Tesis doctoral
Título | Context-aware novel techniques for advanced cellular network management |
Estado | Finalizado |
Autor | Eduardo Baena Martínez |
Director/es | Sergio Fortes Rodríguez , Raquel Barco Moreno |
Universidad | Universidad de Málaga |
Centro | Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación |
Departamento | Ingeniería de Comunicaciones |
Fecha lectura | 23-11-2022 |
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El continuo aumento del tráfico en las redes móviles, debido a la adopción ma-
siva de dispositivos que requieren conectividad de banda ancha, ha dado lugar a una
infraestructura amplia y compleja, cuya gestión supone un importante reto para los
operadores. Aunque la llegada de las nuevas generaciones (4G o 5G) de estándares de
comunicaciones celulares incorpora una serie de innovaciones para abordar esta tarea,
como la propuesta de gestión automática o las redes autogestionadas (SON); los sis-
temas de operación y gestión actuales siguen careciendo de la flexibilidad suficiente
para maximizar su eficiencia hasta el nivel de calidad requerido.
Por un lado, hay situaciones contextuales en las que, desde el punto de vista de
la red, una zona determinada está bien cubierta, pero los usuarios de aplicaciones
específicas pueden experimentar una experiencia de servicio no satisfactoria. Esta
calidad de experiencia (QoE) resultante, de cuya importancia los operadores son muy
conscientes, no ha sido posible incorporarla hasta ahora en el ámbito de gestión de
redes.
Por otra parte, la propia naturaleza dinámica social de los usuarios hace que el
tráfico pueda fluctuar muy repentinamente en un lugar, como por ejemplo durante un
atasco o un evento multitudinario. En este caso, las redes celulares no son capaces de
anticipar o gestionar correctamente los recursos disponibles para ellos, y en muchas
ocasiones se producen fallos o se ofrece una calidad inadecuada. Estos efectos no
deseados se deben en parte a la falta de un sistema que incorpore la localización de
forma nativa.
Además, existen emplazamientos, especialmente en interiores, que actualmente no
son rentables para dar cobertura a pesar de las concentraciones de personas que al-
bergan. Esta situación se produce porque su mantenimiento requeriría un coste muy
elevado y un gran despliegue, y su uso sería intermitente, con el consiguiente desperdi-
cio de recursos.
Ante este escenario, la presente tesis propone subsanar algunas de las debilidades
mencionadas anteriormente y las carencias de los recientes despliegues de redes celu-
lares. De este modo, se presentan tres nuevos mecanismos como habilitadores de una
nueva generación más inteligente en la gestión y operación de redes con conciencia
contextual. Su inclusión en la gestión autónoma de la red celular sería factible dado
que reciben impulso del rápido desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA), el avance
de las tecnologías de virtualización extendidas al procesamiento de señales de radio y
la creciente facilidad para incorporar la localización en los datos recogidos.
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En primer lugar, partiendo del estado del arte actual de los sistemas de gestión
automática, mediante la inclusión de fuentes abiertas, se propone un método para
anticipar el impacto de los eventos sociales en las métricas de la red. Posteriormente,
aprovechando los algoritmos de clasificación de aprendizaje profundo, se propone un
marco para mejorar el rendimiento de las tareas de gestión autónoma de la red celu-
lar. De este modo, se desarrolla una conciencia de localización que permite la gen-
eración óptima de imágenes sintéticas de la red, caracterizando diversos estados de
funcionamiento.
En segundo lugar, se presenta un marco de trabajo para recopilar sistem ́aticamente
trazas de usuario, sin invadir su privacidad, utilizando sondas virtualizadas. Este
m ́etodo permite la monitorizaci ́on avanzada de la QoE (centrada en el usuario) en
la red mediante la incorporaci ́on de indicadores objetivos cr ́ıticos en escenarios de
aglomeraciones.
En tercer lugar, se desarrolla un enfoque para el aprovisionamiento de bandas no
licenciadas, aumentando la capacidad en entornos interiores muy densos en los que
actualmente se despliega WiFi. Por un lado, se realiza una evaluación del servicio que
experimentarían los usuarios celulares en situaciones de coexistencia con los mecanis-
mos de acceso al canal disponibles. Por otro lado, se propone una optimización de la
señalización en banda para mejorar esta calidad, evitando comportamientos perjudi-
ciales para el WiFi.
Para una validación eficaz y una evaluación precisa de su viabilidad, todos estos
mecanismos se han probado por medios experimentales o por simulaciones realistas que
reflejan las interacciones multicapa propias del funcionamiento de las redes comerciales.
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