Insights in the cost of continuous broadband Internet on trains for multi-service deployments by multiple actors with resource sharing

The economic viability of broadband Internet services on trains has always been proved difficult, mainly due to a high investment cost and low willingness to pay by train passengers, but also due to unused opportunities such as non-passenger services (e.g. train performance monitoring, crew services) and optimization of the resources consumed to offer Internet services. Evaluating opportunities to improve the return on investment is therefore essential towards profitability of the business case. By efficiently sharing resources amongst services, costs can be pooled over several services in order to reduce the investment cost per service. Current techno-economic evaluation models are hard to apply to cost allocation in a multi-service deployment with multiple actors and resource sharing. We therefore propose a new evaluation model and apply it to a deployment of Internet services on trains. We start with a detailed analysis of the technical architecture required to provide Internet access on trains. For each component, we investigate the impact by the different services on resource consumption. The proposed techno-economic evaluation model is then applied in order to calculate the total cost and allocate the used and unused resources to the appropriate services. In a final step, we calculate the business case for each stakeholder involved in the offering of these services. This paper details the proposed model and reports on our findings for a multi-service deployment by multiple actors. Results show important benefits for the case that considers the application of resource sharing in a multi-service, multi-actor scenario and the proposed model produces insights in the contributors to the cost per service and the unused amount of a resource. In addition, ex-ante insights in the cost flows per involved actor are obtained and the model can easily be extended to include revenue flows to evaluate the profitability per actor. As a consequence, the proposed model should be considered to support and stimulate upcoming multi-actor investment decisions for Internet-based multi-service offerings on-board trains with resource sharing

Benchmarking and viability assessment of optical packet switching for metro networks

Optical packet switching (OPS) has been proposed as a strong candidate for future metro networks. This paper assesses the viability of an OPS-based ring architecture as proposed within the research project DAVID (Data And Voice Integration on DWDM), funded by the European Commission through the Information Society Technologies (IST) framework. Its feasibility is discussed from a physical-layer point of view, and its limitations in size are explored. Through dimensioning studies, we show that the proposed OPS architecture is competitive with respect to alternative metropolitan area network (MAN) approaches, including synchronous digital hierarchy, resilient packet rings (RPR), and star-based Ethernet. Finally, the proposed OPS architectures are discussed from a logical performance point of view, and a high-quality scheduling algorithm to control the packet-switching operations in the rings is explained

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Bottom-up cost modelling for bitstream services in broadband access networks

This contribution provides a definition of Bitstream Access Services and shows its importance inside the European Regulation. For this purpose a traffic model for the bitstream services is developed and a network structure for the corresponding broadband access network is determined. Additionally the contribution provides a model for a cost optimal Network planning and dimensioning and indicates a corresponding tool implementation. The cost model to be applied is exposed and applied to a network example. Additionally some problems arising for QoS differentiation in providing bitstream access services are shown and a first approach is indicated

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Trade-off between power and bandwidth consumption in a reconfigurable xhaul network architecture

The increasing number of wireless devices, the high required traffic bandwidth, and power consumption will lead to a revolution of mobile access networks, which is not a simple evolution of traditional ones. Cloud radio access network technologies are seen as promising solution in order to deal with the heavy requirements defined for 5G mobile networks. The introduction of the common public radio interface (CPRI) technology allows for a centralization in BaseBand unit (BBU) of some access functions with advantages in terms of power consumption saving when switching off algorithms are implemented. Unfortunately, the advantages of the CPRI technology are to be paid with an increase in required bandwidth to carry the traffic between the BBU and the radio remote unit (RRU), in which only the radio functions are implemented. For this reason, a tradeoff solution between power and bandwidth consumption is proposed and evaluated. The proposed solution consists of: 1) handling the traffic generated by the users through both RRU and traditional radio base stations (RBS) and 2) carrying the traffic generated by the RRU and RBS (CPRI and Ethernet flows) with a reconfigurable network. The proposed solution is investigated under the lognormal spatial traffic distribution assumption. After proposing resource dimensioning analytical models validated by simulation, we show how the sum of the bandwidth and power consumption may be minimized with the deployment of a given percentage of RRU. For instance we show how in 5G traffic scenarios this percentage can vary from 30% to 50% according to total traffic amount handled by a switching node of the reconfigurable network