HANDOVER MANAGEMENT IN DENSE CELLULAR NETWORKS: A STOCHASTIC GEOMETRY APPROACH. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF HANDOVER_MANAGEMENT_IN_DENSE_CELLULAR_NETWORKS.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

مشغلوا الشبكات الخلوية يقومون بتكثيف الشبكات الخاصة بهم بشكل مستمر وذلك لمواكبة الاحتياج المتصاعد لزيادة سعة الشبكة. بالإضافة الى ذلك من المتوقع أن مرحلة التكثيف الهائل للشبكة ستحقق متطلبات أداء الجيل الخامس. تكثيف الشبكة يساعد في تحسين استغلال الطيف الترددى المتاح و سعة الشبكة من خلال تقليص الأماكن التي يتم تغطيها من خلال الأبراج بالإضافة الى إعادة إستخدام هذه الأطياف بشكل متسمر في المجال المكاني. ومع ذلك فإن تكثيف الشبكة يزيد من معدل التبادل ويقلل من السعة التي يحصل عليها مستخدمي أجهزة الهاتف الخلوي بسب تأخر التبادل بين الأبراج. لذا فإن هذا التأخر الناتج عن تكثيف الأبراج في شبكات الجيل الخامس قد يؤدي إلى تقليص و ربما ألغاء الفائدة المرجوة من هذا التكثيف. بناء على ما قد سلف , ان حركة المستخدمين تشكل تحديا ليس باليسير لحصد زيادة سعة الشبكة عن طريق تكثيفها. في هذا البحث سوف نقدم معادلات نظرية لمعدل التبادل عن طريق محاكاة مواقع أبراج الإرسال من خلال معالجة نقاط مخلتفة وتقديم نموذج تحليلي يرتكز على الهندسة العشوائية لتحديد تأثير التأخر في تبادل الأبراج على معدلات الأرسال لمستخدمي شبكة الهاتف الخلوي. كما قمنا بتقدم مخطط مرن للتقليل التأخر في تبادل الأبراج في شبكات الهاتف الخليوية الكثيفة. هذا المخطط يسمح بتخطي إجراء التأخير من خلال تتبع مسارات المستخدمين من قبل محطات الإرسال. من ناحية أخرى، قمنا بالتوسع في بحثثنا من خلال تغطية تناسقية متعددة الأطراف بالإعتماد على شبكات الخليوية ثنائية التهجين مع اخذ سرعة المستخدم فى الاعتبار عند تخطي التبادل. تقييم الأداء والإختبارات على المخطط الخاص بنا تظهر نتائج ممتازة في العديد من التجارب التي قمنا بها.

English Abstract

Cellular operators are continuously densifying their networks to cope with the ever-increasing capacity demand. Furthermore, an extreme densification phase for cellular networks is foreseen to fulfill the ambitious fifth generation (5G) performance requirements. Network densification improves spectrum utilization and network capacity by shrinking base stations’ (BSs) footprints and reusing the same spectrum more frequently over the spatial domain. However, network densification also increases the handover (HO) rate, which may diminish the capacity gains for mobile users due to HO delays. In highly dense 5G cellular networks, HO delays may neutralize or even negate the gains offered by network densification. Hence, user mobility imposes a nontrivial challenge to harvest capacity gains via network densification. In this work, we derive theoretical expressions for HO rates by abstracting BSs locations via different point processes and present an analytical paradigm, based on stochastic geometry, to quantify the effect of HO delay on the average user rate in cellular networks. Also, we propose a flexible handover scheme to reduce HO delay in case of highly dense cellular networks. This scheme allows skipping the HO procedure with some BSs along users’ trajectories. Furthermore, we extend our study to a CoMP (coordinated multi-point) transmission based two-tier heterogeneous cellular network with user velocity aware HO skipping. The performance evaluation and testing of our proposed model shows considerable gains in many practical scenarios.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Shaikhi, Ali Ahmad
Committee Co-Advisor:	Alouini, Mohamed-Slim
Committee Members:	Sorour, Sameh and Mesbah, Wessam and Al-Ghadhban, Samir
Depositing User:	RABE ARSHAD (g201408420)
Date Deposited:	29 May 2017 07:36
Last Modified:	01 Nov 2019 16:42
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140338