1 Orlando Cabral IT / DEM, Universidade da Beira Interior Covilhã, Portugal 1ª Reunião.

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1 1 Orlando Cabral IT / DEM, Universidade da Beira Interior Covilhã, Portugal http://www.e-projects.ubi.pt OCabral@e-projects.ubi.pt fjv@ubi.pt 1ª Reunião CROSSNET, Covilhã, 30 de Junho, 2005. Optimização de um sistema Enhanced UMTS baseada nos custos/proveitos para o cenário escritórios

2 2 Resumo Motivação O simulador de E-UMTS Cenários de simulação Medidas da QoS Estimação da capacidade Modelo de custos/proveitos Impacto económico Hipóteses Optimização e lucro Conclusões Referências

3 3 Motivação Uma rede E-UMTS é uma rede baseada no protocolo IP Têm de suportar os melhoramentos da rede UMTS e tudo o que de novo a esta for adicionado. Estas redes permitem débitos mais elevados, débitos estes não conseguidos com as redes UMTS normais. Desta forma as redes E-UMTS são uma evolução das redes UMTS, especialmente viradas para permitir a troca de pacotes entre dois pontos.

4 4 Simulador de E-UMTS - Resumo Simula o comportamento de uma rede UMTS com melhorias na interface ar, de ligações ponto a ponto Para cumprir este requisito é necessário simular três diferentes aspectos da rede UMTS: Sistema Encontrar resultados de cobertura vs capacidade Examinar a influência da arquitectura da rede e protocolos Interface ar Comportamento dos utilizadores móveis Rede e aspectos de transporte Investigar o comportamento ponto a ponto e comportamento do tráfego

5 5 Arquitectura do sistema

6 6 Modulos

7 7 Nível ligação e nível sistema Ligação rádio Estuda o efeito dos canais de rádio em bits individuais transmitidos Analisa a propagação rádio Inclui algumas características da camada física do E- UMTS Refere-se também à codificação de canais, métodos de transmissão e recepção. Nível de sistema Trabalha com vários utilizadores a gerar diferentes quantidades de tráfego É atribuída mobilidade aos utilizadores através de modelos de mobilidade Mudança de potência de emissão é permitida Mecanismos de RRM são implementados

8 8 Em suma Ao simulador pode ser dado: número de células número de utilizadores móveis Aplicará uma mistura de serviços e mobilidade aos utilizadores Integrados no simulador de sistema está uma rede E-UMTS e a ligação rádio Está também integrado no simulador um simulador ao nível da Rede que retira o comportamento ponto a ponto (utilizador final)

9 9 Cenários de simulação do SEACORN Office Urbano

10 10 Cenários de simulação do SEACORN(cont.)

11 11 Cenário escritórios Dos cenários do IST-SEACORN, o cenário escritórios e suas classes de serviços até média larga são tidas em consideração neste estudo. AplicaçõesR b [kb/s]Uso [min] Som12.229.03 Multimédia de alta interactividade14418.03 Banda estreita38424.015 Banda média larga76829.015 Factor de Densidade (utilizadores / m 2 )0.150

12 12 Cenário escritórios (cont.) Topologia Piso com 140 m x 60 m, e 1260 utilizadores (correspondendo a um factor de densidade de 0.15 utilizadores/m2). A topologia considerada tem dois níveis, y=20 e y=40. Na Figura 5.2 está o exemplo de uma topologia em que o raio utilizado é de 20 metros.

13 13 Cenário escritórios (cont.) Estrutura Pico-Celular Células pequenas, baixas potências de emissão (3dBW), interior, e.g., em casa, escritório, centros comerciais, teatros, aeroportos. Modelo de mobilidade Reference Point Group Mobility Modelo de propagação rádio COST 231 y x 60 140

14 14 Medida de QoS – probabilidade de bloqueio 2%

15 15 Delay para uma fracção de utilizadores activo f = 4%

16 16 Medida de QoS – falha de handover

17 17 Estimação da capacidade – f suportado em função do raio

18 18 Estimação da capacidade – throughput (f = 4%)

19 19 Estimação da capacidade – throughput em função do raio

20 20 Modelo de custos/proveitos Um Sistema celular, pode ser analisado de diferentes perspectivas: dos subscritores, das operadoras, da entidade reguladora, e os vendedores dos equipamentos. Neste trabalho é apenas considerada a perspectiva das operadoras, cujo principal interesse é o lucro máximo Os custos e proveitos serão analisados numa base anual. Tendo em conta a topologia dos escritórios referida atrás, sendo R a distância de cobertura de uma célula, logo o número de BSs por hectómetro é dado por: N c/hm =

21 21 Modelo de custos/proveitos (cont.) O custo do sistema irá conter uma parte fixa, C fi, e uma parte proporcional ao número de BSs, C fb. O custo da rede por unidade de comprimento por ano é C 0 [/hm] = C fi[/hm] + C fb [] N c/hm O proveito por célula por ano, (R v ) cell pode ser obtido em função do throughput por BS por ano, thr BS [kb/s], e o preço de um canal com um débito R b[kb/s], R Rb[/min]. (R v ) cell [] =

