Πλάνο Διαχείρισης (Μη)-Ορθογώνιων Πόρων σε Πολυκυψελωτά Δίκτυα

Abstract

Η έννοια της ασύρματης επικοινωνίας εξελίχθηκε ραγδαία ανά τα χρόνια σε σημεία όπου η μαζική επικοινωνία χωρίς περιορισμούς πλέον θεωρείται δεδομένη. Από την εφαρμογή του ηλεκτρομαγνητισμού στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα μέχρι και την εμπορική χρήση των δικτύων 5G η πορεία ήταν ως επί το πλείστον ανοδική. Χάρη στις καινοτομίες που εισήχθησαν με κάθε γενιά τηλεπικοινωνίας ο τρόπος ζωής εργασίας και ψυχαγωγίας άλλαξε ριζικά. Το κύριο ζήτημα πλέον τίθεται στο πόσο αποδοτικά μπορούν να αξιοποιηθούν οι διαθέσιμοι ενεργειακοί και φασματικοί πόροι, διατηρώντας παράλληλα τα ίδια επίπεδα παροχής υπηρεσιών που τέθηκαν από τις προηγούμενες γενιές. Προς αυτήν την κατεύθυνση, η παρούσα εργασία μελετά τα χαρακτηριστικά των διαφόρων μορφών πολυκυψελωτών δικτύων, και εξετάζει την απόδοση τεχνικών διαμοιρασμού διαθέσιμου φάσματος και ισχύος. Συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 1, γίνεται μία σύντομη αναδρομή στην ιστορία των πρώτων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, φτάνοντας έως και τις γενιές 5G και 6G. Στο Κεφάλαιο 2, εξετάζονται οι τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης και διαμόρφωσης (FDMA, TDMA, SDMA, CDMA, OFDMA) και περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά τους ως προς την κατανομή και αξιοποίηση πόρων (π.χ. συχνότητα, χρόνος). Στο Κεφάλαιο 3, μελετώνται τα χαρακτηριστικά των δικτύων ΜΙΜΟ και massive-MIMO και πώς αυτά βοηθούν στην αντιμετώπιση των αναγκών για μαζική συνδεσιμότητα και βέλτιστη φασματική και ενεργειακή απόδοση. Στο Κεφάλαιο 4, ορίζεται προσομοιωτής επιπέδου συστήματος – ζεύξης ενός κατανεμημένου πολυκυψελωτού δικτύου, το οποίο αξιοποιεί OMA ως προς την συχνότητα χάρη στην OFDMA καθώς και ΝΟΜΑ ως προς την ισχύ. Χάρη στην συνδυαστική αξιοποίηση κατανομής ορθογώνιων (συχνότητα) και μη-ορθογώνιων (ισχύς) πόρων, η προτεινόμενη πλατφόρμα προσομοίωσης πολυκυψελωτού συστήματος επιτυγχάνει τον μετριασμό παρεμβολών των ομοδιαυλικών κινητών τερματικών. Το προκύπτον συμπέρασμα αποτελεί προϊόν ικανοποιητικού αριθμού προσομοιώσεων σεναρίων διαφορετικού φόρτου και αξιολογείται εκτενώς στο Κεφάλαιο 5. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6 συνοψίζεται το περιεχόμενο της παρούσας εργασίας και προτείνονται περιοχές για μελλοντική έρευνα και μελέτη.