Mecanismos de mobilidade rápida com suporte de QdS

Abstract

A área das redes de comunicações está, neste momento, a deparar-se com um novo paradigma causado pela tendência de convergência de redes sem fios e celulares. Desta convergência resultará a existência de uma camada de rede integradora, para facilitar o suporte de mecanismos de Qualidade de Serviço e mobilidade. Aqui, o suporte de mobilidade rápida e transparente, sem ser perceptível pelo utilizador, tem sido alvo de muita atenção, apesar de ainda existirem algumas limitações no seu suporte. A mobilidade transparente entre redes celulares, sem fios e fixas, é ambicionada mas ainda não foi alcançada. O trabalho realizado nesta Dissertação consiste na descrição, especificação, implementação e teste de uma nova arquitectura de mobilidade sobre o protocolo IP. Esta arquitectura é baseada no protocolo de mobilidade Mobility Support for IPv6 e em extensões de Fast Handovers for Mobile IPv6, sendo capaz de efectuar handovers iniciados pelo terminal e pela rede. A mobilidade é transparente entre tecnologias de acesso heterogéneas, através da integração de mecanismos de qualidade de serviço, tais como autorização de handovers, controlo de acesso, reserva e atribuição de recursos no novo ponto de ligação e também integrada com subsistemas de autenticação. São também propostos outros mecanismos de mobilidade rápida que fazem uso do protocolo multicast para distribuir os fluxos de tráfego direccionados ao terminal, pelos routers de acesso vizinhos, permitindo que os terminais móveis mudem para qualquer router de acesso na vizinhança sem interrupção dos serviços em curso. Estes mecanismos foram projectados para terminais móveis com grandes requisitos de mobilidade. No âmbito do projecto IST Daidalos foi efectuada a integração de uma rede de próxima geração (4G) de forma a permitir a realização de testes de desempenho e conformidade aos mecanismos propostos. A presente Dissertação efectua uma avaliação de desempenho de uma arquitectura de mobilidade, em cenários intra- e inter-tecnologia, numa rede de testes real. Nesta avaliação foram utilizadas as métricas de atraso, jitter e perdas de pacotes nas fases de preparação e execução do handover. O impacto deste processo em comunicações de dados sobre TCP e UDP é também analisado. A arquitectura e os resultados obtidos no demonstrador real são apresentados e discutidos.

ABSTRACT: The field of network communications is, nowadays, facing a new paradigm caused by the forthcoming convergence of cellular and wireless data networks, which seems unavoidable. This convergence will result on an integration layer, to ease the support for Quality of Service and mobility mechanisms. Here, the support for fast and seamless mobility, not perceptible by the user, has been getting much attention, although several limitations still exist in this support. Seamless mobility between cellular, wireless and wired data networks is envisioned, but not yet achieved. The work performed in the scope of this thesis aims to describe, specify, implement and test a novel mobility architecture based on the IP protocol. This architecture is based on the mobility protocol Mobility Support for IPv6 and on extensions of Fast Handovers for Mobile IPv6 RFCs, and is able to provide mobile terminal and network initiated handovers. The mobility is seamless across heterogeneous access technologies, by integrating Quality of Service mechanisms, such as handover authorization, access control, resources reservation and allocation at the new point of attachment, also integrated with an authentication sub-system. Other novel fast mobility mechanisms are also proposed, which make use of the multicast protocol to distribute the traffic flows directed to the terminal during the handover process among the neighbour access routers, allowing the terminal to handover to any access router in the vicinity without disruption of the ongoing services. These latter mechanisms were designed to mobile terminals with high mobility requirements. In the scope of the IST Daidalos framework an integration process of a next generation (4G) network was carried out in order to perform performance and compliance tests to the proposed mechanisms. Furthermore, this thesis also evaluates the performance of a mobility architecture, both in intra and intertechnology scenarios, in a real testbed. In this evaluation were considered metrics such as packet delay, jitter and loss of the handover in its preparation and execution phases. The impact of the handover on ongoing TCP and UDP data communications is also addressed. The architecture and results obtained from the real demonstrator are also presented and discussed.