Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energy-Efficient Vertical Handovers
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT), Communication Systems, CoS. (Radio Communications Lab/CCS)
2013 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Recent studies have shown that there are currently more than 1.08 billion of Smartphones in the world, with around 89% of them used throughout the day. On average each of these users transfers more than 450 Mbytes per month via either a cellular network or a Wi-Fi network. So far it has been up to the user to decide which one of these two networks to use at each particular moment.

In this master’s thesis, the potential energy savings that could be achieved by means of automating the choice of network interface are explored. This way, the user equipment itself would be able to initiate handovers from one radio access technology to another depending on each particular service and on the environmental conditions, and hence it could extend its battery life.

The work has focused in energy efficient vertical handovers (VHOs) between Long-Term Evolution (LTE) and Wi-Fi networks. The rapid growth and increasing interest in LTE networks have been the main reasons why these networks have been chosen over Third Generation Mobile Networks. Nevertheless this work can be easily extended to other radio access technologies such as WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) or UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).

During the thesis project, the potential energy savings via VHOs depending on the type of service have been studied, as well as the different processes involved in a handover decision process. In order to do so, an energy consumption profile of each interface has been built, the different services have been modeled, and a heterogeneous scenario with Wi-Fi and LTE networks has been simulated. The thesis presents how these savings change within each service and with the environmental conditions (network load, interferences).

The results show that large energy savings can be achieved. Nevertheless, the potential savings for each different user device can significantly differ. The VHO decision process includes two main aspects that need further study: investigating energy efficient ways of discovering accessible Wi-Fi access points and measuring the available throughput in each network at the moment of the decision.

In addition, within LTE-Advanced and HetNets (Heterogeneous Networks), a lot of research regarding how LTE operators can offload traffic to smaller networks is being performed. These smaller networks consist basically of LTE micro cells and Wi-Fi. Both the energy savings and the potential energy expenses of offloading different kinds of traffic to a Wi-Fi network were also studied in this master’s thesis project, using the same approach described in the previous two paragraphs.

Abstract [sv]

Enligt beräkningar så finns det nu mer än 1.08 miljarder smarta telefoner i världen, och ungefär 89% av dem används varje dag. Varje användare överför mer än 450 megabyte per månad i genomsnitt, antingen via cellulära mobilnät eller Wi-Fi. För närvarande är det användaren som avgör vilket av dessa interface som ska användas vid varje tidpunkt.

I detta examensarbete utvärderas vilka energibesparingar som kan uppnås genom att automatisera valet av nätverksinterface. På detta vis skulle den mobila enheten själv utföra handover från en radioaccessteknik till en annan beroende på aktiva tjänster och på radioomgivningen, och därmed utöka batteriets livstid.

Detta examensarbete fokuserar på vertikal handover mellan LTE och Wi-Fi nätverk. Den snabba tillväxten och det ökande intresset för LTE är den främsta anledningen till att LTE har valts istället för 3G. Det är dock möjligt att med små förändringar generalisera arbetet till andra radioaccesstekniker, till exempel WiMAX eller UMTS.

De potentiella energibesparingarna genom vertikala handovers för olika typer av tjänster har studerats, liksom de olika stegen i handover-beslutsprocessen. För detta syfte har en energikonsumtionsprofil skapats för varje interface, de olika tjänsterna har modellerats och ett scenario med Wi-Fi- och LTE-nätverk har simulerats. Denna rapport beskriver hur dessa energibesparingar ändras för varje tjänstetyp och med ändringar av omgivningen (nätverkslast och interferens).

Resultaten har visat att stora energibesparingar kan uppnås, även om dessa besparingar kan variera mycket för olika UEs. Beslutet om vertikal handover inkluderar två huvudsakliga aspekter som kräver fortsatta studier: energieffektiva metoder för att upptäcka tillgängliga WiFi-accesspunkter som går att ansluta sig till och mätning av den upplevda datahastigheten i varje nätverk före beslutet om vertikal handover tas. Parallelt med detta examensarbete pågår omfattande studier om hur mobiloperatörer kan avlasta datatrafik till basstationer med kortare räckvidd. Dessa småskaliga nätverk förväntas bestå av LTE mikro/pico celler och/eller Wi-Fi nätverk. Detta examensarbete inkluderar även studier av de potentiella energibesparingar eller energikostnader för att avlasta olika slags trafik till Wi-Fi nätverk.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , xv, 111 p.
Series
Trita-ICT-EX, 2013:33
Keyword [en]
Vertical Handover, Offload, LTE, 4G, WLAN, Wi-Fi, Energy consumption, Energy savings, Energy-efficient, Handover, IEEE 802.11
Keyword [sv]
Vertikal Handover, Avlastning, LTE, 4G, WLAN, Wi-Fi, Energiförbrukning, Energibesparingar, Energieffektiv, IEEE 802.11, Smartphone, Batteriets livslängd
National Category
Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-118760OAI: oai:DiVA.org:kth-118760DiVA: diva2:608059
Presentation
2013-02-25, Seminar room Motala, Isafjordsgatan 22, Kista, 13:00 (English)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-02-26 Created: 2013-02-26 Last updated: 2013-09-09Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1384 kB)367 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1384 kBChecksum SHA-512
0fa634161ed3b80bde250fdc5df61792f672b68c65cd7e52b41a5b5f6195053372cb44a2937029c34b16a6af8292458dbb2f4e32bd893d65577fd478afc2b279
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Rodríguez Castillo, José María
By organisation
Communication Systems, CoS
Communication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 367 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1173 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf