Desarrollo de un Modelo de Cross-Layer para Redes Móviles 4G-LTE

Abstract

Esta tesis presenta el Diseño de un algoritmo de Cross-layer para la asignación de recursos de frecuencia y ancho de banda a los usuarios conectados a un eNodeB en 4G-LTE. Este diseño modifica los canales de comunicación originales de la arquitectura basada en el modelo OSI, para poder optimizar la comunicación inalámbrica, teniendo en cuenta que dicho modelo se diseño para redes fijas. Se presenta el resultado de la evaluación de los algoritmos de asignación de recursos en el canal de bajada o Downlink de 4G-LTE, como Best Channel Quality Indicator (Best CQI), Proportional Fairness (PF) y Round Robin (RR) y su comparación con el algoritmo de cross-layer desarrollado CL-ECM, el cuál busca mediante este enfoque equilibrar los recursos asignados en el eNodeB, para que se haga de manera equitativa, pero también verificando las condiciones del canal que tiene el usuario de la red 4G-LTE. Se presentan los principales criterios a tener en cuenta en los planificadores como la justicia o fairness y el rendimiento o throughput, a partir del análisis de las tramas, sub-tramas, señalización y sincronización que componen la capa física de LTE. Se realizan las simulaciones en el software LTE System Level Simulator de la Universidad de Vienna y finalmente se presentan las conclusiones de los cuatro algoritmos de planificación de recursos bajo diferentes escenarios de simulación y se muestran las debilidades y fortalezas de cada uno, así como el resultado del diseño de cross-layer.

Abstract. This thesis presents the design of a cross -layer algorithm for frequency allocation and bandwidth for users connected to a 4G -LTE eNodeB. This design modifies the original communication channels based on the OSI model, in order to optimize wireless communication architecture, taking into account that this model was designed for fixed networks. The result of the evaluation of resource allocation algorithms in the Downlink of 4G -LTE is presented, such as Best Channel Quality Indicator (Best CQI), Proportional Fairness (PF) and Round Robin (RR) and it’s comparison with the cross-layer algorithm CL -ECM, which seeks using this approach to balance the resources allocated in the eNodeB, to make it in a fair way, but also verifying the conditions of the channel of the LTE’s user. The main criteria to consider in planners such as fairness or throughput, from the analysis of the plots, sub -plots, signaling and synchronization that make the LTE physical layer are presented. Simulations are made in the LTE System Level Simulator software from the University of Vienna and finally the conclusions of the four resource scheduling algorithms under different simulation scenarios with the strengths and weaknesses of each one, and the results the cross-layer design are presented.