Chair: Andrea Goldsmith Dynamic self-op0miza0on in - PowerPoint PPT Presentation

Chair: ¡Andrea ¡Goldsmith ¡ ¡

Dynamic ¡self-­‑op0miza0on ¡in ¡ wireless ¡networks: ¡what ¡is ¡it? ¡ — Dynamic ¡op6miza6on ¡of ¡network ¡nodes ¡to ¡ maximize ¡network ¡performance ¡metric(s) ¡ — Op6miza6on ¡can ¡be ¡distributed, ¡centralized, ¡ or ¡a ¡hybrid ¡approach ¡ — Problems ¡oCen ¡NP ¡complete: ¡innova6on ¡ needed ¡to ¡tame ¡the ¡complexity ¡ — Network ¡dynamics ¡(channels, ¡topology, ¡traffic) ¡ require ¡ongoing ¡sensing ¡and ¡re-­‑op6miza6on ¡

Self-optimization can apply to all wireless networks TV White Space & Cognitive Radio Vehicle networks Ad-hoc networks Self-­‑op0mizing ¡networks ¡(SoN) ¡

The ¡Future ¡Cellular ¡Network: ¡Hierarchical ¡ Architecture ¡ Today’s ¡architecture ¡ MACRO: ¡solving ¡ • 3M ¡Macrocells ¡serving ¡5 ¡billion ¡users ¡ ini0al ¡coverage ¡ 10x ¡Lower ¡HW ¡COST ¡ issue, ¡exis0ng ¡ network ¡ PICO: ¡solving ¡ street, ¡enterprise ¡ & ¡home ¡coverage/ capacity ¡issue ¡ 10x ¡CAPACITY ¡ Near ¡100% ¡ FEMTO: ¡solving ¡ Improvement ¡ COVERAGE ¡ enterprise ¡ ¡& ¡ Macrocell ¡ Picocell ¡ home ¡ Femtocell ¡ Managing ¡interference ¡ ¡coverage/ capacity ¡issue ¡ between ¡cells ¡is ¡hard ¡ ¡

Deployment Challenges Effort ¡ Deploying ¡One ¡Macrocell ¡ (MD ¡– ¡Man ¡ Day) ¡ New ¡site ¡verification ¡ 1 ¡ ¡ ¡ ¡On ¡site ¡visit: ¡site ¡details ¡verification ¡ 0.5 ¡ ¡ ¡ ¡On ¡site ¡visit: ¡RF ¡survey ¡ 0.5 ¡ New ¡site ¡RF ¡plan ¡ 2 ¡ 5M Pico base stations in 2015 (ABI) ¡ ¡ ¡Neighbors, ¡frequency, ¡preamble/ 0.5 ¡ • 37.5M Man Days = 103k Man Years scrambling ¡code ¡plan ¡ • Exorbitant costs ¡ ¡ ¡Interference ¡analyses ¡on ¡surrounding ¡ 0.5 ¡ • Where to find so many engineers? sites ¡ ¡ ¡ ¡Capacity ¡analyses ¡ 0.5 ¡ Small cell deployments ¡ ¡ ¡Handover ¡analyses ¡ 0.5 ¡ require automated self- Implementation ¡on ¡new ¡node(s) ¡ 0.5 ¡ configuration via software Field ¡measurements ¡and ¡verification ¡ 2 ¡ Basic premise of self- Optimization ¡ 2 ¡ organizing networks (SoN) Total ¡activities ¡ 7.5 ¡man ¡days ¡

SON for LTE small cells Mobile Gateway Or Cloud SoN Node Self Installation Healing Controller Initial Measurements IP Network SON Self Self Measurement Configuration Optimization Server X2 X2 X2 X2 Small cell BS Part of 3GPP Standard Macrocell BS

Open questions in SoN-for-LTE — Will small cells wreak havoc on cellular network design? When should they be used? — Should small cell SoN be centralized or distributed? — Should large and small cells be managed together or can they be managed separately? — Should SoN be applied to large cells as well? — What are the right optimization metrics? — How to tame optimization complexity? — When will small cells become prevalent, if ever?

