Prädiktive Middleware-basierte Mobilitätsunterstützung für multikriterielle Handover

Evers, Florian GND

Diese Dissertation befasst sich mit Mobilitätsunterstützungen für moderne mobile Endgeräte, welche auf das Internet zugreifen sollen. Zuerst werden die zahlreichen existieren Lösungen klassifiziert, wofür Anforderungen definiert wurden, welche sich an "unbedarften Nutzern" orientieren. Es wird gezeigt, dass lediglich die Gruppe der Middleware-basierten Mobilitätsunterstützungen diese Anforderungen erfüllen kann. Da aber bislang keine Umsetzung verfügbar war, wurde die "Roaming-Enabled Architecture" (REACH) entwickelt. REACH setzt Proxyserver ein, welche als "Ankerpunkte" fungieren und die Server im Internet vor den negativen Auswirkungen von Mobilitätsereignissen abschotten. Es werden eine Vielzahl an Fragestellungen diskutiert, unter anderem "Dreiecks-Routing", die Nutzung nicht modifizierter Anwendungen, längerfristige Isolationssituationen sowie eine auf Prädiktion basierende Handoverentscheidung. Zudem beherrscht REACH "weichere vertikale Handover" sowie Kanalbündelungsszenarien.

This doctoral thesis deals with mobility extensions for modern mobile devices that want to access resources of the Internet. At first, the existing approaches are classified, with requirements that were derived with focus on normal users. These users want to use their mobile devices in scenarios that involve mobility. It is shown that only the group of middleware-based solutions is able to fulfil these requirements. However, none of the existing solutions was suitable, thus the "Roaming-Enabled Architecture" (REACH) was created. REACH implements such a middleware-based approach and was designed to fulfil all requirements. It involves proxy servers that act as "anchor points" isolating the servers in the Internet from the negative effects of mobility. By connecting to multiple proxy servers at the same time, REACH is able to minimize the negative effects of "triangle routing". Furthermore, it was challenging to intercept the data streams of the unmodified applications, to apply the protection schemes of REACH. Multiple possibilities are discussed, and it is a special feature of REACH that they are all available and can be combined with each other. Long lasting isolation situations are not problematic, and REACH is the first mobility extension that is able to involve the users. Additionally, a predictive handover management scheme is presented. It is able to analyze signal strength measurements of wireless networks to predict link loss events before they actually happen. REACH is able to involve any network access technology, as long as it offers access to the Internet. "Softer handovers" are possible as well as channel bundling scenarios. The testbed already supports Ethernet, WIFI and is able to involve GPRS by accessing a cellphone that is connected via bluetooth. REACH offers a practical solution to allow Internet access in mobile environments. Tests were made in order to underline this. Therefore, REACH was already presented during multiple public demonstrations, where a diversified audience was present.

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit Mobilitätsunterstützungen für moderne mobile Endgeräte, welche auf das Internet zugreifen sollen. Um die Vielzahl der bereits verfügbaren Lösungen zu klassifizieren, werden Anforderungen definiert, welche sich an "unbedarften Nutzern" orientieren, die ihre Geräte wie gewohnt auch im mobilen Umfeld benutzen möchten. Es stellte sich heraus, dass lediglich die Gruppe der Middlewarebasierten Mobilitätsunterstützungen diese Anforderungen erfüllen kann. Da jedoch noch keine der gefundenen Lösungen dazu in der Lage war, wurde die "Roaming-Enabled Architecture" (REACH) entwickelt. REACH tritt mit der Maßgabe an, alle gestellten Anforderungen zu erfüllen. Dazu werden Proxyserver eingesetzt, welche als "Ankerpunkte" fungieren und die Server im Internet vor den negativen Auswirkungen von Mobilitätsereignissen abschotten. Werden mehrere Proxyserver gleichzeitig involviert, kann sogar den negativen Auswirkungen durch das "Dreiecks-Routing" entgegengewirkt werden. Eine große Herausforderung bestand jedoch darin, die Datenströme der nicht modifizierten Anwendungen abzufangen, damit die Sicherungsmechanismen von REACH greifen können. Dazu wird eine Vielzahl an Möglichkeiten diskutiert, wobei ein besonderes Leistungsmerkmal von REACH darin besteht, diese Mechanismen auch in Kombination anbieten zu können. So stellen beispielsweise längerfristige Isolationssituationen keine Probleme mehr für die Anwendungen dar, und es steht erstmalig eine Mobilitätsunterstützung zur Verfügung, welche in solchen Situationen auch die Benutzer mit einbeziehen kann. Weiterhin wird ein prädiktiv arbeitender Handoverentscheider vorgestellt, welcher durch Beobachtung von Signalstärkewerten drahtlos arbeitender Netzzugangstechnologien drohende Abrisse erkennen kann. REACH unterstützt prinzipiell beliebige Netzzugangstechnologien, solange diese einen Zugang zum Internet ermöglichen können, und erlaubt "weichere vertikale Handover" sowie Kanalbündelungsszenarien. So kommen im Demonstrator bereits drahtgebundenes Ethernet, drahtloses arbeitendes WLAN sowie GPRS mittels eines per Bluetooth angebundenen Mobiltelefons zum Einsatz. Der Demonstrator stellt eine praxistaugliche Mobilitätsunterstützung dar, was durch Tests belegt wird und bereits während zahlreicher praktischer Vorführungen einem breit gefächerten Publikum vorgestellt werden konnte.

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Evers, Florian: Prädiktive Middleware-basierte Mobilitätsunterstützung für multikriterielle Handover. Ilmenau 2011. Universitätsverlag Ilmenau.

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