Algoritmos de reparto de tráfico en femtoceldas corporativas LTE

Abstract

En las redes de comunicaciones móviles actuales, la mayor parte de la demanda de tráfico se genera en ubicaciones de interior, donde las condiciones de cobertura son deficientes. Para solventar este problema, se ha propuesto el uso de redes de femtoceldas. Las femtoceldas, también conocidas como estaciones base de uso doméstico, son estaciones base de pequeño tamaño que se instalan en entornos residenciales o comerciales, de manera aislada o en grupos, para mejorar la cobertura móvil en interiores.

El despliegue masivo de femtoceldas dificulta sobremanera la gestión de la red, dado que la complejidad del entorno radio de interior y el elevado número de femtoceldas impiden un proceso de planificación exhaustivo por parte del operador. Es en este tipo de escenarios heterogéneos donde el uso de técnicas de redes auto-organizadas (Self-Organizing Network, SON) durante la operación de la red aporta mayores beneficios.

Uno de los problemas más frecuentes en las redes de femtoceldas corporativas es la congestión de tráfico causada por la distribución irregular de usuarios. Estos problemas pueden resolverse mediante técnicas de balance de carga, que se ha identificado como uno de los principales casos de uso de SON en redes Long Term Evolution (LTE). Aunque este problema se ha estudiado ampliamente para redes de macroceldas y escenarios exteriores, las redes de femtoceldas LTE en entornos interiores presentan características completamente distintas, que hacen necesaria la búsqueda de nuevas soluciones.

En esta tesis se ha realizado un trabajo de análisis, investigación y experimentación para desarrollar soluciones robustas, eficaces y automáticas para la congestión en redes de femtoceldas corporativas LTE. Las soluciones propuestas incluyen métodos automáticos de optimización y planificación de red. Por un lado, se han diseñado métodos de ajuste de parámetros radio de las femtoceldas, como los márgenes de traspaso y la potencia de transmisión, para desplazar tráfico desde femtoceldas sobrecargadas hacia femtoceldas infrautilizadas. Por otro lado, se ha definido un conjunto de reglas para determinar el emplazamiento de las femtoceldas que permita que los métodos de balance de carga funcionen de manera eficaz. Todos estos métodos se han validado con un simulador dinámico de nivel de red que modela un escenario de oficinas.