Consumer mobility awareness in information centric networks

Abstract

Mobile data traffic is expanding significantly since the surge and evolution of wireless communication technologies, leading to the design and implementation of different types of mobile networks. Information Centric Network paradigms have been pointed as an alternative to bypass the restrictions imposed by the traditional IP Networks, such as the one imposed by the mobility of its users. Despite their potential advantages regarding mobile wireless environments, several significant research challenges remain to be addressed, more specifically the communication damage due to handover, causing loss of packets. The scope of this dissertation is the development of NDN-based mechanisms with support for Consumer mobility in two different communication approaches: single content request and publish-subscribe. The proposed schemes address a remote mobility predictor entity, whose purpose is to monitor and anticipate trajectories, while compelling the infrastructure to adjust to the new paths, resulting in an efficient way to manage the consumers’ mobility with the purpose of attaining a better quality of service to users. The implementation and evaluation of the proposed schemes were performed using ndnSIM, through functional and non-functional scenarios. The latter uses real traces of urban mobility and connectivity. The obtained results show that the proposed solution far surpasses the native NDN workflow and the traditional publish-subscribe solutions with respect to content delivery ratio and network overhead.

O tráfego de dados móveis tem vindo a crescer significativamente, sobretudo devido à evolução das tecnologias de comunicação sem fios, o que tem vindo a implicar o desenho e implementação de novos e diferentes tipos de redes móveis. Os paradigmas de redes centradas em informação têm sido apontados como uma alternativa para contornar as restrições impostas pelas redes tradicionais IP, nomeadamente a mobilidade dos seus utilizadores. Apesar das potenciais vantagens em relação aos ambientes móveis sem fios, vários desafios de investigação ainda necessitam de ser resolvidos, mais especificamente aqueles relacionados com o processo de handover dos seus utilizadores móveis, levando por vezes à perda de informação. Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de mecanismos de suporte à mobilidade do Consumidor para redes ICN, utilizando duas abordagens distintas de comunicação: solicitação única de conteúdo e o modelo publish − subscribe. Os esquemas propostos exploram uma entidade remota de previsão de mobilidade, cujo objetivo é monitorizar e antecipar eventuais trajetórias de posição dos utilizadores móveis, obrigando a infraestrutura a ajustar-se aos novos caminhos do consumidor, resultando numa forma eficiente de gestão de mobilidade dos utilizadores com o objetivo de garantir uma melhor qualidade de serviço. A implementação e avaliação dos esquemas propostos foi realizada utilizando o ndnSIM, em cenários funcionais e não funcionais. Estes últimos utilizam registos reais de mobilidade e conetividade urbana. Os resultados obtidos mostram que a solução proposta ultrapassa significativamenta a versão nativa do NDN e as soluções tradicionais de publish − subscribe, considerando a taxa de entrega de conteúdos e sobrecarga da rede.