a perfect candidate to ensure the reliability of vertical handovers mobility management protocols. In this paper, we present the implementation of such framework and show that our proposal allows to maintain the TCP goodput (with a negligible transmission overhead) while providing in a timely manner a full reliability in challenged conditions

The Power of Hood Friendship for Opportunistic Content Dissemination in Mobile Social Networks

We focus on dissemination of content for delay tolerant applications/services, (i.e. content sharing, advertisement propagation, etc.) where users are geographically clustered into communities. Due to emerging security and privacy related issues, majority of users are only willing to share information/content with the users who are previously identified as friends. In this environment, opportunistic communication will not be effective due to the lack of known friends within the communication range. In this paper, we propose a novel architecture that addresses the issues of lack of trust, timeliness of delivery, loss of user control, and privacy-aware distributed mobile social networking by combining the advantages of distributed decentralised storage and opportunistic communications. We formally define a content replication problem in mobile social networks and show that it is computationally hard to solve optimally. Then, we propose a community based greedy heuristic algorithm with novel dynamic centrality metrics to replicate content in well-selected users, to maximise the content dissemination with limited number of replication. Using both real world and synthetic traces, we show that content replication can attain a large coverage gain and reduce the content delivery latency

Design and Analysis of an Efficient Friend-to-Friend Content Dissemination System

International audienceOpportunistic communication, off-loading and decentrlaized distribution have been proposed as a means of cost efficient disseminating content when users are geographically clustered into communities. Despite its promise, none of the proposed systems have not been widely adopted due to unbounded high content delivery latency, security and privacy concerns. This paper, presents a novel hybrid content storage and distribution system addressing the trust and privacy concerns of users, lowering the cost of content distribution and storage, and shows how they can be combined uniquely to develop mobile social networking services. The system exploit the fact that users will trust their friends, and by replicating content on friends’ devices who are likely to consume that content it will be possible to disseminate it to other friends when connected to low cost networks. The paper provides a formal definition of this content replication problem, and show that it is NP hard. Then, it presents a community based greedy heuristic algorithm with novel dynamic centrality metrics that replicates the content on a minimum number of friends’ devices, to maximize availability. Then using both real world and synthetic datasets, the effectiveness of the proposed scheme is demonstrated. The practicality of the proposed system, is demonstrated through an implementation on Android smartphones

Mobile IPv6:n valtuutus

Mobile IPv6 mahdollistaa liikkuvien tietokoneiden tavoitettavuuden ja yhteyksien säilymisen. Mobile IPv6:n signalointi muuttaa pakettien reititystä, ja siksi signaloinnin tietoturva on varmistettava. Koska signalointi voi tapahtua toisilleen tuntemattomien koneiden välillä, signaloinnin valtuutus ei voi perustua olemassaoleviin luottamussuhteisiin tai tietoturvainfrastruktuuriin, joihin reitityksen valtuutus on tähän asti perustunut. Valtuutukseen tarvitaan siis uusia ratkaisumalleja. Tässä työssä suunnitellaan ja toteutetaan protokolla Mobile IPv6:n valtuutukseen. Protokolla käyttää julkisista avaimista johdettuja IPv6-osoitteita Mobile IPv6:n signalloinnin valtuutukseen. Julkisen avaimen salausjärjestelmänä käytetään elliptisiin käyriin perustuvaa järjestelmää. Työssä mitataan protokoIlan suorituskykyä ja analysoidaan sen turvallisuutta ja soveltuvuutta Mobile IPv6:n valtuutukseen