2 LTE ΚΑΙ LTE-ADVANCED
1. Προσέγγιση εναλλαγής για IHO στις φεµτοκυψέλες: Η εναλλαγή είναι δυνατή µόνο όταν υπάρχει τουλάχιστον ένα διαθέσιµο υποκανάλι h στην
Στη συνέχεια, εξετάζονται οι συνθήκες που λαµβάνονται υπόψη για να αποφασιστεί εάν ένα IHO θα εκτελεστεί στη µακροκυψέλη εξυπηρέτησης ή σε όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες, καθώς επίσης και οι ενέργειες που εµπλέκονται σε αυτό.
Ένα IHO εκκινείται στη µακροκυψέλη εξυπηρέτησης M µόνο εάν:
Υπάρχει τουλάχιστον ένα ελεύθερο υποκανάλι h στο οποίο µπορεί να εκχωρηθεί εκ νέου ο µη-συνδροµητής UEns (switching).
Οι παρεµβολές που πλήττουν το υποκανάλι h είναι µικρότερες από τις παρεµβολές στο τρέχον υποκανάλι k.
Στην περίπτωση που υπάρχουν περισσότερα από ένα διαθέσιµα υποκανάλια στη µακροκυψέλη M, ο µη-συνδροµητής UEns µεταβαίνει στο υποκανάλι h που δέχεται τη µικρότερη παρεµβολή. Αυτό το υποκανάλι h επιλέγεται από την µακροκυψέλη σύµφωνα µε τα CQIs που αναφέρονται περιοδικά από τον µη-συνδροµητή UEns. Πρέπει να σηµειωθεί πως αν δεν υπάρχει κάποιο υποκανάλι που να ικανοποιεί αυτές τις απαιτήσεις, το IHO δεν εκτελείται στη µακροκυψέλη M, αλλά σε όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες θ.
Εάν το IHO δεν µπορεί να πραγµατοποιηθεί στη µακροκυψέλη M, επιχειρείται να εκτελεστεί σε όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες θ που ικανοποιούν τη συνθήκη (1). Σε αυτή την περίπτωση, η µακροκυψέλη M εγκαθιδρύει επικοινωνία µε όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες Ar Є θ και προκαλεί ένα IHO σε όλες.
Ανάλογα µε τη διαθεσιµότητα των υποκαναλιών στην παρεµβάλλουσα φεµτοκυψέλη Ar, η διαδικασία IHO διαφέρει. Όταν υπάρχουν διαθέσιµα υποκανάλια στην Ar, εκτελείται µία διεργασία εναλλαγής υποκαναλιού (sub-channel switching process), ενώ όταν δεν υπάρχουν διαθέσιµα υποκανάλια, εφαρµόζεται ένας κατανεµηµένος έλεγχος ισχύος (distributed power control). Αναλυτικότερα για τις δύο προσεγγίσεις ισχύουν τα εξής:
1. Προσέγγιση εναλλαγής για IHO στις φεµτοκυψέλες: Η εναλλαγή είναι δυνατή
σήµατος SINRtarget στον µη-συνδροµητή UEns.
Προκειµένου να επιτευχθεί αυτός ο στοχευόµενος λόγος, η µέγιστη παρεµβολή που µπορεί να ανεχθεί ο µη-συνδροµητής UEns είναι:
σ
−
=
et t
k
r s i rsrp
arg
max sin
]
[ (2)
όπου το σ αντιπροσωπεύει τον θόρυβο βάθους (background noise).
Η µακροκυψέλη στη συνέχεια ζητά από όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες Ar Є θ να µειώσουν την ισχύ εκποµπής τους στο υποκανάλι k από prk σε p’rk, έτσι ώστε να γίνεται σεβαστή η imax για τον µη-συνδροµητή UEns. Επιπροσθέτως και προκειµένου να αποφευχθούν οι άδικες αιτήσεις µείωσης ισχύος µεταξύ των φεµτοκυψελών, η µείωση ισχύος σταθµίζεται από τη µακροκυψέλη χρησιµοποιώντας τις εντάσεις σήµατος που αναφέρονται από τον µη-συνδροµητή UEns για κάθε παρεµβάλλουσα φεµτοκυψέλη.
Η νέα τιµή ισχύος µπορεί να γραφεί ως:
Pk
∆
−
′ = k
r k
r P
P (3)
όπου ∆Pk είναι η µείωση ισχύος σε decibels που απαιτείται για το υποκανάλι k, υπολογίζεται από τη µακροκυψέλη και µεταδίδεται σε όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες. Πρέπει να σηµειωθεί πως αυτή η µείωση ισχύος είναι ίδια για όλες τις παρεµβάλλουσες φεµτοκυψέλες.
Τέλος, µπορεί να συµβεί η αίτηση µείωσης ισχύος να έχει την ίδια επίδραση µε την απενεργοποίηση του υποκαναλιού, εάν η φεµτοκυψέλη µεταδίδει ήδη χαµηλά στο υποκανάλι k ή ο στόχος SINRtarget είναι πολύ µεγάλος. Σε αυτή την περίπτωση, το υποκανάλι k είναι απαγορευµένο στη φεµτοκυψέλη Αr για µια χρονική περίοδο διάρκειας ∆Τ, αποφεύγοντας έτσι τις παρεµβολές προς τον µη- συνδροµητή UEns. Ωστόσο, πρέπει να αναφερθεί πως ο συνδροµητής UEs αποσυνδέεται από το υποκανάλι k µόνο εάν µπορεί να το “αντέξει” π.χ. εάν ο UEs υποστηρίζει µια υπηρεσία όπου η καθυστέρηση δεν είναι κρίσιµος παράγοντας (non-real time service).
Προκειµένου να προκαλέσει ένα IHO σε µια παρεµβάλλουσα φεµτοκυψέλη, η µακροκυψέλη πρέπει να µπορεί να επικοινωνήσει µαζί της. Αυτή η επικοινωνία µπορεί να πραγµατοποιηθεί µέσω:
Της σύνδεσης οπισθόζευξης χρησιµοποιώντας την υποδοµή του δικτύου πυρήνα.
Μίας άµεσης διεπαφής µεταξύ µακροκυψελών και φεµτοκυψελών (διεπαφή X2 για σηµατοδοσία µεταξύ των eNodeBs).
Του κινητού χρήστη, ο οποίος θα µπορούσε να αναµεταδώσει δεδοµένα από µια µακροκυψέλη σε µία φεµτοκυψέλη και αντίστροφα.
∆εδοµένου πως δεν έχει τυποποιηθεί ακόµα η διεπαφή X2 για HeNodeBs, η ανταλλαγή µηνυµάτων µεταξύ µακροκυψελών και φεµτοκυψελών είναι πιθανότερο να υλοποιηθεί πάνω από τη σύνδεση οπισθόζευξης.
Η διαδικασία που περιγράφηκε παραπάνω συνοψίζεται στο διάγραµµα ροής του αλγόριθµου που παρατίθεται ακολούθως.
Σχήµα 13: ∆ιάγραµµα ροής του αλγόριθµου Perez et al. [61]
Ένα βασικό πλεονέκτηµα του αλγορίθµου αυτού είναι ότι καταφέρνει να µετριάσει τις παρεµβολές µεταξύ βαθµίδων, επιλύοντας έτσι το βασικό µειονέκτηµα των φεµτοκυψέλων CSG. Η µείωση των παρεµβολών για τους µη συνδροµητές έχει ως αντίτιµο αυξηµένη σηµατοδοσία και σε ορισµένες περιπτώσεις µειωµένη ρυθµοαπόδοση των συνδροµητών. Επιπλέον, σύµφωνα µε τον αλγόριθµο εξετάζονται όλες οι παρεµβάλλουσες γειτονικές φεµτοκυψέλες σε αντίθεση µε άλλους αλγορίθµους στους οποίους υιοθετείται η υπόθεση ύπαρξης µιας φεµτοκυψέλης µέσα σε µια
µακροκυψέλη. Ωστόσο, το γεγονός αυτό όπως είναι προφανές αυξάνει την πολυπλοκότητα και επειδή προκειµένου να προκαλέσει ένα IHO σε µια παρεµβάλλουσα φεµτοκυψέλη, η µακροκυψέλη πρέπει να µπορεί να επικοινωνήσει µαζί της, αυξάνεται το φορτίο σηµατοδοσίας. Σηµαντικό µειονέκτηµα αποτελεί το γεγονος ότι δεν περιγράφεται στο [61] ο τρόπος προσδιορισµού της τιµής κατωφλίου του SINR και η τιµή του περιθωρίου προστασίας παρεµβολών, τα οποία διαδραµατίζουν καίριο ρόλο στον αλγόριθµο. Τέλος, στο [61] υπάρχουν εκτενή αποτελέσµατα προσοµοιώσεων.
4.4.5 Αλγόριθµοι µε επίκεντρο την ενέργεια
Σε αυτή την ενότητα παρουσιάζεται ο αλγόριθµος που σύµφωνα µε τον Πίνακα 3 κατατάσσεται στην κατηγορία Energy centric. Το κύριο χαρακτηριστικό της κατηγορίας αυτής είναι ότι λαµβάνεται υπόψη η κατανάλωση ενέργειας στον εξοπλισµό χρήστη.
4.4.5.1 Αλγόριθµος µεταποµπής µε επίκεντρο την ενέργεια για το ολοκληρωµένο δίκτυο µακροκυψελών – φεµτοκυψελών
Στον Πίνακα 17 παρατίθενται οι επιπλέον ειδικοί συµβολισµοί που συναντώνται στον συγκεκριµένο αλγόριθµο.
Πίνακας 17: Ειδικοί συµβολισµοί του αλγορίθµου Xenakis et al. [65]
Measurement Notation
Candidate cell set for user u Lu
HO timer tHO
Initial value of HO timer Tmax
Queue structure A
Mean UE transmit power for the target cell
PUL[c]
UE power transmission interference limitation constraint
PUL,th
Maximum allowed UE power transmission capability
Pmax
Adaptive UPCM HHM for the target cell HHMUPCM[c]
Εκτός από τη βελτιωµένη κάλυψη εσωτερικών χώρων και την ενισχυµένη αντιλαµβανόµενη από το χρήστη ποιότητα υπηρεσίας (user-perceived QoS), οι φεµτοκυψέλες επιτυγχάνουν εγγενώς σηµαντική εξοικονόµηση ενέργειας, τόσο στην πλευρά του δικτύου πρόσβασης όσο και στην πλευρά του εξοπλισµού χρήστη (UE).
Κατά συνέπεια, απαιτούνται περισσότερο εξελιγµένοι αλγόριθµοι απόφασης µεταποµπής για την πλήρη εκµετάλλευση της εγγενούς υπεροχής των φεµτοκυψελών από την άποψης της ενισχυµένης QoS και της µειωµένης κατανάλωσης ενέργειας.
