Network-driven handover in 5G

Abstract

Currently, users’ expectations regarding technological performance are constantly increasing. An example of this is the growing consumption of multimedia content via the Internet. Multimedia applications with a variable number of users/requests have variable demand over time that may expose the limitation of the network channels. This may cause a problem of demand mobility generated by the service/application. Each generation of mobile networks has specific handover processes, which in the case of 4G can be controlled according to the applications requirements, with the possibility of multiconnectivity. This process was massified in 5G. The main contribution of this dissertation is the development and analysis of decision models for controlling the video streaming and user association to a BS in the network architecture. The scenario considered refers to a football stadium with multiple points of view – video streams – that each spectator can request to view on their cell phone or tablet. The developed simulator models the stadium scenario using a combination of services, which occur on the 5G network. Vertical handover generated by the network is used,aidedbynetworkslicing. Thenetworkslicingactsinthepartofthebandwidthdivision between the different antennas and allows the throughput of the different broadcast (FeMBMS)channelsto becontrolledbytheservice -theradionetworkcapacitylimitsthe throughput. The results obtained in a case of 80000 spectators who select different beams over time, considering8basestations(BS),showthatthequalityofexperienceishighonlywhenthe handover and the control of beam diffusion by BS are managed according to the application requirements. The network recovers from huge peaks by handling as many requests at once as possible. Instead of the user only getting the steam in a good quality or not getting it at all, the network performs a best-effort solution of downgrading the quality of multicasting in order to expend less resources with the same quantity of requests. The network state is taken into consideration. Although there are load peaks on the network, it is never congested.Atualmente, as expectativas dos utilizadores em relação à capacidade tecnológica não param de aumentar. Exemplo disso é o crescente consumo de conteúdo multimédia através da Internet. Aplicações multimédia com número variável de utilizadores e pedidos têm um fluxo de serviço variável ao longo do tempo. Esta variância pode expor a limitação de canais de rede, que consequentemente pode causar um problema de mobilidade gerado pelo serviço/aplicação. Cada geração de redes móveis possui processos de handover de utilizadores específicos, que no caso da geração 4G passou a ser controlado em função das aplicações, com a possibilidade de multiconectividade. Este processo foi massificado no 5G. A principal contribuição desta dissertação é o desenvolvimento e análise de modelos de decisão para controlar a difusão de vídeo e a associação de utilizadores à rede rádio na arquitetura da rede. O cenário considerado reflete um estádio de futebol com vários pontos de vista - diferentes feixes de vídeo - que cada espectador pode solicitar e visualizar no seu telemóvel ou tablet. O simulador desenvolvido modela o cenário do estádio usando uma combinação de serviços, que ocorrem na rede 5G. É usado handover vertical gerado pela rede auxiliado por network slicing que atua na parte da divisão da largura de banda entre as diferentes antenas e permite que a taxa de débito dos diferentes canais de difusão (FeMBMS) seja controlada pelo serviço - a capacidade da rede rádio limita a taxa de transferência. Os resultados obtidos no caso de 80000 espectadores que selecionam diferentes feixes ao longo do tempo, considerando 8 estações base (BS), mostram que a qualidade de experiência somente é elevada quando o handover e o controlo da difusão de feixes pelas BS são geridos de acordo com os requisitos da aplicação. A rede recupera a estabilidade após enormes picos de transferência gerindo os seus recursos. Em vez do utilizador ser prejudicado na totalidade quando a rede não tem recursos e ser privado de obter serviço, é utilizado um processo alternativo em que a rede diminui a qualidade de multicasting, gastando menos recursos com a mesma quantidade de pedidos. O estado da rede é sempre tido em consideração - embora hajam picos de carga na rede, esta nunca fica congestionada

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