Next-Generation Self-Organizing Networks through a Machine Learning Approach

Fecha de lectura de Tesis Doctoral: 17 Diciembre 2018.Para reducir los costes de gestión de las redes celulares, que, con el tiempo, aumentaban en complejidad, surgió el concepto de las redes autoorganizadas, o self-organizing networks (SON). Es decir, la automatización de las tareas de gestión de una red celular para disminuir los costes de infraestructura (CAPEX) y de operación (OPEX). Las tareas de las SON se dividen en tres categorías: autoconfiguración, autooptimización y autocuración. El objetivo de esta tesis es la mejora de las funciones SON a través del desarrollo y uso de herramientas de aprendizaje automático (machine learning, ML) para la gestión de la red. Por un lado, se aborda la autocuración a través de la propuesta de una novedosa herramienta para una diagnosis automática (RCA), consistente en la combinación de múltiples sistemas RCA independientes para el desarrollo de un sistema compuesto de RCA mejorado. A su vez, para aumentar la precisión de las herramientas de RCA mientras se reducen tanto el CAPEX como el OPEX, en esta tesis se proponen y evalúan herramientas de ML de reducción de dimensionalidad en combinación con herramientas de RCA. Por otro lado, en esta tesis se estudian las funcionalidades multienlace dentro de la autooptimización y se proponen técnicas para su gestión automática. En el campo de las comunicaciones mejoradas de banda ancha, se propone una herramienta para la gestión de portadoras radio, que permite la implementación de políticas del operador, mientras que, en el campo de las comunicaciones vehiculares de baja latencia, se propone un mecanismo multicamino para la redirección del tráfico a través de múltiples interfaces radio. Muchos de los métodos propuestos en esta tesis se han evaluado usando datos provenientes de redes celulares reales, lo que ha permitido demostrar su validez en entornos realistas, así como su capacidad para ser desplegados en redes móviles actuales y futuras

