Ad Hoc Ασυρματα Δικτυα Προσβασης Για Πολυπληθεις Εφαρμογες

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η διατύπωση αποδοτικού αλγορίθμου κατανομής πόρων και εξυπηρέτησης χρηστών σε ασύρματα δίκτυα σχεδιασμένα για την κάλυψη πολυπληθών ad hoc γεγονότων, όπως είναι οι αθλητικοί αγώνες, οι συναυλίες, τα συνέδρια ή οι εκθέσεις, στα οποία αναμένεται προσέλευση μεγάλου αριθμού χρηστών. Συγκεκριμένα, οριοθετείται ο προς κάλυψη χώρος στον οποίο πρόκειται να διεξαχθεί το πολυπληθές γεγονός και έπειτα, προσδιορίζεται η αναμενόμενη ένταση της χωροχρονικής κατανομής Poisson που ακολουθεί η εμφάνιση των χρηστών στο χώρο αυτό. Σε πρώτη φάση, στο χώρο ενδιαφέροντος τοποθετούνται σημεία πρόσβασης που έχουν την κατάλληλη εμβέλεια ώστε ο χώρος να καλύπτεται στο σύνολό του με το μικρότερο δυνατό πλήθος σημείων πρόσβασης. Η διαχείριση των σημείων πρόσβασης ανατίθεται σε κεντρικό κόμβο με αυξημένες υπολογιστικές ικανότητες, ο οποίος κατανέμει κατάλληλα στα σημεία πρόσβασης τους διαθέσιμους τηλεπικοινωνιακούς πόρους που προορίζονται για την εξυπηρέτηση των εμφανιζόμενων χρηστών. Ο υπολογισμός του αριθμού των απαραίτητων πόρων και η κατανομή τους στα σημεία πρόσβασης βασίζεται στην κατανομή Poisson της εκτιμώμενης/προβλεπόμενης εμφάνισης των χρηστών. Σε δεύτερη φάση, οι χρήστες εμφανίζονται στο χώρο ακολουθώντας την κατανομή Poisson και εξυπηρετούνται από το σημείο πρόσβασης στην εμβέλεια του οποίου βρίσκονται, αφού ο κεντρικός κόμβος έχει φροντίσει για τη διαθεσιμότητα πόρων σε αυτό το σημείο πρόσβασης. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος αποσκοπεί στα εξής: (i) οι διαθέσιμοι πόροι να κατανέμονται όσο το δυνατόν πλησιέστερα στις περιοχές από όπου θα ζητηθούν και (ii) η εξυπηρέτηση των χρηστών να είναι η ταχύτερη δυνατή.Στο Κεφάλαιο 1, γίνεται εισαγωγή στο πρόβλημα τηλεπικοινωνιακής κάλυψης πολυπληθών γεγονότων, παρουσιάζοντας ορισμένες πρακτικές λύσεις διευκόλυνσης της δημιουργίας ad hoc δικτύων. Στο Κεφάλαιο 2, παρουσιάζεται αναλυτικά ο προτεινόμενος αλγόριθμος και, προκειμένου να αξιολογηθεί, διατυπώνεται ένα σενάριο εφαρμογής του που προσομοιώνεται σε υπολογιστικό περιβάλλον. Στο Κεφάλαιο 3, εξετάζεται η χωρική διαφοροποίηση της κατανομής Poisson και προσομοιώνονται δύο σχετικά σενάρια υλοποίησης του αλγορίθμου. Στο Κεφάλαιο 4, ο προτεινόμενος αλγόριθμος επεκτείνεται για περιπτώσεις όπου κάθε χρήστης έχει διαφοροποιημένες τηλεπικοινωνιακές ανάγκες, σε αντίθεση με την απλουστευμένη αρχική εκδοχή του αλγορίθμου όπου υποτίθενται κοινές ανάγκες για όλους τους χρήστες. Το Κεφάλαιο 5 αφορά την αναδυόμενη τεχνολογία MEC (Mobile Edge Computing), που αναμένεται να χρησιμεύσει για την κάλυψη πολυπληθών γεγονότων. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι πιθανές προεκτάσεις της εργασίας.