Mecanismos para la gestión eficiente del plano de control y del plano de datos en redes móviles 5G

Abstract

En los últimos años, el incremento exponencial del tráfico de datos móviles, unido al despliegue de nuevos servicios sobre las redes actuales, han propiciado que los operadores de telecomunicaciones busquen nuevos mecanismos que permitan una gestión eficiente de la red. En este contexto, uno de los procesos involucrados en la gestión de la red es el soporte a la movilidad, cuyo principal objetivo es mantener las comunicaciones activas mientras los usuarios se mueven entre redes diferentes. A tal efecto, se han estandarizado protocolos para la gestión de movilidad centralizada (CMM) y distribuida (DMM), pero debido a la densificación de celdas producida por el incipiente desarrollo de 5G, se está produciendo un incremento de tráfico de señalización usado para gestionar la movilidad, que debe ser tenido en cuenta por los operadores de red. Partiendo de esta situación, en esta tesis se proponen tres nuevos mecanismos para mejorar el rendimiento de las redes móviles desde tres perspectivas diferentes. Nuestra primera propuesta, TEDMM, permite llevar a cabo una gestión eficiente del plano de control. La segunda propuesta, SRDMM, combina SDN con DMM para mejorar el proceso de gestión de la movilidad desde el punto de vista del plano de datos. Nuestro tercer mecanismo (LNA) propone una estrategia de asociación entre estaciones base y la red de acceso para mejorar el rendimiento del plano de control y del plano de datos.

In recent years, the world has witnessed an explosion of mobile communications due to the wide penetration of handheld mobile devices generating an unprecedented amount of data traffic. As the number of mobile users grows rapidly, 5G networks are evolving to match this growth and to ensure emerging services and applications according to the specific demands of mobile users. In such a challenging environment, effective mobility management mechanisms are needed and they are expected to serve mobile users with distinct mobility profiles The mobility management mechanisms provide seamless mobility support at the network level by maintaining ongoing communications while the users roam among different access networks. However, this mobility management protocols introduce signaling overhead for supporting seamless session continuity of the mobile nodes by using control messages between mobility agents. This aspect, together with the cell densification produced by 5G, will increase total signaling traffic, degrading the QoS and QoE requirements. Thus, the operators are seeking innovative solutions to the optimization of mobility management procedures within the 5G evolved architecture. In this Thesis, we propose three mechanisms in order to improve the performance of mobility management protocols. First, we propose a novel mechanism, called TE-DMM, to improve the performance of the control plane by reducing the signaling traffic. Then, taking advantage of the benefits that SDN brings, we present a novel mobility management solution to improve the performance of the data plane. Finally, we propose a novel link-network assignment strategy to enhance the overall performance of the mobility protocols.