Deployable Base Stations for Mission Critical Communications

Uninterrupted network connectivity is vital for real-time and mission-critical communication networks. The failure of Base Stations due to unforeseen circumstances such as natural disasters or emergencies can affect the coverage and capacity provided by terrestrial communication networks. The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) or drones in cellular networks is an upcoming area of research interest in 5G where the public sector and the communication service providers are fervently discussing it. The drones can be rapidly deployed to bridge the gaps in coverage or capacity of the network due to unforeseen circumstances. This thesis explores drone base stations' use for a simple hexagonal cell deployment scenario where the deployable base stations replace two failed macro base stations to improve the mean network capacity. Simulations show that the introduction of the deployable base stations indeed helps improve mean network capacity in case of one or multiple macro base station fail. The Genetic Algorithm is used to achieve Pareto optimality between downlink and uplink capacity of the simulated network. The simulation results show that introducing deployable nodes in a network can improve the network's capacity while also giving near-optimal transmit power values. Oavbruten nätverksanslutning är avgörande för realtids- och missionskritiska kommunikationsnätverk. Fel på basstationer på grund av oförutsedda omständigheter som naturkatastrofer eller nödsituationer kan påverka täckningen och kapaciteten som tillhandahålls av markbundna kommunikationsnätverk. Användningen av Unmanned Aerial Vehicles (UAV) eller drönare i cellulära nätverk är ett kommande område av forskningsintresse inom 5G där den offentliga sektorn och leverantörerna av kommunikationstjänster ivrigt diskuterar det. Drönarna kan snabbt sättas in för att överbrygga klyftorna i nätverkets täckning eller kapacitet på grund av oförutsedda omständigheter. Denna avhandling utforskar drönarbasstationers användning för ett enkelt scenarie för hexagonal celldistribution där de utplacerbara basstationerna ersätter två misslyckade makrobasstationer för att förbättra den genomsnittliga nätverkskapaciteten. Simuleringar visar att introduktionen av de utplacerbara basstationerna verkligen hjälper till att förbättra den genomsnittliga nätverkskapaciteten i händelse av att en eller flera makrobasstationer misslyckas. Den genetiska algoritmen används för att uppnå Pareto-optimalitet mellan nedlänks- och upplänkkapaciteten i det simulerade nätverket. Simuleringsresultaten visar att införandet av utplacerbara noder i ett nätverk kan förbättra nätverkets kapacitet samtidigt som det ger nästan optimala värden för sändningseffekt