Novel group handover mechanism for cooperative and coordinated mobile femtocells technology in railway environment

Recently, the Mobile Femto (MF) Technology has been debated in many research papers to be a promising solution that will dominate future networks. This small cell technology plays a major role in supporting and maintaining network connectivity, enhancing the communication service as well as user experience for passengers in High-Speed Trains (HSTs) environments. Within the railway environment, there are many MF Technologies placed on HSTs to enhance the train passengers’ internet experience. Those users are more affected by the high penetration loss, path loss, dropped signals, and the unnecessary number of Handovers (HOs). Therefore, it is more appropriate to serve those mobile users by the in-train femtocell technology than being connected to the outside Access Points (APs) or Base Stations (BSs). Hence, having a series of MFs (called Cooperative and Coordinated MFs -CCMF) installed inside the train carriages has been seen to be a promising solution for train environments and future networks. The CCMF Technologies establish Backhaul (BH) links with the serving mother BS (DeNB). However, one of the main drawbacks in such an environment is the frequent and unnecessary number of HO procedures for the MFs and train passengers. Thus, this paper proposes an efficient Group HO mechanism that will improve signal connection and mitigate the impact of a signal outage when train carriages move from one serving cell to another. Unlike most work that uses Fixed Femtocell (FF) architecture, this work uses MF architecture. The achieved results via Matlab simulator show that the proposed HO scheme has achieved less outage probability of 0.055 when the distance between the MF and mobile users is less than 10 m compared to the signal outage probability of the conventional HO scheme. More results have shown that the dropping calls probability has been reduced when mobile users are connected to the MF compared to the direct transmission from the eNB. That is in turn has have improved the call duration of mobile UEs and reduced the dropping calls probability for mobile users who are connected to the MF compared to eNB direct connection UEs

Transparent gap filler solution over a DVB-RCS2 satellite platform in a railway scenario: performance evaluation study

In this work, a performance study of a system equipped with a transparent Gap Filler solution in a DVB-RCS2 satellite platform has been provided. In particular, a simulation model based on a 3-state Markov chain, overcoming the blockage status through the introduction of a transparent Gap Filler (using devices on both tunnel sides) has been implemented. The handover time, due to switching mechanism between satellite and Gap Filler, has been taken into account. As reference scenario, the railway market has been considered, which is characterized by a N-LOS condition, due to service disruptions caused by tunnels, vegetation and buildings. The system performance, in terms of end-to-end delay, queue size and packet loss percentage, have been evaluated, in order to prove the goodness of communications in a real railroad path

A methodology for obtaining More Realistic Cross-Layer QoS Measurements in mobile networks: A VoIP over LTE Use Case

Los servicios de voz han sido durante mucho tiempo la primera fuente de ingresos para los operadores móviles. Incluso con el protagonismo creciente del tráfico de datos, los servicios de voz seguirán jugando un papel importante y no desaparecerán con la transición a redes basadas en el protocolo IP. Por otra parte, hace años que los principales actores en la industria móvil detectaron claramente que los usuarios no aceptarían una degradación en la calidad de los servicios de voz. Es por esto que resulta crítico garantizar la experiencia de usuario (QoE) en la transición a redes de nueva generación basadas en conmutación de paquetes. El trabajo realizado durante esta tesis ha buscado analizar el comportamiento y las dependencias de los diferentes servicios de Voz sobre IP (VoIP), así como identificar configuraciones óptimas, mejoras potenciales y metodologías que permitan asegurar niveles de calidad aceptables al mismo tiempo que se trate de minimizar los costes. La caracterización del rendimiento del tráfico de datos en redes móviles desde el punto de vista de los usuarios finales es un proceso costoso que implica la monitorización y análisis de un amplio rango de protocolos y parámetros con complejas dependencias. Para abordar desde la raíz este problema, se requiere realizar medidas que relacionen y correlen el comportamiento de las diferentes capas. La metodología de caracterización propuesta en esta tesis proporciona la posibilidad de recoger información clave para la resolución de problemas en las comunicaciones IP, relaciolándola con efectos asociados a la propagación radio, como cambios de celda o pérdida de enlaces, o con carga de la red y limitaciones de recursos en zonas geográficas específicas. Dicha metodología se sustenta en la utilización de herramientas nativas de monitorización y registro de información en smartphones, y la aplicación de cadenas de herramientas para la experimentación extensiva tanto en redes reales y como en entornos de prueba controlados. Con los resultados proporcionados por esta serie de herramientas, tanto operadores móviles y proveedores de servicio como desarrolladores móviles podrían ganar acceso a información sobre la experiencia real del usuario y sobre cómo mejorar la cobertura, optimizar los servicios y adaptar el funcionamiento de las aplicaciones y el uso de protocolos móviles basados en IP en este contexto. Las principales contribuciones de las herramientas y métodos introducidos en esta tesis son los siguientes: - Una herramienta de monitorización multicapa para smartphones Android, llamada TestelDroid, que permite la captura de indicadores clave de rendimiento desde el propio equipo de usuario. Asimismo proporciona la capacidad de generar tráfico de forma activa y de verificar el estado de alcanzabilidad del terminal, realizando pruebas de conectividad. - Una metodología de post-procesado para correlar la información presente en las diferentes capas de las medidas realizadas. De igual forma, se proporciona la opción a los usuarios de acceder directamente a la información sobre el tráfico IP y las medidas radio y de aplicar metodologías propias para la obtención de métricas. - Se ha realizado la aplicación de la metodología y de las herramientas usando como caso de uso el estudio y evaluación del rendimiento de las comunicaciones basadas en IP a bordo de trenes de alta velocidad. - Se ha contribuido a la creación de un entorno de prueba realista y altamente configurable para la realización de experimentos avanzados sobre LTE. - Se han detectado posibles sinergias en la utilización de instrumentación avanzada de I+D en el campo de las comunicaciones móviles, tanto para la enseñanza como para la investigación en un entorno universitario

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

A novel network architecture for train-to-wayside communication with quality of service over heterogeneous wireless networks

In the railway industry, there are nowadays different actors who would like to send or receive data from the wayside to an onboard device or vice versa. These actors are e.g., the Train Operation Company, the Train Constructing Company, a Content Provider, etc. This requires a communication module on each train and at the wayside. These modules interact with each other over heterogeneous wireless links. This system is referred to as the Train-to-Wayside Communication System (TWCS). While there are already a lot of deployments using a TWCS, the implementation of quality of service, performance enhancing proxies (PEP) and the network mobility functions have not yet been fully integrated in TWCS systems. Therefore, we propose a novel and modular IPv6-enabled TWCS architecture in this article. It jointly tackles these functions and considers their mutual dependencies and relationships. DiffServ is used to differentiate between service classes and priorities. Virtual local area networks are used to differentiate between different service level agreements. In the PEP, we propose to use a distributed TCP accelerator to optimize bandwidth usage. Concerning network mobility, we propose to use the SCTP protocol (with Dynamic Address Reconfiguration and PR-SCTP extensions) to create a tunnel per wireless link, in order to support the reliable transmission of data between the accelerators. We have analyzed different design choices, pinpointed the main implementation challenges and identified candidate solutions for the different modules in the TWCS system. As such, we present an elaborated framework that can be used for prototyping a fully featured TWCS