Βελτιστες Πολιτικες Διαχειρισης Φορτιου Σε Ετερογενη Ραδιοδικτυα 4ης Γενιας Με Πιθανοτικη Δρομολογηση

Abstract

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία εξετάζονται και προτείνονται πολιτικές διαχείρισης του δικτυακού φορτίου σε ετερογενή συστήματα 4ης γενιάς. Λόγω της ραγδαίας αύξησης της ζήτησης στην κίνηση δεδομένων η κατάλληλη δρομολόγηση του φορτίου και η στρατηγική ανάθεση των ραδιοπόρων παίζει καθοριστικό ρόλο τόσο στη βελτίωση της λειτουργίας του δικτύου και τη διατήρηση της αξιοπιστίας του όσο και στην αμείωτη προσφερόμενη ποιότητα υπηρεσίας (QoS) προς τον πελάτη. Στα Κεφάλαια 1 και 2 γίνεται αναφορά στα προβλήματα που καλούνται να αντιμετωπίσουν οι πάροχοι στα σύγχρονα δίκτυα 4G καθώς επίσης παρουσιάζεται η δομή, η αρχιτεκτονική και οι προδιαγραφές IEEE του βασικού μας δίκτυου LTE.Στο Κεφάλαιο 3 αναλύουμε τους λόγους που επικεντρωνόμαστε στην κατερχόμενη ζεύξη, παρουσιάζουμε το ετερογενές περιβάλλον δύο επιπέδων (WiFi, LTE) που συναντά ο χρήστης καθώς και τους λόγους επιλογής του προτύπου 802.11a ως δίκτυο εναλλακτικής δρομολόγησης. Τέλος, αναφέρουμε τις τρεις προτεινόμενες πολιτικές βάσει των οποίων γίνεται η διαχείριση της κίνησης εντός του δικτύου.Στο Κεφάλαιο 4 αποδεικνύουμε την προσέγγιση που επιτυγχάνει η κατανομή Poisson στην οριακή περίπτωση της διωνυμικής κατανομής και εκμεταλλευόμαστε το γεγονός αυτό για να μοντελοποιήσουμε τη διαδικασία αφίξεων πελατών στο επίπεδο συνεδριών. Δίνονται αποτελέσματα για την απόδειξη των ανωτέρω θέσεων.Στο Κεφάλαιο 5 διατυπώνουμε την πρώτη πολιτική δρομολόγησης σύμφωνα με το κριτήριο του μέγιστου λόγου SINR που λαμβάνει ο χρήστης από το σταθμό βάσης και επιλέγει έτσι το δίκτυο σύνδεσης.Στο Κεφάλαιο 6 αναλύεται η δεύτερη πολιτική σύμφωνα με την οποία η διαδρομή που ακολουθεί ένα αρχείο προς το συνδρομητή επιλέγεται με βάση το πιθανοτικό μοντέλο δρομολόγησης. Εξάγεται η ρυθμαπόδοση των δικτύων LTE και WiFi για διάφορες περιπτώσεις ακτινών κάλυψης, ενώ επίσης αναδεικνύεται η γραμμική εξάρτηση της ρυθμαπόδοσης χρήστη με τη τρέχουσα ζήτηση της κίνησης. Πραγματοποιούνται υπολογισμοί στο περιβάλλον Matlab και παρατίθενται αναλυτικά τα αποτελέσματα με τα συμπεράσματά τους.Το Κεφάλαιο 7 πραγματεύεται η τελευταία πολιτική διαχείρισης φορτίου και ίσως η πιο σημαντική. Πλέον ο τρόπος που γίνεται η λήψη ενός αρχείου από τον UE καθορίζεται με βάση την ελάχιστη κατανάλωση ισχύος των σταθμών βάσης. Προσομοιώνονται διάφορα σενάρια λειτουργίας με αντίστοιχη εξαγωγή συμπερασμάτων.Κλείνοντας, στο Κεφάλαιο 8 γίνεται αναφορά στις προοπτικές που παρουσιάζονται για μελλοντική έρευνα καθώς και πιθανές προκλήσεις που προκύπτουν.