Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação

Resumo: Atualmente há uma necessidade das pessoas estarem conectadas a todo o momento e em qualquer lugar utilizando seus MNs (Mobile Nodes) para realizarem suas tarefas. É desejável uma Internet disponível a todo instante. Porém, a integração das redes sem fio de tecnologias diferentes apresenta...

Resumo: Atualmente há uma necessidade das pessoas estarem conectadas a todo o momento e em qualquer lugar utilizando seus MNs (Mobile Nodes) para realizarem suas tarefas. É desejável uma Internet disponível a todo instante. Porém, a integração das redes sem fio de tecnologias diferentes apresenta vários desafios, como por exemplo, manter a continuidade dos serviços que rodam no MN quando há uma troca de rede. Percebendo a demanda crescente por mobilidade e de uma necessidade de uma Internet ubíqua, o IEEE padronizou um conjunto de serviços e protocolos com o intuito de integrar as redes de diferentes tecnologias denominadas IEEE 802.21. Entretanto, não fazem parte do padrão alguns mecanismos necessários para suportar mobilidade nas redes heterogêneas, como por exemplo, o algoritmo de decisão para a escolha da rede e o mecanismo de gerência de handover. Além disso, a demanda por mobilidade exige um mecanismo de gerência diferenciado devido à heterogeneidade dos elementos e a dinâmica do ambiente das redes sem fio heterogêneas. Para lidar com esses desafios, este trabalho apresenta uma arquitetura de gerência de mobilidade cognitiva para redes sem fio heterogêneas. Essa arquitetura é baseada no IEEE 802.21 e é capaz de integrar diversas redes com tecnologias diferentes e de suportar mobilidade mantendo a continuidade dos serviços quando o MN troca de uma rede para outra. Foi desenvolvido para esta arquitetura um algoritmo cognitivo de decisão de handover que seleciona as redes baseado nas experiências prévias dos MNs. Esse algoritmo utiliza como métrica de decisão as perdas dos fluxos TCP configurados nos MNs. O módulo cognitivo embutido na arquitetura foi uma evolução do resultado de pesquisa da nossa proposta de um algoritmo cognitivo para reconfiguração dos parâmetros do IEEE 802.11, denominado CogMAC. O CogMAC é uma proposta descentralizada, ou seja, os MNs que o implementam não possuem uma visão total da rede, cada MN individualmente é capaz de monitorar o desempenho e reconfigurar os parâmetros da subcamada MAC para evitar degradação do desempenho devido a mudanças nas condições da rede. O CogMAC é avaliado através de simulações e de um testbed real e os resultados comparados confirmam sua eficácia. Já a arquitetura de gerência cognitiva é avaliada através de simulações, e os resultados são comparados com o algoritmo que prioriza a conexão das redes WiFi. Os resultados obtidos confirmam também o bom desempenho da arquitetura proposta

Abstract: The mobile nodes (MNs) have become popular nowadays, the rapid increase in the use of wireless technologies has changed the behavior of individuals and businesses in the way they communicate. Currently, there is a demand for people to be connected all time and everywhere by using their MNs...

Abstract: The mobile nodes (MNs) have become popular nowadays, the rapid increase in the use of wireless technologies has changed the behavior of individuals and businesses in the way they communicate. Currently, there is a demand for people to be connected all time and everywhere by using their MNs to perform their tasks. It is desirable to have a ubiquitous Internet, available at any moment and everywhere. However, the integration of heterogeneous wireless networks introduces several challenges. One of the most challenging issues is service continuity during handovers. As a result of the high demand for mobility, IEEE has created a set of services and protocols in order to integrate heterogeneous networks, called IEEE 802.21. However, there are no mechanisms in the standard in order to support mobility in heterogeneous networks, such as decision algorithms and mechanisms to perform the handover. Moreover, the mobility demand requires a special management mechanism due to the elements' diversity and the dynamic environment of the heterogeneous wireless networks. In order to tackle these challenges, this work presents cognitive mobility management architecture for heterogeneous wireless networks. This architecture is based on the IEEE 802.21 and is able to integrate different networks with different technologies and supporting mobility while maintaining service continuity when the MN performs a handover. A handover decision algorithm was developed for this architecture to select networks based on the previous experiences of MNs. This algorithm uses as decision metric the TCP loss in the MNs. The cognitive module in the architecture is an evolution of research results of our proposed algorithm for reconfiguration of cognitive parameters of the IEEE 802.11, called CogMAC. The CogMAC is a completely distributed proposal capable to monitor the MAC layer performance and react to changes to avoid performance degradation. The CogMAC is evaluated by simulations and real testbed and the results are compared with the first-WiFi algorithm. This algorithm prioritizes the connection of WiFi networks. The results also confirm the good performance of the proposed architecture