Interference model and evaluation in LTE networks

International audienceThe purpose of this paper is to evaluate the impact of frequency parameter settings while evaluating interference model in LTE (Long Term Evolution); the work is applied on a network. We develop and validate the interference model based on SINR which is used by 3GPP (3rd Group Partnership Project) to estimate the quality of signal received by UE (User Equipment) and issued from eNB (enhanced Node Base). For this aim, two frequency schemes have been compared: the frequency reuse 1 scheme whereby the whole available bandwidth is used in each cell/sector and the frequency reuse 3 scheme in which the entire bandwidth is divided into 3 non-overlapping groups and assigned to 3 co-site sectors within each cell

Interference model and antenna parameters setting effects on 4G-LTE networks coverage

International audienceThe currently emerging Long Term Evolution 4G-LTE cellular networks are based on new technique of transmission called the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). This paper shows the interest of robust approach due to the uncertainty of traffic distribution. First, we develop and validate the interference model based on SINR metric for the deployment of the LTE network, and then we use greedy algorithms to show how frequency and tilt parameter settings can impact the coverage performance metric. Two frequency schemes have been compared to validate our model: the frequency reuse 1 scheme whereby the whole available bandwidth is used in each cell/sector and the frequency reuse 3 scheme in which the entire bandwidth is divided into 3 non-overlapping groups and assigned to 3 co-site sectors within each cell

Impact des paramètres antennaires sur la couverture dans les réseaux LTE

National audienceLa demande en trafic dans les réseaux de radiocommunication a augmenté d'une manière vertigineuse ces dernières années [3]. Dans les réseaux LTE (Long Term Evolution), plusieurs recherches sur le paramétrage des antennes [1, 2] ont été effectuées pour répondre aux besoins des utilisateurs et augmenter les performances du système. Diverses combinaisons de paramètres d'antenne ont été étudiées en termes de performance en SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) et en débit [1, 2]. Nous proposons d'évaluer à la fois le SINR et le débit pour différents schémas de fréquence dans le cas d'un réseau LTE. Ce dernier est construit sur la base d'un réseau GSM/UMTS réel tri-secteurs (Territoire de Belfort), pour lequel le trafic est translaté sur le mode LTE. Ce travail permet d'analyser finement les stations mobiles (position, signal reçu, débit offert...) durant toute une journée de trafic. Nous proposons une méthodologie pour modifier automatiquement certains paramètres antennaires (tilt, fréquence d'émission) afin que le réseau réponde au mieux aux variations de trafic et d'environnement

Optimisation robuste dans les réseaux de radiocommunications

National audienceLes réseaux de communication mobile doivent écouler un trafic de plus en plus important. Pour ce faire, les réseaux auto-organisés SON (Self Organizing Networks) proposent des solutions qui visent à augmenter leur capacité en s'adaptant le mieux possible à la demande des clients. Dans ce cadre, la future norme de téléphonie mobile LTE [1] inclut des fonctions d'auto-organisation dont le but de réduire à la fois la complexité du paramétrage, les coûts d'investissements et les coûts d'exploitation. Notre étude porte sur l'optimisation du paramétrage de réseaux de communication mobile. Les données d'entrée du modèle sont les demandes en trafic des clients. Elles proviennent de prévisions et sont donc incertaines. Nous présentons alors une optimisation robuste qui permet de trouver de bons paramètrages, peu sensibles aux variations de trafic

Models and algorithms for robust optimization in self-Organizing Networks (SON) of 4G mobile networks (LTE)

