Utilize este identificador para referenciar este registo: https://hdl.handle.net/1822/19695

TítuloA QoS-aware architecture for mobile internet
Autor(es)Lopes, Nuno Vasco
Orientador(es)Santos, Alexandre
Nicolau, Maria João
Data18-Out-2011
Resumo(s)Hoje em dia, as pessoas pretendem ter simultaneamente mobilidade, qualidade de serviço e estar sempre connectados à Internet. No intuito, de satisfazer estes clientes muito exigentes, os mercados das telecomunicações estão a impor novos e dificeis desafios às redes móveis, através da demanda, de heterogeneidade em termos de tecnologias de acesso rádio, novos serviços, niveis de qualidade de serviço adequados aos requisitos das aplicações de tempo real, elevada taxa de utilização do recursos disponiveis e melhor capacidade de desempenho. A Internet foi concebida para fornecer serviços sem qualquer tipo de garantias de qualidade às aplicações, apenas se comprometendo em oferecer o melhor serviço possível. No entanto, nos útlimos anos diversos esforços foram levados a cabo no sentido de dotar a Internet com o suporte à qualidade de serviço. Dos esforços desenvolvidos resultaram dois paradigmas para o suporte da qualidade de serviço: o modelo de Serviços Integrados (Integrated Services - IntServ) e o modelo de Serviços Diferenciados (Differentiated Services - DiffServ). Todavia, estes modelos de qualidade de serviço (QoS) foram concebido antes da existência da Internet móvel, portanto o desenvolvimento destes modelos não teve em consideração a questão da mobilidade. Por outro lado, o protocolo padrão actual para a Internet móvel, o MIPv6, revela algumas limitações nos cenários onde os utilizadores estão constantemente a moverem-se para outros pontos de acesso. Neste tipo de cenários, o MIPv6 introduz tempos de latência que não são sustentáveis para aplicações com requisitos de QoS mais restritos. Os factos revelados, demonstram que existe uma emergente necessidade de adaptar o actual protocolo de mobilidade, e também de adaptar os modelos de QoS, ou então criar modelos alternativos de QoS, para satisfazer às exigências do utilizador de hoje de redes móveis. Para alcançar este objectivo o presente trabalho propõe melhorias no sistema de gestão da mobilidade do protocolo MIPv6 e na gestão de recursos do modelo DiffServ. O MIPv6 foi melhorado para os cenários de micro-mobilidade com a abordagem para micro-mobilidade do F-HMIPv6. Enquanto que, o modelo DiffServ foi melhorado para os ambientes móveis com funcionalidades dinâmicas e adaptativas através da utilização de sinalização de QoS e da gestão distribuida dos recursos. A gestão da mobilidade e dos recursos foi também acoplada na solução proposta com o propósito de optimizar a utilização dos recursos num meio onde os recursos são tipicamente escassos. O modelo proposto é simples, é de fácil implementação, tem em consideração os requisitos da Internet móvel, e provou ser eficiente e capaz de fornecer serviços com QoS de elevada fiabilidade às aplicações.
Over the last few years, several network communication challenges have arisen as a result of the growing number of users demanding Quality of Service (QoS) and mobility simultaneously. In order to satisfy these very demanding customers, the markets are imposing new challenges to wireless networks by demanding heterogeneity in terms of wireless access technologies, new services, suited QoS levels to real-time applications, high usability and improved performance. However, the Internet has been designed for providing application services without quality guarantees. That explains why, in the last years several efforts have been made to endow Internet with QoS support. From the developed efforts have resulted two QoS paradigms: Integrated Services (IntServ) which offers the guaranteed service model and the Differentiated Services (DiffServ) which offers the predictive service model. Although these QoS models have been designed before the existence of mobile Internet, so they do not consider the mobility issue. For instance, the guaranteed service model requires that whenever a Mobile Node (MN) wants to move to a new location, the allocated resources in the old path must be released and a new resource reservation in a new path must be made, resulting in extra signaling overhead, heavy processing and state load. Therefore, if handovers are frequent, large mobility and QoS signaling messages will be created in the access networks. Consequently, significant scalability problems may arise with this type of service model. The predicted service model, on the other hand, requires an additional features such as dynamic and adaptive resource management in order to be efficient in a very dynamic network such as a mobile network. A QoS solution for mobile environments must provide the capacity to adapt its resource utilization to a changeable nature of wireless networks because they have a more dynamic behavior due to incoming or outgoing handovers. For this reason, a QoS signalization for dynamic resource provisioning is necessary in order to supply adequate QoS levels to mobile users. On the other hand, the current standard protocol for mobile Internet, Mobile IPv6 (MIPv6), reveals limitations in scenarios where users are constantly moving to another point of attachment. In these situations, MIPv6 introduces latency times that are not sustainable for applications with strict QoS requirements. All things considered, reveal the emerging need to adapt the current standard mobility protocol and QoS models to satisfy today’s mobile user’s requirements. To accomplish this goal, the present work proposes enhancements in terms of the MIPv6 protocol mobility management scheme as well as in DiffServ QoS model resource management. The former was enhanced for micro-mobility scenarios with a specific combination of FMIPv6 (Fast Mobile IPv6) and HMIPv6 (Hierarchical Mobile IPv6) protocols. Whereas, the latter was enhanced for mobile environments with dynamic and adaptive features by using QoS signalization as well as distributed resource management. The mobility and resource management has also been coupled in the proposed solution with the objective of optimizing the resource utilization in a environment where resources are typically scarce. In order to assess model performance as well as its parametrization, a simulation model has been designed and implemented in the Network Simulator version two (NS-2). The model´s performance evaluation has been conducted based on the respective data acquired from statistical analysis in order to validate and consolidate the conclusions. Simulation results indicate that the solution avoids network congestion and starvation of less priority DiffServ classes. Moreover, the results also indicate that bandwidth utilization for priority classes increases and the QoS offered to MN’s applications, in each DiffServ class, remains unchangeable with MN mobility. The proposed model is simple and easy to implement. It considers mobile Internet requirements and has proven to be effective and capable of providing services with highly reliable QoS to mobile applications.
TipoTese de doutoramento
DescriçãoTese de doutoramento Informática
URIhttps://hdl.handle.net/1822/19695
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Teses de Doutoramento

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