Διαχείριση Πόρων Σε Δίκτυα Κινητών Τηλεπικοινωνιών Πέραν Της 3ης Γενιάς

Abstract

Αναμφίβολα, τα τελευταία χρόνια ο κόσμος των τηλεπικοινωνιών χαρακτηρίζεται από την τεράστια επιτυχία δύο ανεξάρτητων -προς το παρόν- δικτυακών τεχνολογιών. Από τη μία πλευρά βρίσκονται τα κυψελωτά συστήματα κινητών επικοινωνιών που στοχεύουν στην παροχή υπηρεσιών φωνής σε κινητούς χρήστες με πλήρη υποστήριξη της κινητικότητας τους. Από την άλλη πλευρά το Διαδίκτυο βασισμένο στην απόλυτα επιτυχημένη τεχνολογία IP παρέχει με μεγάλη ευελιξία και χαμηλό κόστος υπηρεσίες δεδομένων πάνω από τα κλασσικά σταθερά τηλεφωνικά δίκτυα.Ωστόσο, οι οικονομικές και τεχνολογικές εξελίξεις των τελευταίων ετών υποδεικνύουν την αναγκαιότητα της σύγκλισης των δύο παραπάνω τεχνολογιών με στόχο την παροχή υπηρεσιών Internet στο περιβάλλον των κινητών επικοινωνιών. Η παραπάνω απαίτηση οδήγησε σε μια μεγάλη ερευνητική προσπάθεια η οποία κατέληξε στην προτυποποίηση του συστήματος Τρίτης Γενιάς WCDMA-UMTS, οι αρχικές εκδόσεις του οποίου ήδη έχουν υλοποιηθεί και εγκατασταθεί σε πολλές χώρες του κόσμου. Πρόσφατα, και με στόχο την αύξηση της χωρητικότητας και της απόδοσης - ιδιαίτερα κατά την παροχή εκρηκτικών υπηρεσιών δεδομένων - ξεκίνησε η προτυποποίηση του συστήματος UMTS-HSDPA που αποτελεί την εξέλιξη των συστημάτων Τρίτης Γενιάς (Beyond 3G).Σκοπός της παρούσης Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη του δικτύου ραδιοπρόσβασης του HSDPA και η διερεύνηση της συμπεριφοράς του κάτω από ένα πλήθος δυναμικών καταστάσεων. Η όλη μελέτη του συστήματος βασίζεται σε υπολογιστικό μοντέλο το οποίο αναπτύχθηκε στα πλαίσια αυτής της εργασίας. Για την ανάπτυξη των μοντέλων προσομοίωσης επιλέχθηκε το εργαλείο OPNET, ως η πλέον ευέλικτη και αξιόπιστη πλατφόρμα διεθνώς.Η μελέτη επικεντρώνεται στους μηχανισμούς διαχείρισης των ραδιοπόρων του συστήματος HSDPA. Συγκεκριμένα, υποθέτοντας διαφορετικές στρατηγικές για την ανάθεση των πόρων εξετάζονται θέματα όπως η συνολική χωρητικότητα του ραδιοδικτύου, η επιτεύξιμη ποιότητα υπηρεσίας, η δικαιοσύνη στην κατανομή των πόρων κ.λ.π. Οι λειτουργίες διαχείρισης των ραδιοπόρων που λαμβάνονται ιδιαιτέρως υπόψη στα πλαίσια της μελέτης είναι ο Δρομολογητής Πακέτων (Packet Scheduler), η Προσαρμογή της Ζεύξης (Link Adaptation), ο Έλεγχος της Πρόσβασης (Admission Control), ο Έλεγχος Συμφόρησης (Congestion Control) και ο Έλεγχος της Διαπομπής των χρηστών (Handover Control).Για τους σκοπούς της μελέτης και για την εξαγωγή κατά το δυνατόν αξιόπιστων αποτελεσμάτων απαιτήθηκε η μοντελοποίηση επιπλέον χαρακτηριστικών πέραν των μηχανισμών διαχείρισης των πόρων που προαναφέρθηκαν. Συγκεκριμένα, τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν συμπεριλαμβάνουν γεννήτριες κίνησης βασισμένες σε στατιστικά μοντέλα, λεπτομερές μοντέλο του ραδιοδιαύλου κινητών επικοινωνιών, μοντέλα κινητικότητας των χρηστών κ.λ.π. Δεδομένου ότι τα πρωτόκολλα του HSDPA χρησιμοποιούν πληροφορία για τη στιγμιαία διακύμανση του ραδιοδιαύλου, απαιτήθηκε μια λεπτομερής μοντελοποίηση του καναλιού διάδοσης συμπεριλαμβανομένων των απωλειών διάδοσης και των ταχέων διαλείψεων του σήματος.