Conflict avoidance algorithm between mobility robustness optimization and load balancing functions
Hareketlilik optimizasyonu ve yük dengeleme fonksiyonları için çatışma önleme algoritması
- Tez No: 895309
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ERGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Hücresel ağlarda son kullanıcılara kesintisiz bağlantı ve hareketlilik sağlamak, hizmet sağlayıcılar için her zaman zorlu olmuştur. Hücresel ağların evrimi ve artan kullanıcı yoğunluğu ile bu zorluk daha da önemli hale gelmiştir. Operatörler ve üreticiler, bu zorlukların üstesinden gelmek ve son kullanıcıya daha iyi hizmet kalitesi (QoS) sağlamak için yeni özellikleri etkinleştirmek için çalışmaktadır. Öte yandan, hücresel iletişim ağlarındaki gelişmeler sistem karmaşıklığını artırmış ve ağ altyapısının bakımını, yönetılmesini ve sürdürülmesini zorlaştırmıştır. Ek olarak, sermaye harcamalarının (CAPEX) ve operasyonel harcamaların (OPEX) azaltılması ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Gereksinimlerdeki ve koşullardaki bu değişiklikler, daha otonom hücresel ağların gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. Sonuç olarak, bahsedilen sorunları çözmek için kendi kendini organize eden ağ (SON) kavramı ortaya çıkmıştır. SON, daha otonom hücresel ağ elde etmek için 3. nesil ortaklık projesinde (3GPP) önerilen bir kavramdır. Amaç, kendi kendini yapılandırabilen, optimize edebilen, iyileştirebilen ve koordine edebilen bir hücresel ağ oluşturmaktır. Bu amaçla, hareketlilik yönetimi (MM), rasgele erişim (RA) optimizasyonu, enerji verimliliği vb. gibi hücresel ağın farklı işlevleri için çeşitli SON işlevleri tanıtılmıştır. Hücresel iletişimde kullanılan en yaygın SON işlevlerinden biri hareketlilik yönetimi tabanlı çözümlerdir ve bu tezde, sorunsuz hareketlilik yönetimi deneyimi sağlamak için bir algoritma önerilmiştir. Her zaman ve her yerde bağlanmaya yönelik yüksek talebe yanıt olarak, mobil ağlar altıncı nesil mobil ağlara (6G) doğru evrilmektedir. Aynı zamanda bu, hücresel ağlara daha fazla karmaşıklık getirir. Artan talep ayrıca SON konseptinin daha gelişmiş ve kendi kendini koordine etmesini gerektirir. Daha gelişmiş ve koordineli SON'ları gerçekleştirmenin kilit yönlerinden biri çatışmadan kaçınmaktır. Bu tezin ana odak noktası, literatüre çatışmaya duyarlı SON işlevi sağlamaktır. Bunu başarmak için ilk olarak, 5G ve ötesine yönelik zorluklarla birlikte SON kavramını daha iyi anlamak için MM'deki SON işlevlerinin ayrıntılı analizini sağladık. Ek olarak, hareketlilik yük dengeleme (MLB) ve hareketlilik sağlamlık optimizasyonu (MRO) gibi MM ile ilgili ana SON algoritmaları, ilgili literatür referanslarıyla tartışılmıştır. Bu analiz ve anlayış temelinde, mobilite yönetimi ile ilgili SON işlevlerinde çatışmadan kaçınmayı başarmak için bir çözüm önerdik. Önerilen algoritma, kullanıcıya özel çözüm yaklaşımına dayalı olarak tasarlanmıştır. Kullanıcıya özel yaklaşımdan faydalanmanın temel nedeni, ağa bağlı her kullanıcıyı ayrı ayrı yönetebilme kapasitesine sahip olmaktır. Algoritma özellikle hücrenin ağ performans göstergelerini (KPI) toplar ve KPI'larda bir anormallik tespit ederse, düzeltici önlemleri almak için SON algoritması otomatik olarak tetiklenir. Hücrede SON işlevi etkinleştirildiğinde, SON etkin hücreden gelen kullanıcılar için gerekli işlemleri yapmak üzere komşu hücrelere SON etkinleştirme bilgisi gönderilir. Bu arada SON algoritması, SON aktif hücrelerdeki tüm kullanıcılardan yük ve konum bilgilerini ayrı ayrı toplar ve her kullanıcı için belirli devir ölçüm ofsetini hesaplar. Buna göre, her kullanıcıya ayrı ayrı yeni benzersiz devir kontrol parametresi (HCP) yapılandırması gönderilir. Bu tasarım yaklaşımı sayesinde algoritma, kullanıcılara özel olarak daha spesifik çözümler sunabilmekte ve QoS'yi iyileştirmektedir. Ayrıca, yük ve devir teslim KPI'larının işaretlenmesinde iyileştirme sağlar. Algoritmanın performansı, sonuçlar MLB, MRO ve devre dışı bırakılmış SON