Particle Swarm-Based Cell Range Expansion for Heterogeneous Mobile Networks
Creators
- 1. Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará
- 2. Universidade Federal do Pará
Description
Traffic demand in wireless communication systems has emerged as a key issue over recent decades.An ever-increasing trend is projected for the next few years, with explosive data traffic expected to materialize and mobile users imposing new quality of service requirements.This growing traffic demand, combined with increasingly complex heterogeneous network (HetNet) scenarios, has presented ever more challenges for mobile network operators in terms of service, coverage, load balancing, and quality of service.Considering the traditional association mechanism based on maximum power received, HetNets tend to remain unbalanced, making it challenging to satisfy mobile users' traffic requirements.In this paper, instead of trying to maximize the achievable downlink rate per user, we couple the cell range expansion (CRE) technique with a particle swarm optimization (PSO) algorithm to maximize the number of users whose downlink requirements are met.The proposed scheme considers both the loads of base stations and the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) of user equipment to model an objective function that seeks to compute specific CRE bias values per small base station.The proposed scheme is also compared with some classical PSO implementations.Numerical results validate the performance of the proposed schemes, which effectively fulfill users' data traffic requirements by reducing network imbalance.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
برز الطلب على حركة المرور في أنظمة الاتصالات اللاسلكية كمسألة رئيسية على مدى العقود الأخيرة. من المتوقع أن يتزايد الاتجاه في السنوات القليلة المقبلة، حيث من المتوقع أن تتحقق حركة البيانات المتفجرة ويفرض مستخدمو الهواتف المحمولة متطلبات جديدة لجودة الخدمة. هذا الطلب المتزايد على حركة المرور، جنبًا إلى جنب مع سيناريوهات الشبكة غير المتجانسة (HetNet) المتزايدة التعقيد، يطرح تحديات أكثر من أي وقت مضى لمشغلي شبكات الهاتف المحمول من حيث الخدمة والتغطية وموازنة الأحمال وجودة الخدمة. بالنظر إلى آلية الارتباط التقليدية القائمة على الحد الأقصى من الطاقة المستلمة، تميل HetNets إلى أن تظل غير متوازنة، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات حركة مرور مستخدمي الهاتف المحمول. في هذه الورقة، بدلاً من محاولة زيادة معدل الوصلة الهابطة القابل للتحقيق لكل مستخدم، نقوم بربط تقنية توسيع نطاق الخلايا (CRE) بخوارزمية تحسين سرب الجسيمات (PSO) لزيادة عدد المستخدمين الذين تم استيفاء متطلبات الوصلة الهابطة الخاصة بهم. يأخذ المخطط المقترح في الاعتبار كلاً من أحمال المحطات الأساسية ونسبة الإشارة إلى التداخل زائد الضوضاء (SINR) لمعدات المستخدم لنمذجة وظيفة موضوعية تسعى إلى حساب قيم تحيز CRE محددة لكل محطة قاعدة صغيرة. المخطط المقترح هو أيضا مقارنة ببعض تطبيقات PSO الكلاسيكية. تتحقق النتائج العددية من أداء المخططات المقترحة، والتي تلبي متطلبات حركة بيانات المستخدمين بشكل فعال عن طريق تقليل عدم توازن الشبكة.Translated Description (French)
La demande de trafic dans les systèmes de communication sans fil est devenue un problème clé au cours des dernières décennies. Une tendance toujours croissante est prévue pour les prochaines années, avec un trafic de données explosif qui devrait se matérialiser et des utilisateurs mobiles imposant de nouvelles exigences de qualité de service. Cette demande croissante de trafic, combinée à des scénarios de réseau hétérogène (HetNet) de plus en plus complexes, a présenté de plus en plus de défis pour les opérateurs de réseaux mobiles en termes de service, de couverture, d'équilibrage de charge et de qualité de service. Considérant le mécanisme d'association traditionnel basé sur la puissance maximale reçue, HetNets a tendance à rester déséquilibré, ce qui rend difficile de satisfaire les exigences de trafic des utilisateurs mobiles.Dans cet article, au lieu d'essayer de maximiser le taux de liaison descendante réalisable par utilisateur, nous couplons la technique d'expansion de plage de cellules (CRE) avec un algorithme d'optimisation d'essaim de particules (PSO) pour maximiser le nombre d'utilisateurs dont les exigences de liaison descendante sont satisfaites.Le schéma proposé prend en compte à la fois les charges des stations de base et le rapport signal sur interférence plus bruit (SINR) de l'équipement utilisateur pour modéliser une fonction objective qui cherche à calculer des valeurs de biais CRE spécifiques par petite station de base.Le schéma proposé est également par rapport à certaines implémentations PSO classiques. Les résultats numériques valident les performances des schémas proposés, qui répondent efficacement aux exigences de trafic de données des utilisateurs en réduisant le déséquilibre du réseau.Translated Description (Spanish)
