Context-based forwarding for mobile ICNs

Abstract

Over the last couple of decades, vehicular ad hoc networks (VANETs) have been at the forefront of research, yet still are afflicted by high network fragmentation, due to their continuous node mobility and geographical dispersion. To address these concerns, a new paradigm was proposed - Information-Centric Networks(ICN), whose focus is the delivery of Content based on names, being ideal to attend to high latency environments. However, the main proposed solutions for content delivery in ICNs do not take into account the type of content nor the various available communication interfaces in each point of the network, a factor which can be deciding in mobile networks. The scope of this dissertation lies on the use of ICNs concepts for the delivery of both urgent and non-urgent information in urban mobile environments. In order to do so, a context-based forwarding strategy was proposed, with a very clear goal: to take advantage of both packet names and Data, and node's neighborhood analysis in order to successfully deliver content into the network in the shortest period of time, and without worsening network congestion. The design, implementation and validation of the proposed strategy was performed using the ndnSIM platform simulator along with real mobility traces from communication infrastructure of the Porto city. The results show that the proposed context-based forwarding strategy for mobile ICN presents a clear improvement in performance in terms of delivery, while maintaining network overhead at a constant. Furthermore, by means of better pathing and through cooperation with caching mechanisms, lower transmission delays can be attained.

Nas últimas décadas, as redes veiculares ad hoc (VANETs) estiveram na vanguarda da pesquisa, mas continuam a ser afetadas por alta fragmentação na rede, devido à mobilidade contínua dos nós e a sua dispersão geográfica. Para abordar estes problemas, um novo paradigma foi proposto - Redes Centradas na Informação (ICN), cujo foco é a entrega de Conteúdo com base em nomes, sendo ideal para atender ambientes de alta latência. No entanto, as principais soluções propostas para entrega de conteúdo em ICNs não têm em conta o tipo de conteúdo nem as várias interfaces de comunicação disponíveis em cada ponto da rede, fator que pode ser determinante em redes móveis. O objetivo desta dissertação reside no uso dos conceitos de ICNs para a entrega de informações urgentes e não urgentes em ambientes móveis urbanos. Para isso, foi proposta uma estratégia de encaminhamento baseada em contexto, com um objetivo muito claro: tirar proveito do nome e dados dos pacotes, e da análise de vizinhança dos nós, com vista em fornecer com êxito o conteúdo para a rede no menor período de tempo e sem piorar o congestionamento da rede. O desenho, implementação e validação da estratégia proposta foram realizados usando o simulador ndnSIM, juntamente com traces reais de mobilidade da infraestrutura de comunicação da cidade do Porto. Os resultados mostram que a estratégia de encaminhamento baseada em contexto proposta para o ICN móvel apresenta uma clara melhoria no desempenho em termos de entrega, mantendo a carga da rede constante. Além disso, através da escolha de melhores caminhos e através da cooperação com mecanismos de armazenamento em cache, é possível alcançar atrasos de transmissão mais baixos.