[論文レビュー] An Intelligent Approach for Dense Urban Area in existing 2G / 2.5G

Sumit Katiyar, Rishabh Jain+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2012

Wireless Communication Networks Research参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、既存の2G/2.5Gシステム向けに統合的知能無線アクセスネットワークアーキテクチャを提案し、混雑した都市部におけるスペクトル効率、容量、QoSの向上を図る。適応周波数割り当て、知能的アンテナシステム（A-SDMA）、屋内ネットワーク、マイクロセル、ストリートレベルの展開を組み合わせることで、干渉、電力消費、RF汚染を低減するとともに、スペクトルや電力の拡張なしにコスト効率の良い容量拡張を実現する。

ABSTRACT

In the prevailing scenario audio, video, data services (i.e. internet), multimedia and broadcasting etc. are being integrated. Decreasing cell size increases capacity but at the same time increases fluctuation and interference too. The intelligence approach is the only answer in developing countries where frequency and power are scarce resources. In this paper, we have tried to integrate all proven technologies in networking such as in-building network, micro zone, intelligent micro cell, deployment along city streets, tunnels, subway coverage etc. along with adaptive frequency allocation in hierarchical approach with the help of adaptive / intelligent antenna system. A-SDMA approach will further enhance spectral efficiency as well as QoS (Quality of Service). It can be proved beyond doubt that this integrated approach will convert 2G / 2.5G systems capable of handling the prevailing demand at reduced cost. In addition to it, integrated approach will save power and reduce RF pollution. In this paper we have explained the ill effect of cellular growth in terms of health hazard and increased power consumption. We have also suggested ways and means to overcome these problems (spectral density / capacity, QoS, power consumption and RF pollution etc.).

研究の動機と目的

• 限られたスペクトルおよび電力リソースの中で、都市部におけるモバイルデータおよびマルチメディアサービスの需要増加に対応すること。
• セルラー構造の密着化に起因する、既存の2G/2.5Gネットワークにおける干渉およびスペクトル非効率性を軽減すること。
• 都市環境におけるネットワーク拡張に起因する電力消費およびRF汚染を低減すること。
• レガシーシステムにおける知能的無線リソース管理を活用し、QoSおよびスペクトル効率を向上させること。
• 制限されたインfraストラクチャおよびスペクトルを有する発展途上国向けに、コスト効率が良くスケーラブルなソリューションを提供すること。

提案手法

• 都市のホットスポットにおけるカバレッジおよび容量向上を目的に、屋内ネットワーク、マイクロセル、ストリートレベルの小型基地局の統合。
• 信号を動的に集中させ、干渉を低減するための適応的または知能的アンテナシステム（A-SDMA）の導入。
• 階層的適応周波数割り当ての実装により、セル間でのスペクトル使用を最適化。
• マイクロゾーンおよびマクロゾーンの協調制御により、干渉管理およびハンドオーバー性能の向上。
• ネットワークレベルの知能と無線リソース制御の統合により、スペクトル効率の向上。
• 既存の2G/2.5Gインfraストラクチャの再利用を最大化するためのマルチテクノロジー・マルチレイヤードアプローチの適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スペクトル拡張なしに、既存の2G/2.5Gネットワークにおけるスペクトル効率およびネットワーク容量をどのように向上できるか？
• RQ2 A-SDMAは、混雑した都市部の展開において、干渉低減およびQoS向上にどのような役割を果たすか？
• RQ3 適応周波数割り当ては、異種の都市無線環境においてリソース利用効率をどのように向上させるか？
• RQ4 知能的アンテナシステムは、都市セルラー網におけるRF汚染および電力消費をどの程度低減できるか？
• RQ5 マイクロセル、屋内システム、適応技術の統合的アプローチにより、2G/2.5Gネットワークが現代のデータ要求に対応可能になるか？

主な発見

• A-SDMAと適応周波数割り当て、マイクロセル展開の統合により、スペクトル効率が顕著に向上する。
• A-SDMAによる知的なビームフォーミングと空間再利用のおかげで、干渉が低減される。
• 標的指向送信とセルサイズの縮小により、電力消費およびRF汚染が最小限に抑えられる。
• 知的なリソース割り当てを活用することで、高ユーザ密度下でもQoSが維持または向上する。
• 既存の2G/2.5Gネットワークが、低コストで現代のマルチメディアおよびデータトラフィック要求に対応可能になる。
• このアプローチはスケーラブルであり、スペクトルおよびインfraストラクチャに制限のある発展途上国における展開に適している。