3 research outputs found
Optimization of 5G Second Phase Heterogeneous Radio Access Networks with Small Cells
Due to the exponential increase in high data-demanding applications and their services per
coverage area, it is becoming challenging for the existing cellular network to handle the massive
sum of users with their demands. It is conceded to network operators that the current
wireless network may not be capable to shelter future traffic demands. To overcome the challenges
the operators are taking interest in efficiently deploying the heterogeneous network.
Currently, 5G is in the commercialization phase. Network evolution with addition of small
cells will develop the existing wireless network with its enriched capabilities and innovative
features. Presently, the 5G global standardization has introduced the 5G New Radio (NR) under
the 3rd Generation Partnership Project (3GPP). It can support a wide range of frequency
bands (<6 GHz to 100 GHz).
For different trends and verticals, 5G NR encounters, functional splitting and its cost evaluation
are well-thought-out. The aspects of network slicing to the assessment of the business
opportunities and allied standardization endeavours are illustrated. The study explores the
carrier aggregation (Pico cellular) technique for 4G to bring high spectral efficiency with the
support of small cell massification while benefiting from statistical multiplexing gain. One
has been able to obtain values for the goodput considering CA in LTE-Sim (4G), of 40 Mbps
for a cell radius of 500 m and of 29 Mbps for a cell radius of 50 m, which is 3 times higher
than without CA scenario (2.6 GHz plus 3.5 GHz frequency bands).
Heterogeneous networks have been under investigation for many years. Heterogeneous network
can improve users service quality and resource utilization compared to homogeneous
networks. Quality of service can be enhanced by putting the small cells (Femtocells or Picocells)
inside the Microcells or Macrocells coverage area. Deploying indoor Femtocells for 5G
inside the Macro cellular network can reduce the network cost. Some service providers have
started their solutions for indoor users but there are still many challenges to be addressed.
The 5G air-simulator is updated to deploy indoor Femto-cell with proposed assumptions with
uniform distribution. For all the possible combinations of apartments side length and transmitter
power, the maximum number of supported numbers surpassed the number of users
by more than two times compared to papers mentioned in the literature. Within outdoor environments,
this study also proposed small cells optimization by putting the Pico cells within
a Macro cell to obtain low latency and high data rate with the statistical multiplexing gain of
the associated users.
Results are presented 5G NR functional split six and split seven, for three frequency bands
(2.6 GHz, 3.5GHz and 5.62 GHz). Based on the analysis for shorter radius values, the best
is to select the 2.6 GHz to achieve lower PLR and to support a higher number of users, with
better goodput, and higher profit (for cell radius u to 400 m). In 4G, with CA, from the
analysis of the economic trade-off with Picocell, the Enhanced multi-band scheduler EMBS
provide higher revenue, compared to those without CA. It is clearly shown that the profit of
CA is more than 4 times than in the without CA scenario. This means that the slight increase
in the cost of CA gives back more than 4-time profit relatively to the ”without” CA scenario.Devido ao aumento exponencial de aplicações/serviços de elevado débito por unidade de
área, torna-se bastante exigente, para a rede celular existente, lidar com a enormes quantidades
de utilizadores e seus requisitos. É reconhecido que as redes móveis e sem fios atuais
podem não conseguir suportar a procura de tráfego junto dos operadores. Para responder
a estes desafios, os operadores estão-se a interessar pelo desenvolvimento de redes heterogéneas
eficientes. Atualmente, a 5G está na fase de comercialização. A evolução destas
redes concretizar-se-á com a introdução de pequenas células com aptidões melhoradas e
características inovadoras. No presente, os organismos de normalização da 5G globais introduziram
os Novos Rádios (NR) 5G no contexto do 3rd Generation Partnership Project
(3GPP). A 5G pode suportar uma gama alargada de bandas de frequência (<6 a 100 GHz).
Abordam-se as divisões funcionais e avaliam-se os seus custos para as diferentes tendências
e verticais dos NR 5G. Ilustram-se desde os aspetos de particionamento funcional da rede à
avaliação das oportunidades de negócio, aliadas aos esforços de normalização. Exploram-se
as técnicas de agregação de espetro (do inglês, CA) para pico células, em 4G, a disponibilização
de eficiência espetral, com o suporte da massificação de pequenas células, e o ganho
de multiplexagem estatística associado. Obtiveram-se valores do débito binário útil, considerando
CA no LTE-Sim (4G), de 40 e 29 Mb/s para células de raios 500 e 50 m, respetivamente,
três vezes superiores em relação ao caso sem CA (bandas de 2.6 mais 3.5 GHz).
Nas redes heterogéneas, alvo de investigação há vários anos, a qualidade de serviço e a utilização
de recursos podem ser melhoradas colocando pequenas células (femto- ou pico-células)
dentro da área de cobertura de micro- ou macro-células). O desenvolvimento de pequenas
células 5G dentro da rede com macro-células pode reduzir os custos da rede. Alguns prestadores
de serviços iniciaram as suas soluções para ambientes de interior, mas ainda existem
muitos desafios a ser ultrapassados. Atualizou-se o 5G air simulator para representar a
implantação de femto-células de interior com os pressupostos propostos e distribuição espacial
uniforme. Para todas as combinações possíveis do comprimento lado do apartamento, o
número máximo de utilizadores suportado ultrapassou o número de utilizadores suportado
(na literatura) em mais de duas vezes. Em ambientes de exterior, propuseram-se pico-células
no interior de macro-células, de forma a obter atraso extremo-a-extremo reduzido e taxa de
transmissão dados elevada, resultante do ganho de multiplexagem estatística associado.
Apresentam-se resultados para as divisões funcionais seis e sete dos NR 5G, para 2.6 GHz,
3.5GHz e 5.62 GHz. Para raios das células curtos, a melhor solução será selecionar a banda
dos 2.6 GHz para alcançar PLR (do inglês, PLR) reduzido e suportar um maior número de
utilizadores, com débito binário útil e lucro mais elevados (para raios das células até 400 m).
Em 4G, com CA, da análise do equilíbrio custos-proveitos com pico-células, o escalonamento
multi-banda EMBS (do inglês, Enhanced Multi-band Scheduler) disponibiliza proveitos superiores
em comparação com o caso sem CA. Mostra-se claramente que lucro com CA é mais
de quatro vezes superior do que no cenário sem CA, o que significa que um aumento ligeiro
no custo com CA resulta num aumento de 4-vezes no lucro relativamente ao cenário sem CA