Competitive Assessments for HAP Delivery of Mobile Services in Emerging Countries

In recent years, network deployment based on High Altitude Platforms (HAPs) has gained momentum through several initiatives where air vehicles and telecommunications payloads have been adapted and refined, resulting in more efficient and less expensive platforms. In this paper, we study HAP as an alternative or complementary fast-evolving technology to provide mobile services in rural areas of emerging countries, where business models need to be carefully tailored to the reality of their related markets. In these large areas with low user density, mobile services uptake is likely to be slowed by a service profitability which is in turn limited by a relatively low average revenue per user. Through three architectures enabling different business roles and using different terrestrial, HAP and satellite backhaul solutions, we devise how to use in an efficient and profitable fashion these multi-purpose aerial platforms, in complement to existing access and backhauling satellite or terrestrial technologies

3G migration in Pakistan

The telecommunication industry in Pakistan has come a long way since the country\u27s independence in 1947. The initial era could be fairly termed as the PTCL (Pakistan Telecommunication Company Limited) monopoly, for it was the sole provider of all telecommunication services across the country. It was not until four decades later that the region embarked into the new world of wireless communication, hence ending the decades old PTCL monopoly. By the end of the late 1990\u27s, government support and international investment in the region opened new doors to innovation and better quality, low cost, healthy competition. Wireless licenses for the private sector in the telecommunication industry triggered a promising chain of events that resulted in a drastic change in the telecommunication infrastructure and service profile. The newly introduced wireless (GSM) technology received enormous support from all stakeholders (consumers, regulatory body, and market) and caused a vital boost in Pakistan\u27s economy. Numerous tangential elements had triggered this vital move in the history of telecommunications in Pakistan. Entrepreneurs intended to test the idea of global joint ventures in the East and hence the idea of international business became a reality. The technology had proven to be a great success in the West, while Pakistan\u27s telecom consumer had lived under the shadow of PTCL dominance for decades and needed more flexibility. At last the world was moving from wired to wireless! Analysts termed this move as the beginning of a new era. The investors, telecommunication businesses, and Pakistani treasury prospered. It was a win-win situation for all involved. The learning curve was steep for both operators and consumers but certainly improved over time. In essence, the principle of deploying the right technology in the right market at the right time led to this remarkable success. The industry today stands on the brink of a similar crossroads via transition from second generation to something beyond. With the partial success of 3G in Europe and the USA, the government has announced the release of three 3G licenses by mid 2009. This decision is not yet fully supported by all but still initiated parallel efforts by the operators and the vendors to integrate this next move into their existing infrastructure

Technical, financial and environmental evaluation of 4G long term evolution: advanced with femtocell base stations

Recent advances in mobile communication technology have allowed for considerable growth both in traffic and user numbers. However, in order to maintain acceptable quality of experience and service levels with increasing network capacity requirements, a mobile communications operator is challenged with high investment costs and high operating costs. Cost effectiveness and environmental sustainability are two major factors a mobile telecommunications operator must take into account in order to maintain its network planning techniques ready for the accelerated growth of traffic in future mobile networks. With the incoming LTE-Advanced system and with the increasing popularity of femtocells, it becomes necessary to evaluate and quantify the economic viability and sustainability of this new type of base station when used as a standalone deployment option, as well as when used in a two-tier network. Therefore, different cases were used with a deployment method based on capacity used with a varying non-uniform traffic distribution in order to assess the future resistance and flexibility of this proposed solution. A comparison was made between macro cell coverage only, full femtocell coverage and a two-tier joint solution. Our study has concluded that for low capacity demands, the best approach is a two-tier network with femtocells used for indoor backhaul. A joint solution also allows for the cost-effective resolution of indoor coverage issues. According to our future capacity requirements projected, it has been concluded that a full femtocell deployment, by far, the most economically viable option. A method for the quantification and suppression of carbon emissions due to energy consumption is also proposed, through which we studied and estimated the price for the achievement of a zero carbon emissions network.Os recentes avanços na tecnologia de comunicações móveis têm permitido um crescimento considerável da indústria, tanto em termos de tráfego como em número de clientes. No entanto, para conseguir manter uma qualidade de experiência aceitável e com elevada qualidade de serviço, um operador de comunicações móveis depara-se com elevados custos de investimento e operação. A eficácia em termos de custos e a pegada ambiental são dois factores que, entre outros, um operador de telecomunicações móveis deve ter em conta de modo a manter as suas técnicas de planeamento de rede preparadas para o acelerado crescimento do tráfego nas redes móveis do futuro. Com a chegada próxima do LTE-Advanced e com a crescente popularidade de femtocells, torna-se necessário avaliar e quantificar a viabilidade económica e o potencial de poupança de energia deste novo tipo de estação de base quando utilizado como uma opção de implantação autónoma, ou quando utilizado para suporte de uma rede de macro células. Dessa forma, foram dimensionados diferentes casos de implementação baseados nos requisitos de capacidade. Foi também aplicada uma distribuição de tráfego não-uniforme, a fim de avaliar a resistência ao futuro e a flexibilidade de aplicação desta solução proposta. Fez-se uma comparação entre uma implementação apenas com recurso a macro células, uma implementação feita completamente com recurso a femtocells e uma solução conjunta destes dois tipos de estação-base. O estudo concluiu que, para requisitos de baixa capacidade, a melhor implementação é uma rede de duas camadas, com femtocells utilizadas para o backhaul das ligações indoor. A solução conjunta permite ainda a resolução eficaz de problemas de cobertura no interior de edifícios. De acordo com a nossa projecção das necessidades futuras de capacidade concluiu-se que a implementação de uma rede apenas com recurso a femtocells é a melhor opção, do ponto de vista da capacidade, financeiro e ambiental. Também foi apresentada uma metodologia para quantificar a pegada ambiental devida ao consumo de energia, através da qual se estudou e estimou os custos associados à implementação de uma rede com pegada ambiental nula

