Mobility management in next generation networks

The ITU-T definition of Next Generation Networks includes the ability to make use of multiple broadband transport technologies and to support generalized mobility. Next Generation Networks will need to integrate several IP-based access technologies in a seamless way. In this Thesis, we first describe the requirements of a Mobility Management scheme for multimedia real-time communication services; then, we report a survey of the Mobility Management schemes proposed in the recent literature to perform vertical handovers between heterogeneous networks. Based on this analysis, we propose an application-layer solution for Mobility Management called MMUSE (Mobility Management Using SIP Extension), which is based on the SIP protocol, and satisfies the most important requirements demanded for a proper implementation of vertical handovers. We also implemented our proposed solution, testing it on the field and proving its overall feasibility and its interoperability with different terminals and SIP servers. In our work we also report measurements results which analyze the performance of the solution in a real world environment, using commercial access networks (WiFi, 3G) Finally we discuss a methodology for performance evaluation of the solutions for vertical handovers previously described. The performance evaluation is based on simple analytical models and covers both the ideal case (no packet loss) and the real case where there is a given packet loss rate. The methodology is applied to a comparison among three solutions, namely MIPv4, classical SIP mobility management using re-INVITE messages and the proposed MMUSE SIP based solution.

La definizione che l’ITU-T fornisce delle “Next Generation Network” (NGN) include la possibilità di poter utilizzare differenti tecnologie di accessi a banda larga e di supportare la mobilità. Inoltre le reti NGN hanno la necessità di integrare le diverse tecnologie di accesso alla rete IP in maniera del tutto trasparente. In questa tesi dapprima si definiscono i requisiti che una soluzione per la gestione della mobilità nei sistemi di comunicazione real-time dovrebbe avere. Successivamente si analizzano le soluzioni per la gestione della mobilità presenti in letteratura. A partire da quest’analisi nasce MMUSE (Mobility Management Using Extension) una soluzione per la gestione della mobilità a livello applicativo basata sul protocollo SIP in grado di soddisfare la maggior parte dei requisiti richiesti ad un sistema di gestione della mobilità fra reti eterogenee. Tale soluzione è stata inoltre implementata, per testare sul campo le sue capacità e la sua interoperabilità con diversi terminali e Server SIP. Inoltre, al fine di valutarne le prestazioni è stata effettuata una campagna di misure nel mondo reale utilizzando alcune reti di accesso commerciali (sia 3G che WiFi). Infine, si propone una metodologia per la valutazione delle prestazioni delle differenti soluzioni di gestione della mobilità precedentemente illustrate. Tale metodologia si compone di un semplice modello analitico applicabile sia ad un caso ideale (senza perdite) che un caso reale con un predefinito tasso di perdita dei pacchetti. Il modello è stato applicato a tre soluzioni MMUSE, MIPv4 e SIP re-INVITE.