[論文レビュー] Vertical Handover decision schemes using SAW and WPM for Network selection in Heterogeneous Wireless Networks

K. Savitha, C. Chandrasekar|arXiv (Cornell University)|Sep 21, 2011

IPv6, Mobility, Handover, Networks, Security参考文献 15被引用数 101

ひとこと要約

本稿では、品質保証（QoS）パラメータ（帯域幅、遅延、信号強度など）を評価することで、シームレスな接続を実現する最適なネットワークを選択するため、シンプル加算重み付け法（SAW）および重み付き積モデル（WPM）を用いた垂直ハンドオーバー意思決定スキームを提案する。WPMはSAWに比べ、意思決定の正確性と安定性において優れた性能を示した。

ABSTRACT

Seamless continuity is the main goal and challenge in fourth generation Wireless networks (FGWNs), to achieve seamless connectivity "HANDOVER" technique is used,Handover mechanism are mainly used when a mobile terminal(MT) is in overlapping area for service continuity. In Heterogeneous wireless networks main challenge is continual connection among the different networks like WiFi, WiMax, WLAN, WPAN etc. In this paper, Vertical handover decision schemes are compared, Simple Additive Weighting method (SAW) and Weighted product model (WPM) are used to choose the best network from the available Visitor networks(VTs) for the continuous connection by the mobile terminal. In our work we mainly concentrated to the handover decision phase and to reduce the processing delay in the period of handover. In this paper both SAW and WPM methods are compared with the Qos parameters of the mobile terminal (MT) to connect with the best network. Keywords: Handover, Vertical handover decision schemes, Simple additive weighting, Weight product method.

研究の動機と目的

• 第4世代の異種無線ネットワーク（FGWNs）におけるシームレスな接続の課題に対処すること。Wi-Fi、WiMax、WLANなどの重複する技術を含む。
• リアルタイムアプリケーションにとって重要な、ハンドオーバー意思決定段階における処理遅延を低減すること。
• QoSパラメータに基づく多基準意思決定手法を活用することで、ネットワーク選択の正確性を向上させること。
• モバイル端末（MT）が利用可能な最良のネットワークを選択する際の、SAWとWPMの性能を比較すること。

提案手法

• 著者は、シンプル加算重み付け法（SAW）を採用し、正規化されたQoSパラメータの重み付き和を計算することで、候補となるネットワークを順位付けする。
• 重み付き積モデル（WPM）を代替手法として適用し、正規化されたQoS指標を乗算的に集約することで最適なネットワークを特定する。
• 帯域幅、遅延、ジッタ、信号強度などのQoSパラメータを、利用可能なネットワーク（訪問者ネットワーク、VNs）から収集して評価する。
• モバイル端末（MT）がハンドオーバー領域に入ると意思決定プロセスが発火し、重み付きスコアに基づいてネットワークを優先順位付けする。
• SAWとWPMの両方を、同一のネットワーク環境およびQoSパラメータセットで評価することで、公平な比較を実現する。
• ハンドオーバーのシグナルおよび処理オーバーヘッドを最小限に抑えるように設計され、リアルタイム性能が向上する。

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垂直ハンドオーバー意思決定において、SAWとWPMの正確性および安定性はどのように比較されるか？
• RQ2 ハンドオーバー意思決定段階における処理遅延の影響は何か？また、多基準意思決定モデルを用いることでどのように低減できるか？
• RQ3 モバイル端末の最適なネットワーク選択を決定する上で、最も影響力を持つQoSパラメータは何か？
• RQ4 WPMは、ネットワーク選択過程における非線形的かつ非加法的なQoSトレードオフを処理する点で、SAWを上回る性能を示せるか？
• RQ5 提案されたスキームは、多様な無線技術にまたがる垂直ハンドオーバーにおいて、どのようにシームレスな接続を維持するか？

主な発見

• WPMは、QoSトレードオフが相反する状況においても、SAWに比べてより高い正確性と安定性を示した。
• SAWおよびWPMの両方とも、ハンドオーバー意思決定段階における処理遅延を低減し、より迅速かつシームレスな接続を実現した。
• 正規化されたQoSパラメータ（帯域幅、遅延、ジッタ、信号強度）の使用により、多様なネットワークタイプ間での意思決定の一貫性が著しく向上した。
• WPMモデルは、QoS指標間の非線形的関係に対してもより強固であったため、動的ネットワーク環境に適したモデルであった。
• 提案されたスキームは、異種ネットワークにおけるシームレスな垂直ハンドオーバーを効果的に支援し、サービスの中断を最小限に抑えた。
• 本研究は、SAWやWPMのような多基準意思決定モデルが、FGWNsにおけるリアルタイムネットワーク選択に実用的かつ効率的であることを確認した。