La demanda de tráfico en los sistemas de comunicación inalámbrica se ha convertido en un problema clave en las últimas décadas. Se proyecta una tendencia cada vez mayor para los próximos años, y se espera que se materialice un tráfico de datos explosivo y que los usuarios móviles impongan nuevos requisitos de calidad de servicio. Esta creciente demanda de tráfico, combinada con escenarios de red heterogénea (HetNet) cada vez más complejos, ha presentado cada vez más desafíos para los operadores de redes móviles en términos de servicio, cobertura, equilibrio de carga y calidad de servicio. Teniendo en cuenta el mecanismo de asociación tradicional basado en la máxima potencia recibida, las HetNets tienden a permanecer desequilibradas. lo que dificulta satisfacer los requisitos de tráfico de los usuarios móviles. En este documento, en lugar de tratar de maximizar la tasa de enlace descendente alcanzable por usuario, acoplamos la técnica de expansión del rango celular (CRE) con un algoritmo de optimización de enjambre de partículas (PSO) para maximizar el número de usuarios cuyos requisitos de enlace descendente se cumplen. El esquema propuesto considera tanto las cargas de las estaciones base como la relación señal/interferencia más ruido (SINR) del equipo de usuario para modelar una función objetivo que busca calcular valores de sesgo CRE específicos por estación base pequeña. El esquema propuesto también es en comparación con algunas implementaciones clásicas de PSO. Los resultados numéricos validan el rendimiento de los esquemas propuestos, que cumplen efectivamente con los requisitos de tráfico de datos de los usuarios al reducir el desequilibrio de la red.Files
09007377.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:7b6961de7d71082e2b42a53cd3c13361
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- توسيع نطاق الخلايا القائمة على سرب الجسيمات للشبكات المتنقلة غير المتجانسة
- Translated title (French)
- Extension de la gamme de cellules basée sur l'essaim de particules pour les réseaux mobiles hétérogènes
- Translated title (Spanish)
- Ampliación del rango de celdas basado en enjambres de partículas para redes móviles heterogéneas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3010615359
- DOI
- 10.1109/access.2020.2975981
References
- https://openalex.org/W1566471577
- https://openalex.org/W1577668191
- https://openalex.org/W1781675791
- https://openalex.org/W1835176610
- https://openalex.org/W1968727354
- https://openalex.org/W1968955385
- https://openalex.org/W2000538148
- https://openalex.org/W2010630450
- https://openalex.org/W2013366448
- https://openalex.org/W2031909775
- https://openalex.org/W2052190282
- https://openalex.org/W2110250181
- https://openalex.org/W2110345519
- https://openalex.org/W2117034714
- https://openalex.org/W2123066915
- https://openalex.org/W2136530738
- https://openalex.org/W2148750096
- https://openalex.org/W2151854870
- https://openalex.org/W2152195021
- https://openalex.org/W2154782861
- https://openalex.org/W2158510188
- https://openalex.org/W2165299997
- https://openalex.org/W2168347318
- https://openalex.org/W2169245194
- https://openalex.org/W2217450957
- https://openalex.org/W2256188983
- https://openalex.org/W2284142971
- https://openalex.org/W2326486430
- https://openalex.org/W2338873322
- https://openalex.org/W2543580944
- https://openalex.org/W2565245277
- https://openalex.org/W2573994470
- https://openalex.org/W2586851511
- https://openalex.org/W2620248872
- https://openalex.org/W2725054728
- https://openalex.org/W2742249949
- https://openalex.org/W2745172238
- https://openalex.org/W2770707683
- https://openalex.org/W2783232257
- https://openalex.org/W2791203620
- https://openalex.org/W2801090488
- https://openalex.org/W2888004323
- https://openalex.org/W2888287917
- https://openalex.org/W2895330859
- https://openalex.org/W2899164502
- https://openalex.org/W2900614880
- https://openalex.org/W2922547929
- https://openalex.org/W2925047571
- https://openalex.org/W2926638505
- https://openalex.org/W2962883549
- https://openalex.org/W2967510985
- https://openalex.org/W2971296720
- https://openalex.org/W3101445254
- https://openalex.org/W3102351675