[論文レビュー] Are Mobility Management Solutions Ready for 5G?

Akshay Jain, Elena López-Aguilera+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2017

ICT Impact and Policies被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、5Gネットワークにおける既存のモビリティ管理ソリューションの準備状況を評価し、ネットワークの高密度化とトラフィックの増加に起因する、スケーラビリティと適応性の面で深刻な課題を特定している。本稿では、3GPPおよびITUの基準に基づく新しいモビリティ管理フレームワークを提案し、現在の研究ギャップを分析するとともに、将来の5Gモビリティソリューションにおける主要な課題を提示している。

ABSTRACT

Enabling users to move to different geographic locations within a network and still be able to maintain their connectivity and most essentially, continuity of service, is what makes any wireless network ubiquitous. Whilst challenging, modern day wireless networks, such as 3GPP-LTE, allow seamless mobility. However, it is estimated that the number of mobile subscriptions will touch 9 billion and the amount of data traffic will expand by 10 times by 2021. To cope with such an exponential increase in cellular traffic and users along side a parallely burgeoning demand for higher Quality of Service (QoS), the 5G networks are expected to be highly dense and heterogeneous. This will severely challenge the existing mobility management solutions and ultimately render them ineffective as they will not be able to provide the required scalability and adaptability. Consequently, in order to serve the 5G networks, a new perspective to mobility management is required. Hence, and based on discussions within 3GPP and ITU, in this article we discuss the functional requirements from the mobility management strategies for 5G networks. A detailed assessment of whether the existing standards conceived by standardization bodies such as IEEE, IETF, 3GPP and ITU, and current research efforts meet these requirements has also been provided. In cognizance of these prior discussions, we present a study detailing the research challenges that exist in the design and implementation of mobility management strategies for 5G networks.

研究の動機と目的

• 高度に密集化し、多様性のある5Gネットワークにおけるモビリティ管理の機能的要件を分析すること。
• 既存の3GPP、IEEE、IETF、およびITUの基準が、5Gのスケーラビリティと適応性の要件を満たせるかどうかを評価すること。
• 5Gネットワークにおける現在のモビリティ管理戦略における重要な研究ギャップを同定すること。
• 5G向けモビリティ管理に関する現在の研究動向を包括的に評価すること。

提案手法

• 3GPP、IEEE、IETF、ITUの既存モビリティ管理基準を比較分析する。
• 5G要件に適合するかを評価するために、現在のモビリティ管理分野の研究動向をレビューする。
• 3GPPおよびITUの議論に基づき、5Gモビリティ管理の機能的要件を統合的に抽出する。
• 標準化および研究動向の系統的評価を通じて、主要な技術的課題を同定する。
• 同定された機能的ニーズに基づき、次世代モビリティ管理のフレームワークを提案する。
• 現在のソリューションの成熟度と適性を評価するための構造化されたアセスメント手法を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存の3GPP、IEEE、IETF、およびITUのモビリティ管理基準は、5Gネットワークの高密度化とトラフィック増加に対応できるか？
• RQ2 3GPPおよびITUが定義する5Gネットワークにおけるモビリティ管理の主要な機能的要件は何か？
• RQ3 現在の研究活動は、5Gモビリティ管理におけるスケーラビリティと適応性の課題をどの程度カバーしているか？
• RQ4 5G向け効果的なモビリティ管理戦略を設計するにあたり、未解決の主要な研究課題は何か？

主な発見

• 既存のモビリティ管理ソリューションは、高密度かつ多様性のある5Gネットワークでは効果的にスケーリングできない可能性が高い。
• 2021年までにモバイル加入者数とデータトラフィックが急増する中、現在のモビリティプロトコルには深刻な課題が生じる。
• 3GPP、IEEE、IETF、ITUの現在の基準は、5Gの動的かつ複雑なネットワーク環境に十分な適応性を欠いている。
• シームレスな接続性とQoSを実現するため、モビリティ管理設計の根本的転換が必要となる。
• 5Gにおける多様な無線アクセス技術およびネットワークスライス間のモビリティ処理において、研究ギャップが存在する。
• 将来のモビリティソリューションは、スケーラビリティ、低遅延、および異種ネットワーク間でのシームレスなハンドオーバーを優先すべきである。