[论文解读] Information Centric Networking based Handover Support for QoS Maintenance in Cooperative Heterogeneous Wireless Networks

Muhammad Shoaib Saleem, Éric Renault+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2011

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一句话总结

本文提出了一种带有虚拟节点层（VNL）的NetInf移动节点（NetInf MN）架构，以在异构无线网络中实现手 handover 时的QoS保障。通过跨层移动性管理、CCU协调的代理节点中继以及内/外定位路由器（ILCTR/OLCTR），该系统实现了无缝切换，最大限度减少QoS退化，确保视频会议等实时应用在移动过程中的稳定运行。

ABSTRACT

Network of Information (NetInf) is a term coined for networks which unlike contemporary network are not node centric. As the name indicates, information supersedes nodes in the network. In this report, we propose an architecture of mobile node for NetInf. We call it NetInf Mobile Node. It is an extension of the basic node architecture proposed for NetInf. It is compatible to NetInf and TCP/IP based networks. The Virtual Node Layer modules in the architecture provide support for managing mobility, power consumption of the node as well data relaying/storing services. In- ner/Outer Locator Construction Routers (I/O LCTR) are two functions introduced in NetInf mobile nodes to operate between NetInf and non- NetInf sites. The basic purpose of NetInf mobile node is to maintain the QoS during mobility events. The handoff/handover are critical situations during mobility where chances of QoS degradation of an ongoing session are high. This report presents one such scenario in which QoS of an appli- cation is maintained during a handoff situations in heterogeneous wireless network environment through our proposed algorithm.

研究动机与目标

• 解决移动异构无线网络中手 handover 时的QoS退化问题。
• 设计一种兼容NetInf的移动节点架构，支持无缝移动性与持续数据服务。
• 在保持与TCP/IP向后兼容的同时，提升移动性、能效与数据持久性。
• 在不同接入技术之间的垂直手 handover 过程中，维持端到端的QoS，保障实时应用性能。

提出的方法

• 提出NetInf移动节点（NetInf MN）作为NetInf节点架构的扩展，引入虚拟节点层（VNL）。
• 采用内/外定位构建路由器（ILCTR/OLCTR）实现NetInf网络与非NetInf网络之间的互联。
• 利用中央控制单元（CCU）监控信号强度（RSS），管理虚拟移动点（VMPs），并协调手 handover 触发机制。
• 在手 handover 期间，通过CCU验证身份后激活代理NMN节点作为临时数据中继。
• 在VNL与网络层之间实施跨层支持，基于RSS和QoS阈值实现主动式手 handover 决策。
• 通过ILCTR/OLCTR与VNL的数据中继/存储功能，支持间歇性连接，适用于DTN类环境。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过信息中心化方法在异构无线网络中手 handover 时维持QoS？
• RQ2 NetInf架构需要哪些扩展，以支持具备QoS与移动性保障的移动节点？
• RQ3 代理节点与虚拟移动点（VMPs）如何实现无缝手 handover 而不中断会话？
• RQ4 ILCTR与OLCTR在移动过程中如何实现NetInf与非NetInf网络之间的互操作性？
• RQ5 如何在移动NetInf节点中优化功耗与数据持久性？

主要发现

• NetInf MN架构通过在移动节点之间实现基于代理的主动数据中继，成功在手 handover 过程中维持了QoS。
• 当RSS低于阈值（RSSmin）且虚拟RSS（VRSS）低于VRSSmin时触发手 handover，确保及时迁移到新代理节点。
• 系统在从蜂窝网络到WLAN接入网络的垂直手 handover 过程中，能够维持实时视频会议会话无失真。
• VNL架构通过本地化数据缓存与中继功能，降低了功耗并提升了网络弹性。
• ILCTR与OLCTR在移动事件中实现了NetInf与传统TCP/IP网络之间的无缝互操作。
• 计划通过全系统仿真与仿真测试，验证其在真实异构环境中的性能与可扩展性。