La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d’efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s’inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l’allocation des fréquences, des puissances d’émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d’entrée de l’optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d’optimisation robuste dans le contexte de l’optimisation sous contraintes. L’optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l’état de l’art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l’état de l’art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d’optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d’une Recherche Tabou ainsi qu’une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G.The standard 3G/UMTS has launched the first multimedia applications for mobile phones and tablets. The new standard 4G/LTE (Long Term Evolution) has mobile broadband objective. In this standard a huge effort has been done on automatic network reconfiguration based on customer demand variation in a process called Self-Organizing Network (SON). The work of this thesis lies in this direction. Reconfiguration of networks lies mainly in the direction of models, methods and tools to analyze network Key Performance Indicators and automatically configure its settings. We mainly worked on the air interface parameters such that frequency assignment, emitted power and pattern vertical inclination.In this context, given the high variability of optimization input data issued from the network, this thesis focuses on robust optimization under constraints. The robust optimization refers to a set of processes to provide solutions to combinatorial problems with uncertain and variable scenarios of data over time. The first Section presents the principles of Self-Organizing Network (SON). The second Section concerns the state of the art on robust optimization. The third Section defines the mathematical model to optimize for which traffic data (distribution of customers and throughput requirements on the service area) take variable values over time. A data diagnostic phase on the network operation and a sensitivity analysis of the solutions were made in the fourth Section with several local search algorithms. The fifth Section presents the work of design, development and test of a Tabu Search method and a thorough analysis of SON control methodology proposed for 4G

Modèles et algorithmes pour l'optimisation robuste dans les Self-Organizing Network (SON) des réseaux mobiles 4G (LTE)

The standard 3G/UMTS has launched the first multimedia applications for mobile phones and tablets. The new standard 4G/LTE (Long Term Evolution) has mobile broadband objective. In this standard a huge effort has been done on automatic network reconfiguration based on customer demand variation in a process called Self-Organizing Network (SON). The work of this thesis lies in this direction. Reconfiguration of networks lies mainly in the direction of models, methods and tools to analyze network Key Performance Indicators and automatically configure its settings. We mainly worked on the air interface parameters such that frequency assignment, emitted power and pattern vertical inclination.In this context, given the high variability of optimization input data issued from the network, this thesis focuses on robust optimization under constraints. The robust optimization refers to a set of processes to provide solutions to combinatorial problems with uncertain and variable scenarios of data over time. The first Section presents the principles of Self-Organizing Network (SON). The second Section concerns the state of the art on robust optimization. The third Section defines the mathematical model to optimize for which traffic data (distribution of customers and throughput requirements on the service area) take variable values over time. A data diagnostic phase on the network operation and a sensitivity analysis of the solutions were made in the fourth Section with several local search algorithms. The fifth Section presents the work of design, development and test of a Tabu Search method and a thorough analysis of SON control methodology proposed for 4G.La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d’efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s’inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l’allocation des fréquences, des puissances d’émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d’entrée de l’optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d’optimisation robuste dans le contexte de l’optimisation sous contraintes. L’optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l’état de l’art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l’état de l’art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d’optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d’une Recherche Tabou ainsi qu’une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G

Models and algorithms for robust optimization in self-Organizing Networks (SON) of 4G mobile networks (LTE)

La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d’efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s’inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l’allocation des fréquences, des puissances d’émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d’entrée de l’optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d’optimisation robuste dans le contexte de l’optimisation sous contraintes. L’optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l’état de l’art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l’état de l’art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d’optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d’une Recherche Tabou ainsi qu’une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G.The standard 3G/UMTS has launched the first multimedia applications for mobile phones and tablets. The new standard 4G/LTE (Long Term Evolution) has mobile broadband objective. In this standard a huge effort has been done on automatic network reconfiguration based on customer demand variation in a process called Self-Organizing Network (SON). The work of this thesis lies in this direction. Reconfiguration of networks lies mainly in the direction of models, methods and tools to analyze network Key Performance Indicators and automatically configure its settings. We mainly worked on the air interface parameters such that frequency assignment, emitted power and pattern vertical inclination.In this context, given the high variability of optimization input data issued from the network, this thesis focuses on robust optimization under constraints. The robust optimization refers to a set of processes to provide solutions to combinatorial problems with uncertain and variable scenarios of data over time. The first Section presents the principles of Self-Organizing Network (SON). The second Section concerns the state of the art on robust optimization. The third Section defines the mathematical model to optimize for which traffic data (distribution of customers and throughput requirements on the service area) take variable values over time. A data diagnostic phase on the network operation and a sensitivity analysis of the solutions were made in the fourth Section with several local search algorithms. The fifth Section presents the work of design, development and test of a Tabu Search method and a thorough analysis of SON control methodology proposed for 4G

Frequency robustness optimization with respect to traffic distribution for LTE system

