[논문 리뷰] Are Mobility Management Solutions Ready for 5G?

Akshay Jain, Elena López-Aguilera외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 10. 02.

ICT Impact and Policies인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 5G 네트워크를 위한 기존 이동성 관리 솔루션의 준비도를 평가하며, 네트워크 밀도 증가와 증가하는 트래픽으로 인한 핵심적 스케일링 및 적응성 도전 과제를 규명한다. 논문은 3GPP 및 ITU 표준을 바탕으로 한 새로운 이동성 관리 프레임워크를 제안하며, 현재의 연구 격차를 분석하고 향후 5G 이동성 솔루션을 위한 핵심 과제를 제시한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고밀도 및 이종적인 5G 네트워크에서의 이동성 관리 기능적 요구사항을 분석하기 위해.
• 기존의 3GPP, IEEE, IETF 및 ITU 표준이 5G의 스케일링 및 적응성 요구사항을 충족할 수 있는지 평가하기 위해.
• 현재 5G 네트워크의 이동성 관리 전략에서의 핵심 연구 격차를 규명하기 위해.
• 5G를 위한 이동성 관리 분야에서 현재의 연구 노력에 대한 종합적인 평가를 제공하기 위해.

제안 방법

• 3GPP, IEEE, IETF 및 ITU의 기존 이동성 관리 표준을 비교 분석한다.
• 5G 요구사항과의 일치도를 평가하기 위해 현재의 이동성 관리 연구 노력에 대한 검토를 수행한다.
• 3GPP 및 ITU 논의를 바탕으로 5G 이동성 관리의 기능적 요구사항을 통합한다.
• 표준화 및 연구 추세의 체계적 평가를 통해 핵심 기술 과제를 규명한다.
• 식별된 기능적 필요사항을 바탕으로 차세대 이동성 관리 프레임워크를 제안한다.
• 현재 솔루션의 성숙도 및 적합성을 평가하기 위한 체계적인 평가 접근법을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존의 3GPP, IEEE, IETF 및 ITU 이동성 관리 표준은 5G 네트워크의 밀도 증가와 트래픽 증가 요구사항을 충족할 수 있는가?
• RQ2 3GPP 및 ITU가 정의한 5G 네트워크에서의 이동성 관리 핵심 기능적 요구사항은 무엇인가?
• RQ3 현재의 연구 노력은 5G 이동성 관리의 스케일링 및 적응성 과제를 어느 정도 해결하고 있는가?
• RQ4 효과적인 5G 이동성 관리 전략 설계에서 해결되지 않은 핵심 연구 과제는 무엇인가?

주요 결과

• 기존의 이동성 관리 솔루션은 고밀도 및 이종적인 5G 네트워크에서 효과적으로 스케일링될 가능성이 낮다.
• 2021년까지 모바일 가입자 수와 데이터 트래픽의 기하급수적 증가는 현재의 이동성 프로토콜에 중대한 도전 과제를 제기한다.
• 3GPP, IEEE, IETF 및 ITU의 현재 표준은 5G의 동적이고 복잡한 네트워크 환경에 대해 충분한 적응성을 갖추지 못하고 있다.
• 무선 연결성과 QoS의 원활한 지원을 위해 이동성 관리 설계에 근본적인 전환 필요성이 있다.
• 5G에서 다양한 무선 액세스 기술과 네트워크 슬라이스 간의 이동성을 처리하는 데 연구 격차가 존재한다.
• 향후 이동성 솔루션은 스케일링, 저지연성, 이종 네트워크 간 원활한 핸드오버를 우선시해야 한다.