In recent two decades, the telecommunications systems have undergone two major transformations. The circuit-switched voice communications systems converged with the packet-switched data communications systems. Hence a fixed terrestrial data communications system emerged, which was well suited for integrated voice and data services. While that substantial change in communications paradigms and technology was in progress, the cellular and wireless communications systems appeared and underwent rapid evolution and growth. Two global communications systems have thus emerged: the cellular system, being the largest communications infrastructure ever created by man, and the Internet, being the second largest one [1–4].
The two systems offered similar services to users. In one system the data communications was the common service and voice communications was considered an extra one. In the other system, it was the other way round. While the two systems are essentially different, they have supported one community of users. A new convergence has therefore commenced. It has been heading towards the mobile Internet, a next generation communications system, based on cellular and wireless technologies and the Internet Protocol, towards an all-IP system, where all users are mobile, always connected and active. The move towards a global, Internet-based cellular system has been an ambitious idea. It had been known already for long that, in order to enable the change, the emerging all-IP system needed to be designed with care, as it would force an architecture change to the existing systems and that it would eventually influence communications paradigms.
Considerable efforts have been made by the telecommunications industry: research centers, academia, equipment vendors and telecom operators on the third generation systems (3G) and the fourth generation (4G).
The results have been recapitulated in standards developed under the auspices of various standardization bodies, primarily the 3GPP and the IETF. Solutions have been implemented, validated and deployed.
Along time it has also become clear, that these systems would not yet deliver the promise of an all-IP system. While the support for device mobility in the cellular systems was natural, the support for host mobility had not been envisioned in the architecture of the Internet and so it was not supported by the Internet protocols. It was known that the Internet didn’t have management and control capabilities to support mobility. Gradually, it has become also clear that IP-based mobility management would introduce substantial complexity as it would require advanced location and handover management for the strict control of hosts that move.
For a reason of architectural assumptions and communications paradigms inherited from the past, including the communication model of the Internet, the approaches to network management and control were essentially different in the converging systems. In particular, the requirement of continuous reachability of moving hosts was difficult to satisfy. But it was also well understood, that ubiquitous and seamless mobility would be the key driver for the convergence and a major enabler for the next generation system and that this particular capability of a system, the seamless IP-based host mobility, would secure the growth of the telecommunication industry in the next years.
This dissertation concentrates on the essential problem of introducing mobility support for moving hosts in the next generation system. It contains a description of an architecture of a mobility management system for a future all-IP communications system. It recognizes the requirements for mobility management and overcomes the constraints that are rooted in the converging systems.
The proposed architecture includes the structure of a future mobility management system and the necessary elements. It specifies selected mobility procedures and selected control flows for location and handover management. The focus is on the management and control towards secure and seamless handover. The signalling for handover has been designed for the Internet, where such capability has been missing.

Podczas dwóch transformacji, które dokonały się w telekomunikacji, systemy telekomunikacyjne uległy całkowitemu przeobrażeniu. Najpierw nastąpiła integracja systemów komunikacji głosowej z systemami transmisji danych. Rozwinęły się systemy wykorzystujące sieci komunikacji naziemnej, przeznaczone do świadczenia usług zintegrowanych obejmujących transmisję głosu i danych. Kiedy wchodziła w dojrzały etap, nastąpił rozwój systemów komunikacji bezprzewodowej. Wskutek tego powstały dwa powszechne systemy komunikacyjne: system telefonii komórkowej, będący największą infrastrukturą komunikacyjną zbudowaną przez człowieka, oraz drugi pod względem liczby użytkowników system komunikacyjny Internet [1–4].
Obydwa systemy realizowały podobne usługi. W jednym systemie transmisja danych była usługą podstawową, zaś usługa komunikacji głosowej była dodatkową, natomiast w drugim systemie było odwrotnie. Mimo że były oparte na różnych pryncypiach komunikacji i miały zasadniczo różne własności użytkowe, obsługiwały jedną populację użytkowników.