Cellular and Wi-Fi technologies evolution: from complementarity to competition

This PhD thesis has the characteristic to span over a long time because while working on it, I was working as a research engineer at CTTC with highly demanding development duties. This has delayed the deposit more than I would have liked. On the other hand, this has given me the privilege of witnessing and studying how wireless technologies have been evolving over a decade from 4G to 5G and beyond. When I started my PhD thesis, IEEE and 3GPP were defining the two main wireless technologies at the time, Wi-Fi and LTE, for covering two substantially complementary market targets. Wi-Fi was designed to operate mostly indoor, in unlicensed spectrum, and was aimed to be a simple and cheap technology. Its primary technology for coexistence was based on the assumption that the spectrum on which it was operating was for free, and so it was designed with interference avoidance through the famous CSMA/CA protocol. On the other hand, 3GPP was designing technologies for licensed spectrum, a costly kind of spectrum. As a result, LTE was designed to take the best advantage of it while providing the best QoE in mainly outdoor scenarios. The PhD thesis starts in this context and evolves with these two technologies. In the first chapters, the thesis studies radio resource management solutions for standalone operation of Wi-Fi in unlicensed and LTE in licensed spectrum. We anticipated the now fundamental machine learning trend by working on machine learning-based radio resource management solutions to improve LTE and Wi-Fi operation in their respective spectrum. We pay particular attention to small cell deployments aimed at improving the spectrum efficiency in licensed spectrum, reproducing small range scenarios typical of Wi-Fi settings. IEEE and 3GPP followed evolving the technologies over the years: Wi-Fi has grown into a much more complex and sophisticated technology, incorporating the key features of cellular technologies, like HARQ, OFDMA, MU-MIMO, MAC scheduling and spatial reuse. On the other hand, since Release 13, cellular networks have also been designed for unlicensed spectrum. As a result, the two last chapters of this thesis focus on coexistence scenarios, in which LTE needs to be designed to coexist with Wi-Fi fairly, and NR, the radio access for 5G, with Wi-Fi in 5 GHz and WiGig in 60 GHz. Unlike LTE, which was adapted to operate in unlicensed spectrum, NR-U is natively designed with this feature, including its capability to operate in unlicensed in a complete standalone fashion, a fundamental new milestone for cellular. In this context, our focus of analysis changes. We consider that these two technological families are no longer targeting complementarity but are now competing, and we claim that this will be the trend for the years to come. To enable the research in these multi-RAT scenarios, another fundamental result of this PhD thesis, besides the scientific contributions, is the release of high fidelity models for LTE and NR and their coexistence with Wi-Fi and WiGig to the ns-3 open-source community. ns-3 is a popular open-source network simulator, with the characteristic to be multi-RAT and so naturally allows the evaluation of coexistence scenarios between different technologies. These models, for which I led the development, are by academic citations, the most used open-source simulation models for LTE and NR and havereceived fundings from industry (Ubiquisys, WFA, SpiderCloud, Interdigital, Facebook) and federal agencies (NIST, LLNL) over the years.Aquesta tesi doctoral té la característica d’allargar-se durant un llarg període de temps ja que mentre treballava en ella, treballava com a enginyera investigadora a CTTC amb tasques de desenvolupament molt exigents. Això ha endarrerit el dipositar-la més del que m’hagués agradat. D’altra banda, això m’ha donat el privilegi de ser testimoni i estudiar com han evolucionat les tecnologies sense fils durant més d’una dècada des del 4G fins al 5G i més enllà. Quan vaig començar la tesi doctoral, IEEE i 3GPP estaven definint les dues tecnologies sense fils principals en aquell moment, Wi-Fi i LTE, que cobreixen dos objectius de mercat substancialment complementaris. Wi-Fi va ser dissenyat per funcionar principalment en interiors, en espectre sense llicència, i pretenia ser una tecnologia senzilla i barata. La seva tecnologia primària per a la convivència es basava en el supòsit que l’espectre en el que estava operant era de franc, i, per tant, es va dissenyar simplement evitant interferències a través del famós protocol CSMA/CA. D’altra banda, 3GPP estava dissenyant tecnologies per a espectres amb llicència, un tipus d’espectre costós. Com a resultat, LTE està dissenyat per treure’n el màxim profit alhora que proporciona el millor QoE en escenaris principalment a l’aire lliure. La tesi doctoral comença amb aquest context i evoluciona amb aquestes dues tecnologies. En els primers capítols, estudiem solucions de gestió de recursos de radio per a operacions en espectre de Wi-Fi sense llicència i LTE amb llicència. Hem anticipat l’actual tendència fonamental d’aprenentatge automàtic treballant solucions de gestió de recursos de radio basades en l’aprenentatge automàtic per millorar l’LTE i Wi-Fi en el seu espectre respectiu. Prestem especial atenció als desplegaments de cèl·lules petites destinades a millorar la eficiència d’espectre llicenciat, reproduint escenaris de petit abast típics de la configuració Wi-Fi. IEEE i 3GPP van seguir evolucionant les tecnologies al llarg dels anys: El Wi-Fi s’ha convertit en una tecnologia molt més