A következő generációs, IP alapú mobil rendszerek egyik fontos szolgáltatásminőségi paramétere a késleltetés, illetve a késleltetés-ingadozás. A mobil rendszerekben a cellaváltások járulékos jelzésüzenet-forgalmat okoznak, ami kritikus lehet a késleltetés- ingadozás szempontjából, és ez legérzékenyebben éppen a késleltetés-érzékeny, valós idejű szolgáltatások minőségét érinti, amely szolgáltatások a jövő generációs mobil rendszerek kereskedelmi szolgáltatásainak gerincét képezik.
Ezért van szükség a jelzésüzenetek csökkentésére, amelynek egyik módszere a domainkialakítás. Ez azt jelenti, hogy több cellát összefogva egy nagyobb adminisztrációs területet alakítunk ki, ún. domaint, amelyen belül a cellahatár átlépése nem minősül váltásnak és így nincs szükség értesíteni erről a felsőbb hierarchiaszinteket. Azonban itt felmerül egy fontos kérdés: mekkora méretűnek válasszuk a domain-t? A méret növelésének és csökkentésének is megvannak a maga előnyei.
Olyan gráfelméleti algoritmust fejlesztettünk ki, ahol a cellákat a gráf csúcsaival modelleztük, a hatszögű cellákból kiinduló illetve beérkező domináns mozgási útvonalakat pedig a gráf éleivel. A cellahatár átlépési valószínűségek pedig az élek súlyainak feleltettük meg. Egy ilyen módon felépített gráfban (amellyel az egész hálózatunkat lehet modellezni) az algoritmusunk megkeresi a maximális feszítőfákat (súlyozó paraméterként véve az optimális cellaszámot), amelyek tulajdonképpen az optimális domain kialakításokat fogják jelenteni.
Így egy olyan domainkialakítást tudunk tervezni minden egyes mobil hálózatra, amellyel szignifikánsan lecsökkenthető az adminisztrációs jelzésüzenetek száma. Így biztosíthatóak olyan szolgáltatásminőségi paraméterek (gondolva itt elsősorban a késleltetés-ingadozásra), amellyel a késleltetés-érzékeny, valós idejű szolgáltatások minősége is eléri egy kereskedelmi szolgáltatás kvalitatív szintjét.

Kulcsszavak: mobil rendszerek, minőségi paraméterek, domain tervezés

 

 

 

OPTIMIYATION ALGORITHMS IN NEXT GENERATION MOBILE NETWORKS
Autor: Vilmos Simon
Mentor: Dr. Sándor Imre

While the mobility management in current systems, like GSM, is handled in the second layer (data link layer), the new tendency is to solve those problems in the network layer, according to „all IP”, and IP is responsible for that.
This support in future systems must be transparent to the mobile users and also to be scaleable, what means that despite the grow of the number of mobile terminals, the amount of signaling overhead must not increase significantly.
The reduced radio cell sizes (increasing the number of handovers) and the more complex protocols and services in the next generation mobile networks increases the signaling overhead, what causes significant signaling delay. It is critical in the case of timing-sensitive real-time media applications, what calls for mobile QoS. The Mobile IPv6 is not capable for supporting real-time handovers, so the solution is to have Mobile IPv6 responsible for macro-mobility, and to have a separate protocol to manage local handovers inside the micro-mobility domains, for example Hierarchical Mobile IPv6, or Regional Registration. This hierarchical approach is necessary, which differentiates the local and global mobility. The basic idea is to use domains organised in hierarchical architecture with a mobility agent on the top of the domain hierarchy (hierarchical tree).
The standard is not dealing with the realisation of the hierarchical tree during the network design, and also we couldn't find any testbed or paper on this topic in the literature. The implementation of the hierarchy is entrusted to the engineer. We gave planning principles, what can help to plan optimal networks. In our work we presented a method, how to configure these hierarchy levels in order to reduce the signaling traffic.
Such important questions arise as are: what kind of principles must be used to configure the hierarchical levels, how to group the cells under a given router, and in which hierarchical level is advisable to implement the MAP/GMA function. We advise a graph-theory algorithm, considering the Mobile Node's mobility model. According to this concept we have created a network optimizing algorithm, which helps us to form the domains in Hierarchical Mobile IPv6, where the amount of administrative messages leaving the domain can be reduced to minimal.
We have examined analytically and with Omnet++ simulations, how the number of signaling messages changes using a randomly formed lowest hierarchy level and the one, which is formed by our algorithm, to see does the algorithm really decrease the administrative overload generated by the handover. The comparison was made in the following environment: in our examination we have modeled the cover of a busy avenue and its surroundings. We adjusted probabilities to the handover directions, modeling a realistic traffic on the given system of roads (avenue and its side streets). The probabilities gave us the information, that in which direction (north/south/west/east) and with which relative frequency will cross the mobile users the cell boundary, based on online measurements. To those probabilities preliminary measurements, observation and after the processing of measured values (databases of mobile providers) are needed.
Based on the results obtained, with the help of the domain forming algorithm the handover signaling load can be reduced (by 30-40% in average), what make possible to improve the QoS parameters (for example in real time applications). The development of the Hierarchical Mobile IPv6 and Regional Registration is not finished yet. There are details that the existing versions are not dealing with: the optimal network structure and the selection of GMA/MAP routers. We gave an algorithm on the problem, and analysed the efficiency of a simple network. We have compared the traffic of a network designed by us and a random designed network. We recognised that significant results attainded reducing the signaling traffic, what helps us to support global QoS in the next generation networks.