Engenharia Eletrónica e TelecomunicaçõesAs capacidades de conetividade dos equipamentos móveis têm obrigado a
constante mudança do modo de operação da rede, exigindo cada vez mais
recursos. Visando as futuras redes 5G, existe a necessidade de evoluir as
presentes redes móveis, melhorando as suas arquiteturas e mecanismos.
Estas futuras redes, vistas como a próxima geração arquitetural das telecomunicações,
tenta suportar a "explosão" do número de equipamentos ligados,
serviços e tecnologias de acesso, apoiando-se fortemente nas redes
definidas por software (do inglês, Software Defined Networks, SDN). Apesar
de estas redes definidas por software, estarem a ser exploradas e implementadas
no núcleo de rede, atualmente não contemplam o seu impacto
em equipamentos sem-fios móveis, de forma a avaliar o possível suporte de
controlo. Os desafios associados à extensão dos mechanismos e protocolos,
como o OpenFlow, das redes definidas por software até aos equipamentos
móveis, não só requerem o desenho de uma infra-estrutura capaz de suportar
essa extensão, como também da sua avaliação e provenientes benefícios.
Esta dissertação acompanha a tendência destas futuras redes, explorando a
interação entre o equipamento móvel e a rede, em ambientes sem-fios heterogéneos,
nos quais os mecanismos de SDN são extendidos até equipamentos
móveis capazes de não só consumir, como também de produzir informação.
Com isto, foi desenvolvida e implementada sobre uma rede sem-fios
física uma arquitetura conceptual, na qual os mecanismos SDN são extendidos
até ao terminal, suportando diferentes equipamentos móveis com múltiplos
fluxos de dados. Os resultados obtidos, mostram a sua viabilidade em
cenários de mobilidade sem congestionamento, visando benefícios em extender
os mecanismos SDN para controlo de fluxos end-to-end em ambientes
sem-fios.The connectivity capabilities of mobile wireless devices have been forever
changing how networks operate, increasingly demanding resources from the
network. This places a need for novel mobile network architectures and mechanisms,
targeting tomorrows challenges, as envisaged by 5G networks research
efforts. This future network, seen as the next generation telecommunications
architecture, aims to tackle the explosion of connected devices,
services and access technologies, relying its architecture on Software Defined
Networks (SDN) to compose its underlying mechanisms. Notwithstanding, despite
the need for novel control procedures to support and optimize increasingly
challenging wireless mobile scenarios, SDN has been being deployed at
the core and backhaul sections of the network and is not actively considering
its impact directly over the wireless mobile terminals themselves. The challenges
associated with the extension of SDN protocols, such as OpenFlow,
all the way to the terminal requires the design and evaluation of frameworks
that not only provide such mechanisms, but actually evaluate them and their
benefits.
This thesis shades a light on an important 5G trend, namely the interaction of
the mobile node with the network, exploring a framework where SDN mechanisms
are extended all the way to the mobile node, in heterogeneous wireless
environments featuring different mobile nodes with multiple data flows, which
act both as consumers and producers of information. In this way, flow-based
mobility management becomes available to a network controller entity, via the
OpenFlow protocol. The concept framework was implemented over a physical
wireless testbed, validating its contribution in a mobile source-mobility use
case, with results highlighting the promising benefits of extending SDN approaches
for end-to-end flow control in wireless environments