This dissertation is concerned with terminal mobility (TM) and personal mobility (PM) managements in mobile communication systems.
First, a PM management scheme is proposed to manage PM information related to universal personal telecommunications (UPT) users for incall registration, incall deregistration, incall registration reset by mobile terminal (MT) owner, and incall delivery to UPT users in mobile communication networks. The relative cost of PM management, i.e., the ratio of cost per unit time for supporting both TM and PM management to that of TM management is derived and the effect of PM management is analyzed.
Second, two MT power $\it{on/off}$ state management schemes based on the level of location registers for managing the state information of MTs are analyzed. The effect of management is investigated from the aspects of radio interface, signaling network, and database by modeling the state transition behavior of an MT for varying the parameters of both MTs and mobile communication networks. Although database processing overhead exists, management of MT power $\it{on/off}$ states provides a significant reduction in overhead from the aspects of radio interface and signaling network.
Third, an adaptive algorithm is proposed to select an appropriate MT power $\it{on/off}$ state management scheme for each mobile user based on the expected $\it{on/off}$ duration and the expected number of incoming call arrivals between two detach and attach requests (call-to-transition ratio (CTR)). The results show that the proposed algorithm adaptively selects an appropriate scheme for varying the mobile user`s CTR. The effect of the shape of the MT power $\it {off}$ duration distribution and the probability that both a caller and a callee are in the same zone on the adaptive algorithm are also investigated.
Fourth, the General Packet Radio Service (GPRS) mobile station (MS) state management, which is based on modeling of MS state transition diagram is analyzed. The three MS states, idle, ready, and standby are defined for efficient management of radio resources and signaling networks. The MS state transition behavior is modeled and the steady state probability of the MS states is derived using a semi-Markov process approach. The effect of various input parameters on the steady state probability is investigated. The tradeoff between uplink cell-based location updates and downlink paging traffic is then analyzed by introducing a cost function that represents the sum of the number of location updates and the number of pages in a GPRS network.
Finally, an optimized routing scheme for PM management in Mobile IP is proposed and the performance of the scheme is compared with a transparent triangle routing scheme. Then, an adaptive algorithm is proposed to select an appropriate PM management scheme for each mobile user based on the expected number of incoming call arrivals between two consecutive location updates (call-to-mobility ratio (CMR)). The results show that the proposed algorithm adaptively selects an apporpriate scheme for varying the mobile user`s CMR. The effect of the shape of the foreign agent (FA) area residence distribution is also investigated.
본 연구는 이동통신 시스템에서 단말이동성과 개인이동성을 모델링 및 분석하고 변화하는 사용자의 특성에 따라 적절한 관리기법을 적응적으로 선택하여 주는 적응적 기법을 제안한다.
첫번째로, 본 논문에서는 이동통신망에서 개인이동성의 제공을 위해 입호등록, 입호해제, 이동단말 소유주에 의한 입호등록취소, 입호전달등의 절차로 구성되는 종합개인통신 서비스 관련 개인이동성 관리기법을 제안하고 단말이동성만을 제공해 주는 기존의 이동통신망에 개인이동성을 도입하였을 때 추가적으로 발생하는 관리비용의 분석을 통하여 이동통신망에서 개인이동성관리의 영향을 분석한다.
두번째로, 이동통신망의 위치등록기에서 단말의 상태정보를 관리하는 방법에 따른 두가지 전원상태 관리기법의 성능을 분석한다. 이동단말의 상태천이 모델링에 기반하여 단말과 이동통신망의 매개변수를 변화시키며 무선접속, 신호망, 데이터베이스의 관점에서 상태관리의 영향을 분석한다. 데이터베이스 측면에서 상태정보의 처리를 위한 부가적인 부하가 발생하지만 상태정보의 관리를 통해 무선접속과 신호망 측면에서의 부하를 상당히 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
세번째로, 단말이 망에 서비스 설정 및 해제를 요구하는 사건 기간 동안에 도착하는 입호의 수 (call-to-transition ratio (CTR))에 기반하여 각 사용자에 대한 적절한 상태정보 관리기법을 선택해 주는 적응적 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 사용자의 변화하는 CTR에 대해 적절한 상태정보 관리기법을 동적으로 선택해 준다. 또한, 단말의 전원이 꺼진 기간의 분포와 발신자와 착신자가 같은 영역에 위치할 확률이 적응적 기법의 성능에 미치는 영향도 분석한다.
네번째로, 이동단말의 상태천이 모델링에 기반하여 데이터 서비스를 효과적으로 제공하기 위해 개발된 GPRS (General Packet Radio Service) 에서 단말의 상태관리를 분석한다. 무선자원과 신호망의 효과적인 관리를 위해 정의된 유휴 (idle), 준비 (ready), 대기 (standby) 상태간의 천이를 모델링하고 준-마르코프 과정을 이용하여 각 상태에서의 정상상태 확률을 유도한다. 다양한 매개변수들이 정상상태 확률에 미치는 영향을 분석하고 GPRS 망에서 위치갱신과 페이징의 수의 합으로 표현되는 비용함수를 도입하여 상향 셀-기반의 위치갱신과 하향 페이징 트래픽 사이의 장단점을 분석한다.
마지막으로, Mobile IP에서 개인이동성 관리를 위한 최적화된 라우팅 기법을 제안하고 기존의 삼각 라우팅 기법과 성능을 비교한다. 이후, 연속적인 위치갱신 사이의 기간 동안에 도착하는 입호의 수 (call-to-mobility ratio (CMR))에 기반하여 각 사용자에 대한 적절한 개인이동성 관리기법을 선택해 주는 적응적 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 사용자의 변화하는 CMR에 대해 적절한 개인이동성 관리기법을 동적으로 선택해 준다. 또한, FA (foreign agent) 영역에서 체재하는 시간 분포가 적응적 기법의 성능에 미치는 영항도 분석한다.
