http://opendata.unex.es/recurso/ciencia-tecnologia/investigacion/tesis/Tesis/2020-30

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 de acuerdo a las demandas específicas de los usuarios. Estos mecanismos deben ser capaces de gestionar los recursos de red dinámicamente, proporcionando flexibilidad en el nuevo entorno 5G, a través de tecnologías emergentes. 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 de acceso diferentes de manera transparente, minimizando el tiempo de desconexión o pérdida de servicio.A tal efecto, se han estandarizado protocolos para la gestión de la movilidad centralizada (CMM) que basan su funcionamiento en una entidad central que gestiona el tráfico de datos y la señalización de los nodos móviles. Sin embargo, estos protocolos presentan algunas limitaciones y necesitan ser adaptados a las nuevas tendencias y a la creciente demanda de tráfico de datos móviles. Por ello, se han desarrollado nuevas soluciones de gestión de la movilidad distribuida (DMM), cuyo objetivo es distribuir los nodos que actúan como ancla de movilidad por el borde de la red más cerca de los usuarios finales.Por lo tanto, DMM reduce algunos de los problemas que afectan a las redes móviles, 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 en la fase de diseño. Además, a pesar de que muchos protocolos se están desarrollando de forma distribuida, existen situaciones en las que DMM provoca mayores costes de la red y, por tanto, su rendimiento puede verse afectado.Partiendo de esta situación, en esta tesis se proponen tres nuevos mecanismos para mejorar el rendimiento de las redes móviles de próxima generación desde tres perspectivas diferentes. Nuestra primera propuesta, TE-DMM, permite llevar a cabo una gestión eficiente del plano de control, reduciendo en gran medida el tráfico de señalización. La segunda propuesta, SR-DMM, 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 propone una estrategia de asociación entre estaciones base y la red de acceso para mejorar el rendimiento de los protocolos de gestión de la movilidad, tanto del plano de control como del plano de datos.Finalmente, se ha diseñado e implementado un simulador de gestión de la movilidad para redes de nueva generación (PyMMSim), que ha sido utilizado para obtener los resultados de simulación presentados en esta Tesis. Además, se han realizado evaluaciones analíticas y experimentales con el objetivo de medir el rendimiento de los mecanismos propuestos en términos de costes de movilidad.Bibliografía consultada:[1] Cisco Systems Inc. Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017-2022., White Paper,February 2019.[2] System Architecture for the 5G System, V15.4.0, 3GPP Standard 23.501, December 2018.[3] H. Ji, S. Park, J. Yeo, Y. Kim, J. Lee and B. Shim. Ultra-Reliable and Low-Latency Communications in 5GDownlink: Physical Layer Aspects. IEEE Wireless Communications, vol. 25, no.3, pp. 124-130, 2018.[4] J. Martı́n-Pérez, L. Cominardi, C. J. Bernardos, A. de la Oliva and A. Azcorra. Modeling Mobile EdgeComputing Deployments for Low Latency Multimedia Services. IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 65,no.2, pp. 464-474, 2019.[5] I. U. Din, S. Hassan, M. K. Khan, M. Guizani, O. Ghazali and A. Habbal. Caching in Information-CentricNetworking: Strategies, Challenges, and Future Research Directions. In IEEE Communications Surveys &Tutorials, vol. 20, no. 2, pp. 1443-1474, 2018.