Druga transformacja dała początek Internetowi nowej generacji, który integruje system telefonii o strukturze komórkowej oraz publiczny Internet oparty na sieciach przewodowych. Nowy system wciąż ewoluuje dzięki znaczącym osiągnięciom w zakresie efektywnego wykorzystania zasobów radiowych i poszerza swój wielousługowy charakter. Użytkownicy korzystają z niego inaczej niż dotychczas. Są mobilni, stale obecni i aktywni w systemie.
Migracja w kierunku jednego systemu globalnego, w którym nie tylko komunikacja prowadzona przez użytkowników, ale również zarządzanie i sterowanie pracą systemu opierają się na protokołach internetowych, all-IP system, jest dużym wyzwaniem. Ośrodki badawcze, uczelnie, producenci rozwiązań telekomunikacyjnych i operatorzy podjęli wysiłek na rzecz opracowania architektury systemu. Wyspecyfikowano systemy trzeciej i czwartej generacji oraz uzgodniono standardy w ciałach standaryzacyjnych, głównie w 3GPP oraz IETF.
Z czasem zrozumiano, że dokonująca się transformacja prowadzi do zmiany paradygmatów komunikacji, a także metod i technik zarządzania i sterowania systemem. Zrozumiano także, że realizacje systemu, które będą powstawać, nie będą w całości oparte na protokołach internetowych. O ile bowiem obsługa urządzeń mobilnych była czymś naturalnym w systemach komórkowych, o tyle urządzenia mobilne nie są wspierane w systemie Internet.
Architektura Internetu nie uwzględnia sytuacji mobilności urządzeń końcowych, zatem ogólnie mobilność również nie była i wciąż jeszcze nie jest w pełni wspierana przez protokoły internetowe. Wiadomo było, że konieczne będzie wprowadzenie funkcji odpowiedzialnych za określanie bieżącego położenia urządzeń w systemie oraz ścisły nadzór nad przełączeniami pomiędzy punktami dostępu do systemu, które będą częste. Rozumiano także, że wprowadzenie wsparcia dla mobilności do architektury Internetu doprowadzi do wzrostu jej złożoności. W warunkach powszechnej mobilności ujawnią się bariery w zakresie wydajności i skalowalności.
Z powodu uwarunkowań z przeszłości podstawowe wzorce projektowe dla systemów komunikacyjnych i praktykowane modele komunikacji, a zatem architektury obydwu systemów, były zasadniczo różne. W szczególności wymaganie ciągłej łączności z urządzeniami pozostającymi w ruchu było trudne do spełnienia w ramach architektury Internetu. Panowała jednak zgodność, że zapewnienie ciągłej osiągalności urządzeń ruchomych ma zasadnicze znaczenie dla rozwoju nowoczesnego Internetu i że będzie akceleratorem, który zagwarantuje rozwój Internetu w kolejnych latach.
Niniejsza praca koncentruje się na zagadnieniu wprowadzania wsparcia dla urządzeń ruchomych w bezprzewodowych i komórkowych systemach nowej generacji. W szczególności zawiera analizę konsekwencji przyjęcia nowych wymagań dla systemu w całości opartego na protokole IP: all-IP system i przedstawia jego architekturę. Prezentowana architektura przezwycięża ograniczenia, które wywodzą się z konwergentnych systemów. Architektura przybliża koncepcję przyszłego systemu wsparcia mobilności, zasadę działania, strukturę oraz charakterystykę kluczowych elementów.
Praca omawia także wybrane procedury sygnalizacyjne do sprawowania nadzoru nad urządzeniem, kiedy dochodzi do zmiany punktu przyłączenia do systemu. Są one przeznaczone dla systemu opartego na protokołach internetowych, w którym ta funkcjonalność dotychczas nie była wspierana.

Wydawnictwa nie prowadzą sprzedaży książek z serii "Rozprawy Monografie". Zainteresowanych prosimy o kontakt z ich autorami.