[en] MOBILITY MANAGEMENT IN MOBILE CELLULAR COMMUNICATION NETWORS

• Main Author: PAULO ROBERTO DE LIRA GONDIM
• Other Authors: CARLOS EDUARDO PEDREIRA
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2006
• Subjects: [pt] HEURISTICA; [en] HEURISTICS; [pt] SISTEMA DE COMUNICACAO PESSOAL; [en] PERSONAL COMMUNICATION SYSTEM; [pt] COMUNICACAO MOVEL; [en] MOBILE COMMUNICATION
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8478@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8478@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.8478

[pt] Nos últimos anos, considerável debate tem ocorrido a respeito do tema gerência de mobilidade, face à necessidade de se fazer uso judicioso dos recursos de sinalização destinados para esse fim no âmbito de sistemas de comunicação móvel celular e de sistemas de comunicação pessoal (PCS). Dentre as estratégias de gerência de mobilidade, destaca-se a utilização do conceito de áreas de registro, amplamente empregadas a partir dos sistemas de 2a. geração, e permitindo reduzir o consumo de recursos devido a atualizações de localização. Outro conceito, o de áreas de paging, tem também se tornado bastante difundido, propiciando a economia de recursos gastos na procura de terminais móveis por ocasião de tentativas de completamento de chamadas para estes terminais. Este trabalho inicia-se com discussão a respeito de modelos de mobilidade empregados no estudo de problemas e técnicas da área de comunicações móveis. Dentre tais modelos, destacam- se no contexto do trabalho o modelo baseado em fluxo de fluídos e o modelo gravitacional. O problema de particionamento em áreas de localização (LAPP) é então tratado como um problema de particionamento de grafos, cuja elevada complexidade enseja a utilização de heurísticas capazes de propiciar a obtenção de soluções próximas da ótima. As heurísticas propostas destinam-se ao caso mais comum, em que áreas de localização são coincidentes com áreas de paging. Com base em metodologia utilizada para o LAPP, são propostas soluções para um outro problema, o ISHMP (Inter-Switch Handover Minimization Problem), cuja importância se prende não só ao elevado consumo de recursos mas também aos atrasos impostos pelo sistema aos usuários quando estes trocam de área de Mobile Switching Center. Assim, reduzir ao máximo a ocorrência de tais eventos é vantajoso tanto do ponto de vista do usuário quanto do sistema. As heurísticas propostas são essencialmente as mesmas para ambos os problemas, e mostram superioridade em termos de qualidade das soluções obtidas quando comparadas com propostas de outros autores, através de casos-padrão publicados na literatura e de testbed construído especialmente para a comparação. Apresenta-se ainda discussão a respeito de modelos de mobilidade empregados no estudo de problemas e técnicas da área de comunicações móveis. Dentre tais modelos, destacam- se o modelo baseado em fluxo de fluidos e o modelo gravitacional. O trabalho apresenta também estudo relativo às cargas de sinalização que ocorrem tnato na rede fixa (incluindo o tráfego de consultas e atualizações sobre as bases de dados) quanto na interface aérea. No apêndice, considerando o grafo que modela a rede celular, apresenta-se comprovação formal da conversão de pesos de nós e de arestas em novos pesos de arestas, permitindo o tratamento dos dois problemas de particionamento aqui abordados como problemas de edgepartitioning puros. === [en] In the past few years there hás been considerable debate over the question of mobility management in móbile cellular communication networks, due to the need of using the signaling system resources in a careful way. Among the strategies of location management, the utilization of registration areas has been difunded since the emergence of the second generation mobile communication systems, allowing to reduce the resource consumption due to location updates. Another concept, named paging areas, has also been extensively employed, allowing to save resources utilized localization of mobile terminals during the call setup for mobile stations. Initially, the Location Area Partitioning Problem (LAPP) is treated as a graph partitioning problem, largely recognized as NP-complete ([GARE 79], [LENG 90]) and leading to the utilization of heuristics, able to produce good sub-optimal solutions. The heuristics are proposed to solve the more usual case, where location areas are coincident with paging areas, and the frequency spectrum (radio resources). With the same methodology, another problem, named Inter- Switch Handover Minimization Problem (ISHMP), is adequately solved, being its relevance due to the elevated system resource consumption and to the severe delays imposed to users when their Mobile Switching Centers are changed. Thus, the diminution of the occurrence of such events id advantageous from both the user`s and the system`s points of view. The heuristics are eddentially the same for the two problems, and it is shown the superiority of the quality of the quality of the obtained solutions, when comparing them with other published results. The work also presents discussion about mobility models employed in the study of problems and techniques in the mobile communications area. Among such models, the fluid flow and the gravitational models are highlighted. A study concerning to the signaling load imposed to the fixed network (including queries and location update traffic over databases) and to the air interface is presented. Finally, starting from the average rate of mobile terminated calls and from a previously defined user impatience threshold, a new proposal for the definition of the optimal number of cells per paging area is presented.