Evolutionary 4G/5G network architecture assisted efficient handover signaling

Future wireless networks are expected to be ultra-dense and heterogeneous not just in terms of the number and type of base stations but also in terms of the number of users and the application types they access. Such a network architecture will require mobility management mechanisms that adapt rapidly to these highly dynamic network characteristics. In particular, the optimality of the handover signaling within these future network architectures will be extremely critical given their density and heterogeneity. In this paper, the optimality is relevant for both the total amount of signaling created and the total delay per handover process. In this paper, we first present a novel and optimized message mapping and signaling mechanism for the handover preparation and failure phases. We also develop a novel handover failure aware preparation signaling methodology, which accounts for the possibility of a handover failure and grants additional enhancements to the handover preparation and failure signaling phases. Through the analytical framework provided in this paper, we conduct studies to quantify the performance gains promised by the proposed mechanisms. These studies cover myriad handover scenarios as identified by 3GPP and use the statistics from cellular network operators and vendors. We then develop the idea and analytical framework for network wide analysis, in which the network wide processing cost and network occupation time for various handover failure rates are computed. Finally, we propose an evolutionary network architecture that facilitates the proposed signaling mechanism as well as assists operators in maintaining a manageable capital expenditure. It combines the current day and 3GPP proposed 5G network architecture with the software-defined networking approach. As a result, we argue that the proposed mechanisms are viable and outperform the legacy handover signaling mechanisms in terms of latency incurred, total network occupation time, number of messages generated, and total bytes transferred.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Informe mensual d'articles publicats. Campus Baix Llobregat. Base de dades Scopus. Gener 2019

Informe bibliomètric mensual Campus Baix Llobregat. Base de dades Scopus. Gener 2019Postprint (published version

Informe bibliomètric bimestral Campus Baix Llobregat. Base de dades Scopus. Novembre-desembre 2018

Informe bibliomètric bimestral Campus Baix Llobregat. Base de dades Scopus. Data de la cerca 08/01/2019Postprint (author's final draft

Análisis de parámetros de handover para celdas conjuntas en onda milimétrica

En este documento, mediante el software de simulación ICS Telecom se describe el análisis necesario para evaluar los parámetros de handover utilizando una cobertura de microceldas para frecuencias en el rango de onda milimétrica. La banda seleccionada fue n260 a partir de 37GHz. Para el caso de estudio se escogió el sector de las Orquídeas y San Miguel de Amagasí; cubriendo varias urbanizaciones que cumplen con las características de un tramo urbano de Quito. Se tomó en cuenta factores que influyen en la cobertura como son: el modelo de propagación, diámetro de la celda, tipo de señal, ancho de banda, potencia y ganancia de la antena. Para escoger los mejores parámetros de handover RSSI, RSRP, RSRQ y SINR se evalúa una ruta lineal a través de las celdas conjuntas que permitirá medir niveles de intensidad de la señal y obtener un rendimiento de handover adecuado.In this document, through ISC Telecom simulation software describes the necessary analysis to evaluate the handover parameters, using a microcell coverage for frequencies in the range of millimeter waves. The selected band was n260, starting from 37 GHz. For the study case the sector chose was Las Orquideas y San Miguel of Amagasí; covering some housing developments that has the characteristics of Quito´s urban length. It was considering some factors that influence the coverage like: propagation model, cell diameter, type of signal, bandwidth, power, antenna gain. In order to choose the best handover parameters RSSI, RSRP, RSRQ and SINR the lineal route is evaluated through of joint cells that allow to size the intensity levels of optimum signals for a suitable handover

Articles publicats en accés obert al 2018 al Campus del Baix Llobregat

Amb motiu de la setmana mundial de l'accés obert (Open Access Week 2019) presentem aquest document amb els articles publicats en accés obert publicats al 2018 des del Campus del Baix Llobregat a Castelldefels.Postprint (published version

Análisis de la relación señal a ruido en escenarios de handover a diferentes velocidades para celdas conjuntas en onda milimétrica

