Contributions to Mechanisms for Adaptive Use of Mobile Network Resources
Contributions aux mécanismes de réseau pour un usage adaptatif des ressources mobiles
Résumé
With the widespread availability of multiple wireless network technologies, mobile computing devices can benefit from almost uninterrupted connectivity by changing network attachments as they move. This however raises the problem of the selection method to be used for the choice of the wireless networks to associate with, in order to provide the best performance. Moreover, mobility events may result in poor application quality, due to either a disruption in connectivity during the handover or the heterogeneity of the characteristic of different access networks. To address these problems, we introduce in this thesis all three elements (observation, decision, action) of a control framework to enable better use of available network resources. We first introduce a decision mechanism which directly considers the relevant user- and application-centric metrics, rather than using the common network metrics-based indirect approach. This mechanism is used to control the entire network stack of the mobile node in a coordinated way, rather than individual components, to avoid potentially conflicting combinations. Our results suggest that, by exploiting the flexibility of application parameters, it is possible to maintain high application quality while reducing both the power consumption and access price. As an action element addressing the disruption in connectivity resulting from the mobility events, we introduce a mobility-aware extension to the TCP-Friendly Rate Control mechanism (TFRC). We propose to suspend the transmission before disconnections and to probe the network after reconnections. Simulations demonstrate how this enables faster recovery after disconnected periods as well as significantly improved adjustments to the newly available network conditions. When used with the Datagram Congestion Control Protocol (DCCP), experiments show that it provides better support for real-time applications for which the user-perceived quality is very dependent on the immediate transmission rate. Finally, we propose to use the OMF Measurement Library (OML), a lightweight instrumentation and reporting tool, as the observation element of our framework. To evaluate the validity of this proposal, we study the performance of OML. We show that it does not significantly impact the performance of the instrumented applications, while accurately reporting the observed metrics.
Avec les larges déploiements de multiples technologies sans fil, les terminaux informatiques mobiles bénéficient d'une connectivité presque permanente, changeant de réseaux d'accès au gré de leurs déplacements. Ceci pose cependant le problème de la sélection de ces réseaux, afin de fournir les meilleures performances. Cette mobilité risque aussi d'impacter la qualité des applications, souvent en raison lors des " handovers " d'un réseau à l'autre, ou de la disparité des caractéristiques des réseaux d'accès. Pour aborder ces problèmes, cette thèse introduit trois éléments de contrôle (observation, décision, action) pour permettre une meilleure utilisation des ressources réseau par les équipements mobiles. Nous introduisons d'abord un mécanisme de décision qui utilise directement les métriques pertinentes pour les utilisateurs et les applications, plutôt que l'approche indirecte classique basée sur les métriques réseau. Ce mécanisme contrôle de manière coordonnée l'ensemble de la pile protocolaire, plutôt que des composants séparés, afin d'éviter des combinaisons conflictuelles. Nous démontrons que la flexibilité des paramètres applicatifs peut être exploitée et permet de maintenir une qualité élevée pour les applications tout en réduisant les coûts d'accès (énergétique et financier). Un élément d'action pour atténuer les perturbations lors des handovers est ensuite proposé sous la forme d'une extension au TCP-Friendly Rate Control mechanism (TFRC). Nous proposons de suspendre la transmission avant la déconnexion, puis de sonder le réseau après reconnexion. Nous montrons que cela permet un rétablissement plus rapide et une meilleure adaptabilité aux conditions du nouveau réseau. Son usage en combinaison avec le Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) offre un meilleur support aux applications temps-réel, dont la qualité dépend de la vitesse de transmission immédiate. Finalement, nous proposons l'usage de la OMF Measurement Library (OML), une bibliothèque légère d'instrumentation et de rapport, comme élément d'observation. Pour évaluer la validité de cette proposition, nous étudions sa performance. Nous montrons qu'elle n'a pas d'impact significatif sur les applications instrumentées et qu'elle permet un suivi précis des métriques idoines.