Enhancing 5G Multicast-Broadcast Services over Terrestrial and Non-Terrestrial Networks: Performance Analysis and Optimization
[ES] Tradicionalmente, los servicios de PtM, como la televisión tradicional, se han basado en sistemas de difusión terrestre dedicados sin integrarse en las redes móviles. La llegada del Fifth Generation (5G) ha creado una oportunidad única para ofrecer servicios de difusión y multidifusión eficient...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de València (UPV) |
| Repositorio: | RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:riunet.upv.es:10251/230993 |
| Acceso en línea: | https://riunet.upv.es/handle/10251/230993 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | 5G 5G Multicast Broadcast Services (5MBS) 5G Broadcast Multicast 5G-Advanced Performance evaluation System-level simulations 5G Broadcast MIMO Non-Terrestrial Networks (NTN) Link-Level Simulations Hybrid Automatic Repeat Request-based Time Interleaving (HARQ-Based TIL) 09.- Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación 11.- Conseguir que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles |
| Sumario: | [ES] Tradicionalmente, los servicios de PtM, como la televisión tradicional, se han basado en sistemas de difusión terrestre dedicados sin integrarse en las redes móviles. La llegada del Fifth Generation (5G) ha creado una oportunidad única para ofrecer servicios de difusión y multidifusión eficientes y escalables a través de la infraestructura móvil. En este contexto, los 5MBS emergen como una solución clave para aplicaciones como la transmisión de vídeo, las alertas de emergencia y las comunicaciones vehiculares. No obstante, la coexistencia del tráfico multicast y unicast, las restricciones de movilidad y la optimización de los recursos de red plantean desafíos significativos que requieren soluciones innovadoras. Las redes NTN ofrecen el potencial de proporcionar conectividad en escenarios donde la infraestructura terrestre no es viable, incluyendo áreas remotas, marítimas o desatendidas. Su capacidad para garantizar cobertura en grandes áreas, soportar movilidad en largas distancias y complementar los despliegues terrestres las convierte en un componente atractivo para las arquitecturas de red del futuro. Sin embargo, su adopción también conlleva desafíos importantes, como la alta latencia, los efectos Doppler y la complejidad de gestión del espectro. La integración de redes NTN en el ecosistema 5G, en combinación con los 5MBS, representa una oportunidad única para extender la cobertura y habilitar servicios PtM en contextos geográficos o económicos inviables. Esta tesis doctoral evalúa la viabilidad y el rendimiento de los 5MBS en entornos terrestres y no terrestres, proponiendo mecanismos de optimización como modelos híbridos de entrega y estrategias avanzadas de entrelazado temporal. Las principales contribuciones incluyen: (i) una evaluación integral del rendimiento de los 5MBS en escenarios rurales, urbanos y vehiculares, mostrando mejoras significativas en eficiencia espectral y robustez frente al unicast; (ii) el diseño de arquitecturas de integración de 5MBS sobre NTN, considerando despliegues LEO y GEO, y proponiendo mejoras basadas en HARQBased TIL; (iii) el desarrollo de un marco de simulación a nivel de enlace y sistema para evaluar el rendimiento bajo condiciones de alta latencia y movilidad, incluyendo mecanismos de traspaso entre redes terrestres y satelitales; y (iv) resultados que muestran ganancias de hasta 3-4 dB mediante HARQ-Based TIL y mejoras de cobertura de hasta un 30% en escenarios rurales, urbanos y vehiculares con MIMO. Estos resultados validan la viabilidad técnica de una solución convergente 5MBS y NTN y respaldan los esfuerzos de estandarización del 3GPP. |
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