Optimização da lista de células vizinhas em redes LTE

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

Com o aumento da complexidade das redes actuais, tornou-se evidente a necessidade de serem criadas funções capazes de minimizar aquela que é uma das tarefas mais intensas na operação de uma rede móvel, a sua optimização. Posto isto, introduz-se o conceito de SelfOrganizing Networks (SON), estas visam automatizar a maioria das tarefas associadas ao planeamento e optimização rádio. O principal objectivo desta dissertação é optimizar a lista de células vizinhas das estações base da rede Long Term Evolution (LTE). Esta optimização é de extrema importância e aplica-se a células em ambiente de produção, bem como a novas células, para as quais novas listas vizinhas deverão ser geradas. A definição da lista de vizinhas cobre relações de vizinhança intra-frequência. Os algoritmos de optimização da lista de vizinhas foram desenvolvidos sobre a ferramenta de software Vismon®, propriedade da Celfinet. Esta ferramenta possui algumas funcionalidades, como a visualização de drive tests no Google Earth®, e a representação das topologias de rede existentes. A implementação dos algoritmos é realizada no Visual Studio® em C#, interagindo com a base dados disponibilizada pela Celfinet através do SQL Server®. A ferramenta fornece métodos para optimizar a lista de vizinhas com base em contadores relevantes e estatísticas da rede, em todos os sectores pertencentes a um clusterseleccionado de células. Adicionalmente, deverá apresentar relatórios, para cada sector, sobre as alterações propostas para a optimização, incluindo adição e remoção de vizinhas. De um modo geral, os algoritmos de optimização da lista de células vizinhas têm como inputs a topologia de rede LTE, as listas de vizinhas já implementadas, as medidas de sinal realizadas pelos drive tests, bem como as estatísticas de Handover (HO) realizados entre todos os Envolved Node B’s (eNB’s) que possuem relações de vizinhança. Os outputs da ferramenta desenvolvida consistem num ficheiro de visualização no Google Earth®com as célulasadicionadas, removidas e mantidas na nova lista, e um relatório em Excel®que contém todas as modificações detalhadas. Foram elaborados cinco cenários de teste, cada um com particularidades distintas,focando os três vectores de cálculo (topologia de rede, medidas e estatísticas), onde é possível verificar a optimização da lista de células vizinhas das estações envolvidas. Como o interesse é optimizar uma dada área geográfica, também é apresentado graficamente o ganho obtido pela optimização de um cluster de células.

Abstract: With the increasing complexity of already existent networks, it became evident the need to create functions that minimize one of the most intense tasks in the mobile network operation, the optimization. The main goal for Self Organizing Networks (SON) implementation is to automate most of common planning, optimization and operational tasks. This thesis aims to optimize the list of neighbor cells of the base stations in the network Long Term Evolution (LTE). This optimization is of utmost importance and applies to cells that are already in a production environment, as well as to new cells, for which completely new neighbor lists are to be generated. The target scope covers intra-frequency. The neighbor cell list optimization algorithms were developed over the Vismon®, a Celfinet company software tool. This tool has some features, such as viewing in Google Earth® drive tests, with various signal levels defined by a color scale, and the representation of existing network topologies. The development of the referenced tool was done in Visual Studio, in a C # language, interacting with the database provided by Celfinet through SQL Server®. The developed algorithm provides enhanced methods to execute neighbor list optimization based on relevant counters and logs from the network, on all sectors belonging to a selected cluster of cells. It generates reports for each sector, with the proposed changes for optimization, including priority changes, addition, and neighbor relation removal. In general, the neighbor cell list optimization algorithms have as inputs the LTE network topology, the existent neighbor lists, the signal measurements carried by drive tests, and the handover (HO) statistics conducted between all Evolved Node B’s (eNB's) that have neighborly relations. The output of the simulation tool consists in a file viewable in Google Earth® and a report in Excel file that enables the user to check all the proposed changes in the neighbor list. Five test scenarios, each with distinct characteristics, focusing on the three vectors calculation (network topology, measures and statistics) were prepared, where you can check the optimization of neighbor cell list. As interest is to optimize a given geographic area, is also presented graphically gains achieved by optimizing a cluster of cells.