Προσαρμοστικά κινητά ευρυζωνικά δίκτυα για την αντιμετώπιση μεταβαλλόμενων κατανομών ζήτησης πόρων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στη διατύπωση ενός αποδοτικού αλγόριθμου για τη χρονικά δυναμική κατανομή τηλεπικοινωνιακών πόρων από ένα κινητό ευρυζωνικό δίκτυο κατά την κάλυψη πολυπληθών ad-hoc γεγονότων (συναυλίες, αθλητικά γεγονότα) εστιάζοντας σε τρόπους βελτίωσης της απόκρισης σε μεταβαλλόμενες κατανομές ζήτησης πόρων. Για τη μελέτη της απόδοσης του αλγόριθμου προσομοιώνεται ένα κυψελωτό δίκτυο, το οποίο είναι υπεύθυνο για την κάλυψη του χώρου στον οποίο πραγματοποιείται το ad hoc γεγονός. Το δίκτυο διαθέτει ένα σταθμό βάσης με αυξημένες υπολογιστικές δυνατότητες (super base station), ο οποίος διαχειρίζεται τους διαθέσιμους πόρους κατανέμοντάς τους στους ισχυρούς κόμβους του δικτύου που λειτουργούν ως σημεία πρόσβασης (access points). Κάθε ισχυρός κόμβος είναι υπεύθυνος για την εξυπηρέτηση των χρηστών που εμφανίζονται σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου κάλυψης. Η αρχική κατανομή πόρων στα σημεία πρόσβασης του συστήματος γίνεται με βάση την κατανομή ζήτησης πόρων που αναμένει το δίκτυο να προκύψει κατά την άφιξη των χρηστών. Στη συνέχεια, καθώς το σύστημα μπαίνει σε λειτουργία, σταδιακά δημιουργείται μια εικόνα της πραγματικής κατανομής ζήτησης. Θέτοντας συγκεκριμένες περιοχές τιμών για το περιθώριο σφάλματος και το επίπεδο αξιοπιστίας προκύπτει το μέγεθος του αντιπροσωπευτικού δείγματος χρηστών βάσει του οποίου μπορεί να γίνει εκτίμηση της πραγματικής κατανομής ζήτησης. Εάν η εμπειρική κατανομή, η οποία εξάγεται από το δείγμα, διαφέρει σημαντικά από την αναμενόμενη κατανομή, τότε γίνεται ανακατανομή των εναπομεινάντων πόρων στους επιμέρους ισχυρούς κόμβους με βάση την εμπειρική κατανομή ζήτησης πόρων. Στην περίπτωση που η κατανομή ζήτησης μεταβάλλεται με τον χρόνο η ανακατανομή πόρων επαναλαμβάνεται κάθε φορά που η εμπειρική κατανομή που εξάγεται από το πλέον πρόσφατο δείγμα διαφέρει σημαντικά από αυτήν που χρησιμοποιήθηκε κατά την τελευταία ανακατανομή πόρων. Με αυτόν τον τρόπο, το δίκτυο μπορεί να προσαρμοστεί σε κατανομές ζήτησης πόρων που μεταβάλλονται με τον χρόνο, διατηρώντας υψηλά επίπεδα απόδοσης, όσον αφορά τον χρόνο που χρειάζεται το σύστημα για να εξεύρει τους απαιτούμενους πόρους και τα ποσοστά εξυπηρετημένων χρηστών.