Handover performance evaluation between 450 MHz and 2600 MHz LTE networks

Abstract

This thesis evaluates handover performance between two different LTE frequency bands, band 31 and band 38, which are operated on 450 MHz and 2600 MHz frequencies, respectively. Mobile network operators are deploying multiple LTE frequency bands within same geographical areas in order to meet demand created by continuously growing mobile data usage. This creates additional challenges to network design, performance optimization and mobility management. Studied bands 31 and 38 differ on their propagation characteristics, as well as on their specified transmission capabilities. Bands also utilize different duplex methods, Frequency Division Duplex and Time Division Duplex. Performance evaluation was conducted in order to allow efficient usage of both bands.

Evaluation is based on information obtained from 3GPP specifications and laboratory measurements conducted with commercially available equipment. Current handover parameters of the studied network have been optimized for 450 MHz cells only, and utilize mostly default configurations introduced by device manufacturer. This configuration is evaluated and more suitable handover strategy is proposed. The proposed strategy is then compared with the default strategy through measurements conducted in laboratory environment.

Conducted measurements confirm that with proper handover parameter optimization, 2600 MHz frequency band can be prioritized over less capable 450 MHz band, which is likely to improve user perceived service quality. By utilizing collected results, associated network operator could improve offered services and gain savings in network equipment costs.

Tässä diplomityössä tutkitaan solunvaihdon suorituskykyä kahden LTE-taajuuskaistan, 31 ja 38, välillä. Taajuuskaistaa 31 operoidaan 450 MHz taajuudella ja taajuuskaistaa 38 2600 MHz taajuudella. Vastatakseen jatkuvaan mobiilidatan käytön kasvuun, verkko-operaattorit ottavat käyttöön useita LTE-taajuuksia saman maantieteellisen alueen sisällä. Tämä luo ylimääräisiä haasteita verkkosuunniteluun, verkon suorituskyvyn optimointiin ja mobiliteetin hallintaan. Tutkitut taajuuskaistat eroavat niin etenemis- kuin tiedonsiirtokyvyiltään. Lisäksi taajuuskaistat käyttävät erilaisia duplex-muotoja.

Suorituskyvyn arvioinnin tarkoitus on mahdollistaa molempien taajuuskaistojen tehokas käyttö. Suorituskyvyn arviointi perustuu 3GPP:n spesifikaatioihin ja kaupallisella laitteistolla suoritettuihin laboratoriomittauksiin. Nykyisin käytössä olevat verkkoparametrit on optimoitu vain 450 MHz solujen käyttöön, jonka lisäksi suuri osa verkon konfiguraatioista hyödyntää valmistan käyttämiä oletusarvoja. Työssä verkon konfiguraatiolla suoritetaan arviointi, jonka perusteella esitetään suositeltu solunvaihdon strategia. Suositeltua strategiaa verrataan oletus-strategiaan laboratoriomittausten avulla.

Mittaustulokset näyttävät toteen, että oikeanlaisilla solunvaihdon parametreilla 2600 MHz taajuuskaistaa voidaan priorisoida heikomman 450 MHz taajuuskaistan yli. Monissa tilanteissa tämä parantaa käyttäjien verkosta saamaa palvelukokemusta. Hyödyntämällä tämän työn tuottamia tuloksia, verkko-operaattori voi parantaa tarjoamaansa palvelua ja saavuttaa säästöjä laitehankinnoissa.