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A New Methodology for Radio Spectrum Requirement Estimation of Wireless Communication Systems

Authors
Irnich, Tim
Chair of Communication Networks (ComNets), Faculty 6, RWTH Aachen University Kontakt: publications@comnets.rwth-aachen.de

Ph. D. Dissertation RWTH Aachen University, ABMT 59, p. 131, ISBN:3-86130-939-4,Wissenschaftsverlag Mainz, 2009.
Publication Date: Jan, 2009
On page(s):131
ISBN: 3-86130-939-4

Abstract
Diese Arbeit stellt eine neue Methode zur Schätzung des Spektrumsbedarfs für drahtlose Kommunikationssysteme vor. Die Schätzung basiert auf Annahmen bezüglich des angebotenen Verkehrs und der entsprechenden Verkehrscharakteristika, sowie bezüglich der Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit der vorhandenen Funkzugangsnetze. Die Methode wurde ursprünglich im Rahmen der Vorbereitungen zur ITU-R Weltfunkkonferenz 2007 entwickelt, und vom Autor nach Fertigstellung der entsprechenden ITU-R Empfehlung weiterentwickelt. Die Verbesserungen konzentrieren sich auf die in der Methode vorhandenen Möglichkeiten zur Denition von Szenarien, den Algorithmus zur Ermittlung der Verteilung des angebotenen Verkehrs auf gleichzeitig verfügbare Zugangsnetze und das Verfahren zur Dimensionierung der benötigten Systemkapazität für paketvermittelte Dienste. Gleichzeitig wurde die Methode durch eine klare Trennung der Szenario-Denition und der Berechnungsalgorithmen zu einem generischen Werkzeug weiterentwickelt, das für jedes Szenario verwendet werden kann. Weiterhin wurden einige Modikationen an dem Verfahren zur Berechnung des Spektrumsbedarfs aus der benötigten Systemkapazität vorgenommen (z.B. eine Unterscheidung zwischen FDD und TDD basierten Systemen). Der in der Methode verwendete Algorithmus zur Berechnung der für paketvermittelte Dienste benötigten Systemkapazität verwendet Approximationen für die Wartezeit- und Verzögerungs- Verteilungsfunktion von IP-Paketen. Eine detaillierte Leistungsbewertung dieser Approximationen zeigt, dass beide verwendeten Approximationen sehr genau sind. Die Methode enthält zwei verschiedene Algorithmen zur Berechnung der Systemkapazität, die zur Bedienung des angebotenen Verkehrs unter Berücksichtigung der jeweiligen Dienstgüteanforderungen benötigt wird. Während Ansatz und Algorithmus für leitungsvermittelte Dienste auf der Theorie der Multi-Dienst Verlustmodelle, einer Erweiterung der Erlang-Theorie, basiert, welche in der bekannten Literatur umfangreich untersucht worden ist, sind Konzept und Algorithmus für paketvermittelte Dienste völlig neu. Daher wird in dieser Arbeit eine umfangreiche und systematische Sensitivitätsanalyse vorgestellt, um das Verhalten des Modells zu klären. Anschließend wird eine beispielhafte Studie zur Ermittlung des Spektrumsbedarfs für Mobilfunknetze vorgestellt, um zu zeigen, wie die Methode angewendet werden kann. Hauptziel dieser Studie ist, als Beispiel zur Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methode zu dienen und die Art der Schlussfolgerungen, die aus den ableitbaren Ergebnissen gezogen werden können, zu illustrieren. Eine Analyse öffentlich verfügbarer Markt- und Verkehrsvorhersagen bildet die Grundlage zur Auswahl einer bestimmten Marktstudie, aus der dann anschließend ein wahrscheinliches Marktszenario abgeleitet wird. Dieses Marktszenario identiziert die angenommene Menge zukünftiger Dienste und das entsprechende Verkehrsvolumen. Die voraussichtlichen Dienstgüteanforderungen dieser Dienste und andere Charakteristika des entsprechenden Verkehrs werden durch eine Analyse der Charakteristika und Dienstgüteanforderungen repräsentativer Beispiele ermittelt. Das so entwickelte Marktszenario wird durch mehrere Szenarien der vorhandenen Funkzugangsnetze vervollständigt, die anschließend bezüglich des resultierenden Spektrumsbedarfs miteinander verglichen werden. Diese basieren auf Parametern für UMTS, LTE, WiMAX und vi WLAN/802.11, welche aus der verfügbaren Literatur entnommen sind. Der für die verschiedenen Szenarien resultierende Spektrumsbedarf zeigt, dass unter den gemachten Annahmen die benötigte Spektrumsbandbreite das aktuell für Mobilfunkdienste verfügbare Spektrum übertrit, jedoch stark von den Entscheidungen der Netzbetreiber bezüglich der zukünftigen Weiterentwicklung ihrer Netze, sowie von der allgemeinen Entwicklung des Marktes und der eingesetzten Technologie für Mobilkommunikationsdienste abhängt.

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@PHDTHESIS{DISS_Irnich2009,
  AUTHOR          = {Irnich, T.},
  TITLE           = {A New Methodology for Radio Spectrum Requirement Estimation of Wireless
                    Communication Systems},
  YEAR            = {2009},
  MONTH           = {Jan},
  VOLUME          = {59},
  PAGES           = {131},
  PUBLISHER       = {Wissenschaftsverlag Mainz},
  ADDRESS         = {Lehrstuhl für Kommunikationsnetze, Aachen, Germany},
  SCHOOL          = {RWTH Aachen University},
  SERIES          = {ABMT},
  EDITION         = {1},
  AFFILIATION     = {Chair of Communication Networks (ComNets), Faculty 6, RWTH Aachen University},
  ISBN            = {3-86130-939-4},
  URL             = {http://www.comnets.rwth-aachen.de} 
}

Letzte Änderung: 10.09.2009 10.35