Spectrum sharing in cognitive radio networks

Cognitive radio networks are the next step to tackle scarcity in wireless networks given the increasing demand of radioelectric spectrum where the proposed solution is to share said resource to improve this situation. In the present article, a review of the current state of spectrum sharing in cognitive radio networks. To achieve this purpose, the articles published over the last 4 years on the matter were reviewed including topics such as mobile networks and TV. Some studies and simulations proposed to share the spectrum is shown. The current state of the studies reveals that there has been significant progress in this research area yet it is necessary to continue similar studies and set in motion different schemes

Spectrum sharing in Cognitive Radio Networks

Las redes de radio cognitivas son el siguiente paso para abordar la escasez de redes inalámbricas dado el aumento demanda de espectro radioeléctrico donde la solución propuesta es compartir dicho recurso para mejorar este situación. En el presente artículo, una revisión del estado actual del espectro compartido en las redes de radio cognitivas. Para lograr este propósito, se revisaron los artículos publicados en los últimos 4 años sobre la materia incluyendo temas como redes móviles y televisión. Algunos estudios y simulaciones propuestos para compartir el espectro son mostrados. El estado actual de los estudios revela que se han producido importantes avances en esta área de investigación sin embargo, es necesario continuar estudios similares y poner en marcha diferentes esquemas.Cognitive radio networks are the next step to tackle scarcity in wireless networks given the increasing demand of radioelectric spectrum where the proposed solution is to share said resource to improve this situation. In the present article, a review of the current state of spectrum sharing in cognitive radio networks. To achieve this purpose, the articles published over the last 4 years on the matter were reviewed including topics such as mobile networks and TV. Some studies and simulations proposed to share the spectrum are shown. The current state of the studies reveals that there has been significant progress in this research area yet it is necessary to continue similar studies and set in motion different schemes

Feasibility of LTE 700 MHz Digital Dividend for Broadband Development Acceleration in Rural Areas

The need of broadband services to reduce digital divide in rural areas had increased in the recent years. The government of the Republic Indonesia shared similar intention and had set guidance of ICT development in its "economic master plan" and "medium term development plan". This paper addressed feasibility and suitability of its implementation in Indonesia, by conducting assessment of possible solutions. Using mixed method, the study was started with qualitative approach to identify possible options, conducted benchmarking and case study analysis to narrow down the options and finally conducted quantitative calculation for the two remaining options and measure performance of the solutions. The results of analysis concluded that early implementation of LTE in 700 MHz Digital Dividend would be feasible in certain geographical areas to fasten the broadband plan development in Indonesia

Heterogeneous and opportunistic wireless networks

Recent years have witnessed the evolution of a large plethora of wireless technologies with different characteristics, as a response of the operators' and users' needs in terms of an efficient and ubiquitous delivery of advanced multimedia services. The wireless segment of network infrastructure has penetrated in our lives, and wireless connectivity has now reached a state where it is considered to be an indispensable service as electricity or water supply. Wireless data networks grow increasingly complex as a multiplicity of wireless information terminals with sophisticated capabilities get embedded in the infrastructure. © 2012 Springer Milan. All Right Reserved

Insights on Significant Implication on Research Approach for Enhancing 5G Network System

With the exponential growth of mobile users, there is a massive growth of data as well as novel services to support such data management. However, the existing 4G network is absolutely not meant for catering up such higher demands of bandwidth utilization as well as servicing massive users with similar Quality of service. Such problems are claimed to be effectively addressed by the adoption of 5G networking system. Although the characteristics of 5G networking are theoretically sound, still it is under the roof of the research. Therefore, this paper presents a discussion about the conventional approach as well as an approach using cognitive radio network towards addressing the frequently identified problems of energy, resource allocation, and spectral efficiency. The study collects the existing, recent researches in the domain of 5G communications from various publications. Different from existing review work, the paper also contributes towards identifying the core research findings as well as a significant research gap towards improving the communication in the 5G network system

Spectrum Coexistence Mechanisms for Mobile Networks in Unlicensed Frequency Bands

Mobile network operators have historically experienced increasing traffic loads at a steady pace, which has always strained the available network capacity and claimed constantly for new methods to increase the network capacity. A key solution proposed to increase the available spectrum is the exploitation of the unlicensed spectrum in the 5 GHz bands, predominantly occupied by Wi-Fi technology. However, an uncontrolled deployment of mobile networks in unlicensed bands could potentially lead to a resource starvation prob lem for Wi-Fi networks and therefore degrade their performance significantly. To address this issue, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standardised the Long Term Evolution Unlicensed (LTE-U) and Licensed Assisted Access (LAA) technologies. The main philosophy of these technologies is to allow mobile operators to benefit from the vast amount of available spectrum in unlicensed bands without degrading the performance of Wi-Fi networks, thus enabling a fair coexistence. However, the proposed coexistence mechanisms have been proven to provide very limited guarantees of fairness, if any at all. This thesis proposes several improvements to the 3GPP coexistence mechanisms to en able a truly fair coexistence between mobile and Wi-Fi networks in unlicensed bands. In particular, various methods are proposed to adjust the transmission duty cycle in LTE-U and to adapt/select both the waiting and transmission times for LAA. The main novelty of this work is that the proposed methods exploit the knowledge of the existing Wi-Fi activity statistics to tune the operating parameters of the coexistence protocol (duty cycle, contention window size and its adaptation, transmission opportunity times, etc.), optimise the fairness of spectrum coexistence and the performance of mobile networks. This research shows that, by means of a smart exploitation of the knowledge of the Wi-Fi activity statistics, it is possible to guarantee a truly fair coexistence between mobile and Wi-Fi systems in unlicensed bands. Compared to the 3GPP coexistence mechanisms, the proposed methods can attain a significantly better throughput performance for the mobile network while guaranteeing a fair coexistence with the Wi-Fi network. In some cases, the proposed methods are able not only to avoid degradation to the Wi-Fi network but even improve its performance (compared to a coexistence scenario between Wi-Fi networks only) as a result of the smart coexistence mechanisms proposed in this thesis. The proposed methods are evaluated for the 4G LTE standard but are similarly applicable to other more recent mobile technologies such as the Fifth Generation New Radio in Unlicensed bands (5G NR-U)

Безпроводові мережі доступу з динамічним вибором спектру

Робота публікується згідно наказу Ректора НАУ від 27.05.2021 р. №311/од "Про розміщення кваліфікаційних робіт здобувачів вищої освіти в репозиторії університету". Керівник дипломної роботи: доцент кафедри ТКРС, Климчук В.ПОб’єкт дослідження – процес розподілу та спільного використання радіочастотного спектру у системах безпроводового доступу. Предмет дослідження – алгоритми динамічного розподілу спектру у системах безпроводового доступу. Мета кваліфікаційної роботи – дослідження проблем, пов'язаних з ефективним використанням радіоспектра у безпроводових мережах доступу. Метод дослідження – аналіз, опис, порівняння, прогнозування. Матеріали кваліфікаційної роботи рекомендується використовувати при вивченні принципів побудови безпроводових мереж доступу

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

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