An approach based on the SDN/NFV ecosystem for mobility management in IoT

Abstract

Background. The Internet of Things (IoT) integrates things, processes, and people that interact with communication networks offering their functionalities, services, and personalized experiences to the users. The IoT environment considers factors such as device constraints, type of information exchanged, mode of operation of devices, type of technology used, high mobility, and high density of end devices. In this way, when the user is continually entering and leaving a network coverage area, the Handover Management (HM) must provide seamless connectivity, enable timely and reliable delivery of services, and offer Quality of Service (QoS). However, current HM approaches present some limitations. First, they consider insufficient criteria, which may lead to unnecessary and frequent handovers due to a partial network view to make appropriate decisions. Second, the high complexity of mechanisms used in network selection can lead to low network performance (decreasing the throughput and increasing the packet loss in the network) and even service disruption. Thus, handover is a significant issue in IoT environments and 5G networks. Aims. This thesis introduces an approach based on an Software-Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) ecosystem for mobility management in IoT. This objective is three-fold: (i) proposes an information model for supporting mobility management in IoT by considering an SDN/NFV ecosystem, (ii) proposes a communication model for supporting mobility management in IoT by considering an SDN/NFV ecosystem, and (iii) build up a prototype per proposed model and evaluate its efficiency, regarding packet loss, handover delay, and the false handover indication to meet the QoS requirements of the end-user applications.

Antecedentes. El Internet de las Cosas (IoT) integra cosas, procesos y personas que interactúan con redes de comunicación ofreciendo sus funcionalidades, servicios y experiencias personalizadas a los usuarios. El entorno de IoT considera factores como las limitaciones de los dispositivos, el tipo de información intercambiada, el modo de operación de los dispositivos, el tipo de tecnología utilizada, la alta movilidad y la alta densidad de dispositivos finales. De este modo. Cuando el usuario entra y sale continuamente de un área de cobertura de la red, la gestión de traspaso (Handover Management - HM) proporciona una conectividad perfecta, permite una entrega de servicios oportuna y fiable y ofrece calidad de servicio (QoS). Sin embargo, los enfoques actuales de HM presentan algunas limitaciones. En primer lugar, consideran criterios insuficientes que pueden dar lugar a traspasos innecesarios y frecuentes debido a una visión parcial de la red para tomar decisiones adecuadas. En segundo lugar, la alta complejidad de los mecanismos utilizados en la selección de red puede conducir a un bajo rendimiento de la red (disminución del rendimiento y aumento de la pérdida de paquetes en la red) e incluso interrupción del servicio. Por lo tanto, el traspaso es un problema importante en entornos IoT y redes 5G. Objetivos. Esta tesis introduce un enfoque basado en un ecosistema de redes definidas por software (SDN) y virtualizacion de funciones de red (NFV) para la gestión de la movilidad en IoT. Este objetivo se divide en tres partes: (i) proponer un modelo de información para soportar la gestión de la movilidad en IoT considerando un ecosistema SDN/NFV, (ii) proponer un modelo de comunicación para soportar la gestión de la movilidad en IoT considerando un ecosistema SDN/NFV, y (iii) construir un prototipo según el modelo propuesto y evaluar su eficiencia, con respecto a la pérdida de paquetes, el retraso del traspaso y la falsa indicación del traspaso para cumplir con los requisitos de calidad de servicio (QoS) de las aplicaciones del usuario final.