complexa i sofisticada, incorporant les característiques clau de les tecnologies cel·lulars, com ara HARQ i la reutilització espacial. D’altra banda, des de la versió 13, també s’han dissenyat xarxes cel·lulars per a espectre sense llicència. Com a resultat, els dos darrers capítols d’aquesta tesi es centren en aquests escenaris de convivència, on s’ha de dissenyar LTE per conviure amb la Wi-Fi de manera justa, i NR, l’accés a la radio per a 5G amb Wi-Fi a 5 GHz i WiGig a 60 GHz. A diferència de LTE, que es va adaptar per funcionar en espectre sense llicència, NR-U està dissenyat de forma nativa amb aquesta característica, inclosa la seva capacitat per operar sense llicència de forma autònoma completa, una nova fita fonamental per al mòbil. En aquest context, el nostre focus d’anàlisi canvia. Considerem que aquestes dues famílies de tecnologia ja no estan orientades cap a la complementarietat, sinó que ara competeixen, i afirmem que aquesta serà el tendència per als propers anys. Per permetre la investigació en aquests escenaris multi-RAT, un altre resultat fonamental d’aquesta tesi doctoral, a més de les aportacions científiques, és l’alliberament de models d’alta fidelitat per a LTE i NR i la seva coexistència amb Wi-Fi a la comunitat de codi obert ns-3. ns-3 és un popular simulador de xarxa de codi obert, amb la característica de ser multi-RAT i, per tant, permet l’avaluació de manera natural d’escenaris de convivència entre diferents tecnologies. Aquests models, pels quals he liderat el desenvolupament, són per cites acadèmiques, els models de simulació de codi obert més utilitzats per a LTE i NR i que han rebut finançament de la indústria (Ubiquisys, WFA, SpiderCloud, Interdigital, Facebook) i agències federals (NIST, LLNL) al llarg dels anys.Esta tesis doctoral tiene la característica de extenderse durante mucho tiempo porque mientras trabajaba en ella, trabajaba como ingeniera de investigación en CTTC con tareas de desarrollo muy exigentes. Esto ha retrasado el depósito más de lo que me hubiera gustado. Por otro lado, gracias a ello, he tenido el privilegio de presenciar y estudiar como las tecnologías inalámbricas han evolucionado durante una década, de 4G a 5G y más allá. Cuando comencé mi tesis doctoral, IEEE y 3GPP estaban definiendo las dos principales tecnologías inalámbricas en ese momento, Wi-Fi y LTE, cumpliendo dos objetivos de mercado sustancialmente complementarios. Wi-Fi fue diseñado para funcionar principalmente en interiores, en un espectro sin licencia, y estaba destinado a ser una tecnología simple y barata. Su tecnología primaria para la convivencia se basaba en el supuesto en que el espectro en el que estaba operando era gratis, y así fue diseñado simplemente evitando interferencias a través del famoso protocolo CSMA/CA. Por otro lado, 3GPP estaba diseñando tecnologías para espectro con licencia, un tipo de espectro costoso. Como resultado, LTE está diseñado para aprovechar el espectro al máximo proporcionando al mismo tiempo el mejor QoE en escenarios principalmente al aire libre. La tesis doctoral parte de este contexto y evoluciona con estas dos tecnologías. En los primeros capítulos, estudiamos las soluciones de gestión de recursos de radio para operación en espectro Wi-Fi sin licencia y LTE con licencia. Anticipamos la tendencia ahora fundamental de aprendizaje automático trabajando en soluciones de gestión de recursos de radio para mejorar LTE y funcionamiento deWi-Fi en su respectivo espectro. Prestamos especial atención a las implementaciones de células pequeñas destinadas a mejorar la eficiencia de espectro licenciado, reproduciendo los típicos escenarios de rango pequeño de la configuración Wi-Fi. IEEE y 3GPP siguieron evolucionando las tecnologías a lo largo de los años: Wi-Fi se ha convertido en una tecnología mucho más compleja y sofisticada, incorporando las características clave de las tecnologías celulares, como HARQ, OFDMA, MU-MIMO, MAC scheduling y la reutilización espacial. Por otro lado, desde la Release 13, también se han diseñado redes celulares para espectro sin licencia. Como resultado, los dos últimos capítulos de esta tesis se centran en estos escenarios de convivencia, donde LTE debe diseñarse para coexistir con Wi-Fi de manera justa, y NR, el acceso por radio para 5G con Wi-Fi en 5 GHz y WiGig en 60 GHz. A diferencia de LTE, que se adaptó para operar en espectro sin licencia, NR-U está diseñado de forma nativa con esta función, incluyendo su capacidad para operar sin licencia de forma completamente independiente, un nuevo hito fundamental para los celulares. En este contexto, cambia nuestro enfoque de análisis. Consideramos que estas dos familias tecnológicas ya no tienen como objetivo la complementariedad, sino que ahora están compitiendo, y afirmamos que esta será la tendencia para los próximos años. Para permitir la investigación en estos escenarios de múltiples RAT, otro resultado fundamental de esta tesis doctoral, además de los aportes científicos, es el lanzamiento de modelos de alta fidelidad para LTE y NR y su coexistencia con Wi-Fi y WiGig a la comunidad de código abierto de ns-3. ns-3 es un simulador popular de red de código abierto, con la característica de ser multi-RAT y así, naturalmente, permite la evaluación de escenarios de convivencia entre diferentes tecnologías. Estos modelos, para los cuales lideré el desarrollo, son por citas académicas, los modelos de simulación de código abierto más utilizados para LTE y NR y han recibido fondos de la industria (Ubiquisys, WFA, SpiderCloud, Interdigital, Facebook) y agencias federales (NIST, LLNL) a lo largo de los años.Postprint (published version