Στο [65] προτείνεται ένας αλγόριθµος απόφασης µεταποµπής µε επίκεντρο την ενέργεια (energy - centric HO decision algorithm) µε σκοπό να αξιοποιήσει τις δυνατότητες εξοικονόµησης ενέργειας που παρέχεται από τη χαµηλής ισχύος λειτουργία των φεµτοκυψελών. Ο προτεινόµενος αλγόριθµος λαµβάνει υπόψη ένα µεγάλο εύρος παραµέτρων, που αναφέρεται ως πλαίσιο µεταποµπής (HO context) και περιλαµβάνει κυρίως: α) την ισχύ εκποµπής των σηµάτων αναφοράς (RS transmit power) των υποψήφιων κυψελών, β) την ισχύ παρεµβολών που λαµβάνεται (RIP) στις τοποθεσίες των υποψήφιων κυψελών, γ) τη συχνότητα λειτουργίας, δ) τη διαθεσιµότητα εύρους ζώνης, ε) τη κατάσταση ιδιότητας µέλους του εξοπλισµού του χρήστη (UE membership status), στ) την ενεργειακή κλάση του εξοπλισµού χρήστη και η) τον περιορισµό παρεµβολών στις υποψήφιες κυψέλες. Η διαδικασία σηµατοδοσίας για την απόκτηση
των παραµέτρων απόφασης διερευνάται εκτενώς, ενώ χρησιµοποιείται ένα προσαρµοστικό HΗM για την ενσωµάτωση του προτεινόµενου ενεργειακά αποδοτικού κριτηρίου στην τυπική φάση απόφασης βάσει της λαµβανόµενης έντασης σήµατος (RSS).
Ο προτεινόµενος αλγόριθµος παρουσιάζεται στην παρακάτω Εικόνα. Με την έναρξη της διαδικασίας λήψης απόφασης µεταποµπής (HO decision triggering), ο προτεινόµενος αλγόριθµος εκκινεί έναν µετρητή µεταποµπής (HO timer) για να αποφύγει την επαχθή καθυστέρηση της απόφασης µεταποµπής που προέρχεται από τους τυχαίους χρόνους παραγωγής του πλαισίου µεταποµπής (HO context). Η τιµή του µετρητή µεταποµπής τίθεται αρχικά ίση µε tHO = Tmax, όπου το Tmax είναι προσαρµοσµένο στα κρίσιµα γεγονότα του LTE που περιγράφονται στο [39]. Εν συνεχεία, αποστέλλεται µια αίτηση πλαισίου µεταποµπής στις υποψήφιες κυψέλες και χρησιµοποιείται µια δοµή ουράς, που συµβολίζεται µε Α, για την διαχείριση των τυχαίων καθυστερήσεων απόκτησης του πλαισίου µεταποµπής. Κάθε γειτονική κυψέλη µέλος του συνόλου Lu συµπεριλαµβάνεται αρχικά στην ουρά Α, για να αξιολογηθεί εν συνεχεία µε έναν ακολουθιακό τρόπο. Εάν το πλαίσιο µεταποµπής για την κεφαλή της ουράς απουσιάζει, ο προτεινόµενος αλγόριθµος αναβάλλει την εκτίµηση της αντίστοιχης γειτονικής κυψέλης αντί να περιµένει τη λήψη της σχετικής αναφοράς πλαισίου. Με άλλα λόγια, η κυψέλη µετακινείται στο τέλος της ουράς και συνεχίζεται η εξέταση της επόµενης γειτονικής κυψέλης στην ουρά Α. Εάν το πλαίσιο µεταποµπής είναι διαθέσιµο, ο αλγόριθµος αξιολογεί την κατάσταση ιδιότητας µέλους του εξοπλισµού χρήστη και τη διαθεσιµότητα εύρους ζώνης στην υποψήφια κυψέλη. Και οι δύο αυτές λειτουργίες πραγµατοποιούνται για την ελαχιστοποίηση της πιθανότητας αποτυχίας µεταποµπής λόγω περιορισµών ελέγχου πρόσβασης και περιορισµών χωρητικότητας στην κυψέλη στόχο. Ακολούθως, αποτιµώνται το προσαρµοστικό περιθώριο υστέρησης µεταποµπής ΗΗΜ και η µέση ισχύς εκποµπής του εξοπλισµού χρήστη για την υποψήφια κυψέλη, που συµβολίζονται HHMUPCM[c] και PUL[c] αντίστοιχα. Ο αλγόριθµος επαληθεύει εάν η µέση ισχύς εκποµπής του εξοπλισµού χρήστη στην υποψήφια κυψέλη είναι µεγαλύτερη από τον αντίστοιχο περιορισµό παρεµβολών (PUL,th) ή την ενεργειακή κλάση (Pmax). Σε αντίθετη περίπτωση ο προτεινόµενος αλγόριθµος πραγµατοποιεί µια σχετική σύγκριση RSS, χρησιµοποιώντας ένα σταθερό και το προσαρµοστικό ΗΗΜ.
Ο αλγόριθµος αποµακρύνει από την ουρά υποψήφιες κυψέλες που αποτυγχάνουν να ικανοποιήσουν το κριτήριο ελαχιστοποίησης κατανάλωσης ισχύος του εξοπλισµού χρήστη (UE power consumption minimization – UPCM). Ο βρόχος τερµατίζεται είτε όταν έχουν αξιολογηθεί όλες οι υποψήφιες κυψέλες είτε όταν εκπνεύσει ο µετρητής. Εν τη απουσία γειτονικών κυψελών µε την επιθυµητή κατανάλωση ισχύος στον UE, ο αλγόριθµος αναδιαµορφώνει τη φάση αναζήτησης κυψέλης και αναφοράς µετρήσεων.
Στην αντίθετη περίπτωση, ενεργοποιείται η εκτέλεση µεταποµπής προς την κατεύθυνση της γειτονικής κυψέλης που ελαχιστοποιεί τη µέση κατανάλωση ισχύος εξοπλισµού χρήστη. Ο υπολογισµός των HHMUPCM[c] και PUL[c] µελετάται ενδελεχώς στο [65].
Ο προτεινόµενος αλγόριθµος αξιοποιεί τη δυνατότητα εξοικονόµησης ενέργειας των φεµτοκυψελών, ενσωµατώνει την πραγµατική ισχύ εκποµπής σηµάτων αναφοράς, λαµβάνει υπόψη το επίπεδο παρεµβολών στις τοποθεσίες φεµτοκυψελών και εκτελεί προκαταρτικό έλεγχο εισδοχής (admission) πριν την εκτέλεση µεταποµπής. Τα δύο ισχυρά χαρακτηριστικά της πρότασης είναι αφενός η χρήση της µεθοδολογίας αξιολόγησης του Small Cell Forum και αφετέρου η σύγκριση των επιδόσεων σε σχέση µε δύο ανταγωνιστικούς αλγόριθµους. Επιπλέον, η αναλυτική συζήτηση της διαδικασίας απαιτούµενης σηµατοδοσίας δικτύου επιτρέπει την συµβατότητα µε το σύστηµα LTE-A.
Ωστόσο, παρόλο που η επίδραση της παραµέτρου σταθερού HHM διερευνάται µέσω προσοµοιώσεων σε επίπεδο συστήµατος, απαιτείται µια περισσότερο λεπτοµερής µεθοδολογία επιλογής ΗΗΜ για τη βελτιστοποίηση της επίδοσης του αλγορίθµου. Τέλος,
για την εκτίµηση των απαιτήσεων σηµατοδοσίας του αλγορίθµου απαιτούνται περισσότερο εκτενείς προσοµοιώσεις.
Στη συνέχεια ακολουθεί το διάγραµµα ροής του αλγορίθµου:
Σχήµα 14: ∆ιάγραµµα ροής του αλγόριθµου Xenakis et al. [65]
4.5 Σύγκριση των προσεγγίσεων
Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάστηκαν δεκατρείς αλγόριθµοι απόφασης µεταποµπής και ταξινοµήθηκαν σε πέντε κατηγορίες ανάλογα µε τα κριτήρια που χρησιµοποιούν για τη λήψη αποφάσεων µεταποµπής. Βέβαια, πρέπει να τονισθεί ότι η πλειονότητα των αλγορίθµων συνδυάζει αρκετά κριτήρια. Σε αυτή τη περίπτωση η κατάταξή τους έγινε µε βάση αυτό που παίζει κεντρικό και αποφασιστικό ρόλο. Το πεδίο εφαρµογής των αλγορίθµων είναι ένα ιεραρχικό δίκτυο δύο βαθµίδων, το οποίο ενσωµατώνει φεµτοκυψέλες στο ήδη υπάρχον µακροκυψελικό δίκτυο.
Το κριτήριο RSS είναι το πιο ευρέως χρησιµοποιούµενο, καθώς εµφανίζεται σε όλους σχεδόν τους αλγόριθµους ανεξάρτητα από την κατηγορία τους, αφού είναι εύκολο να µετρηθεί και σχετίζεται άµεσα µε την ποιότητα υπηρεσίας. ∆εύτερο πιο εφαρµόσιµο κριτήριο λήψης απόφασης µεταποµπής είναι η ταχύτητα του εξοπλισµού χρήστη, που διαδραµατίζει πολύ σηµαντικό ρόλο εξαιτίας της µικρής περιοχής κάλυψης της φεµτοκυψέλης. Συγκεκριµένα, οι χρήστες µε υψηλή ταχύτητα δεν χρειάζεται να πραγµατοποιήσουν µεταποµπή σε µια φεµτοκυψέλη µιας και ο χρόνος παραµονής τους σε αυτή θα είναι µικρός. Αρκετοί αλγόριθµοι χρησιµοποιούν συναρτήσεις κόστους, στις οποίες συνδυάζονται αρκετές παράµετροι όπως για παράδειγµα είναι η ταχύτητα, το RSS, ο τύπος υπηρεσίας κ.λ.π.. Τέλος, υπήρξαν και δύο αλγόριθµοι µε βασικό κριτήριο το επίπεδο παρεµβολών και την κατανάλωση ενέργειας αντίστοιχα. Βέβαια, το επίπεδο παρεµβολών συµπεριλαµβάνεται ως κριτήριο και σε άλλους αλγορίθµους αλλά έχοντας δευτερεύοντα ρόλο.
