Distributed mobility in dynamic environments

Abstract

Conventional networks have implemented a specific hierarchical structure, which in many cases deals with centralized mobility anchoring models to ensure IP session continuity. In this context, mobility management demands the existence of a centralized and static anchor point to allow reachability to mobile nodes connected to distinct networks. However, such centralized element is a single point of failures, introducing longer delays and higher management signalling. It may be more vulnerable to attacks, causing problems in the system. For this reason, mobility management addressed to centralized models is a satisfactory and non-optimal solution when mobile networks become less hierarchical. In order to improve mobility management to meet the requirements in mobile network evolution, there have been proposed solutions to distribute the anchor points closer to the end-user. This way, distributed and dynamic mobility anchoring improves scalability and availability, avoiding single points of failure and bottlenecks, as well as enabling transparent mobility support. In this framework, it is idealized and implemented a set of Vehicular scenarios using two different types of mobility management models, one centralized and another distributed. The results shows that the distributed mobility management protocol provides better results in terms of data loss, average data delay, data cost and signaling cost, when compared with the centralized mobility management protocol. The rapid growth of mobile nodes has lead to the increase of mobile data traffic consumption, and they are currently equipped with multiple network interfaces, which in many cases use different access technologies simultaneously. Therefore, session continuity of a certain user's services should be guaranteed independently of the access network technology. Consequently, there is a fundamental change in the network architectures, which is adopting flatten model to cope with users' behaviour and the evolution of the mobile data traffic consumption. Thus, it is specified a distributed mobility management scheme with multihoming support to provide continuity to active sessions when mobile nodes roam between networks/interfaces. This mobility mechanism is evaluated and tested in a real environment, demonstrating the capability to provide uninterrupted sessions for multihomed scenarios, such as the addition/removal of a link, likewise the capability to improve user experience.

As redes de telecomunicações sem fios convencionais têm implementada uma estrutura hierárquica específica que em muitos casos lida com entidades centralizadas para garantirem continuidade de sessão e acessibilidade nas comunicações IP. Neste contexto, a gestão de mobilidade exige que haja uma âncora central e estática para permitir que os nós móveis se encontrem acessíveis quando conectados nas diferentes redes. Porém, este elemento central é suscetível a falhas introduzindo maiores atrasos, exigindo uma maior gestão da sinalização, sendo mais vulnerável a ataques o que pode causar problemas no sistema. Por estas razões, à medida que as redes móveis se tornam cada vez menos hierárquicas, a gestão da mobilidade baseada em modelos centralizados torna-se menos otimizada. Para melhorar a gestão de mobilidade tendo em consideração as exigências evolutivas da rede, têm vindo a ser propostas soluções para distribuir as âncoras, colocando-as mais perto do utilizador final com o objetivo de tornar a rede menos hierárquica, descentralizando o processo de gestão de mobilidade de uma forma dinâmica pelos nós da rede. Desta forma, a mobilidade distribuída em ambientes dinâmicos melhora a escalabilidade, acessibilidade e evita pontos centrais de falhas e engarrafamentos. Neste contexto, são idealizados e implementados três cenários de redes veiculares usando dois modelos de gestão de mobilidade, um centralizado e outro distribuído. Os resultados mostram que o protocolo de gestão de mobilidade distribuído apresenta melhores resultados em termos de perda de pacotes, atraso médio por pacote, custo de dados e custo de sinalização quando comparado com o protocolo de gestão de mobilidade centralizado. O rápido crescimento de nós móveis tem levado ao aumento do consumo de trafego de dados e, atualmente, estes estão equipados com múltiplas interfaces que, em muitos casos, utilizam diferentes tecnologias de acesso à rede. No entanto, a continuidade de sessão de um determinado serviço deve ser garantido, independentemente da tecnologia de acesso utilizada. Consequentemente, há uma preocupação em transformar a arquitetura da rede em modelos menos hierárquicos para lidar com o comportamento dos utilizadores e com a evolução do consumo de tráfego de dados móveis. Desta forma, é especificado um esquema de gestão de mobilidade distribuída com suporte a múltiplas interfaces para manter continuidade de sessões quando os nós móveis mudam de rede ou interface. Este mecanismo de mobilidade foi avaliado e testado num cenário real, demonstrando a capacidade de manter as sessões ativas em cenários com múltiplas interfaces melhorando a experiência do utilizador, dando como exemplo cenários de perda de ligação, ligação a outras redes e ligar/desligar uma interface.