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Contents
Terminology 10
Abstract 13
1. Introduction 16
1.1. Motivation 16
1.2. Research objective 18
1.3. Contributions 19
1.4. Organization 19
2. Next generation network environments 21
2.1. Heterogeneous overlay wireless access networks 21
2.2. Mobile terminals with multi-radio interfaces 23
2.3. Mobility management in next generation network environments 25
3. End-to-end mobility management(MM) based on SCTP 27
3.1. Background and motivation 27
3.1.1. A briefly overview of SCTP 27
3.1.2. Features of SCTP 31
3.1.3. Motivation 33
3.2.Handover management utilizing link signal strength information 35
3.3. Location management utilizing SIP 44
3.4. Performance evaluation 53
3.4.1. Analysis of the fast error recovery algorithrn 53
3.4.2. Avaluation results of the handover management 61
3.4.3. Evaluation results of the location management 69
4. Cross-layer based service-specific MM platform 74
4.1. Problem statement 74
4.2. Architecture of the proposed platform 77
4.3. Service-specific handover decision mechanism 85
4.3.1. Problem statement 85
4.3.2. Handover decision triggering mechanism 86
4.3.3. Proposed handover decision mechanism 89
4.4. Performance evaluation 97
5. conclusion and future work 104
5.1. Conclusion 104
5.2. Future work 105
References 107
국문요약 113
Papers
Table 2.1. Diversity in existing and wireless technologies 23
Table 3.1. The value of the TSS in the address table 39
Table 3.2. Address table in AMM 40
Table 4.1. Normalization function for each service class 93
Table 4.2. Average jitter of VoIP service for handover decision mechanism 99
Table 4.3. The number of handovers for each service 100
Table 4.4. Average jitter of VoIP service for handover triggering mechanism 103
Table 4.5. Triggering overhead for handover decision triggering mechanism 103
Figure 2.1. Heterogeneous overlay wireless access networks 22
Figure 3.1. Signaling between AMM and mSCTP, IP address acquisition module and link layer 39
Figure 3.2. Comparison of the operation of the existing approach with that of the proposed approach in case of SIP proxy server 47
Figure 3.3. Processing procedure of the proposed SIP messages at the RT 49
Figure 3.4. Processing procedure of the proposed SIP messages at the SIP server 50
Figure 3.5. FIND RQM 52
Figure 3.6. 202 Accepted RPM 52
Figure 3.7. Address RQM 52
Figure 3.8. The error recovery procedures by the original SCTP fer handovers 58
Figure 3.9. The error recovery procedures by the proposed scheme for handovers 60
Figure 3.10. A network model used in the simulation 62
Figure 3.11. Handover latency for different moving speed of MT 64
Figure 3.12. File transfer time for different moving speed of MT 64
Figure 3.13. Handover latency for different PAT 66
Figure 3.14. File transfer time for different PAT 66
Figure 3.15. Handover latency far different internet delay 68
Figure 3.16. File transfer time for different internet delay 68
Figure 3.17. A topology of the simulation network 69
Figure 3.18. AAD versus the number of intermediate routers with SIP mobility 73
Figure 3.19. AAD versus the number of intermediate routers without SIP mobility 73
Figure 4.1. The proposed platform 77
Figure 4.2. Functional modules and interactions of DE 80
Figure 4.3. Functional modules and interactions of IP agent 84
Figure 4.4. The proposed handover decision triggering mechanism 88
Figure 4.5. The operation of I-class SDE 94
Figure 4.6. The operation of II-class SDE 95
Figure 4.7. The operation of III-class SDE 96
Figure 4.8. Simulation network model 97
Figure 4.9. FTP goodput for handover decision mechanism 99
Figure 4.10. FTP goodput for handover decision triggering mechanism 102
초록보기 더보기
차세대 네트워크 환경에서는 다양한 특성을 가진 무선 시스템이 상호 중첩된 영역을 가지기도 하면서 공존하게 된다. 한편 두 개 이상의 무선 인터페이스를 갖추고 다양한 서비스를 동시에 받을 수 있는 이동 단말들도 등장하고 있다. 이와 같은 환경에서 이동 사용자가 로밍하면서 끊김 없는 통신을 지속할 수 있도록 해 주고, 더 나아가 여러 개의 공존하는 무선 액세스 시스템을 효과적으로 활용함으로써 응용의 서비스품질 요구에 대한 만족도를 높여주는 포괄적인 해결책이 필요하다.
