Rerouting and handoff management in a mobile wireless ATM network

Abstract

Recientemente, los desarrollos tecnológicos han marcado el rumbo a seguir para Los Sistemas de Comunicación Personal. El nuevo paradigma de comunicación para servicios personales requerirá Ia coexistencia de tecnologías tales como las redes alámbricas e inalámbricas. El interés ha sido también en la conjunción de redes de Modo de Transmisión Asíncrona, Asynchronous Transfer Mode (ATM) y las tecnologías de acceso inalámbrico para satisfacer las nuevas demandas. En esta investigación, nos enfocamos a algunos problemas relacionados con la transportación de Ia información a través de una red ATM-Inalámbrica wireless-A TM tomando en cuenta los aspectos relacionados con la mobilidad y el efecto en el ruteo de la información a través de la parte alámbrica ATM del sistema. Seguimos las técnicas y aspectos mencionados en [9] donde son tratados los esquemas de reruteo para Handoff en redes wireless ATM. En [9] es presentado un nuevo procedimiento de reruteo llamado Nearest Common Node Rerouting (NCNR). NCNR se concentra en el Handoff interzonas, donde una zona es atendida por un switch ATM y comprende varias Estaciones Base, Base Station (BS). El Handoff intrazona no es estudiado. El Handoff interzonas requiere técnicas de manejo de reruteo, en cambio el Handoff intrazona requiere el manejo de tablas de transición de Circuitos Virtuales, Virtual Circuit (VC). NCNR es también modificado para considerar el manejo de tráfico sensible y tráfico dependiente del throughput. Es presentada también una comparación entre NCNR y otros esquemas de reruteo tales como el Source Routing Mobile Circuit (SRMC) [27], BAHAMA [18] y Virtual Connection Tree (VCT). [9] También contiene nuevas medidas de desempeño enfocadas a la comparación de algoritmos de reruteo tales como el número de mensajes de señalización intercambiados durante un proceso de Handoff y reruteo, el número de nodos en la red involucrados en el reruteo, el tiempo en el que se ejecuta un Handoff, etc. En general, NCNR se basa en encontrar la raíz que es común a las zonas que están involucradas en el proceso de Handoff. Nuestro objetivo viene de la motivación de que NCNR puede ser mejorado, y para eso proponemos modificaciones y una mezcla de esquemas para lograr esta mejora. Básicamente lo que proponemos es construir un árbol como en el algoritmo de reruteo VCT en donde tenemos que un árbol virtual está formado por un nuevo nodo raíz el cual está conectado al backbone de la red ATM. Los nodos conectados a este nodo raiz forma la estructura del árbol. Nuestro planteamiento utiliza, como en el enfoque de SRMC, el concepto de Tetheret Point (TP) que sirve como el nodo raíz en el árbol de conecciones que se utilizan para completar un Handoff. Con una conección ha sido establecida por primera vez todas las rutas potenciales en la red desde el TP hacia las ramas del VCT debido a posibles intentos de Handoff son reconocidos por la red, y estas conecciones son prestablecidas. A diferencia del algoritmo VCT, ningún recurso es reservado, la estructura del VCT podría ser construida en las estaciones base, en los móbiles, o en los respectivos TP de cada ruta. Ahora, este algoritmo deberá buscar y encontrar el Nodo Común más Cercano Nearest Common Node (NCN) para todas las ramas involucradas en el proceso de Handoff, (la rama donde se encuentra el móbil actualmente y la rama a donde el móbil se está tratando de mover) la cual es común para ambas ramas en su camino hacia el TP, y como consecuencia hacia el destino final. En este esquema, eliminamos la necesidad de comunicación entre switches al buscar el NCN, el cual, en el caso de una red una gran cantidad de tráfico y que necesite garantizar la calidad del servicio, esto representa una verdadera mejora. En el peor de los casos, el TP será el nodo elegido para manejar el proceso de Handoff y obtener los recursos necesarios. Otra mejora al algoritmo NCNR toma lugar cuando el NCN no puede encontrar una ruta hacia cl usuario terminal declarando por lo tanto al Handoff improcedente provocándose la terminación de la llamada, nosotros proponemos que si esto sucede el algoritmo deberá tratar de encontrar repetidamente otro NCN arriba de cada switch de cruce de rutas escogido anteriormente, hasta que encuentre un NCN que pueda encontrar una ruta hacia el punto final Si esto no es posible la llamada deberá finalizar, finalmente despues de que se completa un Handoff, el TP deberá ser actualizado y determinar las nuevas posibles rutas En suma, tomamos las ventajas de la características distribuidas y dinámicas de NCNR y la robustez del algoritmo VCT junto con el concepto de TP en SRMC a fin de analizar el rendimiento bajo diferentes tipos y condiciones de tráfico incluyendo mobilidad en los usuarios y métodos de cell equencing para ATM.