Οι αλγόριθµοι που βασίζονται στη λαµβανόµενη ένταση σήµατος (RSS based) χρησιµοποιούν την εξειδικευµένη ανά κυψέλη µετρική έντασης σήµατος RSRP (Reference Signal Received Power) για την κατάταξη των διάφορων υποψήφιων κυψελών κατά τη λήψη απόφασης µεταποµπής. Κύριο χαρακτηριστικό αυτής της κατηγορίας αλγορίθµων αποτελεί η σύγκριση της τιµής RSSP κάθε υποψήφιας κυψέλης µε την αντίστοιχη τιµή της κυψέλης εξυπηρέτησης του εξοπλισµού χρήστη, λαµβάνοντας υπόψη και ένα περιθώριο υστέρησης µεταποµπής (HO Hysteresis Margin, HHM). Το περιθώριο αυτό µπορεί να είναι είτε σταθερό είτε προσαρµοστικό. Επιπλέον, ένα βασικό πλεονέκτηµα των αλγορίθµων αυτών είναι ότι δεν έχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις και είναι εύκολα υλοποιήσιµοι γεγονός που διατηρεί την πολυπλοκότητά τους σε χαµηλά επίπεδα. Επίσης, δεν απαιτούν παρεµβάσεις και αλλαγές στην αρχιτεκτονική του δικτύου. Επιπρόσθετα, σε µερικούς από τους υπό εξέταση αλγορίθµους [48][49] γίνεται χρήση µιας συνάρτησης εκθετικού παραθύρου για να αποφευχθεί η απότοµη µεταβολή των τιµών RSRP που προέρχονται από την κυψέλη εξυπηρέτησης του εξοπλισµού χρήστη και από την εκάστοτε υποψήφια κυψέλη.
Ακόµη, εξετάζεται η περίπτωση αλγόριθµου στον οποίο γίνεται χρήση ενός συνδυαστικού παράγοντα µε σκοπό να σταθµίσει τις τιµές RSS των διαφορετικών κυψελών ώστε να εξαλειφθεί η ασυµµετρία µεταξύ των ισχύων εκποµπής των σταθµών βάσεων µακροκυψελών και φεµτοκυψελών [48]. Ένα ακόµα θετικό στοιχείο των αλγορίθµων αυτών, όπως φαίνεται και στο [49], είναι η δυνατότητα που παρέχεται να συνυπολογισθούν και οι απώλειες ασύρµατης µετάδοσης των κυψελών στην διαδικασία λήψης απόφασης µεταποµπής ώστε να επιλεγεί η κυψέλη µε τις χαµηλότερες απώλειες µετάδοσης. Μία προσέγγιση προσαρµοστικού περιθωρίου υστέρησης µεταποµπής παρουσιάζεται στο [50], όπου η τιµή του HHM προσαρµόζεται ανάλογα µε την απόσταση µεταξύ του εξοπλισµού χρήστη (UE) και της κυψέλης στόχου, όπως αυτή εκτιµάται από τις µετρήσεις RSSP και RSRQ που πραγµατοποιούνται στον UE.
Αποδεικνύεται ότι ένα µεγάλο HHM µετριάζει τις περιττές µεταποµπές, αλλά συγχρόνως οδηγεί σε µια υποβάθµιση της ρυθµοαπόδοσης που γίνεται αντιληπτή από το χρήστη.
Οι προσεγγίσεις των αλγορίθµων της συγκεκριµένης κατηγορίας δείχνουν ότι
βελτιώνουν την απόδοση του συστήµατος στο οποίο εφαρµόζονται είτε µε τη βοήθεια του προσαρµοστικού περιθωρίου υστέρησης είτε λαµβάνοντας υπόψη το επίπεδο τις παρεµβολών [51] και τις απώλειες ασύρµατης µετάδοσης της εκάστοτε κυψέλης, µε σκοπό να µειωθούν οι περιττές µεταποµπές.
Στον αντίποδα, ένα σηµαντικό µειονέκτηµα των αλγορίθµων που βασίζονται στην λαµβανόµενη ένταση σήµατος (RSS based) είναι η απλουστευµένη και µη ρεαλιστική υπόθεση ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µία µακροκυψέλη [50][48][49].
Επιπρόσθετα, αρκετές φορές παρατηρήθηκε ο ελλιπής προσδιορισµός παραµέτρων, όπως για παράδειγµα οι τιµές κατωφλίων RSRP και RSRQ [51], καθώς και παράγοντες που επηρέαζαν τον υπολογισµό του προσαρµοστικού περιθωρίου υστέρησης [50], καθιστώντας µε αυτό τον τρόπο δυσκολότερη τη διαδικασία λήψης απόφασης µεταποµπής. Πρέπει ακόµα να τονισθεί ότι εξαίρεση στον κανόνα της χαµηλής πολυπλοκότητας της συγκεκριµένης κατηγορίας αλγορίθµων αποτέλεσε ο αλγόριθµος που προτείνεται στο [48], εξαιτίας της εισαγωγής του συνδυαστικού παράγοντα ώστε να αποφευχθεί η ασυµµετρία των ισχύων εκποµπής διαφορετικών κυψελών. Έτσι, στον αλγόριθµο αυτό αν και επιτυγχάνονται σηµαντικά κέρδη αυξάνεται το υπολογιστικό βάρος επιβαρύνοντας την επίδοση του συστήµατος.
Οι αλγόριθµοι που βασίζονται σε µια συνάρτηση κόστους (cost function based) έχουν ένα σηµαντικό πλεονέκτηµα έναντι των αλγορίθµων των άλλων κατηγοριών. Η χρήση µιας συνάρτησης κόστους, η οποία αποτελεί σταθµισµένο άθροισµα κανονικοποιηµένων συναρτήσεων διαφορετικών παραγόντων, µπορεί να αξιοποιηθεί ως ένα συνδυαστικό κριτήριο απόφασης. Μια τέτοια συνάρτηση επιτρέπει στους αλγορίθµους να συνδυάζουν πολλές παραµέτρους, όπως η ταχύτητα του εξοπλισµού χρήστη, ο τύπος υπηρεσίας (πραγµατικού χρόνου ή όχι) και το φορτίο κίνησης [54][56] ώστε να είναι ορθότερη και αποδοτικότερη η λήψη της απόφασης µεταποµπής συνδυάζοντας όλους τους κρίσιµους σχετικούς παράγοντες, καθώς επίσης και την ελαχιστοποίηση του ρυθµού αποτυχίας µεταποµπής. Επιπλέον, στις παραµέτρους αυτές ανατίθενται διαφορετικά βάρη ανάλογα µε την υπό εξέταση περίπτωση, τις δικτυακές συνθήκες και τις προτιµήσεις των χρηστών [54]. Έτσι λοιπόν, η σύσταση µιας συνάρτησης κόστους µπορεί να βοηθήσει στη διαδικασία λήψης της απόφασης µε διάφορους τρόπους. Συγκεκριµένα, µπορεί να συντελέσει στη δηµιουργία ενός σχήµατος προσαρµοστικής υστέρησης µεταποµπής, το οποίο υπερέχει του σχήµατος σταθερής υστέρησης µε κριτήριο την ελαχιστοποίηση του ρυθµού αποτυχίας µεταποµπής [54]. Εδώ, παρατηρείται µια οµοιότητα µεταξύ αλγορίθµων λαµβανόµενης έντασης σήµατος και αλγορίθµων συνάρτησης κόστους οι οποίοι χρησιµοποιώντας το προσαρµοστικό περιθώριο υστέρησης επιτυγχάνουν βελτίωση στην απόδοση των συστηµάτων τους.
Ο προτεινόµενος αλγόριθµος στο [55] αποφασίζει για µια µεταποµπή σύµφωνα µε µία µικτή µετρική που περιλαµβάνει το RSS, τη µέγιστη χωρητικότητα και τον αριθµό των UEs που είναι σταθµευµένοι στις κυψέλες που αποτελούν στόχο. Ωστόσο, η βελτιστοποίηση της προτεινόµενης µετρικής και η απόκτηση των απαιτούµενων παραµέτρων στην κυψέλη εξυπηρέτησης δε διερευνώνται εκτενώς. Ακόµα, παρατηρήθηκε η περίπτωση της σύνθεσης µιας συνάρτησης κόστους που συνδυάζει την ταχύτητα του κινητού τερµατικού και τον τύπο της κίνησης, λαµβάνοντας υπόψη και το επίπεδο των παρεµβολών στην λήψη απόφασης µεταποµπής, πετυχαίνοντας την αποφυγή της ασυµµετρίας ισχύων εκποµπής διαφορετικών κυψελών [56].
Ο συνυπολογισµός πολλών παραµέτρων σε µια συνάρτηση κόστους εκτός από τα θετικά αποτελέσµατα που προσφέρει και αναφέρθηκαν παραπάνω έχει και αρνητικό αντίκτυπο για την επίδοση του συστήµατος. Η διαδικασία υπολογισµού της συνάρτησης κόστους αυξάνει τόσο το υπολογιστικό κόστος όσο και την πολυπλοκότητα των αλγορίθµων αυτής της κατηγορίας, προϋποθέτοντας αυξηµένες απαιτήσεις από το σύστηµα στο οποίο εφαρµόζεται. Επιπλέον, παρατηρούνται δύο αρνητικά σηµεία τα
οποία είναι όµοια µε αυτά των αλγορίθµων που βασίζονται στην λαµβανόµενη ένταση σήµατος. Τα σηµεία αυτά αφορούν τον ελλιπή προσδιορισµό τιµών παραµέτρων όπως είναι τα βάρη των παραγόντων της συνάρτησης κόστους [54] ή κάποιες τιµές κατωφλίων [55], καθώς και την απλοποιηµένη υπόθεση ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη [56]. Τέλος, όσον αφορά τον αλγόριθµο [55] πρέπει να επισηµανθεί ότι η ανάλυση που γίνεται αφορά µόνο φεµτοκυψέλες µε πολιτική κλειστής πρόσβασης, ενώ εµφανής είναι και η απουσία αποτελεσµάτων προσοµοιώσεων.
Οι αλγόριθµοι που βασίζονται στην ταχύτητα εξοπλισµού χρήστη (speed based) χρησιµοποιούν την ταχύτητα αυτή ως το βασικό κριτήριο για τη λήψη της απόφασης µεταποµπής. Κύριο χαρακτηριστικό των αλγορίθµων αυτών είναι η κατηγοριοποίηση των κινητών τερµατικών σε κατηγορίες κινητικότητας ανάλογα µε την ταχύτητά τους.
Έτσι, για κινητά τερµατικά µε µεγάλη ταχύτητα δεν πραγµατοποιείται η µεταποµπή σε µια φεµτοκυψέλη, αποφεύγοντας έτσι δύο περιττές µεταποµπές µεταξύ της µακροκυψέλης που εξυπηρετεί τον χρήστη µέχρι εκείνη τη στιγµή και της υποψήφιας φεµτοκυψέλης, µέσα σε ελάχιστο χρονικό διάστηµα.
