[論文レビュー] Mobility Management as a Service for 5G Networks

Akshay Jain, Elena López-Aguilera+1 more|arXiv (Cornell University)|May 25, 2017

IPv6, Mobility, Handover, Networks, SecurityEngineering参考文献 5被引用数 16

ひとこと要約

本稿では、5Gネットワークにおけるスケーラビリティと柔軟性の課題を解決するため、Mobility Management as a Service (MMaaS) を提案する。Mobility管理をオンデマンドで利用可能なモジュラーなサービスに分散化することで、動的なリソース割り当てと細粒度のサービス制御を実現し、多様な5Gユースケースへのネットワークの適応性を向上させる。スケーラビリティとサービスの細粒度に関する主な課題に対処する。

ABSTRACT

Mobility Management (MM) techniques have conventionally been centralized in nature, wherein a single network entity has been responsible for handling the mobility related tasks of the mobile nodes attached to the network. However, an exponential growth in network traffic and the number of users has ushered in the concept of providing Mobility Management as a Service (MMaaS) to the wireless nodes attached to the 5G networks. Allowing for on-demand mobility management solutions will not only provide the network with the flexibility that it needs to accommodate the many different use cases that are to be served by future networks, but it will also provide the network with the scalability that is needed alongside the flexibility to serve future networks. And hence, in this paper, a detailed study of MMaaS has been provided, highlighting its benefits and challenges for 5G networks. Additionally, the very important property of granularity of service which is deeply intertwined with the scalability and flexibility requirements of the future wireless networks, and a consequence of MMaaS, has also been discussed in detail.

研究の動機と目的

• 5Gネットワークにおけるユーザーおよびトラフィックの急増に対応するための集中型モビリティ管理の限界を解決すること。
• ネットワークの柔軟性と多様な5Gユースケースへの適応性を向上させるために、サービス指向アーキテクチャを導入すること。
• 動的かつスケーラブルなネットワーク運用を支援するため、モビリティ管理機能のオンデマンドプロビジョニングを可能にすること。
• 将来的な無線ネットワークにおけるスケーラビリティと柔軟性の向上に寄与するサービスの細粒度の役割を調査すること。
• 5G環境におけるMMaaSの実装の利点と課題を包括的に分析すること。

提案手法

• モビリティ管理機能をモジュラーでオンデマンド利用可能なサービスとして公開するサービス指向アーキテクチャを提案すること。
• 集中型エンティティからのモビリティ管理の分離を図り、複数のサービスインスタンスに責任を分散すること。
• ネットワーク要件とユーザーの移動パターンに基づいて動的サービスインスタンス生成とオ케ストレーションを実現するモデルを導入すること。
• 細粒度の制御と効率的なリソース割り当てを可能にする重要なアーキテクチャ的特性として、サービスの細粒度を定義すること。
• スケーラブルで合成可能なモビリティ管理コンポONENTを実装するために、マイクロサービスアーキテクチャの考え方を活用すること。
• 柔軟なサービスデプロイメントを可能にするために、既存のネットワーク機能仮想化（NFV）およびソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）の原則を活用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5Gネットワークにおけるモビリティ管理を集中型制御からどのように分離することで、スケーラビリティと柔軟性を向上させられるか？
• RQ2 動的で変化しやすい5G環境において、モビリティ管理機能のオンデマンドプロビジョニングを可能にするアーキテクチャパターンは何か？
• RQ3 サービスの細粒度は、5Gネットワークにおけるモビリティ管理のパフォーマンス、スケーラビリティ、適応性にどのように影響を与えるか？
• RQ4 5G向けにサービス指向のモビリティ管理フレームワークを実装するにあたり、主な課題は何か？
• RQ5 MMaaSは、異なるレベルのモビリティ制御と応答性を要する多様な5Gユースケースをどのようにサポートするか？

主な発見

• MMaaSは、モビリティ管理機能の動的かつオンデマンドのインスタンス生成を可能にし、トラフィックとユーザー移動パターンの変化に応じたネットワークの適応性を顕著に向上させる。
• 提案されたサービス指向モデルにより、モノリシックな中央集権的エンティティに依存するのではなく、複数の軽量なサービスインスタンスに分散することで、スケーラビリティが向上する。
• サービスの細粒度は、5Gモビリティ管理における細粒度の制御と効率的なリソース利用を実現する上で、重要なエンablerであると特定された。
• アプリケーション要件とネットワーク状態に基づいてカスタマイズ可能なモビリティサービスレベルを提供できるため、アーキテクチャは多様な5Gユースケースをサポートする。
• 本稿では、集中型制御からモビリティ管理を分離することで、単一障害点の削減と故障耐性の向上が図られると強調している。
• MMaaSは、NFVおよびSDNの原則に整合しているため、将来的なネットワーク進化の基盤を提供し、自動化されたオーケストレーションとサービスライフサイクル管理を可能にする。