[6] O. A. Khan, M. A. Shah, I. Ud Din, B. Kim, H. A. Khattak, J. J. P. C. Rodrigues, H. Farman and B. Jan.Leveraging Named Data Networking for Fragmented Networks in Smart Metropolitan Cities. In IEEE Access,vol. 6, pp. 75899-75911, 2018.[7] B. Blanco, J. O. Fajardo, I. Giannoulakis, E. Kafetzakis, S. Peng, J. Pérez-Romero, I. Trajkovska, P. S.Khodashenas, L. Goratti, M. Paolino, E. Sfakianakis, F. Liberal, and G. Xilouris. Technology pillars in thearchitecture of future 5G mobile networks: NFV, MEC and SDN. Computer Standards and Interfaces. InComputer Standards and Interfaces, vol. 54, pp. 216-228, 2017.[8] J. Carmona-Murillo, I. Soto, F.-J. Rodrı́guez-Pérez, D. Cortés-Polo, and J.-L. González- Sánchez.Performance Evaluation of Distributed Mobility Management Protocols: Limitations and Solutions for FutureMobile Networks. In Mobile Information Systems, vol. 2017, Article ID 2568983, 15 pages, 2017.[9] J. Carmona-Murillo, V. Friderikos, and J.-L. González-Sánchez. A hybrid DMM solution and trade-offanalysis for future wireless networks. In Computer Networks, vol. 133, pp. 17-32, 2018.[10] Qiang Wu, Chun-Ming Wu, and Wen Luo. Distributed mobility management with ID/locator split networkbased for future 5G networks. In Telecommunication Systems. 2018.[11] A. N. Toosi, R. Mahmud, Q. Chi, and R. Buyya. Management and Orchestration of Network Slices in 5G,Fog, Edge, and Clouds. In Fog and Edge Computing. 2019.[15] M. M. Sajjad, D. Jayalath, and C. J. Bernardos. A Comprehensive Review of Enhancements andProspects of Fast Handovers for Mobile IPv6 Protocol. In IEEE Access, vol. 7, pp. 4948- 4978, 2019.[16] Enio Kaljić, Almir Maric, Pamela Begovic, and Mesud Hadzialic. A Survey on Data Plane Flexibility andProgrammability in Software-Defined Networking. In IEEE Access,vol. 7, pp. 47804-47840, 2019.[17] M. He, A. M. Alba, A. Basta, A. Blenk, and W. Kellerer. Flexibility in softwarized networks: Classificationsand research challenge. In IEEE Communications Surveys Tutorials, 2019.[18] K. Benzekki, A. El Fergougui, and A Elbelrhiti Elalaoui. Software-defined networking (SDN): a survey. InSecurity and Communications Networks, 2017.[19] S. Moazzeni, M. Reza Khayyambashi, N. Movahhedinia, and F. Callegati. On reliability improvement ofSoftware-Defined Networks. In Computer Networks,vol. 133. pp. 195-211. 2018.[20] F. Giust, L. Cominardi, and C. Bernardos Distributed mobility management for future 5G networks:overview and analysis of existing approaches. In IEEE Communications Magazine, vol. 53, no. 1, pp. 142–149, January 2015.[21] F. Giust, C. J. Bernardos, and A. De La Oliva Analytic Evaluation and Experimental Validation of aNetwork-based IPv6 Distributed Mobility Management Solution. IEEE Transactions on Mobile Computing,vol. 13, no. 11, pp. 2484-2497, 2014.[22] David Cortés-Polo, Jesús Calle-Cancho, Javier Carmona-Murillo, and José-Luis González- Sánchez.Future Trends in Mobile-Fixed Integration for Next Generation Networks: Classification and Analysis. InInternational Journal of Vehicular Telematics and Infotainment Systems, Volume: 1, 33-53, January 2017.[23] R. Mijumbi, J. Serrat, J. L. Gorricho, N. Bouten, F. D. Turck, and R. Boutaba. Network functionvirtualization: State-of-the-art and research challenges. IEEE Communications Surveys Tutorials, vol. 18, pp.236–262, Firstquarter 2016.