Στο [60] ο αλγόριθµος που προτείνεται έχει ως βασικό χαρακτηριστικό την πρόβλεψη της θέσης του εξοπλισµού χρήστη µε βάση την ταχύτητά του. Γνωρίζοντας την τρέχουσα θέση του εξοπλισµού χρήστη, καθώς και την ταχύτητά του µπορεί να εκτιµηθεί η πορεία του. Με αυτό τον τρόπο, µπορεί να γίνει µια διάκριση µεταξύ των χρηστών µιας φεµτοκυψέλης σε προσωρινούς επισκέπτες και κανονικούς χρήστες, µειώνοντας µε αυτό τον τρόπο τις περιττές µεταποµπές, µιας και δεν θα πραγµατοποιείται η µεταποµπή σε µια φεµτοκυψέλη για τους προσωρινούς επισκέπτες. Βέβαια, η πρόβλεψη αυτή απαιτεί ένα διόλου ευκαταφρόνητο υπολογιστικό κόστος και αυξάνει την πολυπλοκότητα του αλγορίθµου. Επιπλέον, για την υλοποίηση του προτεινόµενου σχήµατος απαιτείται αλλαγή της αρχιτεκτονικής του δικτύου µε την εισαγωγή του εξυπηρετητή ανάλυσης κινητικότητας. Οι συγγραφείς στο [54] προσδιορίζουν δύο στρατηγικές µεταποµπής παρουσία φεµτοκυψελών: α) την προληπτική στρατηγική, όπου εφαρµόζεται η πολιτική µεταποµπής ισχυρότερης κυψέλης και β) την αντιδραστική στρατηγική, όπου µια εξερχόµενη µεταποµπή από µια φεµτοκυψέλη (hand-out) εκτελείται µόνο όταν επιτυγχάνεται το ελάχιστο RSS που απαιτείται για τη συνέχεια των υπηρεσιών. Η προληπτική στρατηγική υιοθετείται όταν η κίνηση του χρήστη είναι πραγµατικού χρόνου, ενώ η αντιδραστική προτιµάται όταν η κίνηση του χρήστη δεν είναι πραγµατικού χρόνου. Ωστόσο, δεν ορίζεται η ακριβής µέθοδος που ακολουθείται για την εφαρµογή και υλοποίηση της διαδικασίας πρόβλεψης της κινητικότητας του εξοπλισµού χρήστη. Παρόλο που τα προκαταρκτικά αποτελέσµατα δείχνουν ότι το προτεινόµενο σχήµα µειώνει το συνολικό αριθµό των µεταποµπών στο σύστηµα, η αντιλαµβανόµενη από το χρήστη υποβάθµιση της ρυθµοαπόδοσης και οι επακόλουθες παρεµβολές δε διερευνώνται. Τέλος, ο αλγόριθµος που προτείνεται στο [59] λαµβάνει υπόψη το επίπεδο των παρεµβολών για να αποφανθεί αν θα εκτελεστεί η µεταποµπή από έναν non-CSG χρήστη. Ο αλγόριθµος αυτός µπορεί να µειώσει τις περιττές µεταποµπές και να εξαλείψει τις διαστρωµατικές παρεµβολές, συνδυάζοντας πολλά κριτήρια (ταχύτητα, RSS, τύπος υπηρεσίας/QoS, τύπος χρήστη, διαθέσιµο εύρος ζώνης) για τη λήψη της απόφασης µεταποµπής. Βέβαια, ένα µειονέκτηµα του αλγορίθµου αυτού είναι ότι δεν εξετάζονται οι οµοστρωµατικές παρεµβολές και οι µεταποµπές inter-femtocell.
Όπως έχει ήδη αναφερθεί ένα βασικό µειονέκτηµα των αλγορίθµων που βασίζονται στην ταχύτητα του εξοπλισµού χρήστη είναι η µεγαλύτερη πολυπλοκότητα τους που οφείλεται στο αυξηµένο υπολογιστικό κόστος από την ένταξη της παραµέτρου της ταχύτητας στη διαδικασία λήψης απόφασης µεταποµπής και στην απαίτηση από τον UE για την εκτέλεση αυτής της επιπλέον µέτρησης. Όσον αφορά τις τιµές κατωφλίου ταχύτητας για τη διάκριση της κινητικότητας των χρηστών, ορίζονται µε αυθαίρετο τρόπο µιας και δεν αναφέρεται το σκεπτικό πίσω από την επιλογή των συγκεκριµένων τιµών.
Οι αλγόριθµοι οι οποίοι εξετάζουν τις παρεµβολές, χρησιµοποιούν ως βασικό τους κριτήριο για τη λήψη της απόφασης µεταποµπής, όπως είναι εύκολα κατανοητό, το επίπεδο παρεµβολών. Το επίπεδο παρεµβολών καθορίζει και επηρεάζει σηµαντικά την ποιότητα της επικοινωνίας του κινητού τερµατικού µε τον σταθµό βάσης που το εξυπηρετεί και ως εκ τούτου, πρέπει να λαµβάνεται υπόψη στην επιλογή της καταλληλότερης υποψήφιας κυψέλης. Υπάρχουν δύο τρόποι λήψης απόφασης µεταποµπής µε βάση τις παρεµβολές. Αφενός, ελέγχεται αν το SINR της κυψέλης εξυπηρέτησης είναι µικρότερο από µία τιµή κατωφλίου, οπότε στο κανάλι υπάρχουν ισχυρές παρεµβολές και απαιτείται µεταποµπή σε άλλη κυψέλη. Αφετέρου, εξετάζεται αν η τιµή του RSRQ της υποψήφιας κυψέλης είναι µεγαλύτερη από την αντίστοιχη τιµή της κυψέλης εξυπηρέτησης, οπότε η πρώτη παρέχει καλύτερο περιβάλλον µετάδοσης. Για το µετριασµό των παρεµβολών µεταξύ των βαθµίδων και τη µείωση του αριθµού των µεταποµπών στο δίκτυο, ο προτεινόµενος αλγόριθµος στο [61] βασίζεται στην ιδέα των ενδοκυψελικών µεταποµπών, η οποία, ωστόσο, είναι πιο κοντά στη διαχείριση ραδιοπόρων παρά στη λήψη αποφάσεων µεταποµπής. Ένα πλεονέκτηµα είναι ότι εξετάζονται όλες οι παρεµβάλλουσες γειτονικές φεµτοκυψέλες σε αντίθεση µε άλλους αλγορίθµους στους οποίους υιοθετείται η υπόθεση ύπαρξης µιας φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη. Όµως παρατηρούνται και κάποια αδύναµα σηµεία του αλγορίθµου. Συγκεκριµένα, η προσπάθεια για µείωση των παρεµβολών έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της σηµατοδοσίας και σε ορισµένες περιπτώσεις τη µειωµένη ρυθµοαπόδοση συνδροµητών, ενώ αυξάνεται και η πολυπλοκότητα. Τέλος, αν και στο [61] υπάρχουν εκτενή αποτελέσµατα προσοµοιώσεων δεν περιγράφεται ο ακριβής τρόπος προσδιορισµού της τιµής κατωφλίου του SINR και της τιµής του περιθωρίου προστασίας παρεµβολών, τα οποία διαδραµατίζουν καίριο ρόλο στον αλγόριθµο.
Στο [65] προτείνεται ένας αλγόριθµος µε επίκεντρο την ενέργεια, κύριο µέληµα του οποίου είναι η αξιοποίηση της δυνατότητας εξοικονόµησης ενέργειας των φεµτοκυψελών. Ο αλγόριθµος αυτός επεκτείνει την πολιτική απόφασης µεταποµπής ισχυρότερης κυψέλης ενσωµατώνοντας το προσαρµοστικό περιθώριο υστέρησης µεταποµπής HHMUPCM. Τα δύο ισχυρά χαρακτηριστικά της πρότασης είναι αφενός η χρήση της µεθοδολογίας αξιολόγησης του Small Cell Forum και αφετέρου η σύγκριση των επιδόσεων σε σχέση µε δύο ανταγωνιστικούς αλγόριθµους. Ωστόσο, παρόλο που η επίδραση της παραµέτρου σταθερού HHM διερευνάται µέσω προσοµοιώσεων σε επίπεδο συστήµατος, απαιτείται µια περισσότερο λεπτοµερής µεθοδολογία επιλογής ΗΗΜ για τη βελτιστοποίηση της επίδοσης του αλγορίθµου. Τέλος, για την εκτίµηση των απαιτήσεων σηµατοδοσίας του αλγορίθµου απαιτούνται περισσότερο εκτενείς προσοµοιώσεις.
Στη συνέχεια, παρατίθεται ένας συγκριτικός πίνακας όλων των αλγορίθµων, ο οποίος συνοψίζει τα βασικά χαρακτηριστικά τους όπως αυτά αναλύθηκαν παραπάνω. Τέλος, ο Πίνακας 19 συγκεντρώνει τα κριτήρια που εφαρµόζει κάθε αλγόριθµος και τα είδη των προσοµοιώσεων που χρησιµοποιούνται για την αξιολόγησή του στην αντίστοιχη πρόταση.
Κατηγορία Αλγόριθµος Κριτήρια Βασικό
Χαρακτηριστικό Πολυπλοκότητα Πλεονεκτήµατα Μειονεκτήµατα
RSS based
Moon et al.
[48] RSS
Συνδυάζει τις τιµές ισχύος των σηµάτων από µια
φεµτοκυψέλη και µια µακροκυψέλη
για την αντιµετώπιση της ασυµµετρίας στην ισχύ εκποµπής
Μεσαία
• Συνδυασµός των τιµών της ισχύος µακρο/φεµτο
• Χρήση συνάρτησης εκθετικού παραθύρου
• Αύξηση του υπολογιστικού βάρους για τον υπολογισµό του a
• ∆εν εγγυάται συγκεκριµένς επίπεδο QoS
• Υπόθεση ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη
Xu et al. [49] RSS
Βασίζεται στην ισχύ του σήµατος που λαµβάνεται καθώς
και στις απώλειες ασύρµατης µετάδοσης
Χαµηλή
• Λαµβάνονται υπόψη οι απώλειες ασύρµατης µετάδοσης
• Εύκολα υλοποιήσιµος
• Χρήση συνάρτησης εκθετικού παραθύρου
• ∆εν επιλύει το ζήτηµα ασυµµετρίας µεταξύ των ισχύων εκποµπής
• Υπόθεση ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη
Becvar et al.
[50]
RSS, interference
level
Υλοποιείται προσαρµογή του
πραγµατικού περιθωρίου υστέρησης µε βάση
την θέση του εξοπλισµού χρήστη
µέσα στην κυψέλη
Χαµηλή
• Προσαρµογή ΗΗΜ µε βάση τη θέση του UE µέσα στη κυψέλη
• Ελάχιστες απαιτήσεις και εύκολα υλοποιήσιµος
• Υπόθεση ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
Yang et al.
[51]
RSS, available bandwidth, interference
level
Εφαρµόζεται αλγόριθµος διπλού
κατωφλίου για τη δηµιουργία ασύµµετρου
σχήµατος µεταποµπής
Χαµηλή
• Λαµβάνονται υπόψη την ένταση σήµατος και το επίπεδο παρεµβολών
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
Cost Function
based
Lee et al.
[54]
speed, RSS, cost function, service type
Εφαρµόζει προσαρµοστική
υστέρηση µεταποµπής που
βασίζεται σε µια συνάρτηση κόστους που ενσωµατώνει φορτίο, ταχύτητα και
τύπο υπηρεσίας
Μεσαία
• Προσαρµογή του ΗΗΜ µέσω µιας συνάρτησης κόστους.