Recent Developments in Smart Healthcare

Medicine is undergoing a sector-wide transformation thanks to the advances in computing and networking technologies. Healthcare is changing from reactive and hospital-centered to preventive and personalized, from disease focused to well-being centered. In essence, the healthcare systems, as well as fundamental medicine research, are becoming smarter. We anticipate significant improvements in areas ranging from molecular genomics and proteomics to decision support for healthcare professionals through big data analytics, to support behavior changes through technology-enabled self-management, and social and motivational support. Furthermore, with smart technologies, healthcare delivery could also be made more efficient, higher quality, and lower cost. In this special issue, we received a total 45 submissions and accepted 19 outstanding papers that roughly span across several interesting topics on smart healthcare, including public health, health information technology (Health IT), and smart medicine

Split Federated Learning for 6G Enabled-Networks: Requirements, Challenges and Future Directions

Sixth-generation (6G) networks anticipate intelligently supporting a wide range of smart services and innovative applications. Such a context urges a heavy usage of Machine Learning (ML) techniques, particularly Deep Learning (DL), to foster innovation and ease the deployment of intelligent network functions/operations, which are able to fulfill the various requirements of the envisioned 6G services. Specifically, collaborative ML/DL consists of deploying a set of distributed agents that collaboratively train learning models without sharing their data, thus improving data privacy and reducing the time/communication overhead. This work provides a comprehensive study on how collaborative learning can be effectively deployed over 6G wireless networks. In particular, our study focuses on Split Federated Learning (SFL), a technique recently emerged promising better performance compared with existing collaborative learning approaches. We first provide an overview of three emerging collaborative learning paradigms, including federated learning, split learning, and split federated learning, as well as of 6G networks along with their main vision and timeline of key developments. We then highlight the need for split federated learning towards the upcoming 6G networks in every aspect, including 6G technologies (e.g., intelligent physical layer, intelligent edge computing, zero-touch network management, intelligent resource management) and 6G use cases (e.g., smart grid 2.0, Industry 5.0, connected and autonomous systems). Furthermore, we review existing datasets along with frameworks that can help in implementing SFL for 6G networks. We finally identify key technical challenges, open issues, and future research directions related to SFL-enabled 6G networks

Data Analytics and Knowledge Discovery for Root Cause Analysis in LTE Self-Organizing Networks.

