[論文レビュー] Network Selection Decision Based on Handover History in Heterogeneous Wireless Networks

Mohamed Lahby, Cherkaoui Leghris+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2012

IPv6, Mobility, Handover, Networks, SecurityEngineering参考文献 12被引用数 21

ひとこと要約

本論文は、ハンドオーバー履歴を組み込むことで意思決定の正確性を向上させる、ハイブリッドFAHP-TOPSIS手法を用いた異種無線ネットワークにおける新規なネットワーク選択意思決定フレームワークを提案する。Fuzzy Analytical Hierarchy Process（FAHP）による基準の重み付けとTOPSISによるネットワークのランク付けにより、不要なハンドオーバーを低減し、QoSを向上させる。シミュレーションの結果、従来手法と比較して選択の信頼性が向上し、ハンドオーバー頻度が低下していることが示された。

ABSTRACT

In recent years, the mobile devices are equipped with several wireless interfaces in heterogeneous environments which integrate a multitude of radio access technologies (RAT's). The evolution of these technologies will allow the users to benefit simultaneously from these RAT's. However, the most important issue is how to choose the most suitable access network for mobile's user which can be used as long as possible for communication. To achieve this issue, this paper proposes a new approach for network selection decision based on Saaty's Fuzzy Analytical Hierarchy Process (FAHP) and the Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution (TOPSIS). The FAHP method is used to determine a weight for each criterion, and the TOPSIS method is applied to rank the alternatives. Simulation results are presented to illustrate the effectiveness of our new approach for network selection.

研究の動機と目的

• 複数の無線アクセス技術（RATs）を有する異種無線環境において、最も適したネットワークを選択する課題に対処すること。
• 過去のハンドオーバー履歴を統合することで意思決定の正確性を向上させ、不要なハンドオーバーを低減すること。
• ユーザーの移動パターンとネットワーク性能に基づいて動的に基準の重みを設定する意思決定フレームワークを構築すること。
• ハンドオーバーに起因する障害を最小限に抑えることと、安定した接続を維持することを目的とした、提案手法の有効性を評価すること。

提案手法

• Fuzzy Analytical Hierarchy Process（FAHP）を用いて、信号強度、帯域幅、遅延などのネットワーク選択基準の相対的重みを、専門家の判断とファジィ論理に基づき決定する。
• Ideal Solutionに近い程度に基づく順位付け手法（TOPSIS）を用い、重み付けされた基準を用いて利用可能なネットワークを順位付けする。
• 過去のネットワーク性能とユーザーの移動行動を反映させるために、ハンドオーバー履歴を意思決定モデルに統合し、予測の正確性を向上させる。
• リアルタイムのネットワーク測定値と過去のハンドオーバーイベントを処理することで、重みと順位を動的に更新する。
• 変動する移動性とネットワーク負荷状態下で提案手法を評価するためのシミュレーション環境を構築する。
• 性能向上を評価するため、従来の単一基準または履歴を考慮しない多基準手法と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異種無線ネットワークにおけるネットワーク選択意思決定を向上させるために、ハンドオーバー履歴をどのように効果的に活用できるか。
• RQ2 履歴に基づくハンドオーバー情報の統合が、不要なまたはピングポングのハンドオーバーをどの程度低減できるか。
• RQ3 ハイブリッドFAHP-TOPSISモデルは、従来のネットワーク選択手法と比較して、意思決定の正確性と安定性においてどのように差をつけるか。
• RQ4 動的に重み付けされた基準が、ネットワーク選択のパフォーマンスとユーザーのQoSに及ぼす影響は何か。

主な発見

• ハンドオーバー履歴統合付きの提案されたFAHP-TOPSISモデルは、従来手法と比較して、不要なハンドオーバーの頻度を顕著に低減している。
• 移動パターンと過去のネットワーク性能を意思決定プロセスに組み込むことで、ネットワーク選択の正確性が向上している。
• シミュレーション結果から、ハンドオーバーブロッキングの低減と接続安定性の向上といったQoS指標の向上が確認された。
• FAHPにおけるファジィ論理の使用により、不確実で曖昧なネットワーク品質指標のより強固な取り扱いが可能になった。
• 意思決定の一貫性と信頼性という観点から、単一基準手法および履歴を考慮しない多基準手法に比べ、ハイブリッド手法が優れていることが示された。