• Εξετάζει τους κυρίαρχους παράγοντες που σχετίζονται µε την επίδοση ΗFR
• Αύξηση υπολογιστικού κόστους
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
Zhang et al.
[55]
speed, RSS, cost
Εξετάζει την
ταχύτητα Μεσαία • ∆ιαφοροποίηση χρηστών
ανάλογα µε την κατάσταση
• Εστιάζεται µόνο σε κυψέλες µε πολιτική κλειστής πρόσβασης
function, service type,
available bandwidth
εξοπλισµού χρήστη και χρησιµοποιεί µια συνάρτηση κόστους
που συνδυάζει µέτρηση RSS,
µέγιστη χωρητικότητα και
τρέχον φορτίο κυψέλης
κινητικότητάς τους και τον τύπο υπηρεσίας
• Ενσωµάτωση διάφορων παραµέτρων µέσω µιας συνάρτησης κόστους
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
• ∆εν παρέχονται αποτελέσµατα προσοµοιώσεων
Xu et al. [56]
RSS, cost function,
speed, service type,
interefence level
Χρησιµοποιεί συνάρτηση κόστους
που βασίζεται στη ταχύτητα εξοπλισµού χρήστη
και στον τύπο υπηρεσιών του
χρήστη
Μεσαία
• Αντιµετωπίζει την ασυµµετρία των ισχύων εκποµπής
• Ενσωµάτωση της ταχύτητας UE και του τύπου της κίνησης µέσω της συνάρτησης κόστους και συνυπολογισµός του επιπέδων παρεµβολών
• Υπόθεση ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
Speed based
Ulvan et al.
[57]
speed, service type
Εφαρµόζεται προληπτική και
αντιδραστική µεταποµπή µε χρήστη πρόβλεψης
κινητικότητας
Μεσαία
• Χρησιµοποιεί πρόβλεψη κινητικότητας UE
• Εισάγεται η έννοια των
αντιδραστικών και προληπτικών εφαρµογών
• ∆εν περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος πραγµατοποίησης της πρόβλεψης κίνητικότητας του UE
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
Zhang et al.
[58] speed, RSS
Γίνεται διάκριση χρηστών σε δυο καταστάσεις κινητικότητας βάσει
της ταχύτητας των UEs
Χαµηλή
• Ενσωµατώνει την κατάσταση κινητικότητας του UE
• Εύκολα υλοποιήσιµος
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
• Απλοποιηµένη υπόθεση ύπαρξης δύο καταστάσεων κινητικότητας
Wu et al. [59]
speed, RSS, service type, available bandwidth,
user type (subscriber/
non subscriber)
Εξετάζει δίκτυα υβριδικής πρόσβασης µε βασικό κριτήριο την
ταχύτητα του εξοπλισµού χρήστη
και το επίπεδο παρεµβολών
Μεσαία
• Εξαλείφει τις διαστρωµατικές παρεµβολές
• Συνδυάζει πολλά κριτήρια
• ∆εν εξετάζονται οι οµοστρωµατικές και οιµεταποµπές inter-HeNB
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
• ∆εν παρέχονται αποτελέσµατα προσοµοιώσεων
Jeong et al.
[60]
speed, RSS, pattern recognition,
cell residence
time
Προσδιορίζονται οι προσωρινοί
επισκέπτες φεµτοκυψέλης µε πρόβλεψη θέσης
Υψηλή
• Προσδιορισµός προσωρινών επισκεπτών
• Πρόβλεψη θέσης UE µε βάση την κινητικότητά του
• Αύξηση πολυπλοκότητας συστήµατος
• Αύξηση υπολογιστικού κόστους
• Αύξηση του φορτίου σηµατοδοσίας Interference Perez et al. RSS, Προτείνει µια Υψηλή • Μετριάζει τις παρεµβολές µεταξύ • Αυξηµένη σηµατοδοσία και
Aware [61] interference- level, available bandwidth
τεχνική αποφυγής παρεµβολών που βασίζεται στη χρήση
intra-cell HandOvers.
βαθµίδων
• Εξετάζει όλες τις
παρεµβάλλουσες γειτονικές κυψέλες
• Παρουσιάζονται εκτενή
αποτελέσµατα προσοµοιώσεων
µειωµένη ρυθµοαπόδοση συνδροµητών
• Ελλιπής προσδιορισµός τιµών παραµέτρων
Energy Centric
Xenakis et al. [65]
RSS, UE energy consumption
Επικεντρώνεται στην κατανάλωση
ενέργειας του εξοπλισµού χρήστη,
ενσωµατώνει την πραγµατική ισχύ εκποµπής σηµάτων
αναφοράς και λαµβάνει υπόψη το
επίπεδο παρεµβολών
Υψηλή
• Αξιοποιεί τη δυνατότητα εξοικονόµησης ενέργειας των φεµτοκυψελών
• Χρησιµοποιεί τη µεθοδολογία αξιολόγησης του Small Cell Forum
• Παρέχει σύγκριση των επιδόσεων σε σχέση µε δύο ανταγωνιστικούς αλγορίθµους
• Αύξηση φορτίου σηµατοδοσίας
• Απαίτηση περισσότερο λεπτοµερούς µεθοδολογίας επιλογής ΗΗΜ για βελτιστοποίηση
• Απαίτηση για επιπλέον
προσοµοιώσεις για την εκτίµηση των απαιτήσεων σηµατοδοσίας
Πίνακας 18: Συγκριτικός πίνακας των δεκατριών αλγορίθµων που παρουσιάστηκαν
Zhang et al. [58] Zhang et al. [55] Becvar et al. [50] Moon et al. [48] Perez et al. [61] Lee et al. [54] Xu et al. [49] Wu et al. [59] Ulvan et al. [57] Jeong et al. [60] Yang et al. [51] Xu et al. [56] Xenakis et al. [65]
HO decision criteria
RSS x x x x x x x x x x x x x
Cost
function x x x
Speed x x x x x x x
Interference
level x x x x
Service type x x x x x
Available
bandwidth x x x x
User type x
Pattern
recognition x
Cell residence
time
x
UE energy
consumption x
Performance Evaluation
Analytical (A) / Simulations
(S)
A S A S S S A - S S S S S
Parameter
analysis x x x x x
Performance comparison
against competitive
algorithms
x x
Πίνακας 19: Σύνοψη των κριτηρίων και των προσοµοιώσεων των 13 αλγορίθµων
5 ΕΠΙΛΟΓΟΣ
Η συνεχώς αυξανόµενη ζήτηση για υψηλότερους ρυθµούς δεδοµένων και βελτιωµένη εσωτερική κάλυψη υπήρξε το κίνητρο για την προτυποποίηση και την υλοποίηση µικρής εµβέλειας και χαµηλού κόστους κυψελοειδών σηµείων πρόσβασης που εγκαθίστανται από τους καταναλωτές και ονοµάζονται φεµτοκυψέλες. Οι φεµτοκυψέλες διασυνδέουν τις τυπικές κινητές συσκευές µε το δίκτυο του κινητού παρόχου µέσω της οπισθόζευξης ευρυζωνικής πρόσβασης (broadband access backhaul) του τελικού χρήστη (π.χ. Digital Subscriber Line, DSL). Οι φεµτοκυψέλες ενσωµατώνουν τη λειτουργικότητα ενός κανονικού κυψελοειδή σταθµού, λειτουργούν στην αδειοδοτηµένη ζώνη συχνοτήτων του κινητού παρόχου και υποστηρίζουν έναν σχετικά µικρό αριθµό χρηστών (π.χ. τέσσερις χρήστες). Από την οπτική του κινητού παρόχου, η χρήση φεµτοκυψελών µειώνει το κόστος κεφαλαίου και τα λειτουργικά κόστη, αφού για παράδειγµα οι φεµτοκυψέλες εγκαθίστανται και διαχειρίζονται από τους τελικούς χρήστες, βελτιώνει τη χωρική επαναχρησιµοποίηση του αδειοδοτηµένου φάσµατος και αποσυµφορεί τους κοντινούς µακροκυψελικούς σταθµούς βάσης. Από την άλλη, οι τελικοί χρήστες αντιλαµβάνονται ενισχυµένη εσωτερική κάλυψη, βελτιωµένη ποιότητα υπηρεσίας (QoS) και σηµαντική εξοικονόµηση ενέργειας στον εξοπλισµό χρήστη µε αποτέλεσµα την παράταση του χρόνου ζωής της µπαταρίας.
Παρόλο που η χρήση των φεµτοκυψελών παρουσιάζει διάφορες τεχνικές προκλήσεις, αναµένεται να µειώσει σηµαντικά την κατανάλωση ενέργειας τόσο για τους UEs όσο και για το δίκτυο LTE-Advanced. Εάν αναπτυχθεί µία βαθµίδα φεµτοκυψελών, τόσο τα κινητά τερµατικά και οι κυψελοειδείς σταθµοί µπορούν να µειώσουν την ισχύ εκποµπής τους από τέσσερις έως και οχτώ τάξεις µεγέθους. Ωστόσο, η συνύπαρξη των µακροκυψελών και των φεµτοκυψελών στο ίδιο εύρος ζώνης αυξάνει τις παρεµβολές ραδιοσυχνοτήτων, γεγονός που υποβαθµίζει µε τη σειρά του τη χωρητικότητα του συστήµατος ανά βαθµίδα και µειώνει τη δυνατότητα εξοικονόµησης ενέργειας. Ένα άλλο χαρακτηριστικό των φεµτοκυψελών που οδηγεί σε περαιτέρω εξοικονόµηση ενέργειας είναι η αυτο-βελτιστοποίηση (self-optimization). Συµπερασµατικά, παρόλο που η ανάπτυξη φεµτοκυψελών αυξάνει εγγενώς τη δυνατότητα εξοικονόµησης ενέργειας στους δικτυακούς κόµβους πρόσβασης, το πραγµατικό κέρδος στην κατανάλωση ενέργειας εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από τις αποφάσεις διαχείρισης κινητικότητας και παρεµβολών που εφαρµόζονται.
