Αποδοτικες Τεχνικες Διαχειρισης Ραδιοπορων Σε Ετερογενη Δικτυα

Abstract

Η ραγδαία ανάπτυξη των τεχνολογιών των τηλεπικοινωνιών οδήγησε πολύ γρήγορα στην αύξηση του αριθμού των χρηστών, στην διόγκωση των απαιτήσεών τους, αλλά και στην ελλειψη φασματος, καθιστώντας τις ευρυζωνικές υπηρεσίες κυρίαρχες στην πυραμίδα των αναγκών των τηλεπικοινωνιακών συνδρομητών. Σύντομα ωστόσο έγινε περισσότερο επιτακτική η ανάγκη για αναβάθμιση των ασύρματων δικτύων, ώστε να μπορούν να συμβαδίζουν με τα νέα αυτά δεδομένα. Η σοφότερη διαχείριση του περιορισμένου ραδιο-φάσματος και η υποστήριξη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης δεδομένων, καλύτερης ποιότητας υπηρεσιών και μεγαλύτερου αριθμού χρηστών με διαφορετικές απαιτήσεις ήταν τα κύρια σημεία, στα οποία κλήθηκαν η επιστημονική κοινότητα καθώς και οι πάροχοι υπηρεσιών να εστιάσουν τις προσπάθειές τους. Προς αυτή την κατεύθυνση, έπρεπε να επανεξεταστεί η απρόβλεπτη συμπεριφορά του ασύρματου διαύλου προκειμένου να υιοθετηθεί ένα κατάλληλο σχήμα διαμόρφωσης και πολλαπλής πρόσβασης. Η πολλαπλή πρόσβαση με ορθογώνια διαίρεση συχνότητας (OFDMA) θεωρείται μία πολλά υποσχόμενη τεχνική πρόσβασης φυσικού στρώματος (PHY), επειδή μπορεί θεμελιωδώς να μετριάσει τις αρνητικές επιπτώσεις των φαινομένων πολύοδης διάδοσης πάνω στο μεταδιδόμενο σήμα. Εκτός αυτού, η OFDMA διαχειρίζεται αποδοτικότερα το συνωστισμένο φάσμα και επιτυγχάνει αποτελεσματικότερη διασύνδεση μεταξύ ετερογενών δικτύων (4G ή HetNets) στο φυσικό στρώμα, τα οποία είναι και το αντικείμενο μελέτης της παρούσας διπλωματικής. Εν προκειμένου, επιδιώκουμε σε πρώτη φάση τη συνέργεια δύο ετερογενών και ευρέως διαδεδομένων συστημάτων (π.χ. WiFi, WiMAX) και κατά συνέπεια την ενοποίησή τους σε ένα καθολικό δίκτυο. Για το λόγο αυτό αναπτύξαμε μια πλατφόρμα προσομοίωσης του ετερογενούς δικτύου, στην οποία η διασύνδεση των δύο έτερων συστημάτων πραγματοποιείται στο φυσικό στρώμα με τη βοήθεια της OFDMA, ενώ η αποδοτική διαχείριση των πόρων βασίζεται σε υφιστάμενους και προτεινόμενους αλγόριθμους ανάθεσης υποφερουσών συχνοτήτων. Η μονομερής επίδοση του εκάστοτε συστήματος, καθώς και η συνολική μελετώνται και παρουσιάζονται.Η προσέγγιση του προβλήματος διασύνδεσης, η αντιμετώπισή του και τα αποτελέσματα αυτής της προσπάθειας παρουσιάζονται στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής με τη μορφή κεφαλαίων, τα οποία συνοπτικά περιλαμβάνουν:Το 1ο Κεφάλαιο περιλαμβάνει την εξέλιξη των ασύρματων δικτύων τηλεπικοινωνιών, από τα πρώτα στάδια εώς την εμφάνιση των σύγχρονων συστημάτων τέταρτης γενιάς.Στο 2ο Κεφάλαιο, παρουσιάζονται λεπτομερώς τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά του ασύρματου διαύλου. Ακολούθως, στο 3ο Κεφάλαιο, αναφέρονται όλες οι ψηφιακές τεχνικές διαμόρφωσης και προετοιμασίας του σήματος για διάδοση στο δίαυλο, καθώς και οι τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης του χρήστη. Στο 4ο Κεφάλαιο, περιγράφεται αναλυτικά η δομή της OFDMΑ τεχνικής πολλαπλής πρόσβασης, καθώς και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της. Στο 5ο Κεφάλαιο, πραγματοποιείται ενδελεχής επισκόπηση της ήδη υπαρχουσας βιβλιογραφίας όσον αφορά στις τεχνικές ανάθεσης πόρων με και χωρίς γνώση καναλιού. Στο 6ο Κεφάλαιο, περιγράφεται η πλατφόρμα προσομοίωσης του ετερογενούς OFDMA δικτύου. Επίσης, παρουσιάζονται οι υπό μελέτη αλγόριθμοι ανάθεσης, καθώς και η επίδρασή τους στη μέση χωρητικότητα και στη μέση ισχύ του δικτύου για διάφορα σενάρια κινητικότητας των χρηστών. Τέλος, στο 7ο Κεφάλαιο, γίνονται προτάσεις για μελλοντικές έρευνες πάνω στο συγκεκριμένο επιστημονικό πεδίο.