Gestión de la movilidad en redes de transporte de paquetes para la mejora de la calidad de servicio en la convergencia entre las redes fijas y móviles

Abstract

La gestión de la movilidad y la Calidad de Servicio (QoS) son dos de los objetivos más importantes en el presente y futuro desarrollo de las redes inalámbricas. Con la aparición de los smartphones y de los sistemas heterogéneos interconectados, se está incrementando la demanda de nuevas redes de banda ancha móviles. Además, se están desarrollando nuevos servicios y aplicaciones que requieren de una red de gran capacidad, no sólo en el dominio inalámbrico, sino también en la red que interconecta a los dispositivos móviles con Internet. Este paradigma es conocido como convergencia fija/móvil (FMC). La principal motivación de esta convergencia es la integración y creación de una infraestructura unificada de redes fijas y móviles. En esta infraestructura convergente, los usuarios podrán moverse entre las diferentes redes y acceder a los servicios de manera transparente. Para conseguir esta convergencia, diversas funciones de red deben ser implementadas de manera uniforme, independientemente del tipo de acceso que se utilice (fijo o móvil). Esto implica diversos retos como: optimizar la gestión del tráfico, mejorar la gestión de los dispositivos para mantener la dirección IP entre la red fija y la móvil, así como mantener la QoS en la comunicación. Para hacer frente a estos retos se ha propuesto una nueva arquitectura que unifica ambas redes y gestiona la QoS en la red fija y móvil usando un protocolo de gestión de la movilidad basado en IP que se integra con el protocolo de la red fija basado en MPLS-TP (Multi-Protocol Label Switching Transport Profile), usado en las redes de transporte de paquetes (PTN). La arquitectura propuesta llamada Integrated Proxy Mobile MPLS-TP (IPM-TP) está diseñada para proporcionar el mayor nivel de convergencia y gestionar la QoS de las comunicaciones, favoreciendo el despliegue de una red fija/móvil completamente integrada, aún cuando la movilidad del nodo móvil sea alta. Además, se presenta un estudio de los avances recientes y trabajos relacionados en los protocolos de gestión de la movilidad, describiendo su interacción con la red de acceso, en el que se realiza un estudio cualitativo de los mismos. Para evaluar la propuesta se han realizado análisis y simulaciones que miden el rendimiento de los protocolos en términos de costes de movilidad, latencia de handover y parámetros de QoS.

Mobility management and Quality-of-Service (QoS) are two of the most important goals in the present and future development of wireless networks. With the appearance of the smartphones and the emergence of heterogeneous interconnected systems, the demand for new mobile broadband is growing exponentially. New data services and applications developed, require significant increases in the network capacity, not only the wireless domain, but also the access network which interconnects mobile devices with the Internet. This emerging topic is known as Fixed Mobile Convergence (FMC). The intention of this convergence is the integration and creation of a unified infrastructure from fixed and wireless mobile networks. In this converged infrastructure, users can move across networks and access services seamlessly. To address this convergence, several network functions need to be implemented in a uniform fashion independent of the access type (fixed or mobile). This implies some issues like: optimize traffic management, enhance device management to maintain the IP address between the fixed broadband network and mobile network and maintain the QoS in the communications. To cope these issues, we describe a new architecture to provide a unified infrastructure and QoS from fixed and mobile networks using an IP-based mobility management protocol and an MPLS-based protocol in order to deploy Packet Transport Networks (PTN). The architecture called Integrated Proxy Mobile MPLS-TP (IPM-TP) is designed to provide the highest integration level, QoS and high rates of mobility to achieve fixed mobile convergence. We also present a study on recent advances and open research issues on Mobility Protocols in conjunction with MPLS-based (Multi-Protocol Label Switching) access networks. Various mobile management protocols and their interaction with the access network are also described. In order to evaluate the proposed scheme, we carry out analysis and simulations to measure the performance of the protocols in terms of mobility cost, handover latency and QoS parameters.