Probabilidad de Degradación por Interferencia en Redes Heterogeneas

II. INTRODUCCIÓN
1. Históricamente la arquitectura de red
  1. Para tecnologías inalámbricas
    1. Ha sido homogénea
      1. Pero actualmente
        Debido a
        Evolución de los sistemas de comunicación móvil celular
        Necesidad de cumplir con requerimientos de Calidad de Servicio (QoS, Quality of Service)
        Cobertura y capacidad
        Ha obligado
        Evolución de la arquitectura de red convencional
        Impulsando el cambio
        Arquitectura de red
        Denominada
        Redes Heterogéneas (HetNet, Heterogeneus Networks)
        Contempla la introducción
        Pequeñas celdas (Femto estaciones base)
        Incrementando
        Capacidad, cobertura y calidad de la red móvil celular
        Dependiendo
        Cantidad de pequeñas celdas
        Nivel de interferencia del sistema
        Por esta razón
        Éste artículo se enfoca
        Análisis
        Probabilidad de degradación de servicio
        Por
        Afectación por diferentes mecanismos de control
        De
        Interferencia
        A través
        Simulación básica
        No considera todos los parámetros o características de un entorno especifico
I. RESUMEN
1. Este articulo muestra
  1. Resultados obtenidos en una simulación estática de nivel de sistema
    1. Permitió
      1. Analizar la probabilidad de interrupción
        Por
        Interferencia en una red heterogénea
        Se caracteriza principalmente por
        Femtoceldas
        Estación base macro
        En
        Entorno microcelular urbano
III. MARCO TEÓRICO
1. Redes Heterogéneas
  1. Buscan
    1. Solución coherente con el mercado
      1. Por medio
        Interacción e Integración inteligente de múltiples tipos de nodos
        Brindan y mejoran
        Capacidad y cobertura inalámbrica
        Definiendo una estructura jerárquica de niveles
        Arquitectura de red heterogénea
        Formada por diferentes tipos
2. Pequeñas Celdas
  1. Nivel macro
    1. Se ubican
      1. Macro estaciones
  2. Nivel inferior
    1. Se ubican
      1. Pequeñas celdas (small cells)
        Nodos de baja potencia
        Micro, pico, femto estaciones
        Puntos de acceso WiFi
        Complementando
        Densidad de población alta
        Bajo costo y complejidad
IV. METODOLOGÍA DE SIMULACIÓN
1. Se empleó
  1. Modelo lineal secuencial (MLS)
    1. Sucesión de fases ordenadas
    2. Encadenamiento entre ellas
    3. Se implementó
      1. Método Montecarlo
        Los procesos deben ejecutarse varias veces
        Obtener resultados validos estadísticamente (10000)
2. A. Modelo de Simulación
  1. Se caracteriza
    1. Arquitectura de red heterogénea de dos niveles
      1. Nivel superior
        -Macro estación base -Macro-usuario(MU)
      2. Nivel Inferior
        -Femto estaciones base (Femto-usuario, FU)
      3. Interferencia entre niveles
3. B. Consideraciones de Simulación
  1. Cada ejecución
    1. Sistema en un instante de tiempo específico
      1. Simulación estática, no hay evolución temporal
      2. Se tuvieron en cuenta las consideraciones
        1) Método de acceso de usuarios a la femto estación base
        2) Estrategia de gestión de espectro
        3) Tipo de interferencia de estudio
4. C. Modelo de Propagación
  1. Permitió calcular la potencia de la señal interferente percibida por el macro-usuario
    1. Modelo básico sencillo de propagación en función de la distancia
      1. Exponente de propagación
        Variable aleatoria que permite representar el desvanecimiento lento
  2. Interferencia co-canal (CCI) total percibida por el macro-usuario
  3. Relación señal a interferencia percibida por el macro-usuario
5. D. Parámetros de Simulación
  1. - Dimensión 200 metros de ancho por 200 metros de largo
  2. - La macro estación base opera a una distancia ro fija del macro-usuario
