EVEREST IST - 2002 - 00185 : D23 : final report

Deliverable públic del projecte europeu EVERESTThis deliverable constitutes the final report of the project IST-2002-001858 EVEREST. After its successful completion, the project presents this document that firstly summarizes the context, goal and the approach objective of the project. Then it presents a concise summary of the major goals and results, as well as highlights the most valuable lessons derived form the project work. A list of deliverables and publications is included in the annex.Postprint (published version

Soft handover issues in radio resource management for 3G WCDMA networks

PhDMobile terminals allow users to access services while on the move. This unique feature has driven the rapid growth in the mobile network industry, changing it from a new technology into a massive industry within less than two decades. Handover is the essential functionality for dealing with the mobility of the mobile users. Compared with the conventional hard handover employed in the GSM mobile networks, the soft handover used in IS-95 and being proposed for 3G has better performance on both link and system level. Previous work on soft handover has led to several algorithms being proposed and extensive research has been conducted on the performance analysis and parameters optimisation of these algorithms. Most of the previous analysis focused on the uplink direction. However, in future mobile networks, the downlink is more likely to be the bottleneck of the system capacity because of the asymmetric nature of new services, such as Internet traffic. In this thesis, an in-depth study of the soft handover effects on the downlink direction of WCDMA networks is carried out, leading to a new method of optimising soft handover for maximising the downlink capacity and a new power control approach

Final report on the evaluation of RRM/CRRM algorithms

Deliverable public del projecte EVERESTThis deliverable provides a definition and a complete evaluation of the RRM/CRRM algorithms selected in D11 and D15, and evolved and refined on an iterative process. The evaluation will be carried out by means of simulations using the simulators provided at D07, and D14.Preprin

Radio network planning and optimisation for WCDMA

The present thesis introduces the radio network planning process and optimisation for WCDMA (FDD mode), as defined by 3GPP. This thesis consists of three parts: modelling and tools for radio network planning, process for pre-operational network control and optimisation for the operational network. General challenges to face in 3G network control are based on the fact that many issues are interconnected and should be simultaneously considered, such as Planning means not only to meet current status and demands, but the solution should also comply with the future requirements by providing an acceptable development path. Traffic modelling is not only the question about the total amount of traffic growth, but also the question about the future service distribution and performance demands. All CDMA systems have a relation between capacity and coverage. Consequently, the network planning itself is not only based on propagation estimation but also on the interference situation in the network. Ideally, site selection consideration will be done based on the network analysis with planned load and traffic/service portfolio, taking possible co-siting constraints into account. Provision of multiple services and seamless management of at least two multiple access systems require rapid evolution of the management tools and processes. The network performance in terms of capacity, quality, and implementation and operational costs forms a multidimensional space. Operators' task will be to convert the business strategy to an operating point in the performance space in a cost efficient manner. The contribution of this thesis in terms of modelling and tools is as follows: Improvement of the accuracy of radio link budget by introducing power control headroom (also called fast fading margin). Improvement of loading equation by introducing a transmit power increase term. Development of theory and modelling for a planning tool capable of multi-service and multi-carrier interference, capacity and coverage analysis. Development and implementation an interface taking into account the true traffic distribution (not uniform) and terminal speed. In the area of pre-operational planning process the contribution of this thesis is as follows: Development of dimensioning methodology for multi-service network site density estimation, utilising the modelling of power control headroom, transmit power increase, soft handover and Eb/N0. Development of radio network planning process for multi-service environment including capacity and coverage evaluation for a given traffic mixture, quality and area requirements. Analysis of means to improve radio network performance with Mast Head Amplifier (MHA), diversity reception, sectorisation and proper antenna selection. In the area of optimisation of the operational network the contribution of this thesis is as follows: Definition for optimisation target in the case of 3G. The optimisation will be capacity-quality trade-off management instead of plain quality improvement process. Introduction of Self Organizing Map (SOM) in the analysis of cellular networks. Analysis of the applicability of SOM in WCDMA cellular network optimisation. Introduction of SOM based applications to support network capacity-quality trade-off management. It is worth noting that process and methods described in this work are not limited to 3G systems with WCDMA radio access technology, but they are applicable to other CDMA standards as well.reviewe

Contribution to resource management in cellular access networks with limited backhaul capacity