Recently, technological development has established the trends to be followed for Personal Communication Systems (PCS). The new communication paradigm of personal services will require coexistence of technologies such as those in wireless and wireline networks. The interest has been in the conjunction of Asynchronous Transfer Mode (ATM) networks and wireless access technologies to satisfy new demands. In this research, we focus on some problems related to the transport of information through a wireless-ATM network taking into account mobility issues that effect the routing of information through the wireline ATM part ofthe system. We follow the techniques and issues in [9], where rerouting schemes for handoffs in wireless-ATM networks are treated. In [9], a new rerouting procedure called Nearest Common Node Rerouting (NCNR) scheme is presented. NCNR concentrates on the interzone handoff, where a zone is serviced by one ATM switch and comprises several Base Stations (BS). The intrazone handoff is not treated The interzone handoff will require rerouting management techniques whereas the intrazone handoff requires management of Virtual Circuit (VC) translation tables. NCNR is also modified to consider delay-sensitive traffic and throughputdependent traffic A comparison of NCNR with other reroutmg schemes such as Source Routing Mobile Circuit (SRMC) [27], BAHAMA [18] and virtual Connection Tree (VCT) (1) is presented [9] also contains new performance measures focused on the rerouting comparison such as the number of signaling messages exchanged dunng a handoff and a rerouting, the number ofnetwork nodes involved in the rerouting, the time to execute a handoff, etc. In general, NCNR is based on finding the root that is common to the zones that are involved in the handoff procedure. Our objective comes from the motivation that NCNR could be improved, and we propose modifications and merge of schemes to achieve this improvement. We propose to build a tree asin the VCT rerouting algorithm where we have that a virtual tree is formed by a root node that is attached to the backbone ofthe ATM network. The nodes connected to that root node form the tree structure. Our approach uses the concept of a Tethered Point (TP), as in the SRMC approach, to serve as the root in the connection tree for handoffs. When a connection is first being established, all potential network routes from the TP to the leaves ofthe VCT due to possible handoff attempts are recognized by the network, and these connections are pre-established. Unlike the VCT algorithm, no resources are reserved. The VCT structure could be built in the BSs, orin the mobiles or in the TPs. Now, this algorithm must search and find the Nearest Common Node (NCN) for the both leaves involved in the handoff, (the leaf where the mobile is now and the leafwhere the mobile is trying to move into) which is common to both leaves in their way to the TP, and by consequence to the endpoint. In this scheme, we eliminated the need to make communication between switches searching the NCN, which in the case of a network with large amounts of traffic and guaranteed quality ofservice, represents a real improvement. In the worst case, the TP will be the chosen node to carry out the handoff procedure and obtain the resources to make it possible. Another improvement to the NCNR algorithm takes place when the NCN cannot trace a route to the user terminal declaring the handoff null, so the call is finished, we propose that if this happens the algorithm should try to find repeatedly, another NCN above the crossover switch or switches chosen before, until it finds an NCN which can find a route to the endpoint. If this is not possible the call should be finished, finally after the completion ofthe handoff, the TP may be migrated and new possible network routes are determinated. In summary, we will take the advantage of the distributed and dynamic characteristics of NCNR and the robustness of the VCT algorithm with the TP concept from SRMC in order to analyze the performance under different traffic classes and traffic conditions including mobility of users and ATM cell sequencing methods.