Literals

  • ou:tribunal
    • Mora García, Antonio Miguel (Vocal)
    • Fernandez Cambronero, David (Presidente)
    • Rodriguez Perez, Francisco Javier (Secretario)
  • dcterms:subject
    • Arquitectura De Ordenadores
    • Dispositivos De Transmision De Datos
    • Sistemas En Tiempo Real
  • dcterms:director
    • González Sánchez, José Luis (Director)
    • Carmona Murillo, Javier (Codirector)
  • ou:programaDoctorado
    • Programa De Doctorado En Tecnologías Informáticas (Tin) Por La Universidad De Extremadura
  • dcterms:creator
    • Calle Cancho, Jesús Manuel
  • dcterms:identifier
    • 2020-30
  • dcterms:description
    • 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 de acuerdo a las demandas específicas de los usuarios. Estos mecanismos deben ser capaces de gestionar los recursos de red dinámicamente, proporcionando flexibilidad en el nuevo entorno 5G, a través de tecnologías emergentes. 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 de acceso diferentes de manera transparente, minimizando el tiempo de desconexión o pérdida de servicio.A tal efecto, se han estandarizado protocolos para la gestión de la movilidad centralizada (CMM) que basan su funcionamiento en una entidad central que gestiona el tráfico de datos y la señalización de los nodos móviles. Sin embargo, estos protocolos presentan algunas limitaciones y necesitan ser adaptados a las nuevas tendencias y a la creciente demanda de tráfico de datos móviles. Por ello, se han desarrollado nuevas soluciones de gestión de la movilidad distribuida (DMM), cuyo objetivo es distribuir los nodos que actúan como ancla de movilidad por el borde de la red más cerca de los usuarios finales.Por lo tanto, DMM reduce algunos de los problemas que afectan a las redes móviles, 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 en la fase de diseño. Además, a pesar de que muchos protocolos se están desarrollando de forma distribuida, existen situaciones en las que DMM provoca mayores costes de la red y, por tanto, su rendimiento puede verse afectado.Partiendo de esta situación, en esta tesis se proponen tres nuevos mecanismos para mejorar el rendimiento de las redes móviles de próxima generación desde tres perspectivas diferentes. Nuestra primera propuesta, TE-DMM, permite llevar a cabo una gestión eficiente del plano de control, reduciendo en gran medida el tráfico de señalización. La segunda propuesta, SR-DMM, 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 propone una estrategia de asociación entre estaciones base y la red de acceso para mejorar el rendimiento de los protocolos de gestión de la movilidad, tanto del plano de control como del plano de datos.Finalmente, se ha diseñado e implementado un simulador de gestión de la movilidad para redes de nueva generación (PyMMSim), que ha sido utilizado para obtener los resultados de simulación presentados en esta Tesis. Además, se han realizado evaluaciones analíticas y experimentales con el objetivo de medir el rendimiento de los mecanismos propuestos en términos de costes de movilidad.Bibliografía consultada:[1] Cisco Systems Inc. Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017-2022., White Paper,February 2019.[2] System Architecture for the 5G System, V15.4.0, 3GPP Standard 23.501, December 2018.[3] H. Ji, S. Park, J. Yeo, Y. Kim, J. Lee and B. Shim. Ultra-Reliable and Low-Latency Communications in 5GDownlink: Physical Layer Aspects. IEEE Wireless Communications, vol. 25, no.3, pp. 124-130, 2018.[4] J. Martı́n-Pérez, L. Cominardi, C. J. Bernardos, A. de la Oliva and A. Azcorra. Modeling Mobile EdgeComputing Deployments for Low Latency Multimedia Services. IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 65,no.2, pp. 464-474, 2019.