En el presente artículo académico, a través del software de simulación ICS Telecom, se experimenta y estima los parámetros de handover en una misma ruta a diferentes velocidades, todo este procedimiento se realiza en la banda n260, la misma que es utilizada en coberturas 5G o de onda milimétrica, esta es una banda definida para comunicaciones de ondas milimétricas dadas en redes de 5G en el rango de 28GHz. La zona de estudio elegida es las Orquídeas y San Miguel de Amagasí; analizando edificaciones, conjuntos y colonias que son características del sector urbano de la ciudad de Quito. Es importante conocer que existen factores influyentes al implementar la cobertura, tales como son: (a) El modelo de propagación; (b) Diámetro de la celda; (c) Tipo de señal; (d) Ancho de banda, potencia y ganancia de la antena. A partir del análisis de la relación señal a ruido en una misma ruta y a diferentes velocidades entre celdas conjuntas, se procede a la medición de la potencia o intensidad de la señal óptimos para un traspaso eficiente, en el presente documento se detalla que a 120Km/h se tarda 1.58us en enlazar de extremo a extremo la zona de cobertura.In this academic article, by means of the ICS Telecom simulation software, the handover parameters are experienced and estimated on the same route at different speeds, all this procedure is carried out in the n260 band, the same one used in 5G or millimeter wave, this is a defined band for millimeter wave communications given in 5G networks in the 28GHz range. The chosen study area is Orquídeas and San Miguel de Amagasí; analyzing buildings, complexes and neighborhoods that are characteristic of the urban sector of the city of Quito. It is important to know that there are influencing factors when implementing coverage, such as: (a) The propagation model; (b) Diameter of the cell; (c) Type of signal; (d) Antenna bandwidth, power and gain. From the analysis of the signal-to-noise ratio in the same route and at different speeds between joint cells, we proceed to measure the power or intensity of the optimal signal for efficient handover, in this document it is detailed that at 120Km / h it takes 1.58us to link the coverage area end-to-end

Mecanismos para la gestión eficiente del plano de control y del plano de datos en redes móviles 5G

En los últimos años, el incremento exponencial del tráfico de datos móviles, unido al despliegue de nuevos servicios sobre las redes actuales, han propiciado que los operadores de telecomunicaciones busquen nuevos mecanismos que permitan una gestión eficiente de la red. En este contexto, uno de los procesos involucrados en la gestión de la red es el soporte a la movilidad, cuyo principal objetivo es mantener las comunicaciones activas mientras los usuarios se mueven entre redes diferentes. A tal efecto, se han estandarizado protocolos para la gestión de movilidad centralizada (CMM) y distribuida (DMM), pero debido a la densificación de celdas producida por el incipiente desarrollo de 5G, se está produciendo un incremento de tráfico de señalización usado para gestionar la movilidad, que debe ser tenido en cuenta por los operadores de red. Partiendo de esta situación, en esta tesis se proponen tres nuevos mecanismos para mejorar el rendimiento de las redes móviles desde tres perspectivas diferentes. Nuestra primera propuesta, TEDMM, permite llevar a cabo una gestión eficiente del plano de control. La segunda propuesta, SRDMM, combina SDN con DMM para mejorar el proceso de gestión de la movilidad desde el punto de vista del plano de datos. Nuestro tercer mecanismo (LNA) propone una estrategia de asociación entre estaciones base y la red de acceso para mejorar el rendimiento del plano de control y del plano de datos.In recent years, the world has witnessed an explosion of mobile communications due to the wide penetration of handheld mobile devices generating an unprecedented amount of data traffic. As the number of mobile users grows rapidly, 5G networks are evolving to match this growth and to ensure emerging services and applications according to the specific demands of mobile users. In such a challenging environment, effective mobility management mechanisms are needed and they are expected to serve mobile users with distinct mobility profiles The mobility management mechanisms provide seamless mobility support at the network level by maintaining ongoing communications while the users roam among different access networks. However, this mobility management protocols introduce signaling overhead for supporting seamless session continuity of the mobile nodes by using control messages between mobility agents. This aspect, together with the cell densification produced by 5G, will increase total signaling traffic, degrading the QoS and QoE requirements. Thus, the operators are seeking innovative solutions to the optimization of mobility management procedures within the 5G evolved architecture. In this Thesis, we propose three mechanisms in order to improve the performance of mobility management protocols. First, we propose a novel mechanism, called TE-DMM, to improve the performance of the control plane by reducing the signaling traffic. Then, taking advantage of the benefits that SDN brings, we present a novel mobility management solution to improve the performance of the data plane. Finally, we propose a novel link-network assignment strategy to enhance the overall performance of the mobility protocols