  3. - 100 femto estaciones base distribuidas aleatoriamente
  4. - La potencia de transmisión de las femto estaciones base es igual a 10 mW (10 dBm)
  5. - La potencia de transmisión de la macro estación base es igual a 100 mW (20dBm)
  6. - Potencia umbral de coordinación igual a -40 dBm
6. E. Procedimientos de coordinación
  1. 1) Descubrimiento de usuario
    1. El macro-usuario (MU) intencionalmente emite una señal con una potencia igual a 1 mW (0 dBm)
  2. 2) Regiones de coordinación
    1. La región de cobertura de la red se divide en dos regiones
  3. Regiones de coordinación
V. MECANISMOS DE COORDINACIÓN DE INTERFERENCIA
1. Se presentan diferentes variantes
  1. Procurando disminuir la interferencia percibida por el MU
    1. A. Control Ideal de Potencia (CP)
      1. Disminuir el nivel de potencia de transmisión de todas las femto estaciones base
    2. B. Control de Potencia Discreto
      1. CP 3 dB y CP 6 dB
        A partir del procedimiento de dos regiones de coordinación
        Se reduce la potencia de transmisión de todas las femto estaciones base en 3 dB o 6 dB
        No se aplica control de potencia discreto
        Debido
        Las femto estaciones base no escuchan la señal de aviso proveniente del macro-usuario (MU)
    3. C. Región de Exclusión Dinámica (RED)
      1. Re-asignación del espectro
        Cada femto estación base cambia su frecuencia de operación a alguna disponible
        No cambia la frecuencia en la que están operando
        Siguen generando interferencia co-canal (CCI)
    4. D. Región de Exclusión Dinámica y Control Ideal de Potencia (RED + CP)
      1. Combinando las ventajas de estos dos mecanismos se espera una reducción considerable de la interferencia co-canal
VI. RESULTADOS Y ANÁLISIS
1. Se observa el comportamiento de la interferencia co-canal
2. Probabilidad de degradación de servicio en los escenarios con y sin el uso de mecanismos de coordinación de interferencia
3. Función de distribución acumulativa (CDF) de la interferencia co-canal (CCI) percibida por el macro-usuario (MU) en los escenarios sin y con coordinación
4. El promedio de CCI percibida por el macro-usuario (MU) disminuye considerablemente
5. Probabilidad de degradación de servicio
6. SIR percibida por MU vs ro
7. Probabilidad de degradación de servicio
VII. CONCLUSIONES
1. 1. Los mecanismos de coordinación de interferencia permiten disminuir la probabilidad de degradación del servicio brindado al MU
2. 2. La implementación de estos permiten un incremento importante de la relación de señal a interferencia en recepción de mín. 2 dB (CP) y máx. 11 dB (RED+CP)
3. 3. Estos mecanismos de coordinación ayudan a mitigar la interferencia co-canal presente en una red heterogénea
4. 4. Los mecanismos relacionados con gestión de espectro son más efectivos en mitigar la interferencia que los mecanismos relacionados con gestión de potencia
VIII. REFERENCIAS
1. [1] 4G Americas, "Developing and Integrating a High Performance HET-NET", Oct. 2012.
2. [2] J. Zhang, G. de la Roche, "Femtocells: technologies and deployment", John Wiley and Sons, vol. 1, 2010, pp. 1-4, 174-177.
3. [3] 3GPP, ETSI, "TS 25.104 - Technical Specification Group Radio Access Network; Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD)", version 9.2.0 Release 9, pp. 10-12, Dic. 2009.
4. [4] C.H.M. De Lima, M. Bennis, M. Latva-aho, "Coordination Mechanisms for Stand-Alone Femtocells in Self-Organizing Deployments", Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2011), 2011 IEEE, vol., no., pp. 1-6, 5-9, Dec. 2011.
5. [5] A. de Domenico, R. Mahapatra, S. Mayrargue, E.C. Strinati, M. Maqbool, M. Lalam, M. Shariat, C. Kosta, A.U. Quddus, M. Bennis and C.H.M. De Lima, "Promising Interference and Radio Management Techniques for Indoor Standalone Femtocells", BeFEMTO, pp. 15-19, Feb. 2012.
6. [6] H. Holma, A. Toskala, "LTE for UMTS: Evolution to LTE- Advanced", Wiley, 2011.

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