La interfaz radio de los sistemas de comunicaciones móviles es normalmente considerada como la única limitación de capacidad en la red de acceso radio. Sin embargo, a medida que se van desplegando nuevas y más eficientes interfaces radio, y de que el tráfico de datos y multimedia va en aumento, existe la creciente preocupación de que la infraestructura de transporte (backhaul) de la red celular pueda convertirse en el cuello de botella en algunos escenarios. En este contexto, la tesis se centra en el desarrollo de técnicas de gestión de recursos que consideran de manera conjunta la gestión de recursos en la interfaz radio y el backhaul. Esto conduce a un nuevo paradigma donde los recursos del backhaul se consideran no sólo en la etapa de dimensionamiento, sino que además son incluidos en la problemática de gestión de recursos. Sobre esta base, el primer objetivo de la tesis consiste en evaluar los requerimientos de capacidad en las redes de acceso radio que usan IP como tecnología de transporte, de acuerdo a las recientes tendencias de la arquitectura de red. En particular, se analiza el impacto que tiene una solución de transporte basada en IP sobre la capacidad de transporte necesaria para satisfacer los requisitos de calidad de servicio en la red de acceso. La evaluación se realiza en el contexto de la red de acceso radio de UMTS, donde se proporciona una caracterización detallada de la interfaz Iub. El análisis de requerimientos de capacidad se lleva a cabo para dos diferentes escenarios: canales dedicados y canales de alta velocidad. Posteriormente, con el objetivo de aprovechar totalmente los recursos disponibles en el acceso radio y el backhaul, esta tesis propone un marco de gestión conjunta de recursos donde la idea principal consiste en incorporar las métricas de la red de transporte dentro del problema de gestión de recursos. A fin de evaluar los beneficios del marco de gestión de recursos propuesto, esta tesis se centra en la evaluación del problema de asignación de base, como estrategia para distribuir el tráfico entre las estaciones base en función de los niveles de carga tanto en la interfaz radio como en el backhaul. Este problema se analiza inicialmente considerando una red de acceso radio genérica, mediante la definición de un modelo analítico basado en cadenas de Markov. Dicho modelo permite calcular la ganancia de capacidad que puede alcanzar la estrategia de asignación de base propuesta. Posteriormente, el análisis de la estrategia propuesta se extiende considerando tecnologías específicas de acceso radio. En particular, en el contexto de redes WCDMA se desarrolla un algoritmo de asignación de base basado en simulatedannealing cuyo objetivo es maximizar una función de utilidad que refleja el grado de satisfacción de las asignaciones respecto los recursos radio y transporte. Finalmente, esta tesis aborda el diseño y evaluación de un algoritmo de asignación de base para los futuros sistemas de banda ancha basados en OFDMA. En este caso, el problema de asignación de base se modela como un problema de optimización mediante el uso de un marco de funciones de utilidad y funciones de coste de recursos. El problema planteado, que considera que existen restricciones de recursos tanto en la interfaz radio como en el backhaul, es mapeado a un problema de optimización conocido como Multiple-Choice Multidimensional Knapsack Problem (MMKP). Posteriormente, se desarrolla un algoritmo de asignación de base heurístico, el cual es evaluado y comparado con esquemas de asignación basados exclusivamente en criterios radio. El algoritmo concebido se basa en el uso de los multiplicadores de Lagrange y está diseñado para aprovechar de manera simultánea el balanceo de carga en la intefaz radio y el backhaul.Postprint (published version

Laajakaistaisen CDMA solukkoverkon kapasiteetti makrosoluympäristössä

Tämän diplomityön tarkoitus on tutkia kuormitetun laajakaistaiseen koodijakomenetelmään perustuvan makrosoluverkon kapasiteettia. Työn tavoitteena on selvittää simulointien avulla, miten solukkoverkon palvelemien matkaviestinten käyttäjien eri tiedonsiirtonopeudet ja liikkumisnopeudet vaikuttavat järjestelmän kokonaiskapasiteettiin. Tehonsäädön ja samalla taajuudella olevien solujen välisen kanavananvaihdon toiminnallisuuksien ja parametrien vaikutuksia tutkitaan verkon kapasiteetin kannalta Tutkimus alkaa hajaspektriteknologian perusteiden ja UMTS:n (Universal Mobile Telecommunications System) FDD (Frequency Division Duplex) osan esittelyillä. Laajakaistaisen koodijakoon perustuvan verkon kapasiteetin ominaisuudet esitellään. Makrosoluympäristö määritellään ja sen perusominaisuudet esitellään. Laajakaistaista koodijakoon perustuvaa UMTS-järjestelmää mallintava simulointiohjelmisto kuvaillaan ennen tämän diplomityön simulointien ja tulosten esittelyä ja analysointia. Tämän tutkimuksen simuloinnit suoritetaan yksinkertaisessa esikaupunkityyppisessä makrosoluympäristössä. Laajakaistaisen koodijakoon perustuvan järjestelmän kapasiteetti käyttäytyy hyvin dynaamisesti. Kapasiteetti riippuu käyttäjien jakaumasta verkossa, tiedonsiirtonopeuksista, liikkumisnopeudesta, häiriön määrästä ja tehonsäädön ja samalla taajuudella olevien solujen kanavanvaihdon parametrien valinnasta. Puhekäyttäjien lisäys vaikuttaa enemmän suuria tiedonsiirtonopeuksia kuin alhaisia tiedonsiirtonopeuksia käyttävien tilaajien palvelun laatuun. Solujen väliset häiriöt vaikuttavat merkittävästi verkon kapasiteettiin. Alhaiset tehonsäädön virheet eivät vaikuta merkittävästi hitaasti liikkuvien käyttäjien saamaan palvelun laatuun. Samalla taajuudella olevien solujen kanavanvaihdon kynnysarvo tulisi optimoida, jotta voitaisiin saavuttaa verkon suurin mahdollinen kapasiteetti ja minimoida häiriöt