Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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- and Cost-Efficient 5G Networks in Rural Areas
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Energy- and cost-efficiency is becoming a criteria of ever increasing importance in the design of 5G wireless solutions, especially for suburban and rural areas where the realistic barrier of providing mobile broadband service lies in the economic drawback of low revenue potential. Thus net-work operators are highly sensitive to the energy performance and economic affordability of potential solutions in futuristic 5G wireless network.In this thesis, we investigate the energy performance of 5G wireless networks with two key technical components (massive beamforming and ultra-lean design) in a rural environment for two real-life cases commonly faced by network operators: (1) A hardware upgrade to 5G in existing LTE sites (2) 5G greeneld deployments. The results are compared with a currently deployed LTE network in rural environment.

Furthermore, we conduct economic viability evaluations in a study of energy-cost trade-off in rural scenario to derive the condition when the proposed energy-efficient 5G solutions are also cost-efficient. The analysis are performed separately in two cases based on different methods.

The simulation results indicate that 5G systems provides much better energy performance compared with LTE systems, achieving maximum 56% and 64% reduction in daily average area power consumption in hardware upgrade case and greenfield deployment case respectively. The significant saving mainly comes from the incorporated effect of beamforming technology and possibility of longer sleep durations.

For cost-efficiency, a hardware upgrade to 5G is economically highly motivated in higher energy-pricing regions or in systems with longer sleep durations. In greenfield deployments, the analysis result shows that itis always cost-efficient to deploy 5G solutions other than LTE solutions in rural areas despite of the variation in regional energy prices, network lifetime expectation and the DTX factor in 5G solutions.

Abstract [sv]

Energi- och kostnadseffektivitet blir ett kriterium av ständigt ökande betydelse i utformningen av 5G trådlösa lösningar, särskilt för förorts- och landsbygdsområden där den realistiska hinder att ge mobilt bredband ligger i den ekonomiska nackdelen med låg intäktspotential. Således nätverksoperatörer är mycket känsliga för energi och ekonomiska överkomliga till potentiella lösningar i futuristiska 5G trådlöst nätverk.

I denna avhandling undersöker vi energiprestanda av 5G trådlösa nätverk med två viktiga tekniska komponenter (massiv strålformning och ultra-lean design) i en lantlig miljö för två verkliga fall som nätverksoperatörerna vanligen står inför: (1) uppgraderingar av maskinvara till 5G i befintliga LTE platser (2) 5G greenfield distributioner. Resultaten jämförs med en idag sköts LTE-nät i lantlig miljö.

Dessutom genomför vi ekonomiska utvärderingar i en studie av energikostnader avvägning på landsbygden scenario att härleda villkoret när de föreslagna energieffektiva 5G lösningar är också kostnadseffektivt. Analysen genomförs separat i två fall på olika metoder.

Simuleringsresultaten visar att 5G system ger mycket bättre energiprestanda jämfört med LTE system. 5G uppnår en minskning 56 % och 64 % i genomsnittlig daglig område strömförbrukning i hårdvara uppgradering fall och gröna driftsättning fallet respektive. Den betydande besparing kommer främst från den innefattade effekten av strålformning teknik och möjlighet till längre sömn löptider.

För kostnadseffektivitet, är en hårdvara uppgradering till 5G ekonomiskt mycket motiverade i högre regionerna energi prissättning eller i system med längre sömn löptider. Greenfield distributioner visar analysresultatet att det alltid är kostnadseffektivt att distribuera andra än LTE lösningar på landsbygden 5G lösningar trots variationen i regionala energipriser, nätverk livstid förväntan och DTX faktor i 5G lösningar.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , p. 72
Series
TRITA-ICT-EX ; 2016:144
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-204403OAI: oai:DiVA.org:kth-204403DiVA, id: diva2:1084295
Subject / course
Power Electronics
Educational program
Master of Science -Communication Systems
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-03-24 Created: 2017-03-24 Last updated: 2018-01-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2819 kB)364 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2819 kBChecksum SHA-512
99e0f7218cb5f6b094e1ac4373eaf8a83596148097c5f0c2c859feaf67e8addf0242bbb0838100ddbff214e67b3cd8ec3d330a544f3a9db1a87092fef0ed0d3b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Information and Communication Technology (ICT)
Computer and Information Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 364 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: 1522 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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