Mécanismes de gestion de la mobilité et évaluation de performance dans les réseaux cellulaires tout IP

Mobility management support and performance analysis in all-IP cellular networks

• Auteur / Autrice : Rami Langar
• Direction : Samir Tohmé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et réseaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité de service

MPLS (norme)

TCP/IP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Réseaux locaux sans fil

Résumé

Dans cette thèse, nous proposons différents mécanismes de gestion de la mobilité et de support de qualité de service (QoS) dans les réseaux cellulaires tout-IP. Dans un premier temps, nous présentons notre solution de base, intitulée ``Micro Mobile MPLS'', qui repose sur l'intégration du protocole Mobile IP hiérarchique avec le protocole de commutation de labels (MPLS). Outre le support de la QoS, notre architecture est flexible, scalable et supporte les modèles Diffserv et Intserv. Dans un second temps, nous exposons trois variantes protocolaires proposées pour compléter notre architecture de base. La première variante (FH) supporte le fast handover et réduit les perturbations des communications en cours en minimisant le temps de handover. La deuxième variante (FC) est basée sur une suite de chemins construits dynamiquement pour réduire le coût de signalisation lors des mises à jour de localisation. Enfin, la troisième variante (MFC) propose de réduire la charge de signalisation au sein du réseau d'accès en contrôlant dynamiquement le nombre des mises à jour de localisation auprès du noeud d'entrée du domaine. Ceci permet d'assurer une flexibilité et une adaptabilité optimales, en tenant compte des caractéristiques du réseau et de la mobilité des utilisateurs. Tout au long de ce travail, des études de performances, basée sur des analyses théoriques et également sur des simulations ont été réalisées afin d'évaluer l'efficacité de nos propositions. Des modèles de mobilité basés sur des chaînes de Markov sont développés en adoptant des configurations cellulaires à une dimension (1-D) et à deux dimensions (2-D). Cette étude analytique a pour but la validation de nos travaux.

In this thesis, we propose a new micro-mobility management scheme, called Micro Mobile MPLS, that supports both mobility and QoS management in wireless networks. Our approach relies on integrating the Mobile IP Regional Registration and MPLS protocols. The major strength of our proposed scheme is its ability to support both the fast handoff and QoS via traffic engineering path and also to reduce the total signaling cost by controlling dynamically the number of registration updates with the root of the domain. Three protocol variants are then defined. In the first variant (FH), we consider the fast handoff mechanism, which anticipates the LSP procedure setup with an adjacent neighbor subnet that an MN is likely to visit. In the second variant (FC), the forwarding chain concept, which is a set of forwarding path, is provided to track efficiently the host mobility within a domain. Finally, the third protocol variant (MFC) aims to reduce the total signaling cost by controlling dynamically the number of registration updates with the root of the domain according to a cost comparison and using the mobility characteristics of users and network environments. In order to assess the efficiency of our proposals, all underlying protocols are compared through analysis and simulations. Analytical models using Markov chains are developed to evaluate the handoff latency, the link usage and the signaling cost function for both two-dimensional (2-D) and one-dimensional (1-D) mobility models. Numerical and simulation results show that the proposed mechanisms can significantly reduce the registration updates cost and provide low handoff latency and packet loss rate under various scenarios.