[5] I. U. Din, S. Hassan, M. K. Khan, M. Guizani, O. Ghazali and A. Habbal. Caching in Information-CentricNetworking: Strategies, Challenges, and Future Research Directions. In IEEE Communications Surveys &Tutorials, vol. 20, no. 2, pp. 1443-1474, 2018.[6] O. A. Khan, M. A. Shah, I. Ud Din, B. Kim, H. A. Khattak, J. J. P. C. Rodrigues, H. Farman and B. Jan.Leveraging Named Data Networking for Fragmented Networks in Smart Metropolitan Cities. In IEEE Access,vol. 6, pp. 75899-75911, 2018.[7] B. Blanco, J. O. Fajardo, I. Giannoulakis, E. Kafetzakis, S. Peng, J. Pérez-Romero, I. Trajkovska, P. S.Khodashenas, L. Goratti, M. Paolino, E. Sfakianakis, F. Liberal, and G. Xilouris. Technology pillars in thearchitecture of future 5G mobile networks: NFV, MEC and SDN. Computer Standards and Interfaces. InComputer Standards and Interfaces, vol. 54, pp. 216-228, 2017.[8] J. Carmona-Murillo, I. Soto, F.-J. Rodrı́guez-Pérez, D. Cortés-Polo, and J.-L. González- Sánchez.Performance Evaluation of Distributed Mobility Management Protocols: Limitations and Solutions for FutureMobile Networks. In Mobile Information Systems, vol. 2017, Article ID 2568983, 15 pages, 2017.[9] J. Carmona-Murillo, V. Friderikos, and J.-L. González-Sánchez. A hybrid DMM solution and trade-offanalysis for future wireless networks. In Computer Networks, vol. 133, pp. 17-32, 2018.[10] Qiang Wu, Chun-Ming Wu, and Wen Luo. Distributed mobility management with ID/locator split networkbased for future 5G networks. In Telecommunication Systems. 2018.[11] A. N. Toosi, R. Mahmud, Q. Chi, and R. Buyya. Management and Orchestration of Network Slices in 5G,Fog, Edge, and Clouds. In Fog and Edge Computing. 2019.[15] M. M. Sajjad, D. Jayalath, and C. J. Bernardos. A Comprehensive Review of Enhancements andProspects of Fast Handovers for Mobile IPv6 Protocol. In IEEE Access, vol. 7, pp. 4948- 4978, 2019.[16] Enio Kaljić, Almir Maric, Pamela Begovic, and Mesud Hadzialic. A Survey on Data Plane Flexibility andProgrammability in Software-Defined Networking. In IEEE Access,vol. 7, pp. 47804-47840, 2019.[17] M. He, A. M. Alba, A. Basta, A. Blenk, and W. Kellerer. Flexibility in softwarized networks: Classificationsand research challenge. In IEEE Communications Surveys Tutorials, 2019.[18] K. Benzekki, A. El Fergougui, and A Elbelrhiti Elalaoui. Software-defined networking (SDN): a survey. InSecurity and Communications Networks, 2017.[19] S. Moazzeni, M. Reza Khayyambashi, N. Movahhedinia, and F. Callegati. On reliability improvement ofSoftware-Defined Networks. In Computer Networks,vol. 133. pp. 195-211. 2018.[20] F. Giust, L. Cominardi, and C. Bernardos Distributed mobility management for future 5G networks:overview and analysis of existing approaches. In IEEE Communications Magazine, vol. 53, no. 1, pp. 142–149, January 2015.[21] F. Giust, C. J. Bernardos, and A. De La Oliva Analytic Evaluation and Experimental Validation of aNetwork-based IPv6 Distributed Mobility Management Solution. IEEE Transactions on Mobile Computing,vol. 13, no. 11, pp. 2484-2497, 2014.[22] David Cortés-Polo, Jesús Calle-Cancho, Javier Carmona-Murillo, and José-Luis González- Sánchez.Future Trends in Mobile-Fixed Integration for Next Generation Networks: Classification and Analysis. InInternational Journal of Vehicular Telematics and Infotainment Systems, Volume: 1, 33-53, January 2017.[23] R. Mijumbi, J. Serrat, J. L. Gorricho, N. Bouten, F. D. Turck, and R. Boutaba. Network functionvirtualization: State-of-the-art and research challenges. IEEE Communications Surveys Tutorials, vol. 18, pp.236–262, Firstquarter 2016.
  • dcterms:title
    • Mecanismos Para La Gestión Eficiente Del Plano De Control Y Del Plano De Datos En Redes Móviles 5G
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