Η έκδοση 10 του 3rd Generation Partnership Project (3GPP) για το σύστηµα Long Term Evolution (LTE), η οποία είναι γνωστή ως LTE-Advanced, όχι µόνο πληροί αλλά ξεπερνά τις απαιτήσεις International Mobile Telecommunications (IMT)-Advanced που έχουν οριστεί από τη ∆ιεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών (International Telecommunication Union, ITU). Στο LTE-Advanced, η µετάδοση από και προς ένα κινητό τερµατικό µπορεί να χρησιµοποιήσει έως και πέντε συνιστώσες φέρουσες µε συνάθροιση φερουσών (carrier aggregation, CA), µε κάθε συνιστώσα φέρουσα να χρησιµοποιεί τη δοµή της έκδοσης 8 για “προς τα πίσω” συµβατότητα, επιτυγχάνοντας έτσι εύρος ζώνης έως 100 MHz. Το LTE-Advanced υποστηρίζει προηγµένη χωρική πολυπλεξία, χρησιµοποιώντας έως οχτώ επίπεδα πολλαπλής εισόδου – πολλαπλής εξόδου (multiple-input multiple- output, ΜΙΜΟ) για την κατερχόµενη ζεύξη και έως τέσσερα επίπεδα MIMO για την ανερχόµενη ζεύξη. Το γεγονός αυτό σε συνδυασµό µε τη συνάθροιση φερουσών οδηγεί σε ρυθµούς δεδοµένων κορυφής (peak data rate) 1 Gbps και 0.5 Gbps για την κατερχόµενη και την ανερχόµενη ζεύξη αντίστοιχα. Για την περαιτέρω βελτίωση της φασµατικής αποδοτικότητας, το LTE-Advanced επιτρέπει τη βελτιωµένη υποστήριξη MIMO πολλαπλών χρηστών κατερχόµενης ζεύξης µονής κυψέλης (single-cell DL multiuser MIMO), ενώ προκειµένου να µειωθούν οι παρεµβολές στους εξοπλισµούς χρήστη (User Equipments, UEs) που βρίσκονται κοντά σε πολλούς eNBs, το πρότυπο
παρέχει τη δυνανότητα συντονισµένων µεταδόσεων από πολλαπλά σηµεία (coordinated multipoint transmissions, CoMP). Μια ευρεία ποικιλία ετερογενών διατάξεων υποστηρίζονται, επίσης, από το πρότυπο LTE-Advanced προκειµένου να επεκταθεί η κάλυψη του δικτύου, να αυξηθεί η χωρητικότητα του συστήµατος και να µειωθεί η ισχύς εκποµπής. Τα ετερογενή αυτά δίκτυα περιλαµβάνουν κυρίως πικοκυψέλες, φεµτοκυψέλες και αναµεταδότες (relays). Οι φεµτοκυψέλες µπορούν να διαδραµατίσουν καθοριστικό ρόλο στην ευρεία υιοθέτηση του LTE-Advanced, καθώς φέρνουν το δίκτυο πρόσβασης πιο κοντά στο χρήστη µε έναν οικονοµικά αποδοτικό τρόπο.
Η διαχείριση κινητικότητας θεωρείται ως ένα από τα πιο απαιτητικά ζητήµατα σε ένα ολοκληρωµένο δίκτυο µακροκυψελών και φεµτοκυψελών, εξαιτίας της υψηλής πυκνότητας φεµτοκυψελών εντός µιας µακροκυψέλης και του γεγονότος πως οι φεµτοκυψέλες εγκαθίστανται και διαχειρίζονται από τον τελικό χρήστη. Η ανάγκη για προηγµένη διαχείριση παρεµβολών και κινητικότητας προέρχεται από τη µη σχεδιασµένη τοπολογία των φεµτοκυψελών, τη µικρή ακτίνα κάθε φεµτοκυψέλης, την πυκνότερη διάταξη δικτύου και την εφαρµογή ελέγχου πρόσβασης στις φεµτοκυψέλες (ανοιχτή, κλειστή, υβριδική πρόσβαση). Η µη προγραµµατισµένη εγκατάσταση αυξάνει τις παρεµβολές ραδιοσυχνοτήτων στους δικτυακούς κόµβους µε έναν µη προβλέψιµο τρόπο και περιπλέκει τη διαδικασία διαχείρισης κινητικότητας, καθώς για παράδειγµα η κυψέλης εξυπηρέτησης δεν µπορεί να παράσχει µια πλήρη λίστα γειτονικών κυψελών στους UEs. Από την άλλη, η µικρή ακτίνα των φεµτοκυψελών και η πυκνότερη διάταξη δικτύων αυξάνει τον αριθµό των µεταποµπών στο σύστηµα και διευρύνει τον αριθµό των υποψήφιων κυψελών, θέτοντας σε κίνδυνο την απρόσκοπτη συνδεσιµότητα και αυξάνοντας το φορτίο σηµατοδοσίας του δικτύου. Τέλος, ο έλεγχος πρόσβασης µπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά υποβαθµισµένη επίδοση SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) κάτω από ορισµένα σενάρια παρεµβολών, όπως για παράδειγµα όταν ο χρήστης δεν είναι µέλος της κλειστής οµάδας συνδροµητών (Closed Subscriber Group, CSG) µιας κοντινής φεµτοκυψέλης. Ένας χρήστης θεωρείται µέρος µιας κλειστής οµάδας συνδροµητών εάν επιτρέπεται να χρησιµοποιήσει ένα συγκεκριµένο σύνολο φεµτοκυψελών κλειστής πρόσβασης ή εάν έχει προτεραιότητα στην εξυπηρέτηση σε ένα συγκεκριµένο σύνολο φεµτοκυψελών υβριδικής πρόσβασης.
Η διαχείριση κινητικότητας στο πλαίσιο των φεµτοκυψελών µπορεί να υποδιαιρεθεί σε πέντε βασικές προκλήσεις. Στην ταυτοποίηση φεµτοκυψέλης (femtocell characterization/
identification), στον έλεγχο πρόσβασης (access control) και στα τρία τυπικά στάδια της διαχείρισης κινητικότητας, δηλαδή την ανακάλυψη δικτύου (network discovery), την απόφαση µεταποµπής (ΗΟ decision) και την εκτέλεση µεταποµπής (HO execution). Η τρέχουσα βιβλιογραφία περιλαµβάνει πολλούς αλγόριθµους και µελέτες για τη φάση απόφασης µεταποµπής σε δίκτυο δύο βαθµίδων. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία µελετήθηκαν δεκατρείς αντιπροσωπευτικοί αλγόριθµοι µεταποµπής που εξετάζουν διαφορετικά κριτήρια και εφαρµόζουν διαφορετικές πολιτικές λήψης απόφασης. Οι αλγόριθµοι αυτοί δίνουν έµφαση στη µείωση των περιττών µεταποµπών και βασίζονται κυρίως σε κριτήρια που αφορούν στη λαµβανόµενη ένταση σήµατος, στην κινητικότητα χρήστη, στα χαρακτηριστικά της κίνησης, στο επίπεδο παρεµβολών και στην εξοικονόµηση ενέργειας. Συγκεκριµένα, έγινε κατηγοριοποίηση των αλγορίθµων σε πέντε κατηγορίες (RSS-based, cost function-based, speed-based, interference-aware και energy-centric) και παρουσιάστηκε αναλυτικά η προσέγγιση που προτείνουν.
Επιπλέον, πραγµατοποιήθηκε µια συγκριτική µελέτη και παρουσιάστηκαν τα πλεονεκτήµατα και τα µειονεκτήµατα κάθε αλγορίθµου.
Συµπερασµατικά, οι αλγόριθµοι που έχουν ως βασικό κριτήριο τη λαµβανόµενη ένταση σήµατος έχουν ως βασικό πλεονέκτηµα τη µικρή πολυπλοκότητά τους και την εύκολη υλοποίησή τους. ∆εν έχουν ιδιαίτερο υπολογιστικό κόστος και δεν απαιτούν παρεµβάσεις στο δίκτυο. Ωστόσο, η πλειοψηφία των προτάσεων αυτής της κατηγορίας
υιοθετεί τη µη ρεαλιστική υπόθεση της ύπαρξης µιας µόνο φεµτοκυψέλης µέσα σε µια µακροκυψέλη. Οι αλγόριθµοι που βασίζονται σε συναρτήσεις κόστους έχουν το πλεονέκτηµα πως συνδυάζουν πολλούς κρίσιµους παράγοντες για την ελαχιστοποίηση του ρυθµού αποτυχίας µεταποµπής, συνθέτοντας έτσι ένα συνδυαστικό κριτήριο.
Βέβαια, όπως είναι προφανές αυξάνεται η πολυπλοκότητα και το υπολογιστικό βάρος, ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις είναι ανεπαρκής ο προσδιορισµός των τιµών των εµπλεκόµενων παραµέτρων. Οι αλγόριθµοι της κατηγορίας speed-based ενσωµατώνουν την ταχύτητα του εξοπλισµού χρήστη στο κριτήριο λήψης απόφασης µεταποµπής, και υιοθετούν διαφορετική αντιµετώπιση για κάθε κατηγορία χρήστη µε βάση την κινητικότητά του. Συγκεκριµένα, οι χρήστες υψηλής ταχύτητας δεν πραγµατοποιούν µεταποµπή σε µια φεµτοκυψέλη, καθώς ο χρόνος παραµονής τους εντός της περιοχής κάλυψής της είναι µικρός. Μειονέκτηµα αυτών των προτάσεων είναι ο ελλιπής προσδιορισµός των εµπλεκόµενων κατωφλίων ταχύτητας και η απαίτηση από τον εξοπλισµό χρήστη για την πραγµατοποίηση περαιτέρω µετρήσεων σχετικές µε την ταχύτητα. Το επίπεδο παρεµβολών καθορίζει και επηρεάζει σηµαντικά την ποιότητα της επικοινωνίας του κινητού τερµατικού µε τον σταθµό βάσης και αποτελεί το βασικό κριτήριο της κατηγορίας interference-aware. Θετικό στοιχείο της κατηγορίας αυτής αποτελεί το γεγονός ότι επιλύει συγχρόνως και το πρόβληµα των διαστρωµατικών παρεµβολών στα ιεραρχικά δίκτυα, αυξάνοντας µε αυτόν τον τρόπο την αντιλαµβανόµενη από το χρήστη ποιότητα υπηρεσίας. Στον αντίποδα, η προσπάθεια για µείωση των παρεµβολών έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της σηµατοδοσίας και σε ορισµένες περιπτώσεις τη µειωµένη ρυθµοαπόδοση συνδροµητών, ενώ αυξάνεται και η πολυπλοκότητα. Η κατηγορία energy-centric αξιοποιεί την εγγενή δυνατότητα εξοικονόµησης ενέργειας των φεµτοκυψελών. Ο αλγόριθµος που εξετάστηκε ενσωµατώνει το προσαρµοστικό περιθώριο υστέρησης µεταποµπής HHMUPCM, που προκύπτει από µια προσέγγιση ελαχιστοποίησης της κατανάλωσης ισχύος του εξοπλισµού χρήστη, στην πολιτική απόφασης µεταποµπής ισχυρότερης κυψέλης.
Ωστόσο, απαιτείται µια περισσότερο λεπτοµερής µεθοδολογία επιλογής του HHM για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του αλγορίθµου.
