Planning and Optimization of Tracking Areas for Long TermEvolution Networks
Sara Modarres Razavi · Linköping University Electronic Press eBooks · 2014
Populärvetenskaplig sammanfattningSamtidigt som mobila kommunikationstekniken utvecklas ökar användarnas förväntningar på mobila nätverkstjänster allt snabbare.För att uppfylla kundernas efterfrågan måste operatörerna hantera en stor mängd signaleringsdata kopplad till lokalisering av de mobila enheterna i nätverket.Att kunna upprätthålla pålitliga och kostnadseffektiva funktioner för hantering av de mobila terminalernas lokalisering har blivit en av de stora utmaningarna för framtidens mobila bredbandsnät.Lokaliseringsområden (Eng.Tracking Area, TA) i Long Term Evolution (LTE) är en logisk gruppering av celler som hanterar och representerar de mobila terminalernas lokalisering i nätverket.Denna avhandling handlar om planering och optimering av TA:s.För att anpassa sig till förändringar och trender i användarnas mobilitetsmönster, måste TA-utformningen modifieras över tiden.Återoptimering av en tidigare optimerad design med olika kostnadsavvägningar är ett av de problem som behandlas i denna avhandling.Genom återoptimering kan designen successivt förbättras genom att åter tilldela vissa celler till andra TA-områden än de sina ursprungliga.För att lösa det resulterande problemet har en algoritm baserad på upprepad lokalsökning utvecklas.Nästa problemställning som studerats handlar om prestandaavvägningar mellan den totala signaleringskostnaden i nätet och omkonfigureringskostnaden. Avvägningen är modellerad som ett optimeringsproblem med multipla målfunktioner, där Pareto-optimalitet karakteriserar lösningarna.Att lösa problemet levererar en mängd möjliga avvägningar mellan vilka valet kan avgöras baserat på beslutsfattarens preferenser.En heltalsmodell och en heuristik baserad på genetiska algoritmer är utvecklade för att lösa problemet i storskaliga nätverk.Jämfört med tidigare generationers mobilnät, möjliggör LTE-system en mer flexibel utformning av TA-konstruktionen med hjälp av en så kallad TA-lista.Hur man kan utnyttja denna flexibilitet som TA-listor erbjuder till storskaliga nätverk är fortfarande ett öppet problem.I avhandlingen presenteras tre metoder för att konstruera och tilldela TA-listor och dess prestanda jämförs inbördes samt med en konventionell TA-konfiguration.Dessutom har en linjärprogrammeringsmodell utvecklats för att minimera den totala mängden signaleringsdata i nätverket baserat på överlappande TA-listor.Avhandlingen studerar även problemet med att undvika överbelastning i nätet på grund av signaleringsdata, både för ett specifikt tåg-scenario samt för en generell nätverkstopologi.För varje scenario utvecklades en scenario-specifik linjärprogrammeringsmodell som syftar på att minimera den maximala signaleringen på grund av att anropa användare eller uppdatera lokaliseringsinformation.En stor fördel v med det modifierade schemat för överlappande TA-listor för att hantera singaleringsöverbelastning är att schemat inte kräver information om enskilda användarens rörelser.Automatisk omkonfigurering av funktioner för lokalisering av användare är ett viktigt inslag i LTE.Nätverket samlar kontinuerligt in användarstatistik och systemet för lokalisering av användare anpassar nätverkskonfigurationen efter förändringar i användarnas fördelning i rummet samt efterfrågan.I denna avhandling görs en utvärdering av dynamisk konfiguration av TA-listor, inklusive användning av överlappande TA-listor för att minimera risken för stockning i nätverket, och denna jämförs med den statiska konfigurationen med hjälp av en fallstudie.vi