[論文レビュー] Towards a Cognitive Handoff for the Future Internet: Model-driven Methodology and Taxonomy of Scenarios

Francisco A. González-Horta, Rogerio Enríquez-Caldera+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2011

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 11被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、将来のインターネットにおける認知的ハンドオーバーの開発のためのモデル駆動型手法を提案する。統合的設計、機能的分解、モデル駆動工学を統合することで、シームレスで、安全かつ適応可能なモビリティ管理を実現する。主な貢献は、モビリティシナリオの分類体系、ハンドオーバーの目的と環境指標との対応関係、および状態ベースのハンドオーバー処理の行動モデルである。

ABSTRACT

A cognitive handoff is a multipurpose handoff that achieves many desirable features simultaneously; e.g., seamlessness, autonomy, security, correctness, adaptability, etc. But, the development of cognitive handoffs is a challenging task that has not been properly addressed in the literature. In this paper, we discuss the difficulties of developing cognitive handoffs and propose a new model-driven methodology for their systematic development. The theoretical framework of this methodology is the holistic approach, the functional decomposition method, the model-based design paradigm, and the theory of design as scientific problem-solving. We applied the proposed methodology and obtained the following results: (i) a correspondence between handoff purposes and quantitative environment information, (ii) a novel taxonomy of handoff mobility scenarios, and (iii) an original state-based model representing the functional behavior of the handoff process.

研究の動機と目的

• シームレス性、セキュリティ、適応可能性といった複数の目的を同時に満たす、認知的ハンドオーバーを設計するための体系的アプローチの欠如に対処すること。
• 設計科学の原則に基づいた構造的でモデル駆動型の手法を提案することで、認知的ハンドオーバーの開発における課題を克服すること。
• ハンドオーバーの目的と測定可能な環境パラメータの間の正式な対応関係を確立し、意思決定の質を向上させること。
• 認知的ハンドオーバー機構の設計と評価を支援するための包括的かつ再利用可能なモビリティシナリオの分類体系を構築すること。
• 多様なネットワーク状態において認知的ハンドオーバー処理の機能的動作を正確に表現できる形式的モデルを構築すること。

提案手法

• システムレベルの要件と環境的文脈をハンドオーバー設計に統合する包括的アプローチの適用。
• 認知的ハンドオーバーを管理しやすい、目的別に特化したコンポonentsに分解するための機能的分解の使用。
• 状態ベースのモデルを用いてハンドオーバー処理の動作を形式化するためのモデル駆動設計の採用。
• 設計を科学的問題解決の理論として活用し、手法の厳密さと再現可能性を確保すること。
• 信号強度、帯域幅、遅延などの定量的環境データに、ハンドオーバーの目的（例：セキュリティ、正しさ）をマッピングすること。
• 実世界のモビリティシナリオへの適用を通じた手法の検証により、構造的な分類体系と行動モデルが得られたこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにすれば、セキュリティ、正しさ、適応性といった複数の非機能的要件を同時に満たす認知的ハンドオーバーを体系的に設計できるか？
• RQ2 動的ネットワーク環境において、ハンドオーバーの目的と測定可能な環境条件の間にはどのような関係があるか？
• RQ3 認知的ハンドオーバー開発を支援する包括的かつ再利用可能なモビリティシナリオの分類体系は、どのように構築できるか？
• RQ4 多様なネットワーク状態において、認知的ハンドオーバー処理の機能的動作を正確に表現できる形式的モデルは何か？
• RQ5 提案されたモデル駆動型手法は、事例的・直感的な手法と比較して、ハンドオーバー機構の信頼性と適応性をどのように向上させるか？

主な発見

• ハンドオーバーの目的（例：セキュリティ、正しさ、適応性）と、信号品質、利用可能な帯域幅、ネットワーク遅延といった具体的な定量的環境指標との正式な対応関係が確立された。
• モビリティパターン、ネットワークの異種性、QoS要件に基づいて分類される、包括的かつ新規のモビリティシナリオ分類体系が開発された。
• 認知的ハンドオーバー処理の機能的動作を表現するためのオリジナルの状態ベースのモデルが作成され、形式的仕様化と検証が可能になった。
• 設計原則と環境的文脈、機能的分解を統合することで、認知的ハンドオーバーの体系的開発が可能になった。
• 実世界のモビリティシナリオへの適用を通じて、自律的で、シームレスかつ安全なハンドオーバーが、異種ネットワーク間で実現可能であることが確認された。