senaryoları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Genel olarak, tüm KPI'larda ortalama %23'lük bir iyileştirme sağlanmıştır. Simülasyon sonuç detayları tez içinde ayrıca paylaşılmıştır. Sistem simülasyonu, dördüncü nesil mobil ağlar (4G) protokol yığını ve aktarma özelliklerine sahip C++ tabanlı açık kaynak kodlu simülasyon ortamında gerçekleştirilmiştir. Önerilen algoritmayı ve karşılaştırma amaçlı diğer algoritmaları uygulamak için, simülasyon aracının kaynak kodu değiştirilmiş ve içinde ekstra işlevler geliştirilmiştir. Nihayetinde, önerilen algoritmanın performansını ölçmek için uçtan uca bir hücresel simülasyon ortamı elde edilmiştir. Simülasyon aracının gelişmişliği hücresel ağı farklı ayarlarla simüle etmemizi sağlarken kapsamlı özellik seti ile gerçek ağ koşullarını taklit eden ortamda ölçümler yapmamıza yardımcı olmuştur. Bu, aynı zamanda, sümilasyon sonuçlarının gerçek ağa benzer simülasyon sonuçları verdiğine dair güven duymamızı sağlamaktadır. Tez, simülasyon sonuçları ve son yorumlar ile sonlandırılmıştır. Sonuçlar, önerilen algoritmanın servis sürekliliği ve mobilite performansı açısından daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir. Ayrıca, genel sistem kaynaklarının hücreler arasında daha eşit dağıldığını gösterir. Kullanıcı tabanlı yaklaşım, UE'ler için ayrı ayrı özelleştirilmiş çözümler sağladığından, hem MLB hem de MRO işlevlerinin sistem performansını iyileştirmekte ve çakışma sorununu ortadan kaldırmaktadır.
Özet (Çeviri)
Providing seamless connectivity and mobility to the end users in cellular networks have always been a big challenge for the service providers. With the evolution of the cellular networks and the increased user density, this challenge became more crucial. Operators and vendors are working to enable new features to meet these challenges and provide better quality of service (QoS) to the end user. On the other hand, developments in cellular communication networks increased system complexity and made maintaining, organizing, and sustaining the network infrastructure harder. Additionally, reducing the capital expenditures (CAPEX) and operational expenditures (OPEX) emerged. These changes in the requirements and the conditions, brings out the necessity of more autonomous cellular networks. As a result, self-organizing network (SON) concept introduced to address aforementioned issues. SON is a concept proposed in 3rd generation partnership project (3GPP) to achieve more autonomous cellular network. The idea is to create a cellular network which can be able to configure, optimize, heal, and coordinate itself. For this purpose, various SON functions introduced for different functions of cellular network, such as mobility management, random access (RA) optimization, energy efficiency etc. One of the most common SON functions utilized in cellular communication is mobility management (MM) based solutions and in this thesis, we will analyze and propose a solution to provide seamless mobility management experience. In response to the high demand for being connected anytime and anywhere, mobile networks are being evolved towards sixth generation of mobile networks (6G). At the same time, this brings more complexity to cellular networks. Increased demand also requires the SON concept to be more advanced and self-coordinated. One of the key aspects of accomplishing more advanced and coordinated SONs is conflict avoidance. The central focus of this thesis is to provide conflict-aware SON function to the literature. To accomplish this, first, we provided detailed analysis of SON functions in MM to have deeper understanding of the SON concept with its challenges for 5G and beyond. Additionally, the main SON algorithms related to MM, such as mobility load balancing (MLB) and mobility robustness optimization (MRO) are discussed with references to related literature. On the basis of this analysis and understanding, we proposed a solution to accomplish conflict-avoidance in mobility management related SON functions. Proposed