Mobile IP 시스템 환경에서 사용자의 시공간적 이동 성향을 고려한 위치정보 관리 방법에 관한 연구

Abstract

One of the major challenges for the wireless network design is the efficient mobility management, which can be addressed globally and locally. Mobile IP is a commonly accepted standard to address global mobility of mobile hosts (MHs). It requires the MHs to register with the home agents (HAs) whenever their care-of addresses (CoA) change. However, such registrations may cause excessive signaling traffic and long service delay. To solve this problem, we propose a novel space and time information based location management strategy for mobile IP networks by taking advantage of the user’s movement behavior to improve the performance of the conventional systems. Each mobile user is associated with a set of location area (LA), which is derived from the user’s movement pattern related time (hour, day, etc.) and physical space. The registration processes in the same LA can be eliminated such that the cost of location management can be significantly reduced. Whenever correspondent node (CN) sends packets to MH, the cells in LA can be given priority for paging by order of residence probability related to user’s movement pattern for every hour in a day. To justify the effectiveness of our proposed scheme, we develop an analytical model to evaluate the signaling cost. Our performance analysis shows that the proposed space and time information based location management strategy can significantly reduce the system signaling cost under various scenarios. Our analysis also shows that the new scheme can outperform the Mobile IP location management scheme and the location management scheme without considering user’s daily life style in terms of the overall signaling cost.;무선통신 시스템 설계 시 고려해야 할 사항 중 가장 중요한 것이 효과적인 위치정보 관리 방법에 관한 것이다. 전체 시스템의 운용과 성능에 영향을 주는 주요 요소가 바로 위치정보 관리 방법이기 때문이다. Mobile IP 시스템에서는 단말의 이동성을 관리하는 표준을 채택하고 있다. 단말은 자신의 CoA (care-of-address)가 바뀔 때 마다 HA (home agent)로의 등록절차를 수행하고 CN (correspondent node)로부터 패킷을 수신하는 경우, HA에서는 등록된 CoA정보를 이용하여 단말이 있는 지역의 FA (foreign agent)로 패킷을 터널링한다. 이 경우 사용자가 빈번하게 이동하게 되면 원거리의 HA로 위치 등록을 함으로 인해 네트웍에 과도한 트래픽을 야기시키며 이로 인한 서비스 지연 역시 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 사용자 개개인의 이동 성향에 따라 지역을 설정하고 지역 내에서 이동 시에는 위치 등록을 줄이는 새로운 위치정보 관리 방법이 제안되고 있다. 사용자가 자주 방문하는 셀(cell)들을 묶어 특정한 지역으로 설정함으로 단말의 위치 이동에 따른 위치 등록 횟수를 현저히 줄여서 네트웍의 오버헤드와 서비스 지연문제를 효과적으로 극복할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 지역 설정 방법 및 단말의 위치 탐색 방법을 제안하였다. 제안한 위치정보 관리 방법은 단말의 셀 당 평균 체류시간 및 체류 빈도수를 측정하여 단말의 지역을 설정하고, 단말의 지역 내의 셀 간 이동 시에는 HA로의 등록 절차를 수행하지 않음으로 단말 이동으로 인해 발생하는 등록 트래픽을 현격하게 줄일 수 있고, 요일 별 시간대 별 단말의 이동 성향을 고려하여 패킷 도달 시 페이징 우선 순위를 부여함으로 단말의 위치를 파악하기 위해 필요한 시그널링을 최소화 할 수 있어 단말의 위치정보 관리에 필요한 전체 트래픽을 줄여 네트워크의 오버헤드를 현격하게 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 수치 예제를 MATLAB을 사용하여 분석한 결과 제안시스템이 기존 방법에 비하여 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.