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

The evolution of public safety communications in Europe: the results from the FP7 HELP project

This paper describes the results from the FP7 HELP project, which investigated the potential of emerging wireless communication technologies and potential synergies between mobile public safety and commercial networks to enhance the communication capabilities of public safety users. The paper identifies the current trends and challenges for wireless communications in the public safety domain, the potential solution frameworks identified in the HELP project and an economic analysis to show the benefits in terms of cost saving. The paper also describes the related research activities of the European Commission in this area.Peer ReviewedPostprint (published version

The mobile Internet report

Key ponts Material wealth creation / destruction should surpass earlier computing cycles. The mobile Internet cycle, the 5th cycle in 50 years, is just starting. Winners in each cycle often create more market capitalization than in the last. New winners emerge, some incumbents survive – or thrive – while many past winners falter. The mobile Internet is ramping faster than desktop Internet did, and we believe more users may connect to the Internet via mobile devices than desktop PCs within 5 years. Five IP-based products / services are growing / converging and providing the underpinnings for dramatic growth in mobile Internet usage – 3G adoption + social networking + video + VoIP + impressive mobile devices. Apple + Facebook platforms serving to raise the bar for how users connect / communicate – their respective ramps in user and developer engagement may be unprecedented. Decade-plus Internet usage / monetization ramps for mobile Internet in Japan plus desktop Internet in developed markets provide roadmaps for global ramp and monetization. Massive mobile data growth is driving transitions for carriers and equipment providers. Emerging markets have material potential for mobile Internet user growth. Low penetration of fixed-line telephone and already vibrant mobile value-added services mean that for many EM users and SMEs, the Internet will be mobile

Energy saving scheme for multicarrier HSPA + under realistic traffic fluctuation

The final publication is available at Springer via http://dx.doi.org/10.1007/s11036-015-0656-6In the near future, an increase in cellular network density is expected to be one of the main enablers to boost the system capacity. This development will lead to an increase in the network energy consumption. In this context, we propose an energy efficient dynamic scheme for HSDPA + (High Speed Downlink Packet Access-Advanced) systems aggregating several carriers and which adapts dynamically to the network traffic. The scheme evaluates whether node-B deactivation is feasible without compromising the user flow throughput. Furthermore, instead of progressive de-activation of carriers and/or node-B switch-off, we evaluate the approach where feasible combination of inter-site distance and number of carriers is searched to obtain best savings. This is done by also considering the effect of transition delays between network configuration changes. The solution exploits the fact that re-activation of carriers might permit turning off other BSs earlier at relatively higher load than existing policies. Remote electrical downtilt is also considered as a means to maximize the utilization of higher modulation and coding schemes in the extended cells. This approach promises significant energy savings when compared with existing policies - not only for low traffic hours but also for medium load scenarios.Peer ReviewedPostprint (author's final draft