The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology (한국정보전자통신기술학회논문지)

Korea Information Electronic Communication Technology (한국정보전자통신기술학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Group Based Two-Layer Mobility Management of MTC Devices in 5G Network

5G 네트워크에서 MTC 단말들의 그룹기반 2계층 이동성 관리 기술

  • Kim, Nam-Sun (Department of Electrical, Electronic and Communication, Daejin University)
  • Received : 2018.08.22
  • Accepted : 2018.10.06
  • Published : 2018.12.29
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In 5G mobile communication, it is necessary to provide different mobility to user equipments(UE) that do not require mobility management or need limited mobility management. In this paper, we propose a two-layer mobility management system that classifies multiple MTC devices with similar mobility levels into c-MTC and m-MTC groups. In order to improve the energy efficiency and service life by reducing the number of control signals generated when TAU is performed, the group header typically performs a Tracking Area Update(TAU) request and adjusts the periodic TAU update period according to the mobility level. The TAU update period of the m-MTC is set to 54 minutes proposed by the 3GPP standard and the c-MTC is set to 12 minutes. Compared to when the UEs perform TAU individually, it is found that the number of control signals decreases by 33% when the MME is not changed and by 49% when the MME is not changed in the m-MTC or c-MTC group.

5G 이동통신에서는 이동성 관리를 필요로 하지 않거나 제한된 이동성 관리만을 필요로 하는 단말에 대하여 차별적으로 이동성을 제공할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 이동 수준이 유사한 다수의 MTC 단말을 c-MTC와 m-MTC 그룹으로 분류하는 2계층 이동성 관리시스템을 제안한다. Tracking Area Update (TAU)를 수행할 때 발생하는 제어신호의 수를 줄여 에너지 효율 및 서비스 수명을 향상시키기 위해 그룹 헤더가 대표적으로 TAU Request를 수행하도록 하며 이동 수준에 따라 주기적인 TAU 갱신 주기를 조절하였다. m-MTC의 TAU 갱신주기는 3GPP 표준에서 제안하는 기본값인 54분으로 설정하였으며, c-MTC는 이 보다 짧은 주기를 갖는 것으로 하여 12분으로 설정하였다. 단말들이 개별적으로 TAU를 실행할 때와 비교해 보면, m-MTC 또는 c-MTC 그룹에서 MME가 변경되지 않는 경우 33% 그리고 MME가 변경되지 않는 경우는 49% 정도 제어신호의 수가 감소함을 알 수 있었다.

Keywords

JBJTBH_2018_v11n6_631_f0001.png 이미지

그림 1. 단말의 초기 등록 과정 Fig. 1. Initial attach procedure of UE

JBJTBH_2018_v11n6_631_f0002.png 이미지

그림 2. TAU 절차 Fig. 2. TAU procedure

JBJTBH_2018_v11n6_631_f0003.png 이미지

그림 3. 그룹기반 2-계층 TA Fig. 3. Group-based 2-layer TA

JBJTBH_2018_v11n6_631_f0004.png 이미지

그림 4. 제어신호의 수 Fig. 4. The number of control signal

JBJTBH_2018_v11n6_631_f0005.png 이미지

그림 5. 제어신호의 비율 Fig. 5. The ratio of control signal

JBJTBH_2018_v11n6_631_f0006.png 이미지

그림 6. 각 그룹에서 제어신호의 수 Fig. 6. The number of control signals in each group

표 1. m-MTC와 c-MTC의 요구조건 Table 1. Requirements of m-MTC and c-MTC

JBJTBH_2018_v11n6_631_t0001.png 이미지

표 2. 제어신호의 수 Table 2. Number of Control Signaling

JBJTBH_2018_v11n6_631_t0002.png 이미지

References

  1. 3GPP TS 22.368, Service requirements for Machine Type Communications (Release 13), Dec. 2014.
  2. Y. G. Kim, S. W. Min, "Proposal and Throughput Analysis of a Management Scheme for MTC Device Clustering Service", The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport System, Vol. 16 No.1 pp.157-165, Feb. 2017. https://doi.org/10.12815/kits.2017.16.1.157
  3. D. G. Kim, H. J. Kim, and D. S. Hong, "The issues and solutions in 3GPP M2M communications", The Journal of Korea Information and Communications Society, Vol. 28, No. 9, pp. 21-28, Aug. 2011.
  4. T. C. Yuan, C. Y. Ho, and C. Y. Huang. "Energy-efficient algorithms and evaluations for massive access management in cellular based machine to machine communications," 2011 IEEE Vehicular Technology Conference, pp. 5-8, Sept. 2011.
  5. P. Zhang, Energy-Efficient Clustering Design for M2M Communications, Master of Science Thesis, Stockholm, Sweden, 2013
  6. TTAR-01.0008, Mobility Management in Next Generation Mobile Core Networks (Technical Report), TTAR, Nov. 2016
  7. H. T. Roh and J. W. Lee, "Mobility Management of M2M Devices with Grouping in the LTE System", The Journal of Korea Information and Communications Society, Vol. 37B, No. 12, pp.1119-1127, 2012.
  8. J. B. Dore, D. Roviras and S. Traverso, "Waveforms Models for Machine Type Communication integrating 5G Networks", No. 1, Dec. 2016.
  9. K. J. Choi, J. Lee, J. H. Kim and K. S. Kim, "A Study on Ultra-Low Latency/ High Efficiency Cellular Systems," Proc. of Summer Conference of Korean Institute of communications and Sciences pp.5-6, 2015.
  10. 3GPP TR 23.799, Study on Archi- tecture for Next Generation, Dec. 2016.
  11. 3GPP TS 24.301 V11.4.0, Non Access Stratum(NAS) protocol for Evolved Packet System(EPS), April. 2013.
  12. Byung-Jin Lee, Sang-Lim Ju, Nam-il Kim, Kyung-Seok Kim, 'Performance Analysis of High-Speed 5G MIMO System in mmWave Band', The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication VOL. 18 No. 5, 2018

Cited by

  1. An Enhanced Control Protocol Design for LADN in 5G Wireless Networks vol.25, pp.12, 2018, https://doi.org/10.9708/jksci.2020.25.12.109