algorithm designed based on the user-specific solution approach. Main reason is to utilize from user-specific approach is to be able to manage each user attached to the network individually. Particularly, the algorithm collects the network key performance indicators (KPIs) of the cell and if it detects anomaly in the KPIs, SON algorithm is triggered automatically to take corrective actions. Once the SON function activated in the cell, the information about the SON activation sent to the neighbor cells to take them necessary actions for the users incoming from SON active cell. In the meantime, SON algorithm collects the load and location information from all users individually in the SON active cell and calculates the specific handover measurement offset for each user. Accordingly, new unique handover control parameter (HCP) configuration sent to each user individually. Thanks to this design approach, algorithm can provide more specific solutions for users specifically and improves the QoS. It also achieves improvement on signaling overhead and handover KPIs. Performance of the algorithm is evaluated by comparing the results with MLB, MRO, and disabled SONs scenarios. Overall, an average improvement of 23% was achieved across all KPIs. Simulation result details are also shared in the thesis. System simulation is performed in C++ based open-source simulation environment which has built-in fourth generation of mobile networks (4G) protocol stack and handover features. To implement the proposed algorithm and other algorithms for comparison purposes, we have modified the source code of the simulation tool and developed extra functions in it. Finally, we have achieved an end-to-end cellular simulation environment to measure the performance of the proposed algorithm. Thanks to the simulation tool, it enables us to simulate the cellular network with the different settings and helps us to perform the measurements in the environment which mimic the real network conditions with extensive feature set. This also enables us to comment confidently on simulation results that are similar to real network implementations. The thesis is concluded with the simulation results and the final comments. Results show that proposed algorithm achieves better performance in terms of service continuity and mobility performance. It also shows that overall system throughput distributed among the cells more evenly. As user-based approach provides specialized solutions for the user equipment (UE) individually, it is improving the system performance of both MLB and MRO functions and eliminates the conflict problem.
Benzer Tezler
- Autofly-aid: Flight deck automation support with dynamic 4d trajectory management for responsive and adaptive airborne collision avoidance
Autofly-aıd: havada çarpışmadan kaçınma için esnek ve uyarlamalı 4 boyutlu dinamik rota yönetimi ile uçuş karar destek sistemi
EMRE KOYUNCU
Doktora
İngilizce
2015
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Dağıtılmış veritabanı sistemlerinde eşzamanlılık ve eşzamanlılık kontrolü
Başlık çevirisi yok
MOGAHED A. A. RASHED
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OYA KALIPSIZ
- Gemiler için COLREG ile uyumlu otonom çatışmadan kaçınma çalışması
COLREG compatible autonomous ship collision avoidance study
HASAN UĞURLU
Doktora
Türkçe
2023
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL ÇİÇEK
- A bim-integrated agent-based simulation method for time-space conflict detection among mobile resources in construction projects
İnşaat projelerinde mobil kaynaklar arasındaki zaman-alan çatışmasını tespit için yapı bilgi modellemesi ve ajan tabanlı bir simülasyon yöntemi
SAMAN KHATAEI
Doktora
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI AKÇAMETE GÜNGÖR
PROF. DR. RİFAT SÖNMEZ
- Collision avoidance in stattic and dynamic multiple AGV routing
Statik ve dinamik çoklu ORA rotalamasında çarpışmanın önlenmesi
ALPER AHMET ŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NUR EVİN ÖZDEMİREL