Detecção de sectores cruzados e optimização de cobertura em redes LTE

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Actualmente existem três tecnologias distintas a operar em simultâneo, a 2ª geração (2G), a 3ª geração (3G) e a 4ª geração (4G). No entanto, para que estas funcionem de forma correcta é necessário um grande trabalho de parameterização e optimização. Tendo essa desvantagem em mente foi idealizado a criação de uma série de algoritmos para facilitar a leitura e avaliação do estado da rede a vários níveis. Esses algoritmos foram produzidos na metodologia das Self-Organizing Networks (SON), que têm o objectivo de optimizar uma série de tarefas associadas ao planeamento e optimização das tecnologias. Este trabalho está dividido entre dois algoritmos, um para detectar sectores que se encontrem trocados entre si e outro que optimiza a cobertura através da alteração de tilts e azimutes. Os algoritmos foram implementados no ambiente de Visual Studio, em C#, com a finalidade de ser incluídos num protótipo da ferramenta Vismon Observer, propriedade da Celfinet. Para possibilitar os testes aos algoritmos foi implementada uma ligação à base de dados da Celfinet. Para além das novas funcionalidades da ferramenta, esta também permite visualizar dados de drive test, eventos ocorridos na rede e a topologia implementada. O algoritmo de crossed sector utiliza método inovadores baseados na contabilização da atenuação de propagação para produzir resultados estatísticos que permitem identificar a maioria dos casos de sectores cruzados com uma certeza superior a 80 %. A optimização de cobertura utiliza um algoritmo genético para avaliar múltiplas estações com múltiplos parâmetros, em simultâneo. Estes dois algoritmos têm como parâmetros de entrada os dados de drive test e a topologia de rede. Foram elaborados dois cenários de teste para o crossed sector. No primeiro é feita uma análise à rede (todas as estações com dados de drive test disponíveis), de forma a descobrir possíveis trocas entre sectores ou erros de detecção. No segundo cenário é formulado uma troca de sectores forçada para observar o funcionamento do algoritmo e algumas particularidades relacionadas com quantidade de bins usada nos cálculos antes e depois da troca. No algoritmo de optimização de cobertura foi formulado um cenário de teste com duas estações que servem uma zona comum. Foi observado uma melhoria no Reference Signal Recieved Power (RSRP) na zona de serviço, aumentando a área de cobertura das estações.

Abstract: Currently there are three distinct technologies operating simultaneously, the 2nd generation (2G), 3rd generation (3G) and the 4th generation (4G). However, a great effort of of parameterization and optimization is needed so that they work with a target Quality of Service (QoS). Having in mind this disadvantage, a series of algorithms werecreated to facilitate reading and evaluating the state of the network at various levels. These algorithms were produced in the methodology of the Self-Organizing Networks (SON), which aims at improving and providing automation to a number of planning and optimization tasks. This work is divided between two algorithms, one for detecting crossed sectors and other that optimizes the coverage by changing tilts and azimuths. The algorithms have been implemented in Visual Studio Environment, C#, in order to be integrated, as a prototype, into the tool Vismon Observer, from Celfinet. To enable the testing of the algorithms a connection to Celfinet database was implemented. In addition to the new features of the tool, Vismon Observer also allows you to view data from drive tests, and events in network and the implemented topology. The algorithm uses an innovative crossed sector detection method taking into account the propagation loss in order to produce statistical results identifying most of the crossed sectors cases with a defined confidence. The coverage optimization uses a genetic algorithm to evaluate multiple stations with multiple parameters simultaneously. These two algorithms use data from drive tests and the network topology, as input parameters. Two test scenarios for the crossed sector were elaborated. In the first, it is done a network analysis (all stations with data available) in order to discover possible mismatches between sectors or to detect errors. In the second scenario, it is formulated a forced mismatch of sectors to observe the operation of the algorithm and some peculiarities related to the number of bins after the mismatch. In optimizing the coverage algorithm, a test scenario was formulated with two stations serving a common area. An improvement in signal level RSRP in the service area, increasing the coverage area of the stations was observed.