[论文解读] Are Mobility Management Solutions Ready for 5G?

Akshay Jain, Elena López-Aguilera+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2017

ICT Impact and Policies被引用 2

一句话总结

本文评估了现有移动性管理解决方案在5G网络中的准备就绪程度，识别出由于网络超密集化和流量增长带来的关键可扩展性和适应性挑战。本文基于3GPP和ITU标准提出了一种新的移动性管理框架，分析了当前的研究空白，并概述了未来5G移动性解决方案的关键挑战。

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.

研究动机与目标

• 分析高度密集和异构5G网络中移动性管理的功能需求。
• 评估现有3GPP、IEEE、IETF和ITU标准是否能够满足5G对可扩展性和适应性的需求。
• 识别当前5G网络移动性管理策略中的关键研究空白。
• 对当前5G移动性管理研究工作进行全面评估。

提出的方法

• 对3GPP、IEEE、IETF和ITU的现有移动性管理标准进行对比分析。
• 审查当前的移动性管理研究工作，以评估其与5G需求的契合度。
• 基于3GPP和ITU的讨论，综合提炼5G移动性管理的功能需求。
• 通过系统性评估标准化和研究趋势，识别关键技术挑战。
• 根据识别出的功能需求，提出下一代移动性管理框架。
• 采用结构化评估方法，评估现有解决方案的成熟度和适用性。

实验结果

研究问题

• RQ1 现有3GPP、IEEE、IETF和ITU移动性管理标准能否应对5G网络超密集化和流量增长的需求？
• RQ2 3GPP和ITU定义的5G网络移动性管理的关键功能需求是什么？
• RQ3 当前的研究工作在多大程度上解决了5G移动性管理中的可扩展性和适应性挑战？
• RQ4 在设计有效的5G移动性管理策略时，仍存在哪些关键未解决的研究挑战？

主要发现

• 现有移动性管理解决方案在高度密集和异构的5G网络中可能无法有效扩展。
• 到2021年移动用户数和数据流量的指数级增长，对当前移动性协议构成了重大挑战。
• 3GPP、IEEE、IETF和ITU的现有标准在应对5G动态和复杂网络环境方面缺乏足够的适应性。
• 为支持5G对无缝连接和QoS的需求，移动性管理设计需要根本性转变。
• 在5G中跨多样化无线接入技术和网络切片处理移动性方面存在研究空白。
• 未来的移动性解决方案必须优先考虑可扩展性、低时延以及在异构网络间的无缝切换。