En las últimas décadas, las redes móviles han cobrado cada vez más importancia en el mundo de las telecomunicaciones. Lo que empezó con el objetivo de dar un servicio de voz a nivel global, ha tomado recientemente la direcci\'on de convertirse en un servicio casi exclusivo de datos en banda ancha, dando lugar a la red LTE. Como consecuencia de la continua aparición de nuevos servicios, los usuarios demandan cada vez redes con mayor capacidad, mejor calidad de servicio y a precios menores. Esto provoca una dura competición entre los operadores, que necesitan reducir costes y cortes en el servicio causados por trabajos de mejora o problemas. Para este fin, las redes autoorganizadas SON (Self-Organizing Network) proporcionan herramientas para la automatización de las tareas de operación y mantenimiento, haciéndolas más rápidas y mantenibles por pequeños equipos de expertos. Las funcionalidades SON se dividen en tres grupos principales: autoconfiguración (Self-configuration, los elementos nuevos se configuran de forma automática), autooptimización (Self-optimization, los parámetros de la red se actualizan de forma automática para dar el mejor servicio posible) y autocuración (Self-healing, la red se recupera automáticamente de problemas). En el ambiente competitivo de las redes móviles, los cortes de servicio provocados por problemas en la red causan un gran coste de oportunidad, dado que afectan a la experiencia de usuario. Self-healing es la función SON que se encarga de la automatización de la resolución de problemas. El objetivo principal de Self-healing es reducir el tiempo que dura la resolución de un problema y liberar a los expertos de tareas repetitivas. Self-healing tiene cuatro procesos principales: detección (identificar que los usuarios tienen problemas en una celda), compensación (redirigir los recursos de la red para cubrir a los usuarios afectados), diagnosis (encontrar la causa de dichos problemas) y recuperación (realizar las acciones necesarias para devolver los elementos afectados a su operación normal). De todas las funcionalidades SON, Self-healing (especialmente la función de diagnosis) es la que constituye el mayor desafío, dada su complejidad, y por tanto, es la que menos se ha desarrollado. No hay sistemas comerciales que hagan una diagnosis automática con la suficiente fiabilidad para convencer a los operadores de red. Esta falta de desarrollo se debe a la ausencia de información necesaria para el diseño de sistemas de diagnosis automática. No hay bases de datos que recojan datos de rendimiento de la red en casos problemáticos y los etiqueten con la causa del problema que puedan ser estudiados para encontrar los mejores algoritmos de tratamiento de datos. A pesar de esto, se han propuesto soluciones basadas en la Inteligencia Artificial (IA) para la diagnosis, tomando como punto de partida la limitada información disponible. Estos algoritmos a su vez necesitan ser entrenados con datos realistas. Nuevamente, dado que no hay bases de datos de problemas reales, los datos de entrenamiento suelen ser extraídos de simulaciones, lo cual les quita realismo. La causa de la falta de datos es que los expertos en resolución de problemas no registran los casos conforme los van solucionando. En el ambiente competitivo en el que trabajan, su tiempo es un recurso limitado que debe ser utilizado para resolver problemas y no para registrarlos. En el caso en que tales bases de datos fueran recogidas, un aspecto importante a tener en cuenta es que el volumen, variabilidad y velocidad de generación de los datos hacen que éste sea considerado un problema Big Data. El problema principal de los sistemas de diagnosis automática es la falta de conocimiento experto. Para resolver esto, el conocimiento experto debe convertirse a un formato utilizable. Este proceso se conoce como adquisición del conocimiento. Hay dos aproximaciones a la adquisición del conocimiento: manual(a través de entrevistas o con la implicación de los expertos en el desarrollo) o a través de la analítica de datos (minería de datos en bases de datos que contienen el resultado del trabajo de los expertos). Esta tesis estudia la aproximación de la analítica de datos, utilizando las técnicas KDD (Knowledge Discovery and Datamining). Para que esta aproximación pueda ser utilizada, se requiere la existencia de una base de datos de casos reales de fallo, lo cual es un gran desafío. La visión general de esta tesis es una plataforma en la que cada vez que un experto diagnostica un problema en la red, éste puede reportarlo con un esfuerzo mínimo y almacenarlo en el sistema. La parte central de este sistema es un algoritmo de diagnosis (en esta tesis un controlador de lógica borrosa) que evoluciona y mejora aprendiendo de cada nuevo ejemplo, hasta llegar al punto en el que los expertos pueden confiar en su precisión para los problemas más comunes. Cada vez que surja un nuevo problema, se añadirá a la base de datos del sistema, incrementando así aún más su potencia. El fin es liberar a los expertos de tareas repetitivas, de modo que puedan dedicar su tiempo a desafíos cuya resolución sea más gratificante. Por tanto, el primer objetivo de esta tesis es la colección de una base de datos de casos reales de fallos. Para ello, se diseña una interfaz de usuario para la recolección de datos teniendo en cuenta como requisito prioritario la facilidad de uso. Una vez que se dispone de datos recogidos, se analizarán para comprender mejor sus propiedades y obtener la información necesaria para el diseño de los algoritmos de analítica de datos. Otro objetivo de esta tesis es la creación de un modelo de fallos de LTE, encontrando las relaciones entre el rendimiento de la red y la ocurrencia de los problemas. La adquisición del conocimiento se realiza mediante la aplicación de algoritmos de analítica sobre los datos recogidos. Se diseña un proceso KDD que extrae los parámetros de un controlador de lógica borrosa y se aplica sobre la base de datos recogida. Finalmente, esta tesis también tiene como objetivo realizar un análisis de los aspectos Big Data de las funciones Self-healing, y tenerlos en cuenta a la hora de diseñar los algoritmos

Efficient Decision Support Systems

This series is directed to diverse managerial professionals who are leading the transformation of individual domains by using expert information and domain knowledge to drive decision support systems (DSSs). The series offers a broad range of subjects addressed in specific areas such as health care, business management, banking, agriculture, environmental improvement, natural resource and spatial management, aviation administration, and hybrid applications of information technology aimed to interdisciplinary issues. This book series is composed of three volumes: Volume 1 consists of general concepts and methodology of DSSs; Volume 2 consists of applications of DSSs in the biomedical domain; Volume 3 consists of hybrid applications of DSSs in multidisciplinary domains. The book is shaped decision support strategies in the new infrastructure that assists the readers in full use of the creative technology to manipulate input data and to transform information into useful decisions for decision makers

Methods for Self-Healing based on traces and unsupervised learning in Self-Organizing Networks