22 22 Modelo de custos/proveitos (cont.) O proveito por hectómetro (distância típica para uma topologia escritórios), R v [/hm], é então dado por R v[/hm] = N c/hm ·(R v ) cell [] = N c/hm ·

23 23 Hipóteses Duas hipóteses para R 144[/min] R 144[/min] = 0.02 R 144[/min] = 0.005. Duas suposições diferentes para os custos (hipóteses A e B) foram consideradas para o custo das BSs Parameters Values [] AB Initial Costs: BS price Installation License fees Annual Cost: Operation and maintenance 5000 3000 1000 2500 250 1000 250

24 24 Hipóteses (cont.) Tempo máximo de vida de uma BS é de 5 anos Assim, para o caso A, C fi[/hm] =1000 C fb[/hm] =(5000+3000)/5+1000 Parameters Valores[] AB Custos iniciais: Preço da BS Instalação licenças Custos anuais: Operação e manutenção 5000 3000 1000 2500 250 1000 250

25 25 Impacto Económico – optimização e lucro O proveito e o custo da rede por unidade de comprimento por ano é dado por C 0 [/hm] =1000 [/hm] +[(5000 [] +3000 [] )/5+1000 [] ] N c/hm R v[/hm] =thr total[kb/s] R 144[/min] 660240 N c/hm

26 26 Impacto económico – optimisação e lucro (cont.) Lucro por unidade de comprimento por ano, em percentagem para diferentes R 144[/min]. P ft[/hm] =((R v ) cell[] -C 0 [/hm] )/(C 0 [/hm] ).

27 27 Conclusões Neste trabalho é mostrado que as pico-células para E-UMTS é uma solução aceitável para providenciar uma determinada QoS. Começou-se por propor um modelo de custos e proveitos que permite encontrar o proveito e o custo por hectómetro por ano Os proveitos são proporcionais ao throughput suportado, o qual foi obtido através de simulação usando os cenários do IST-SEACORN e o respectivo simulador (System Level Simulator)

28 28 Conclusões (cont.) Destes resultados o lucro em percentagem foi obtido, e o raio mais rentável também foi obtido Os lucros são extremamente dependentes dos custos Os resultados para custos mais baixos mostram que um elevado número de pico-células, com distância de cobertura a rondar os 34-35m, pode ser instalado no futuro, quando os custos de implementar uma rede e manter uma rede forem menores, permitindo suportar mais capacidade.

29 29 Referências [1]http://seacorn.ptinovacao.pt [2]http://seacorn.cs.ucy.ac.cy/eumtssim/ [3]J. Antoniou, A System Level Simulator for Enhanced UMTS Coverage and Capacity Planning, MSc Thesis, Department of Computer Science, University of Cyprus, Nicosia, Cyprus, June 2004. [4]J. Antoniou, V. Vassililou, A. Pitsillides, Coverage and Capacity Planning for 3G and Beyond Mobile Networks, 2nd Management Committee Meeting of COST 290 - Wi-QoST: Traffic and QoS Management in Wireless Multimedia Networks, TD-05-015, Colmar, France, Feb. 2005. [5]J. Antoniou, V. Vassiliou, A. Pitsillides, G. Hadjipollas, and N. Jacovides, A Simulation Environment for Enhanced UMTS Performance Evaluation, in Proc. of ATNAC 2003 - The Australian Telecommunications, Networks and Applications Conference, Melbourne, Australia, Dec. 2003. [6]J. Ferreira, A. Gomes and F.J.Velez, Enhanced UMTS Deployment and Mobility Scenarios, in Proc. of 12th IST Mobile & Wireless Communications Summit, Aveiro, Portugal, June 2003. [7]J. Ferreira and F.J.Velez, Deployment Scenarios and Applications Characterisation for Enhanced UMTS Simulation, in Proc. of 3G 2004 - 5th IEE International Conference on 3G Mobile Communication Technologies, London, UK, Oct. 2004.

30 30 Referencias (cont.) [8]B. Gavish and S. Sridhar, Economic aspects of configuring cellular networks, Wireless Networks, Vol. 1, no.1, Feb. 1995, pp. 115–128. [9]H. Holma, A. Toskala, WCDMA for UMTS, John Wiley and Sons, Chichester, West Sussex, UK, 2004. [10]Klas Johansson, Anders Furuskär, Peter Karlsson, and Jens Zander, Relation between cost structure and base station characteristics in cellular systems, in Proc. of PIMRC 2004 - 15th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Barcelona, Spain, Sep. 2004. [11]J. Laiho, A. Wacker, T. Novosad, Radio Network Planning and Optimisation for UMTS, John Wiley and Sons, Chichester, West Sussex, UK, 2002. [12]S. Littlechield, Elements of telecommunications Economics, IEE Telecommunications Series, Vol. 7, Peter Peregrinus, Stevenage, UK, 1979. [13]C. Salema, Microwave Radio Links, John Wiley and Sons, Hoboken, New Jersey, 2003. [14]F.J.Velez and L.M., Cost/Revenue Optimization in Multiservice Mobile Broadband Systems, in Proc. of PIMRC 2002-13th IEEE International Simposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Lisbon, Portugal, Sep. 2002.

31 31 Muito obrigado pela atenção