Διαχείριση κινητικότητας και υποστήριξη απρόσκοπτων διαπομπών πολυεκπομπής στο διαδίκτυο

Abstract

The dissertation focuses on the problem of multicast mobility management and seamless multicast handover support and suggests a possible way to deal with it. After describing the technological background of the contemporary Multicast Mobile Internet technologies, special attention is put on the description of the technical dimensions of the issue of multicast mobility support for mobile multicast sources and receivers. The proposed solution is achieved by the specification of the M-FMIPv6/FTB protocol. Its basic characteristics comprise of proactive to handover multicast distribution tree expansion, multicast traffic forwarding and multicast packet buffering. In this way the multicast handover latency is minimized and multicast packet loss is eliminated. The performance evaluation of the proposed mechanism has been carried out through simulation. For this reason a realistic wireless local area network environment has been developed, for which, not only the random movement of the mobile terminals but also the stochastic properties of the wireless medium regarding the electromagnetic signals attenuation, have been modeled. The analysis presents comparative results of the proposed scheme with equivalent multicast mobility management mechanisms available in the literature. Extracted results show that the proposed mechanism performs better regarding the handover's effect to the quality of the executed multicast applications. Moreover, a sljght increase in the amount of consumed network resources for the multicast traffic forwarding and packet buffering is recognized. Last but not least, the effect of the supporting mechanisms, for the handover prediction and preparation procedures, to the overall performance is described.

Η διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της διαχείρισης κινητικότητας και την υποστήριξη απρόσκοπτων διαπομπών πολυεκπομπής και προτείνει ένα μηχανισμό για την αντιμετώπισή του. Η ανάλυσή του πρώτου ξεκινά από την περιγραφή του σύγχρονο τεχνολογικού περιβάλλοντος που στοιχειοθετεί το Κινητό Διαδίκτυο Πολυεκπομπής, όπως αυτό έχει παρουσιαστεί στη βιβλιογραφία. Στη συνέχεια ακολουθεί η λεπτομερής τεχνική περιγραφή του προβλήματος διαχείρισης κινητικότητας τόσο για πηγές όσο και παραλήπτες κίνησης πολυεκπομπής. Η προτεινόμενη λύση του προσεγγίζεται μέσω της προδιαγραφής του πρωτοκόλλου Μ- FMIPv6/FTB. Βασικά χαρακτηριστικά του είναι η χρήση ενδείξεων που προέρχονται από το στρώμα ζεύξης δεδομένων, αναφορικά με την ποιότητα των εγκατεστημένων ζεύξεων, με στόχο την επέκταση του δένδρου διανομής κίνησης πολυεκπομπής πριν τη διαπομπή του τερματικού στο νέο δίκτυο. Επίσης η προώθηση κίνησης από το προηγούμενο σημείο πρόσβασης προς το νέο, κατά τη διάρκεια εκτέλεσης της διαπομπής πολυεκπομπής του τερματικού και η προσωρινή αποθήκευση πακέτων πολυεκπομπής, στο διάστημα που προηγείται της σύνδεσή του στο νέο δίκτυο. Με αυτόν τον τρόπο μειώνεται η καθυστέρηση της διαπομπής πολυεκπομπής και περιορίζεται σημαντικά η απώλεια πακέτων λόγω της εκτέλεσής της. Η αξιολόγηση της επίδοσης του προτεινόμενου μηχανισμού πραγματοποιείται μέσω προσομοίωσης. Για το λόγο αυτό αναπτύχθηκε ένα ρεαλιστικό περιβάλλον τοπικών ασυρμάτων δικτύων, στο οποίο μοντελοποιήθηκε η τυχαία κίνηση των τερματικό και τα στοχαστικά χαρακτηριστικά του ασύρματου μέσου διάδοσης αναφορικά με την εξασθένιση των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων. Η ανάλυση παρουσιάζει συγκριτικά αποτελέσματα του προτεινόμενου μηχανισμού, με εφάμιλλους μηχανισμούς κινητικότητας πολυεκπομπής που έχουν παρουσιαστεί στη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν την υπεροχή του προτεινόμενου σχήματος αναφορικά με την επίδραση μίας διαπομπής στην ποιότητα των εκτελούμενων εφαρμογών πολυεκπομπής. Επίσης αναδεικνύεται μία μικρή αύξηση στην κατανάλωση δικτυακών πόρων για την προώθηση και προσωρινή αποθήκευση πακέτων πολυεκπομπής κατά την εκτέλεση της διαπομπής. Επιπλέον περιγράφεται ο ρόλος που παίζουν οι μηχανισμοί πρόβλεψης και προετοιμασίας της διαπομπής στη συνολική επίδοση.