With the advent of Long-Term Evolution (LTE) networks and the spread of a highly varied range of services, mobile operators are increasingly aware of the need to strengthen their maintenance and operational tasks in order to ensure a quality and positive user experience. Furthermore, the co- existence of multiple Radio Access Technologies (RAT), the increase in the traffic demand and the need to provide a great variety of services are steering the cellular network toward a new scenario where management tasks are becoming increasingly complex. As a result, mobile operators are focusing their efforts to deal with the maintenance of their networks without increasing either operational expenditures (OPEX) or capital expenditures (CAPEX). In this context, it is becoming necessary to effectively automate the management tasks through the concept of the Self-Organizing Networks (SON). In particular, SON functions cover three different areas: Self-Configuration, Self-Optimization and Self- Healing. Self-Configuration automates the deployment of new network elements and their parameter configuration. Self-Optimization is in charge of modifying the configuration of the parameters in order to enhance user experience. Finally, Self-Healing aims reduce the impact that failures and services degradation have on the end-user. To that end, Self-Healing (SH) systems monitor the network elements through several alarms, measurements and indicators in order to detect outage and degraded cells, then, diagnose the cause of their problem and, finally, execute the compensation or recovery actions. Even though mobile networks are become more prone to failures due to their huge increase in complexity, the automation of the troubleshooting tasks through the SH functionality has not been fully realized. Traditionally, both the research and the development of SON networks have been related to Self-Configuration and Self-Optimization. This has been mainly due to the challenges that need to be faced when SH systems are studied and implemented. This is especially relevant in the case of fault diagnosis. However, mobile operators are paying increasingly more attention to self-healing systems, which entails creating options to face those challenges that allow the development of SH functions. On the one hand, currently, the diagnosis continues to be manually done since it requires considerable hard-earned experience in order to be able to effectively identify the fault cause. In particular, troubleshooting experts thoroughly analyze the performance of the degraded network elements by means of measurements and indicators in order to identify the cause of the detected anomalies and symptoms. Therefore, automating the diagnosis tasks means knowing what specific performance indicators have to be analyzed and how to map the identified symptoms with the associate fault cause. This knowledge is acquired over time and it is characterized by being operator-specific based on their policies and network features. Furthermore, troubleshooting experts typically solve the failures in a network without either documenting the troubleshooting process or recording the analyzed indicators along with the label of the identified fault cause. In addition, because there is no specific regulation on documentation, the few documented faults are neither properly defined nor described in a standard way (e.g. the same fault cause may be appointed with different labels), making it even more difficult to automate the extraction of the expert knowledge. As a result, this a lack of documentation and lack of historical reported faults makes automation of diagnosis process more challenging. On the other hand, when the exact root cause cannot be remotely identified through the statistical information gathered at cell level, drive test are scheduled for further information. These drive tests aim to monitor mobile network performance by using vehicles to personally measure the radio interface quality along a predefined route. In particular, the troubleshooting experts use specialized test equipment in order to manually collect user-level measurements. Consequently, drive test entail a hefty expense for mobile operators, since it involves considerable investment in time and costly resources (such as personal, vehicles and complex test equipment). In this context, the Third Generation Partnership Project (3GPP) has standardized the automatic collection of field measurements (e.g. signaling messages, radio measurements and location information) through the mobile traces features and its extended functionality, the Minimization of Drive Tests (MDT). In particular, those features allow to automatically monitor the network performance in detail, reaching areas that cannot be covered by drive testing (e.g. indoor or private zones). Thus, mobile traces are regarded as an important enabler for SON since they avoid operators to rely on those expensive drive tests while, at the same time, provide greater details than the traditional cell-level indicators. As a result, enhancing the SH functionalities through the mobile traces increases the potential cost savings and the granularity of the analysis. Hence, in this thesis, several solutions are proposed to overcome the limitations that prevent the development of SH with special emphasis on the diagnosis phase. To that end, the lack of historical labeled databases has been addressed in two main ways. First, unsupervised techniques have been used to automatically design diagnosis system from real data without requiring either documentation or historical reports about fault cases. Second, a group of significant faults have been modeled and implemented in a dynamic system level simulator in order to generate an artificial labeled database, which is extremely important in evaluating and comparing the proposed solutions with the state-of- the-art algorithm. Then, the diagnosis of those faults that cannot be identified through the statistical performance indicators gathered at cell level is automated by the analysis of the mobile traces avoiding the costly drive test. In particular, in this thesis, the mobile traces have been used to automatically identify the cause of each unexpected user disconnection, to geo-localize RF problems that affect the cell performance and to identify the impact of a fault depending on the availability of legacy systems (e.g. Third Generation, 3G). Finally, the proposed techniques have been validated using real and simulated LTE data by analyzing its performance and comparing it with reference mechanisms