Ufa : an ultra flat architecture for future mobile networks
Ufa : une architecture ultra plate pour les réseaux mobiles du futur
Résumé
Mobile networks have a layered model, with: (1) an IP access network providing IP connectivity to users, (2) a service control layer, IMS, (3) an interaction layer for policy control, PCC. This model, centralized and hierarchical, will cause scalability and QoS problems in case of data volume explosion. In this thesis, a new model for future mobile networks is proposed: Ultra Flat Architecture (UFA). UFA uses IMS to control all application types. UFA is flat since it reduces the number of network node types to 2 mainly: (1) a UFA Gateway that includes the functions of the IP access network, the IMS and the PCC, and (2) a terminal. After designing the architecture, we specified and evaluated three main procedures for UFA: registration / authentication, service establishment and mobility. We have optimized the first two procedures compared to standard procedures of the IMS. For example, the service establishment procedure has a reduced delay and allows the configuration of the service or the transport layer according to the resources available in the network. We have developed a mobility procedure for UFA. It is based on the transfer, from one UFA Gateway to another, of the all OSI-layers contexts related to that terminal, and on a proactive determination of the all OSI-layers parameters, necessary for the terminal attachment to the new UFA Gateway. All obtained results show the great interest of UFA and of flat architectures more generally.
Les réseaux mobiles ont un modèle en couches, avec: (1) un réseau d’accès IP offrant une connectivité IP aux utilisateurs; (2) une couche de contrôle de service, l’IMS; (3) une couche d’interaction pour le contrôle des politiques réseau, le PCC. Ce modèle, centralisé et hiérarchique, serait à l’origine de problèmes de passage à l’échelle et de qualité de service en cas d’explosion du volume de trafic de données à transporter. Dans cette thèse, un nouveau modèle pour les réseaux mobiles du futur est proposé: Ultra Flat Architecture (UFA). UFA utilise l’IMS pour le contrôle de tout type d’applications. UFA est dite plate car elle réduit le nombre de types de nœuds réseau à 2 principalement: (1) une Gateway UFA regroupant à la fois l’ensemble des fonctionnalités du réseau d’accès IP, de l’IMS et du PCC; (2) le terminal. Après la conception de l’architecture, nous avons spécifié et évalué trois procédures réseau principales pour UFA : l’enregistrement/authentification, l’établissement de service et la mobilité. Nous avons optimisé les deux premières procédures par rapport aux procédures standardisées de l’IMS. Par exemple, la procédure d’établissement de service présente un délai réduit et permet une configuration du service ou de la couche de transport selon les ressources disponibles dans le réseau. Nous avons développé une procédure de mobilité pour UFA, se basant sur le transfert, d’une Gateway UFA à une autre, des contextes de toutes les couches OSI liés au terminal, et sur la détermination proactive par la Gateway UFA des paramètres de toutes les couches du terminal. Tous les résultats obtenus montrent le grand intérêt d’UFA et des architectures plates plus généralement.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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