Planificación automática de parámetros en redes LTE mediante teoría de grafos - Acedo Hernández, Rocío (UMA Editorial, 2017)
En las redes de comunicaciones móviles, las tareas de planificación son de vital importancia, ya que permiten aprovechar al máximo la capacidad de los equipos de los que se dispone mediante una configuración inicial óptima de sus parámetros. Lamentablemente, el aumento de la complejidad de las redes móviles en los últimos años dificulta enormemente estas tareas de planificación. Por ello, operadores y fabricantes vienen buscando la forma de automatizar los procesos de planificación, empleando técnicas de redes autoorganizadas (Self-Organizing Networks, SON). En esta tesis, se proponen dos métodos de planificación automática de parámetros para la red de acceso radio del sistema Long Term Evolution (LTE). Como nexo de unión, ambos métodos formulan y resuelven el problema mediante teoría de grafos. Por un lado, se propone un método de planificación de identificadores físicos de celda (Physical Cell Identifier, PCI). A diferencia de trabajos anteriores, el método propuesto optimiza el rendimiento tanto del enlace ascendente como descendente de LTE, además de resolver los problemas clásicos de colisión y confusión de identificadores. Como punto de partida, se realiza un estudio preliminar para cuantificar el impacto de la planificación de PCIs en ambos enlaces, mediante sendos modelos analíticos de rendimiento del canal de acceso compartido del enlace descendente (Physical Downlink Shared CHannel, PDSCH) y del canal de control del enlace ascendente (Physical Uplink Control CHannel, PUCCH). De los resultados obtenidos al integrar estos modelos en herramientas de simulación, se extraen los requisitos que debe cumplir un buen plan de PCI. Tras formular el problema, se propone un nuevo método de resolución heurístico basado en técnicas de partición de grafos, que tiene en cuenta tanto los problemas de colisión-confusión de identificadores de celda, como las colisiones de señales de referencia del enlace descendente y ascendente.
El método se prueba con una instancia del problema construida a partir de datos de la red real. Los resultados muestran que el método es capaz de eliminar completamente los problemas de colisión y confusión, a la vez que reduce las colisiones de señales de referencia del enlace ascendente y descendente, respecto a la solución actualmente implementada en la red. Por otra parte, se propone un método de asignación de celdas pequeñas (small cells) a emplazamientos para reducir los costes de despliegue en redes celulares heterogéneas. Para ello, se desarrolla un modelo analítico del problema, basado en programación lineal entera, que establece los costes de implementación tras el agrupamiento de equipos en función de la distancia entre celdas. Con este modelo, se resuelve el problema de asignación de emplazamiento con un método exacto mediante una herramienta de optimización entera. Como alternativa, se propone un método heurístico de agrupamiento de celdas pequeñas, que, por su simplicidad, puede integrarse en algoritmos de selección de emplazamientos de interior. Los métodos propuestos se evalúan con simulaciones realizadas sobre instancias del problema construidas con datos de una red real. Los resultados muestran que, cuando se consideran criterios de cobertura, capacidad y coste monetario al seleccionar los nuevos emplazamientos de interior, la inclusión del método propuesto reduce enormemente el coste total de la red. Los métodos desarrollados en esta tesis han sido concebidos para su integración en una herramienta de planificación comercial. Por ello, en su desarrollo, se presta especial atención a los requisitos de los operadores y a la eficiencia computacional de los algoritmos de resolución.
Keywords: Sistemas de comunicaciones inalámbricos - Tesis doctorales; Comunicaciones móviles; LTE; SON; Planificación; Grafos