[en] SIMULATION OF RADIO ACCESS NETWORKS: BASE STATIONS POSITIONING AND RESOURCE ALLOCATION USING UTILITY CRITERIA

[pt] SIMULAÇÃO DE REDES DE ACESSO RÁDIO: POSICIONAMENTO DE ESTAÇÕES BASE E ALOCAÇÃO DE RECURSOS USANDO UM CRITÉRIO DE UTILIDADE

[pt] CHRISTIAN FRAGOAS F RODRIGUES

[pt] SIMULACAO

[pt] ALOCACAO DE RECURSOS DE RADIO

[pt] ARRANJOS DE ESTACOES BASE

[pt] REDES DE ACESSO POR RADIO

[pt] UTILIDADE

[en] SIMULATION

[en] RADIO RESOURCE ALLOCATION

[en] BASE STATION ARRANGEMENTS

[en] RADIO ACESS NETWORKS

[en] UTILITY

[pt] Esta tese apresenta um simulador para avaliação de desempenho de uma rede de acesso por rádio 5G. O simulador, Sama (1), permite definir os modelos de equipamentos das estações base com múltiplos setores e conformação de feixes (beamforming), os arranjos de estações base da rede, os equipamentos dos usuários, a distribuição de usuários na área de serviço, e pode empregar diferentes algoritmos de alocação dos recursos tempo-frequenciais, dentre outro parâmetros customizáveis. O simulador produz diversos indicadores de desempenho da rede de acesso, como condições de canal, taxas/capacidades de dados, latências, e satisfação dos usuários, em diversos níveis hierárquicos (por estações base, seus setores, ou feixes). As funcionalidades do simulador são demonstradas considerando diversos casos de uso de redes 5G. Propõe-se metodologias para alocação de posições de estações base, isto é, para encontrar bons arranjos de estações base. Propõe-se uma metodologia heurística baseada em critérios de projeto para redes de radiodifusão. Para redes de acesso celular apresenta-se uma metodologia baseada em agrupamentos (clusters) das posições dos UEs. Por fim, nesta tese, apresenta-se um algoritmo de alocação de recursos de tempo-frequência baseado em um critério de utilidade para alocar recursos tempo-frequenciais em redes de acesso por rádio 5G considerando as demandas de capacidade dos usuários. A partir da demanda individual de um terminal, estima-se qual a utilidade em servi-lo e, a partir disso, ordenam-se os terminais em um setor e alocam-se os recursos de tempo-frequência. O algoritmo de alocação de recursos apresentado obtém resultados competitivos e muitas vezes melhores que algoritmos de alocação conhecidos.

[en] This thesis presents a simulator for evaluating the performance of a 5G radio access network. The simulator, called Sama(2), allows for defining the equipment models of base stations with multiple sectors and beam forming,the arrangement of base stations in the network, the user equipment, the distribution of users in the service area, and can employ different algorithms for allocating time-frequency resources, among other customizable parameters. The simulator produces various performance indicators for the access network, such as channel conditions, data rates/capacities, latencies, and users satisfaction, at different hierarchical levels (per base stations, their sectors, or beams).The functionalities of the simulator are demonstrated considering different use cases for 5G networks. Methodologies are proposed for allocating base station positions, that is, finding good base station arrangements. A heuristic methodology based on design criteria (such as elevation, coverage of the region of interest, and interference between stations) is proposed for broadcasting networks. Meanwhile, for cellular access networks, a methodology based on clustering of UE positions is presented. Finally, this thesis presents a resource allocation algorithm based on a utility criterion to allocate time-frequency resources in 5G radio access networks considering the users capacity demands. Based on the individual demand of a terminal, the algorithm estimates its utility and orders the terminals in a sector to allocate the time-frequency resources accordingly. The presented resource allocation algorithm obtains competitive results and often out performs known allocation algorithms.

LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO

LISANDRO LOVISOLO

LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO

MARCO ANTONIO GRIVET MATTOSO MAIA

ALAN CONCI KUBRUSLY

FRANCISCO RODRIGO PORTO CAVALCANTI

LISANDRO LOVISOLO

PAULO CARDIERI

CHARLES CASIMIRO CAVALCANTI

2023-07-06

2023-03-24

[pt] TEXTO

application/pdf

PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63113@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63113@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63113