International audienceThe Long Term Evolution (LTE) cellular network is based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) to meet several services and performance requirement. This paper shows the interest of robustness approach due to the uncertainty of traffic distribution while evaluating some antenna parameters. We use a greedy algorithm with different variants to show how a frequency parameter setting can impact the coverage performance indicator based on the SINR metric. The well-known frequency reuse schemes 1x3x3, whereby the entire bandwidth is divided into 3 non-overlapping groups and assigned to 3 co-site sectors within each cell, have been used in our model. Further work must be done on algorithmic approach

Modèles et algorithmes pour l'optimisation robuste dans les Self-Organizing Network (SON) des réseaux mobiles 4G (LTE)

La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l allocation des fréquences, des puissances d émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d entrée de l optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d optimisation robuste dans le contexte de l optimisation sous contraintes. L optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l état de l art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l état de l art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d une Recherche Tabou ainsi qu une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G.The standard 3G/UMTS has launched the first multimedia applications for mobile phones and tablets. The new standard 4G/LTE (Long Term Evolution) has mobile broadband objective. In this standard a huge effort has been done on automatic network reconfiguration based on customer demand variation in a process called Self-Organizing Network (SON). The work of this thesis lies in this direction. Reconfiguration of networks lies mainly in the direction of models, methods and tools to analyze network Key Performance Indicators and automatically configure its settings. We mainly worked on the air interface parameters such that frequency assignment, emitted power and pattern vertical inclination.In this context, given the high variability of optimization input data issued from the network, this thesis focuses on robust optimization under constraints. The robust optimization refers to a set of processes to provide solutions to combinatorial problems with uncertain and variable scenarios of data over time. The first Section presents the principles of Self-Organizing Network (SON). The second Section concerns the state of the art on robust optimization. The third Section defines the mathematical model to optimize for which traffic data (distribution of customers and throughput requirements on the service area) take variable values over time. A data diagnostic phase on the network operation and a sensitivity analysis of the solutions were made in the fourth Section with several local search algorithms. The fifth Section presents the work of design, development and test of a Tabu Search method and a thorough analysis of SON control methodology proposed for 4G.BELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF

Recherche Tabou Robuste pour l'allocation de fréquences

National audience1. Problématique : depuis le démarrage des réseaux cellulaires (2G, 3G, 3.5G), les opérateurs configuraient manuellement la gestion des paramètres réseau. Avec l'apparition des réseaux 4G/LTE, la notion de Self-Organizing Network (SON) a vu le jour. Les SON introduisent des fonctions avancées de paramétrage automatique du réseau en fonction de la demande. Grâce à cette technologie, les opérateurs peuvent désormais améliorer la flexibilité et les performances du réseau en réduisant les coûts d'exploitation. Notre objectif est de proposer des solutions algorithmiques pouvant s'appliquer au SON. 2. Méthodologie : le problème d'allocation de fréquences est NP-difficile car il s'agit d'un problème de coloration de graphe. En raison de la complexité du problème, nous utilisons la méthode de Recherche Tabou qui permet de proposer des solutions non optimales mais dont le potentiel de trouver rapidement des solutions de qualité a été prouvé sur plusieurs problèmes combinatoires difficiles. Trois variantes de la méthode Tabou sont proposées : algorithme Tabou Simple (TS), algorithme Tabou dégradée Dernier Voisin (TDV) et algorithme Tabou dégradée Meilleur Voisin (TMV). Pour chacun des cas, une série de tests sera présentée. Les données utilisées proviennent d'un réseau réel GSM/UMTS. 3. Contribution : nous avons tenté d'apporter des réponses aux questions sur la sélection spatiale (où optimiser) et la sélection temporelle (quand optimiser) des stations du réseau à optimiser. De plus, compte tenu de l'incertitude sur les données d'entrée, nous avons mis au point une méthode d'optimisation robuste qui prend en compte des scénarios qui proviennent d'une journée de trafic. Un scénario est une distribution de la demande en trafic à un moment donné de la journée. Plusieurs scénarios nous permettent d'analyser différentes situations vis-à-vis des performances du réseau. Nous avons mesuré les performances des 3 variantes en considérant les mêmes scénarios et nous les avons comparées à une approche non robuste