Mobil ağlar için mobil IPv6 tabanlı yönlendirme optimizasyon şemasının analizi ve sentezi tespiti
Analysis and synthesis of mobile IPv6 based routing optimization schemes for mobile networks
Yazar: MOHAMEDI MOHAMEDI MJAHIDI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMAL KOÇAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Mobil IPv6 (MIPv6) ve Network Mobility Basic Support (NEMO-BS), İnternet Mühendisliği Görev Grubu (Internet Engineering Task Force-IETF) tarafından sunulan ve internet altyapısı üzerinde ana bilgisayar hareketliliğini sağlayan protokollerdir. MIPv6 ve NEMO-BS protokol desteği sayesinde mobil ana bilgisayarlar devam etmekte olan oturumları kesmeden bir ağdan diğerine geçebilmektedir. Ancak bu protokoller, dikdörtgen yönlendirme ve IP-IP kapsülleme nedeniyle ağ performansının düşmesine neden olan uzun gecikmelere sebep olmaktadır. Ayrıca, devir işlemi sırasında mobilite nedeniyle paket kaybı yüksek olduğundan dolayı video konferans, VoIP gibi gerçek uygulamaların performanslarını negatif etkilemektedir. Bütün bu problemleri aşmak, dikdörtgen yönlendirmeyi önlemek ve böylece gecikmeyi ve tünel ek yükü azaltmak, paket teslimatını iyileştirmek için yönlendirme optimizasyon yöntem uygulanmaktadır. Bu doktora tezinde, performansındaki bozulmaya karşı koymak için, MIPv6 ve NEMO-BS'nin mevcut devir ve yönlendirme optimizasyon mekanizmalarının tasarımı, analizi ve sentezi yeniden ele alarak incelenmiş ve yeni bir yöntem ortaya konulmuştur. MIPv6 ve Network Mobility (NEMO) ağlarında farklı devir işlemleri ve yönlendirme optimizasyon mekanizmaları ortaya çıkarılıp, iyileştirmeler ortaya konulmuştur. Çalışma sonucunda Early Pridictive Binding Update (EPBU) dayanarak MIPv6'da yönlendirme optimizasyon mekanizmasının daha pozitif sonuçlar çıkaracağını bu yeni yapının kullanılması gerekliliği ortaya çıkarılmıştır. NEMO-BS'de herhangi bir çözüm önermeden önce, ev sahibi iletişimini iç içe NEMO-arası (inter nested NEMO) ve iç içe NEMO-içi (intra nested NEMO) olmak üzere iki senaryoda sınıflandırılması gerektiği ortaya çıkmıştır. Bu sınıflandırmadan sonra inter nested NEMO ve intra nested NEMO senaryosuna dayanarak, Top Level Mobile Router (TLMR) ve Adhoc tabanlı yönlendirme optimizasyon mekanizması kullanılması gerektiği ortaya konulmuştur. Son olarak önerdiğimiz mekanizmanın, uçtan uca gecikme, paket kaybı, tünel, sinyal ve yönlendirme optimizasyonu ek yükü açısından avantajları nitel ve nicel olarak sunulmuştur.

Abstract:
Mobile IPv6 (MIPv6) and NEtwork MObility Basic Support (NEMO-BS) are protocols presented by the Internet Engineering Task Force (IETF) to enable host mobility on Internet infrastructure. With MIPv6 and NEMO-BS support, mobile hosts can move from one network to another without interrupting ongoing sessions. But these protocols exhibit long delay due to rectangular routing and IP-in-IP encapsulation resulting in network performance degradation.  Furthermore, during handover packet loss due to mobility is high which eventually hinder the performance of real application such as video conference, VoIP. Route optimization method is applied in mobile network to avoid rectangular routing thus reducing delay, tunneling overhead and improving packet delivery. In order to contend with the mobile network performance degradation, thesis concerns designing, analyzing, synthesizing and evaluating MIPv6 and NEMO-BS existing handover and route optimization mechanisms. First, we extract and present different handover and route optimization, discussing the related works. Then, we present MIPv6 and NEtwork MObility (NEMO) operations, a single node and whole network support respectively. Later, we proposed route optimization mechanism in MIPv6 based on Early Predictive Binding Update (EPBU). The NEMO communications are categorized in to two scenarios, inter nested NEMO and intra nested NEMO. The Top Level Mobile Router (TLMR) and Adhoc based routing optimization mechanism were proposed based on inter nested NEMO and intra nested NEMO scenario respectively. To evaluate the proposed mechanism, we carry out qualitative analysis as well as quantitative analysis in terms of end-to-end latency, packet loss, tunneling overhead, signaling overhead and route optimization overhead.