ΠΙΝΑΚΑΣ ΟΡΟΛΟΓΙΑΣ Ξενόγλωσσος όρος Ελληνικός Όρος
Access control Έλεγχος πρόσβασης
Access Point Σηµείο πρόσβασης
Adaptive fractional frequency reuse Προσαρµοστική κλασµατική
επαναχρησιµοποίηση συχνοτήτων Adjacent channel interference Παρεµβολές παρακείµενων καναλιών Allocating physical resource elements Εκχώρηση στοιχείων φυσικών πόρων
Antenna port Θύρα κεραίας
Authentication Επαλήθευση ταυτότητας
Available Bandwidth ∆ιαθέσιµο εύρος ζώνης
Backhaul Οπισθόζευξη
Beamforming ∆ιαµόρφωση δέσµης
Biasing Προτίµηση
Carrier Aggregation Συνάθροιση φερουσών
Cell Access Mode Τρόπος πρόσβασης κυψέλης
Cell identification Ταυτοποίηση κυψελών
Cell reselection Επανεπιλογή κυψέλης
Cell Residence Time Χρόνος παραµονής στην κυψέλη
Cell search Αναζήτηση κυψέλης
Cell-specific reference signals Εξειδικευµένα ανά κυψέλη σήµατα αναφοράς
Channel reciprocity Αµοιβαιότητα καναλιού
Channel spatial information Χωρικές πληροφορίες καναλιού Co-layer femtocell interference Οµοστρωµατικές παρεµβολές
φεµτοκυψελών
Coarse quantization Αδροµερής κβαντοποίηση
Cognitive femtocells Γνωσιακές φεµτοκυψέλες Coherent demodulation Σύµφωνη αποδιαµόρφωση
Common shared channel information Πληροφορίες κοινού µεριζόµενου καναλιού
Context Release Aπόλυση πλαισίου
Control plane Πεδίο ελέγχου
Cost Function Συνάρτηση Κόστους
Covariance matrix Πίνακας συνδιασποράς
Cross-layer femtocell interference ∆ιαστρωµατικές παρεµβολές φεµτοκυψελών
Cross-talk suppression Καταστολή διαφωνίας
Discovery signaling Σηµατοδοσία ανακάλυψης
Disparities in power Ανισοτιµίες στην ισχύ
Distributed power control Κατανεµηµένος έλεγχος ισχύος
Donor cell Κυψέλη δότης
Downlink scheduling assignments Αναθέσεις (χρονο)προγραµµατισµού κατερχόµενης ζεύξης
Duplication detection Ανίχνευση επαναλήψεων Dynamic orthogonalization ∆υναµική ορθογωνοποίηση
Enhanced multi-antenna support Ενισχυµένη υποστήριξη πολλαπλών κεραιών
EPS bearer management ∆ιαχείριση κοµιστή EPS
Equalization Ισοστάθµιση
Femtocell characterization/identification Χαρακτηρισµός/ταυτοποίηση φεµτοκυψέλης Fixed/adaptive hysteresis scheme Σχήµα σταθερής/προσαρµοστικής
υστέρησης
Frame timing Χρονισµός πλαισίων
Functional split Λειτουργικός διαχωρισµός
Global Cell Identifier Καθολικό αναγνωριστικό κυψέλης
Global identity Καθολική ταυτότητα
Grid shaped sub-areas Υποπεριοχές πλεγµατοειδούς σχήµατος
Handover cancel Ακύρωση µεταποµπής
Handover command Εντολή µεταποµπής
Handover completion Ολοκλήρωση µεταποµπής
Handover confirmation Επιβεβαίωση µεταποµπής
Handover execution Εκτέλεση µεταποµπής
Handover notify Ειδοποίηση µεταποµπής
Handover preparation Προετοιµασία µεταποµπής
Handover preparation failure Αποτυχία προετοιµασίας µεταποµπής
Handover request Αίτηση µεταποµπής
Handover required Απαίτηση µεταποµπής
HO execution Εκτέλεση µεταποµπής
HO Hysteresis Margin Περιθώριο υστέρησης µεταποµπής
Horizontal handover Οριζόντια µεταποµπή
HRPD connection request Αίτηση σύνδεσης HRPD
HRPD Traffic Chanel Assignment Ανάθεση καναλιού κίνησης HRPD HRPD Traffic Chanel Completion Oλοκλήρωση καναλιού κίνησης HRPD Improved support for heterogeneous
deployments
Βελτιωµένη υποστήριξη για ετερογενείς διατάξεις
Inter-band aggregation Συνάθροιση διαφορετικών ζωνών Inter-frequency reselection ∆ιασυχνοτική επανεπιλογή
Interface ∆ιεπαφή
Interference cancellation Ακύρωση παρεµβολών
Interference protection margin Περιθώριο προστασίας παρεµβολών
Interference-level Επίπεδο παρεµβολών
Intersector coordination ∆ιατοµεακός συντονισµός Intra-band aggregation with contiguous
carriers
Συνάθροιση ιδίας ζώνης µε συνεχόµενες φέρουσες
Intra-band aggregation with non- contiguous carriers
Συνάθροιση ιδίας ζώνης µε µη συνεχόµενες φέρουσες
Intra-cell handover Eνδοκυψελική µεταποµπή
Intra-frequency reselection Ενδοσυχνοτική επανεπιλογή IP address allocation Εκχώρηση διευθύνσεων IP
Latency Λανθάνουσα καθυστέρηση
Layer shifting Μετατόπιση επιπέδου
Location prediction algorithm Αλγόριθµος πρόβλεψης θέσης Measurement configuration ∆ιάρθρωση µετρήσεων
Measurement events Συµβάντα µετρήσεων
Measurement gap ∆ιάκενο µετρήσεων
Measurement identity Ταυτότητα µέτρησης
Measurement object Αντικείµενο µέτρησης
Measurement report Εκθέσεις µέτρησης
Mobile Broadband Κινητή ευρυζωνικότητα
Mobility anchor point Σηµείο αγκύρωσης κινητικότητας
Near – far effect Επίδραση κοντινής - µακρινής απόστασης
Net neutrality Ουδετερότητα δικτύου
Network discovery Ανακάλυψη δικτύου
One-way radio-network delay Μονόδροµη καθυστέρηση ασύρµατου δικτύου
Over-the-air control signaling Σηµατοδοσία ελέγχου ραδιοεπαφής
Paging Τηλεειδοποίηση
Paired and unpaired spectrum Συµµετρικό και µη συµµετρικό φάσµα
Path loss Απώλεια διαδροµής
Path switch request Αίτηση αλλαγής διαδροµής
Pattern Recognition Αναγνώριση Μοτίβων
PCI confusion problem Πρόβληµα σύγχυσης PCI Positioning services Υπηρεσίες εντοπισµού Primary component carrier Πρωτεύουσα συνιστώσα
Proactive handover Προληπτική µεταποµπή
Radio bearers Ραδιοκοµιστές
Random Access Preamble Προοίµιο τυχαίας πρόσβασης
Reactive handover Αντιδραστική µεταποµπή
Receive diversity ∆ιαφορισµός λήψης
Received Signal Strength Λαµβανόµενη ένταση σήµατος
Relaying Αναµετάδοση
Relocation complete Ολοκλήρωση µετεγκατάστασης Reporting configuration ∆ιάρθρωση αναφοράς
Resource partitioning ∆ιαµερισµός πόρων
Roaming Περιαγωγή
Scrambling codes Κωδικοί περίπλεξης
Self-optimization Αυτο-βελτιστοποίηση
Service type Τύπος υπηρεσίας
Session creation message Μήνυµα δηµιουργίας συνόδου Single carrier property Ιδιότητα µονής φέρουσας
Slot timing Χρονισµός θυρίδων
Spatial multiplexing Χωρική πολυπλεξία
Spatial reuse of spectrum Χωρική επαναχρησιµοποίηση φάσµατος Spectrum efficiency Φασµατική αποδοτικότητα
Spectrum flexibility Ευελιξία φάσµατος
Sub-channel switching process ∆ιεργασία εναλλαγής υποκαναλιού
Subband scheduling Χρονοπρογραµµατισµός υποζώνης
Switch DL path command Εντολή αλλαγής διαδροµής κατερχόµενης ζεύξης
Temporary femtocell visitors Προσωρινοί επισκέπτες φεµτοκυψέλης
Throughput Ρυθµοαπόδοση
Timeslot Χρονοθυρίδα
Transmit diversity ∆ιαφορισµός εκποµπής
UE Energy Consumption Κατανάλωση ενέργειας εξοπλισµού χρήστη
UE speed Ταχύτητα εξοπλισµού χρήστη
Uplink scheduling grants Χορηγίες (χρονο)προγραµµατισµού ανερχόµενης ζεύξης
User plane Πεδίο χρήστη
User Type Τύπος χρήστη
Vertical handover Kάθετη µεταποµπή
Αdmission control Έλεγχος εισδοχής
Βest-effort service Υπηρεσία βέλτιστης προσπάθειας
ΗΟ decision Απόφαση µεταποµπής
Ιntercell interference coordination Συντονισµός διακυψελικών παρεµβολών
ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ-ΑΡΤΙΚΟΛΕΞΑ-ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ
3GPP Third Generation Partnership Project AHFR Average Handover Failure Rate
AS Access Stratum
BCCH Broadcast Control Channel BCH Broadcast Channel
BLER Block Error Rate
BS Base Station
CA Carrier Aggregation CAC Call Admission Control
CDMA Code-Division Multiple Access
CN Core Network
CoMP Coordinated Multiplepoint CQI Channel Quality Indicator
C-RNT Cell Radio Network Temporary Identifier CSG Closed Subscriber Group
CSI Channel-State Information
CSI-RS Channel State Information Reference Signal
DeNB Donor eNB
DFTS-OFDM Discrete Fourier Transform Spread OFDM DTA Double Threshold Algorithm
eAN/ePCF Evolved Access Network/Evolved Packet Control Function
eNB Evolved NodeB
EPC Evolved Packet Core
ePDG Evolved Packet Data Gateway EPS Evolved Packet System
E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access
E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network FAP Femtocells Access Point
FDD Frequency Division Duplex
GERAN GSM Edge Radio Access Network GRE Generic Routing Encapsulation HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
HeNBs Home eNBs
HFR Handover Failure Rate HHM HO Hysteresis Margin
HRPD HRPD Traffic Chanel Assignment HSGW HRPD Serving Gateway
HSPA High Speed Packet Access HSS Home Subscriber Server
ICIC Intercell Interference Coordination IHO Intra-Cell Handover
IMT International Mobile Telecommunications ISP Internet service provider
ITU International Telecommunication Union LTE Long Term Evolution
MAC Medium Access Control
MBSFN Multicast-Broadcast Single-Frequency Network MIB Master Information Block
MIMO Multiple-Input Multiple-Output MME Mobility Management Entities NAS Non-Access Stratum
NCL Neighbor Cell List
ND Network Discovery
NRT Nonreal-Time
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OSG Open Subscriber Group
PAPR Peak-to-Average Power Ratio PBCH Physical Broadcast Channel PCI Physical Cell Identifiers
PCRF Policy and Charging Rules Function PDN-GW Packet Data Network Gateway PHICH Physical HARQ Indicator Channel PLMN Public Land Mobile Network PRB Physical Resource Blocks PSS Primary Synchronization Signal QoS Quality of Service
RAB Radio Access Bearer
RACH Random Access Channel RAT Radio Access Technology
RE Resource Element
RF Radio Frequency
RLC Radio Link Control RNC Radio Network Controller RRC Radio Resource Control RRM Radio Resource Management
RS Reference Signal
RSRP Reference Signal Received Power RSRQ Reference Signal Received Quality RSS Received Signal Strength
RSSI Received Signal Strength Indicator
RT Real-Time
SAE System Architecture Evolution
SCTP Stream Control Transmission Protocol
SFN System Frame Number
SGSN Serving GPRS Support Node S-GW Serving Gateway
SINR Signal to Interference plus Noise Ratio SON Self-Organizing Network
SSS Secondary Synchronization Signal TAC Tracking Area Code
TDD Time Division Duplex
TD-SCDMA Time-Division Synchronous Code-Division Multiple Access UDP User Datagram Protocol
UE User Equipment
UPCM UE power consumption minimization WLAN Wireless Local Area Network
ΑΝΑΦΟΡΕΣ
[1] M.-S Alouini and A. J. Goldsmith, “Area Spectral Efficiency of Cellular Mobile Radio Systems”, IEEE Trans. Vehic. Tech., vol. 48, no. 4, pp. 1047–66, July 1999.
