Εφαρμογή του Mobile Edge Computing στις επικοινωνίες οχημάτων

Abstract

Στην παρούσα εργασία, μελετάται η αξιοποίηση της τεχνολογίας Mobile Edge Computing (MEC) για την εξυπηρέτηση επικοινωνιών που περιλαμβάνουν οχήματα, γνωστών και ως V2X (Vehicle to Everything). Οι περιπτώσεις χρήσης V2X που αποσκοπούν στη βελτίωση της οδικής ασφάλειας έχουν ανάγκη από αξιόπιστη παράδοση μηνυμάτων μεταξύ οχημάτων με ελάχιστη καθυστέρηση. Οι τεχνολογίες που βασίζονται στο πρότυπο IEEE 802.11p αδυνατούν να ικανοποιήσουν αυτές τις απαιτήσεις, καθώς το πλήθος των συνδεδεμένων οχημάτων αυξάνεται. Επομένως, το ενδιαφέρον στρέφεται στην αξιοποίηση των ήδη ανεπτυγμένων δικτύων κινητών επικοινωνιών τέταρτης γενιάς (LTE). Όμως, παρά την ευρεία εξάπλωσή τους, τα συστήματα LTE χαρακτηρίζονται από υψηλή καθυστέρηση από άκρο σε άκρο, εξαιτίας της υποχρεωτικής μετάδοσης των μηνυμάτων από το δίκτυο κορμού. Το MEC αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα, καθώς προσφέρει υπολογιστικούς, αποθηκευτικούς και δικτυακούς πόρους στο άκρο του δικτύου, δηλαδή πλησιέστερα στους τελικούς χρήστες. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται επισκόπηση των επικοινωνιών V2X. Αρχικά, περιγράφεται η αρχιτεκτονική ενός ευφυούς συστήματος μεταφορών και παρουσιάζονται πιθανές εφαρμογές V2X. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στις τεχνολογίες που έχουν προταθεί για την ενεργοποίηση των επικοινωνιών V2X και συγκρίνονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτών. Το δεύτερο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στα συστήματα LTE. Αφού ολοκληρωθεί η περιγραφή των δικτύων πρόσβασης και κορμού, μελετάται η δυνατότητα αξιοποίησης του LTE για επικοινωνίες μεταξύ οχημάτων και παροχής υπηρεσιών πολυεκπομπής. To τρίτο κεφάλαιο αποτελεί εκτενή αναφορά στο MEC με έμφαση στην αρχιτεκτονική ενός συστήματος MEC. Επιπλέον, περιγράφεται συνοπτικά η τεχνολογία NFV (Network Function Virtualization), η οποία θα φανεί χρήσιμη τόσο κατά την εφαρμογή του MEC στα συστήματα LTE, όσο και κατά την ανάπτυξη των δικτύων πέμπτης γενιάς (5G). Το τέταρτο κεφάλαιο συνδυάζει τις γνώσεις που αποκτήθηκαν από τα δύο προηγούμενα, καθώς αφορά τους τρόπους εφαρμογής του MEC στα συστήματα τέταρτης και πέμπτης γενιάς. Το κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνει, επίσης, μία συνοπτική περιγραφή των επερχόμενων δικτύων 5G. Τα δύο τελευταία κεφάλαια είναι αφιερωμένα στην εξυπηρέτηση εφαρμογών V2X με τη χρήση του MEC. Στο πέμπτο κεφάλαιο, περιγράφονται οι σημαντικότερες περιπτώσεις χρήσης που αναμένονται να ωφεληθούν από το MEC, ενώ στο έκτο εξετάζεται η συμβολή του MEC στην επίδοση συγκεκριμένων εφαρμογών μέσω προσομοιώσεων.