차세대 네트워크 환경에서 응용 서비스의 품질 요구에 대한 만족도를 높여주기 위해서는 끊김없는 핸드오버 방안뿐만 아니라 여러 개의 무선 액세스 시스템들이 중첩되어 있는 영역에서 사용자의 이익을 극대화할 수 있는 최적의 액세스 네트워크를 선택하는 방안에 대한 연구가 필요하다. 그런데 이에 관한 기존연구들은 하나의 단말에 여러 개의 응용이 통신 중인 경우라 하더라도 해당 단말에 대해서 액세스 네트워크 하나만이 선택된다. 그러나 하나의 액세스 네트워크가 다양한 응용의 서비스품질 요구사항을 모두 만족시킬 수 없기 때문에, 액세스 네트워크 선택을 통해 서비스 품질과 액세스 네트워크 활용을 최적화하고자 한다면 서비스 별 액세스 네트워크 선택이 가능해야 한다. 따라서 차세대 통신에서는 단말에 대한 최적의 액세스 네트워크 선택이 아닌 서비스 별 최적의 액세스 네트워크 선택이 지원될 수 있어야 진정한 의미의 서비스품질 지원이 이루어 질 수 있다.
그러므로 본 학위논문에서는 여러 개의 공존하는 무선 액세스 시스템을 효과적으로 활용함으로써 응용 서비스 별 서비스 품질 요구에 대한 만족도를 최적화할 수 있는 포괄적인 이동성 관리 플랫폼을 제안하고자 한다. 본 논문의 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, SCTP(Stream Control Transmission Protocol)에 기반한 동질 네트워크 간 수평적 핸드오버에 대해 종단 간 이동성을 관리하는 방안에 대한 연구를 수행하였다. 제안하는 방안은 전송 성능 향상을 위해 2 계층 정보를 이용하여 새로운 IP 주소를 추가하거나 이전 IP주소를 삭제하는 시점을 결정하는 방안과 이동 단말에서 데이터 전송 경로 변경을 결정하는 방안을 제안하였다. 또한 트랜스포트 계층에서 명시적으로 핸드오버 발생을 발견한다는 점을 이용하여 핸드오버 지연과 핸드오버로 인한 오류를 복구하는 시간을 최소화할 수 있는 빠른 오류 복구 방안을 제안하였다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안하는 트랜스포트 계층에서의 종단 간 이동성 지원방안이 Mobile IPv6(MIPv6)등 기존 네트워크 계층 이동성 지원 방안들이 수반하는 오버헤드보다 더 낮은 오버헤드를 가지며 전송 성능이나 핸드오버 지연 측면에서 MIPv6와 유사하거나 더 좋은 성능을 보임을 알 수 있었다.
둘째, 차세대 네트워크 환경에서 이동 사용자의 응용 서비스의 품질 만족도를 높여주기 위해서는 서비스 별로 핸드오버 여부 판단 및 핸드오버 할 네트워크 선택이 이루어져야 하고, 핸드오버 수행 후, 서비스 별로 전송/응용 계층에 적합한 제어를 적용할 수 있어야 한다. 이에 본 학위논문에서는 cross-layer 기반 서비스 별 이동성관리 플랫폼을 제안하였다. 제안하는 플랫폼은 종단 사용자의 단말에서 동작하며, 계층 간 효율적인 통신을 위한 모듈인 Monitoring Agent, Profile 데이터베이스와, 응용 별 핸드오버 결정 및 네트워크 선택과 심리스 핸드오버를 위해 각 응용에 적합한 전송/응용 제어를 적용하는 Decision Engine (DE), 응용 별 종단 간 이동성 관리를 수행하는 IP Agent 등 4 개의 기능적 모듈로 구성된다. 제안하는 플랫폼은 기존 프로토콜에 미치는 영향을 최소화하여 현재의 무선 네트워크 시술로부터 무리없이 진화할 수 있고, 핸드오버 최적화 메커니즘 방안들에 대한 다양한 연구들의 결과를 적용할 수 있는 유연한 플랫폼을 제공한다.
셋째, 제안하는 플랫폼의 DE에서 수행되는 핸드오버 트리거링 메커니즘과 서비스 유행 별 핸드오버 결정 메커니즘에 대해 연구하였다. 제안하는 핸드오버 트리거링 메커니즘은 제안한 플랫폼의 계층 간 통신구조를 활용함으로써 프로토콜 계층에 관계없이 핸드오버 결정 메커니즘이 수행될 필요가 있는 모든 상황에 대해, 그 상황을 감지하는 즉시 DE로 이벤트를 발생시킨다. 또한 각 계층의 MA 간 정보교환 및 DE가 수신한 이벤트들을 종합하여 처리할 수 있는 간단한 규칙을 가짐으로써 SDE가 불필요하게 수행되는 것을 피할 수 있다. 그리고 서비스 유형 별 핸드오버 결정을 수행하기 위해 선택하려는 네트워크가 서비스 품질을 만족시키는 정도와 더불어 핸드오버가 각 응용 서비스의 품질에 미치는 영향을 함께 고려한 점수(score)함수를 각 SDE 내에 정의하였다. 시뮬레이션을 통해 선택함으로써 실행 중인 각 서비스가 요구하는 각기 다른 Qos 제약사항들을 만족시켜 향상된 QoS를 제공함을 알 수 있었다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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