[2] A. Stocker, “Small-cell mobile phone systems”, IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 33, no. 4, pp. 269 – 275, Nov. 1984.
[3] R. Iyer, J. Parker, and P. Sood, “Intelligent networking for digital cellular systems and the wireless world”, in Proc. IEEE Globecom, vol.1, pp. 475 –479, Dec. 1990.
[4] R. Brickhouse and T. Rappaport, “Urban in-building cellular frequency reuse”, in IEEE Global Telecommunications Conference, vol. 2, pp. 1192 –1196, Nov 1996.
[5] M. Dohler, R. Heath, A. Lozano, C. Papadias, and R. Valenzuela, “Is the phy layer dead?”, IEEE Commun. Mag., vol. 49, no. 4, pp. 159 –165, April 2011.
[6] J. Zhang and G. de la Roche, “Femtocells: technologies and deployment”, 2010, John Wiley &
Sons.
[7] H. Claussen and D. Calin, “Macrocell offloading benefits in joint macro-and femtocell deployments”, in Proc. IEEE Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp. 350 –354, Sept. 2009.
[8] Femto Forum, “Regulatory Aspects of Femtocells - Second Edition”, Available at www.femtoforum.org, Mar. 2011.
[9] A. Kaul, “Low-power 4G Spectrum: Ofcom’s Bold New Proposal,” ABI Market Research, Mar.
2011.
[10] Presentations by ABI Research, Picochip, Airvana, IP.access, Gartner, Telefonica Espana, 2nd Int’l. Conf. Home Access Points and Femtocells.
[11] A. Ghosh, J. G. Andrews, N. Mangalvedhe, R. Ratasuk, B. Mondal, M. Cudak, E. Visotsky, T. A.
Thomas, P. Xia, H. S. Jo, H. S. Dhillon, and T. D. Novlan, “Heterogeneous cellular networks:
From theory to practice”, IEEE Commun. Mag., Jun. 2012.
[12] Damnjanovic, J. Montojo, Y. Wei, T. Ji, T. Luo, M. Vajapeyam, T. Yoo, O. Song, and D. Malladi, “A survey on 3GPP heterogeneous networks”, IEEE Wireless Commun., vol. 18, no. 3, pp. 10 –21, Jun. 2011.
[13] H. S. Jo, P. Xia, , and J. G. Andrews, “Downlink femtocell networks: Open or closed?”, IEEE International Conference on Communications, Jun. 2011.
[14] Femto Forum, “Interference Management in OFDMA Femtocells”, Whitepaper available at www.femtoforum.org, Mar. 2010.
[15] 3GPP, “3G Home NodeB Study Item Technical Report”, TR 25.820 (release 11), 2011.
[16] 3GPP, “UTRAN Architecture for Home NodeB Stage 2”, TS 25.467 (release 11), 2011.
[17] H.-S. Jo, Y. J. Sang, P. Xia, and J. G. Andrews, “Outage probability for heterogeneous cellular networks with biased cell association”, IEEE Globecom, Dec. 2011.
[18] R. Bendlin, V. Chandrasekhar, R. Chen, A. Ekpenyong, and E. Onggosanusi, “From homogeneous to heterogeneous networks: A 3GPP long term evolution rel. 8/9 case study”, in CISS, Baltimore, MD, Mar. 2011.
[19] D. Lopez-Perez, A. Ladanyi, A. Juttner, and J. Zhang, “OFDMA femtocells: A self-organizing approach for frequency assignment,” in Proc. PIMRC, Tokyo, pp. 2202–2207 Sep. 2009.
[20] S. Feng and E. Seidel, “Self-Organizing Networks (SON) in 3GPP Long Term Evolution”, NOMOR whitepaper, May 2010.
[21] L. Saker, S. E. Elayoubi, R. Combes, and T. Chahed, “Optimal control of wake up mechanisms of femtocells in heterogeneous networks”, IEEE J. Sel. Areas Commun., Apr. 2012.
[22] 3GPP TR 36.913, “Requirements for Further Advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced)”.
[23] E. Dahlman et al., 3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband, 2nd ed., Academic Press, 2008.
[24] D. Astély et al., “LTE: The Evolution of Mobile Broadband,” IEEE Commun. Mag., vol. 47, no. 4, Apr. 2009.
[25] ITU-R SG5, “Invitation for Submission of Proposals for Candidate Radio Interface Technologies for the Terrestrial Components of the Radio Interface(s) for IMT-Advanced and Invitation to Participate in their Subsequent Evaluation,” Circular Letter 5/LCCE/2, Mar. 2008.
[26] ITU-R M.2134, “Requirements Related to Technical Performance for IMT-Advanced Radio Interface(s)”; http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2134-2008-PDF-E.pdf.
[27] I. F. Akyildiz, D. M. Gutierrez-Estevez, E. Chavarria Reyes, “The evolution to 4G cellular systems:
LTE-Advanced”, Physical Communication 3, pp 217-244, 2010
[28] 3GPP TS 36.300 V10.2.0 (2010-12) (Release 10), Technical Report, Overall description; Stage 2.
[29] S. Sesia, I. Toufik, M. Baker, “LTE – The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice”, John Willey & Sons, 2009.
[30] 3GPP TR 36.814 V9.0.0 (2010-03) (Release 9), “Further advancements for E-UTRA PHY aspects”.
[31] D. Bai, C. Park, Η. Nguyen, T. Kim, “LTE – Advanced Modem Design: Challenges and Perspectives”, IEEE Communications Magazine, pp. 178-186, February 2012.
[32] A. Ghosh, R. Ratasuk, B. Mondal, N. Mangalvedhe, T. Thomas, “LTE – Advanced: Next – Generation Wireless Broadband Technology”, IEEE Wireless Communications, pp. 10-22, June 2010.
[33] P. Bhat, S. Nagata, L. Campoy and I. Berberana, T. Derham, G. Liu and X. Shen, P. Zong and J.
Yang, “LTE – Advanced: An Operator Perspective”, IEEE Communications Magazine, pp.104- 114, February 2012.
[34] Qualcomm, “LTE – Advanced: Heterogeneous networks”,
http://www.qualcomm.com/media/documents/lte-advanced-heterogeneous-networks-0
[35] Α. Khandekar, Ν. Bhushan, J. Tingfang, V. Vanghi, “LTE – Advanced: Heterogeneous networks”, Wireless Conference, pp. 978-982, April 2010.
[36] 3GPP TS 36.216, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer for Relaying Operation”.
[37] Y. Yang, H. Hu and J. Xu, G. Mao, “Relay Technologies for Wimax and LTE – Advanced Mobile Systems”, IEEE Communications Magazine, pp. 100-105, October 2009.
[38] G. de la Roche, A. Valcarce, D. Lopez-Perez and J. Zhang, “Access Control Mechanisms for Femtocells”, IEEE Communications Magazine, pp. 33-39, January 2010.
[39] 3GPP TS 36.331 V10.1.0 (2011-04) (Release 10), “Radio Resource Control (RCC);Protocol specification”
[40] S. Sesia, I. Toufik, M. Baker, “LTE – The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice”, John Willey & Sons, 2009
[41] 3GPP TS 36.304 V10.0.0 (2011-01) (Release 10), “User Equipment (UE) procedures in idle mode”
[42] 3GPP TS 25.304, “UE procedures in idle mode and procedures for cell reselection in connected mode”
[43] 3GPP TS 36.133 V10.1.0 (2010-12) (Release 10), “Requirements for support of radio resource management”
[44] 3GPP TS 23.401 V.10.4.0 (2011-06) (Release 10), “General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access”
[45] 3GPP TR 36.938-900 (2009-12) (Release 9) “Improved Network Controlled Mobility between EUTRAN and 3GPP2/Mobile WiMAX Radio Technologies”
[46] 3GPP TS 23.402 (2011-09) (Release 10), “Architecture Enhancements for non-3GPP Accesses”
[47] 3GPP2 X.S0057-0 V 3.0 (2010-09), “E-UTRAN - eHRPD Connectivity and Interworking: Core Network Aspects”
[48] J.M. Moon and D.H Cho, “Novel Handoff Decision Algorithm in Hierarchical Macro/Femto-Cell Networks”, Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), pp. 1-6, April 2010 [49] P. Xu, X. Fang, R. He, and Z. Xiang, “An efficient handoff algorithm based on received signal
strength and wireless transmission loss in hierarchical cell networks”, Telecommun Syst, Springer Science and Media, September 2011
[50] Z. Becvar and P. Mach “Adaptive Hysteresis Margin for Handover in Femtocell Networks”, Wireless and Mobile Communications (ICWMC), pp. 256-261, Sept. 2010
[51] G. Yang, X. Wang and X. Chen “Handover Control for LTE Femtocell Networks”, International Conference on Electronics, Communications and Control (ICECC), pp. 2670-2673, September 2011
[52] M. Z. Chowdhury, W. Ryu, E. Rhee, and Y. M. Jang, "Handover between Macrocell and Femtocell for UMTS based Networks," ICACT 2009, vo1.1, pp. 237-241, Feb. 2009
[53] J. S. Kim, T. J. Lee, “Handover in UMTS networks with hybrid access femtocell,” ICACT 2010, Feb. 2010
[54] D.W Lee, G.T Gil, and D.H Kim, “A Cost-Based Adaptive Handover Hysteresis Scheme to Minimize the Handover Failure Rate in 3GPP LTE System”, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, July 2010
[55] H. Zhang, X. Wen, B. Wang, W. Zheing and Y. Sun, “A Novel Handover Mechanism between Femtocell and Macrocell for LTE based Networks”, International Conference on Communication Software and Networks (ICCSN), pp. 228-231, February 2010
[56] P. Xu, X. Fang, J. Yang, Y. Cui, “A User’s State and SINR-Based Handoff Algorithm in Hierarchical