Author(s):
Ferreira, Nuno Gonçalo Martins 
Date: 2007
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/1890
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia de computadores; Redes de computadores; Comunicações móveis; Serviços multimédia; Internet
Description
Com o crescente aumento do impacto das redes móveis nas vidas dos
cidadãos contemporâneos e a explícita necessidade de contacto com a
Internet em qualquer lugar, torna-se fundamental encontrar alternativas e
mecanismos viáveis que permitam dar resposta a estas necessidades. Assim,
julga-se que a resposta passará naturalmente pela introdução do protocolo IP
na estrutura lógica das redes de operador de forma a permitir que os terminais
móveis possam aceder livremente a qualquer conteúdo e serviços em qualquer
lugar e em qualquer momento. Contudo, o facto de integrar uma tecnologia
protocolar IP numa rede móvel traz naturalmente sérios problemas visto que
este nunca foi concebido para suportar mobilidade de endereçamento entre
diferentes redes. Uma das actuais soluções mais proclamadas, e que é neste
momento o “standard” para mobilidade IP, é o protocolo Mobile IP. Este
protocolo, tanto na sua versão para IPv6 como para IPv4, suporta
integralmente o conceito de mobilidade IP e permite que terminais móveis de
próxima geração se possam movimentar livremente entre diferentes redes sem
perderem as ligações existentes nesse momento. Contudo, o Mobile IP é um
protocolo de compromisso, e como tal tem sérios impactos em alguns factores
importantes tais como o tempo de handover, a perda de pacotes associada e o
Jitter sofrido durante a transmissão dos mesmos. Assim, torna-se importante
para os operadores de próxima geração encontrarem novas soluções que
permitam suportar a mobilidade rápida de terminais móveis e também obter o
menor impacto possível na sua estrutura de rede poupando recursos
preciosos.
O trabalho realizado nesta dissertação consiste no estudo detalhado dos
protocolos de mobilidade existentes actualmente, e como resultado desse
estudo foi desenvolvido um novo conceito arquitectural e protocolar para
ambientes de mobilidade rápida em redes móveis de próxima geração. O
Local-centric Mobility System (LMS) surgiu como resposta a estes problemas e
foi desenhado com base em conceitos de mobilidade rápida preditiva, micromobilidade,
utilização de multicast para optimização do encaminhamento de
pacotes, aplicação de segurança através de mecanismos criptográficos,
serviços de controlo AAAC e por fim conceitos existentes nas redes celulares
tais como o paging.
Como forma de comprovar cientificamente a exequibilidade deste novo
conceito foi desenvolvido um protótipo completamente funcional onde se pôde
testar o LMS em redes reais sobre condições diversas em ambiente de
laboratório. Os resultados dos testes apresentados nesta dissertação
comprovam a sua exequibilidade numa rede real mostrando que o LMS poderá
ser um ponto inicial para novas descobertas no âmbito da integração da
mobilidade IP. Por fim este estudo permitiu ainda a publicação de um artigo
científico numa conferência internacional onde foi apresentado à comunidade.
ABSTRACT: With the increasing impact of the mobile networks in the
contemporaneous citizens and the current “Internet every where” phenomenon,
it is fundamental to reach feasible mechanisms and solutions to handle this
type of requirements. Thus, the research projects points the integration of
Internet Protocol (IP) in the network operator structures as the possible solution
for all of these needs. The integration of IP in the network operator structures
will provide support of “Internet every where” and also other several services
that, at now a days, does not exists. However, the integration of IP technology
in the mobile operator networks will raise several problems since the Internet
Protocol (IP) was not designed to support address mobility. The current
standard solution for IP mobility is the Mobile IP protocol. This protocol allows
the mobile terminals to move among the networks without breaking the network
connections and established sessions. Nevertheless, the Mobile IP protocol
implies blackout experiences and also some service disruption during the
handoffs. These problems makes difficult to integrate the Mobile IP protocol in
the next generation operator networks. Thus, new solutions for IP mobility in
next generation networks are required in order to have seamless and fast
handovers during the mobile terminal movements.
This master thesis consists in a deep study of current mobility protocols
and, as result of this evaluation, a new mobility protocol and a next generation
network architecture was architected, developed and evaluated. The developed
mobility protocol, Local-centric Mobility System (LMS), was created in order
solve the main mobility problems and also to have seamless integration with
network operator agents such as AAAC (Access, Accounting, Authorization and
Charging) servers. The LMS protocol supports Quality of Service (QoS),
security based on cryptographic mechanism and also fast and seamless
mobility. The LMS also supports paging and micro-mobility/local-mobility based
on the cellular networks concepts.
In order to scientifically prove the feasibility of this novel approach, it was
developed a complete functional prototype of Local-centric Mobility System
(LMS) and it was tested in real conditions in real testbeds. The results of these
tests prove that LMS could be able to support several mobile terminals under
high mobility scenarios and also have seamless integration with network
operator’s requirements. Finally this thesis also results in a scientific publication
in an international conference where the LMS was presented to the scientific
community. Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática
