Network-based Mobility Management in Heterogeneous Wireless Networks
Gestion de Mobilité Supportée par le Réseau dans les Réseaux Sans Fil Hétérogènes
Résumé
In this thesis, we focus on challenges to support Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) in heterogeneous wireless networks, of which the topology can be statically defined but more likely to be arbitrary and organized as spontaneous wireless mesh networks. We first propose the cluster-based architecture to scale up the network. Subsequently, we propose an extension to PMIPv6 for scalability support in large wireless networks in a cluster-based manner. We have evaluated the scalability of our framework, called Scalable Proxy Mobile IPv6 (SPMIPv6), in a wireless mesh network context. A mathematical model has been used to investigate the scalability of the framework with consideration of the wireless mesh network size, mobile node density, and average mobile speed. Furthermore, we introduce route optimization support into the SPMIPv6 framework, and then propose an enhanced IP-Layer network-based movement detection mechanism to deal with an environment employing heterogeneous radio access technologies. In order to evaluate the performance of these extensions, we implement all these propositions under Linux. We setup both virtual and real wireless mesh testbeds and run each in different scenarios to evaluate important information, such as signaling cost, handover latency, packets loss, Round Trip Time (RTT), and TCP throughput. Finally, we address the multi-homing context by proposing a virtual Stream Control Transmission Protocol (vSCTP) tunneling method, which is beneficial for both users and operators with wireless bandwidth aggregation and load balancing scenarios.
Dans cette thèse, nous nous intéressons à la mise en œuvre de Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) dans les réseaux sans fil hétérogènes, dont la topologie peut être arbitraire et spontanée. Nous proposons d'abord le concept de groupe autonome ou "cluster" qui permet le passage à l'échelle des réseaux. Ensuite nous proposons des extensions à PMIPv6, appelée Scalable Proxy Mobile IPv6 (SPMIPv6), qui prennent en compte de l'architecture en clusters au travers de l'interaction entre de multiples Local Mobility Anchors (LMAs). Nous évaluons l'aptitude à supporter le passage à l'échelle de SPMIPv6 dans un contexte de réseau maillé sans fil en faisant varier sa taille, la vitesse moyenne et la densité des terminaux mobiles. En outre, nous proposons des méthodes pour l'optimisation du routage dans SPMIPv6 pour réduire les latences des communications. Nous introduisons également un mécanisme de détection de mouvements des terminaux mobiles qui prend en compte de l'hétérogénéité des technologies d'accès. Nous implémentons l'ensemble des propositions sous Linux dans un environnement virtualisé. Nous expérimentons différents scénarios dans le mode émulation ainsi qu'en vrai grandeur pour évaluer des mesures différentes telle que le coût de signalisation, la latence de handover, la perte de paquets, le temps aller-retour (RTT), et variation de débit. Finalement, nous adressons le contexte de multi-domiciliation en proposant un concept appelé virtual Stream Control Transmission Protocol (vSCTP) et l'appliquons à l'architecture PMIPv6. Les premières simulations sous Ns-2 laissent entrevoir des bénéfices pour les scénarios d'agrégation de bande passante et les scénarios d'équilibrage de charge.
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