[en] FRACTINAL FREQUENCY REUSE AND EVALUATION OF SCHEDULING ALGORITHMS IN FEMTOCELLS LTE

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Main Author: RICARDO APOLINARIO CALZADA CORREA
Publication Date: 2015
Format: Doctoral thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
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http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.23911
Summary: [pt] O desenvolvimento de ambientes femto-celulares traz um considerável aumento geral na capacidade de sistemas heterogêneos, porque a distância entre o transmissor e receptor é pequena em comparação ao clássico desenvolvimento macro-celular. Mas as aplicações e serviços que estão vindo, precisam de ainda mais capacidade. Na procura desse ganho na capacidade, se criam técnicas e procedimentos que trabalham principalmente na camada física e MAC. Entre elas temos o reuso de frequência unitário, o qual não se logra explodir toda a capacidade do sistema, por isso implementamos o reuso de frequência fracionário que encara diretamente os problemas de interferência co-layer (entre femto-estações) e cross-layer (entre macro e femto estações). Este reuso fracionário de frequência se da só a nível de femto-estações, deixando à macro-estação que utilize toda a banda de frequência atribuída para a macro-célula. Os claros resultados obtidos no nível do SINR, mostram as melhoras. Tomando como base a plataforma anterior de reuso fracionário, analisamos as estrategias de programação do recurso frente a uma aplicação de vídeo. As estrategias pesquisadas são classificadas em: aquelas que tomam em consideração a qualidade do canal e aquelas que além da qualidade do canal consideram dentro da sua métrica requerimentos QoS, em especial o retardo máximo. Estas ultimas são as mais adequadas quando se opera com aplicações de tempo real (vídeo conferência e VoIP). Para contemplar a faixa de funcionamento das melhoras obtidas, todos os cenários de simulação foram sometidos a três intensidades de trafego (leve, médio e pesado). Medidas feitas da vazão, retardo, perda de pacotes e níveis de justiça na repartição mostram os benefícios do efeito combinado do reuso fracionário como o algoritmo de programação utilizado. Com os resultados obtidos fazemos uma escolha do padrão de reuso mais adequado junto com o algoritmo que proporcionam o melhor rendimento, dependendo do cenário (familiares ou empresariais) e da aplicação a utilizar.
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spelling [en] FRACTINAL FREQUENCY REUSE AND EVALUATION OF SCHEDULING ALGORITHMS IN FEMTOCELLS LTE [pt] REUSO DE FREQUÊNCIA FRACIONÁRIO E AVALIAÇÃO DE ALGORITMOS DE AGENDAMENTO EM FEMTO-CÉLULAS LTE [pt] REUSO FRACIONARIO[pt] REQUISITOS DE QOS[pt] QUALIDADE DO CANAL[pt] INTERVALO DE TEMPO DE TRANSMISSAO[pt] ALGORITMOS DE AGENDAMENTO[pt] O desenvolvimento de ambientes femto-celulares traz um considerável aumento geral na capacidade de sistemas heterogêneos, porque a distância entre o transmissor e receptor é pequena em comparação ao clássico desenvolvimento macro-celular. Mas as aplicações e serviços que estão vindo, precisam de ainda mais capacidade. Na procura desse ganho na capacidade, se criam técnicas e procedimentos que trabalham principalmente na camada física e MAC. Entre elas temos o reuso de frequência unitário, o qual não se logra explodir toda a capacidade do sistema, por isso implementamos o reuso de frequência fracionário que encara diretamente os problemas de interferência co-layer (entre femto-estações) e cross-layer (entre macro e femto estações). Este reuso fracionário de frequência se da só a nível de femto-estações, deixando à macro-estação que utilize toda a banda de frequência atribuída para a macro-célula. Os claros resultados obtidos no nível do SINR, mostram as melhoras. Tomando como base a plataforma anterior de reuso fracionário, analisamos as estrategias de programação do recurso frente a uma aplicação de vídeo. As estrategias pesquisadas são classificadas em: aquelas que tomam em consideração a qualidade do canal e aquelas que além da qualidade do canal consideram dentro da sua métrica requerimentos QoS, em especial o retardo máximo. Estas ultimas são as mais adequadas quando se opera com aplicações de tempo real (vídeo conferência e VoIP). Para contemplar a faixa de funcionamento das melhoras obtidas, todos os cenários de simulação foram sometidos a três intensidades de trafego (leve, médio e pesado). Medidas feitas da vazão, retardo, perda de pacotes e níveis de justiça na repartição mostram os benefícios do efeito combinado do reuso fracionário como o algoritmo de programação utilizado. Com os resultados obtidos fazemos uma escolha do padrão de reuso mais adequado junto com o algoritmo que proporcionam o melhor rendimento, dependendo do cenário (familiares ou empresariais) e da aplicação a utilizar.[en] The development of femtocells environments brings a considerable increase in the capacity of the heterogeneous systems, because the distance between the transmitter and the receptor is smaller than the classic macrocell development. But the applications and services that are coming need more capacity yet. Looking for that gain of capacity, has been created techniques and methods that work mainly in the physical and MAC layer. Among them, the unitary frequency reuse, that does not achieve to exploit all the system s capacity. Hence we have implemented the fractional frequency reuse that aim directly the problems of co-layer interference (Between femto base stations) and cross-layer interference (Between macro and femto base stations). This fractional reuse of frequency is only among femto-stations, leaving the macro-station that use all the frequency band given for the macro cell. The bright results obtained in the SINR level show the improvements. Based on previous platform of fractional reuse, we analyze the scheduling strategies of the resource with a video application. The studied strategies are classified in: those that consider the quality of the channel and those that beyond the quality of channel consider QoS requirements in its metric, specially the maximum delay time. The last are more adequate when operating with video applications in real time (Video conference, VoIP). To see the operating range of the obtained improvements, all the simulation scenarios were submitted to three intensities of traffic (light, medium and heavy). Measurements of throughput, delay, packet loss ratio and fair levels in the distribution show the benefits of the joint effects of the fractional reuse as the scheduling algorithm used. With the obtained results, we do a selection of the more adequate reuse pattern together with the algorithm that provides the best performance, depending of the scenario (home or business environment) and the applications to use.MAXWELLJOSE ROBERTO BOISSON DE MARCARICARDO APOLINARIO CALZADA CORREA2015-01-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=23911&idi=1https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=23911&idi=2http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.23911porreponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)instacron:PUC_RIOinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-08-20T00:00:00Zoai:MAXWELL.puc-rio.br:23911Repositório InstitucionalPRIhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/ibict.phpopendoar:5342019-08-20T00:00Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)false
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