Wireless mobile ATM (asynchronous transfer mode) networks offer a common wired infrastructure to support the mobility of wireless terminals independent of the wireless access protocol. There can be two major approaches to wireless mobile ATM networks depending on the type of wireless access: end-to-end ATM connection model and ATM-to-non-ATM internetworking model.
In this thesis, we propose new location management and paging algorithms for two types of wireless mobile ATM networks. An integrated location management based on the PNNI (private network-to-network interface) routing and signaling protocols is proposed to support the mobility of the mobile ATM end terminals. An external location management based on hierarchically distributed location servers is proposed for the non-ATM end terminals. In addition, we propose an advanced paging algorithm to reduce the paging cost. It is based on the concept of implicit location registrations of mobile terminals.
For the ATM mobile terminals, a dynamic scope-based location management using PNNI protocol is proposed. According to the scheme, the reachability information about the mobile''s access point to the ATM switch is advertised within the region of PNNI hierarchy specified by the scope which is assigned to each mobile. Using the reachability information, the call connection is established. Since the reachability scope is dynamically allocated to each mobile depending on its mobility and its call pattern along with the penetration degree and the signaling cost, the proposed algorithm reduces the location management cost compared with the fixed scope method.
For the cellular mobile terminals, we propose an external location management based on the hierarchically distributed location servers in peer group structure of PNNI hierarchy. Depending on the call delivery mechanism, there are three schemes proposed. The first one is home server first (HSF) scheme that callee's location is queried at callee's home location server first. The second one is least-common-ancestor server first (LSF) scheme in which a search is started at the least common ancestor server of caller's current location and callee's home server. The third one is distributed LSF scheme that the location management is made on a 2-layered distributed structure. We evaluate the performance of the proposed schemes and compare it with that of other hierarchical scheme and IS-41 standard-based scheme. It is shown that the proposed schemes have reduced location management cost and that their performances are less affected by the increment of communication cost than that of the compared schemes.
The last topic is to reduce the paging cost over the wireless link. To locate the base station of the called mobile party in efficient manner, we propose an advanced paging algorithm by introducing the concept of implicit location registration. Implicit location registration is triggered whenever a transaction occurs between the backbone network and a mobile terminal, resulting in a process to store ID of the mobile''s most recently notified cell at its switch. It is shown that the proposed algorithm has a lower paging cost than the simultaneous paging scheme. In addition, the proposed algorithm can further reduce the paging cost when the terminal mobility is low, and when there are more transactions between the backbone network and mobile terminals.
무선 ATM (asynchronous transfer mode) 망은 기존의 유선 ATM 망의 서비스를 무선 단말에게도 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 무선 ATM 망의 접근 방법은 크게 두 가지로 나누어지는데, ATM 모드로 종단 무선 단말로 연결하는 방법과 이종의 이동 통신망의 서비스를 유선 ATM 망을 통하여 제공하는 방법이 그것이다.
본 논문에서는 이러한 두 가지 무선 ATM 망 구조에 적합한 위치 관리와 페이징 기법을 제안한다. ATM 단말의 이동성을 제공하기 위한 통합적 위치 관리 기법은 PNNI 라우팅 및 시그널링 프로토콜을 기반으로 하며, 비 ATM 단말의 경우에는 계층적으로 분산된 위치 서버를 근간으로 하는 외부적 위치 관리 기법을 제안한다. 또한 페이징으로 인한 무선 링크 자원을 절약하기 위하여 효과적인 페이징 기법을 제안한다.
첫째로, ATM 이동 단말을 위한 PNNI 프로토콜을 이용한 동적 영역변수 기반의 위치 관리 기법을 제안한다. PNNI 라우팅 프로토콜에 의하면, 종단 단말의 위치를 나타내는 접근 정보는 영역 변수로 규정된 영역내의 ATM 스위치 내에 브로드캐스트된다. 이 접근 정보를 이용하여 호 설정시 착신 스위치로 호를 연결할 수 있다. 본 논문에서는 접근 정보가 브로드캐스트되는 영역변수를 각 단말의 특성에 따라 독립적으로 동적으로 설정함으로써 영역변수를 고정하였을 경우에 비해 매우 낮은 위치 관리 비용을 얻을 수 있다.
둘째로, 유선 ATM 망을 기반으로 하는 셀룰러나 PCS 이동 단말을 위하여 계층적인 위치 서버를 이용한 위치 관리 기법을 제안한다. 제안한 방법은 계층적으로 분산된 위치 서버를 기반으로 하고 있으며, 위치 서버는 PNNI 망의 계층적 노드에 위치한다. 호를 전달하는 방법에 따라서 HSF (Home Server First), LSF (Least-common-ancestor Server First), 분산적 LSF (Distributed LSF) 방법을 제안한다. 제안한 방법들의 성능을 분석하였으며, 아울러 기존의 계층적 기법과 IS-41 표준 방법과 성능을 비교하였다. 결과적으로, 제안한 방법이 낮은 위치 관리 비용을 유발하며, 제안한 방법의 관리 비용은 통신 비용의 증가에 덜 민감한 것으로 나타났다.
마지막으로, 묵시적 위치 등록의 개념을 기반으로 하여, 무선 링크 자원을 절약하기 위한 효과적인 페이징 기법을 제안한다. 이는 망과 단말 사이에 트랜잭션이 발생할 경우 최근 단말의 위치가 알려진 셀의 번호를 해당 스위치가 저장함으로써 묵시적 위치 등록이 이루어진다. 이동 단말로의 호가 발생한 경우, 묵시적 위치 등록 정보를 이용하여 최근 단말의 위치가 알려진 셀과 이를 포함하는 주위의 특정 셀에서 페이징 신호가 브로드캐스트되어 현재 단말이 위치한 기지국을 결정한다. 결과적으로 제안하는 방법은 기존의 페이징 기법에 비하여 매우 낮은 페이징 비용을 유발한다. 특히 단말 이동 빈도가 낮을 수록, 그리고 묵시적 등록 빈도가 높을수록 비용 절감의 효과는 더욱 뚜렷해짐을 알 수 있다.