First ¡two ¡talks: ¡ — Near ¡op6mum ¡associa6on ¡and ¡interference ¡ coordina6on ¡in ¡HetNets ¡with ¡applica6ons ¡in ¡SONs ¡ Reinaldo ¡Valenzuela, ¡Alcatel-­‑Lucent ¡Bell ¡Labs ¡ — The ¡Dark ¡Art ¡of ¡Load ¡Balancing ¡in ¡Heterogeneous ¡ Networks" ¡ Jeffey ¡Andrews, ¡UT ¡Aus=n ¡

SoN ¡for ¡WiFi ¡ -­‑ ¡Channel ¡Selec0on ¡ SoN ¡ -­‑ ¡Power ¡Control ¡ Controller ¡ -­‑ ¡CST ¡adapta0on ¡ — Dynamic ¡self-­‑organiza0on ¡so\ware ¡to ¡control ¡and ¡ op0mize ¡WiFi ¡network ¡performance ¡ vs wild wild west — Centalized ¡controller ¡can ¡also ¡provide ¡AP ¡configura0on ¡ and ¡management, ¡network ¡analy0cs, ¡and ¡planning. ¡ — Some ¡WiFi ¡APs ¡do ¡distributed ¡SoN: ¡highly ¡subop0mal ¡ — Enterprise ¡WiFi ¡controllers ¡are ¡closed ¡systems: ¡new ¡ technology ¡provides ¡SoN ¡for ¡heterogenous/embedded ¡APs ¡

SoN-­‑for-­‑WiFi ¡Challenges ¡ — Algorithm ¡complexity ¡ — Cloud-­‑based ¡interface ¡to ¡WiFi ¡chipsets ¡ — Lack ¡of ¡synchroniza6on ¡ — Lack ¡of ¡control ¡over ¡some ¡APs ¡and ¡other ¡ ISM-­‑band ¡devices ¡

SoN ¡for ¡Cogni0ve ¡Radios ¡ — Cogni6ve ¡radios ¡(CRs) ¡support ¡new ¡wireless ¡users ¡in ¡ exis6ng ¡crowded ¡spectrum ¡ — Without ¡degrading ¡performance ¡of ¡exis6ng ¡users ¡ — Intelligently ¡exploit ¡sensed ¡informa6on ¡about ¡other ¡ nodes ¡with ¡which ¡they ¡share ¡the ¡spectrum ¡ — Informa6on ¡may ¡include ¡the ¡channel ¡condi6ons, ¡ac6vity, ¡ codebooks, ¡and/or ¡messages ¡of ¡these ¡other ¡nodes ¡ — Requires ¡self-­‑organiza6on ¡and ¡advanced ¡op6miza6on ¡ — CR ¡paradigms ¡include ¡underlay, ¡overlay, ¡and ¡ interweave ¡(white ¡space) ¡techniques ¡ — Can ¡apply ¡to ¡unlicensed ¡users ¡in ¡licensed ¡bands, ¡or ¡to ¡fully ¡ unlicensed/licensed ¡users ¡with ¡different ¡priori6es. ¡

Third ¡Talk: ¡ — "Cogni6on ¡in ¡Heterogeneous ¡Wireless ¡ Networks" ¡ Tony ¡Queck, ¡Ins=tute ¡for ¡Infocomm ¡ Research, ¡Singapore ¡ ¡

SoN ¡for ¡Ad-­‑Hoc ¡Wireless ¡Networks ¡ — The ¡first ¡self-­‑organizing ¡wireless ¡network ¡ — Distributed ¡control ¡with ¡no ¡backbone ¡infrastucture ¡ — Peer-­‑to-­‑peer ¡communica6ons ¡w/ ¡mul6hop ¡rou6ng ¡ — Fully ¡connected ¡with ¡different ¡6me-­‑varying ¡link ¡SINRs ¡ Decades ¡of ¡research ¡on ¡SoN ¡techniques ¡for ¡ad-­‑hoc ¡ ¡ wireless ¡networks; ¡performance ¡s=ll ¡poor, ¡few ¡killer ¡apps ¡

Fourth ¡Talk: ¡ — "Interference ¡games: ¡from ¡power ¡control ¡ to ¡informa6on ¡theory" ¡ Randall ¡Berry, ¡Northwestern ¡ ¡

Enjoy ¡the ¡session! ¡ — “Near ¡op6mum ¡associa6on ¡and ¡interference ¡ coordina6on ¡in ¡HetNets ¡with ¡applica6ons ¡in ¡SONs,” ¡ Reinaldo ¡Valenzuela, ¡Alcatel-­‑Lucent ¡Bell ¡Labs ¡ — “The ¡Dark ¡Art ¡of ¡Load ¡Balancing ¡in ¡Heterogeneous ¡ Networks,” ¡ Jeffey ¡Andrews, ¡UT ¡Aus=n ¡ — "Cogni6on ¡in ¡Heterogeneous ¡Wireless ¡Networks," ¡ Tony ¡Queck, ¡Inst. ¡for ¡Infocomm ¡Research, ¡Singapore ¡ — "Interference ¡games: ¡from ¡power ¡control ¡to ¡ informa6on ¡theory,” ¡ Randall ¡Berry, ¡Northwestern ¡