Υβριδική Αρχιτεκτονική Διαχείρισης Ασύρματων Πόρων Σε Ασύρματα Δίκτυα Επικοινωνιών 4ης Γενιάς Με Έμφαση Στην Διαχείριση Κινητικότητας Για Την Διασφάλιση Της Ποιότητας Υπηρεσιών

Abstract

Η παρούσα διατριβή εστιάζει στο πρόβλημα της αρχιτεκτονικής διαχείρισης ασύρματων ραδιοπόρων σε μελλοντικά δίκτυα 4ης γενιάς με διπλό στόχο. Πρώτα ασχολείται με το θέμα της συνεργασίας ενός μελλοντικού δικτύου με τα υπόλοιπα ασύρματα δίκτυα κινητών επικοινωνιών που ήδη λειτουργούν. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε η αρχιτεκτονική συνεργασίας του μελλοντικού δικτύου με τις διάφορες οντότητες και τις λειτουργίες τους. Στη συνέχεια η αρχιτεκτονική αυτή βελτιστοποιήθηκε με τη σύγκρισή της με άλλες αντίστοιχες αρχιτεκτονικές άλλων ευρωπαϊκών προγραμμάτων, με σκοπό τη δημιουργία μιας κοινής αρχιτεκτονικής για τη συνεργασία ασύρματων δικτύων 4ης γενιάς. Η τελική αυτή αρχιτεκτονική συνεργασίας είναι και αυτή που ενστερνίστηκε η ευρωπαϊκή αρχή Wireless World Initiative (WWI) ως βασική μελλοντική αρχιτεκτονική των δικτύων κινητών επικοινωνιών. Με βάση την αρχιτεκτονική συνεργασίας αναπτύχθηκε ένας βασικός μηχανισμός διαχείρισης ραδιοπόρων που είναι σημαντικός για την σωστή λειτουργία δικτύων. Ο μηχανισμός αυτός είναι ο μηχανισμός ελέγχου αποφυγής συμφόρησης (Congestion Avoidance Control - CAC) και ο οποίος αποτελείται από δυο επιμέρους μηχανισμούς τον έλεγχο αποδοχής (Admission Control - AC) και τον έλεγχο φορτίου/συμφόρησης (Load/Congestion Control - LC/CC). Ο μηχανισμός που αναπτύχθηκε έχει ως σκοπό την σωστή λειτουργία ενός δικτύου 4ης γενιάς με σκοπό την αποφυγή της συμφόρησής του και την παροχή της όσο το δυνατόν καλύτερης ποιότητας υπηρεσίας στους χρήστες.Το δεύτερο επίπεδο στο οποίο στόχευσε η παρούσα διατριβή ήταν η ανάπτυξη της εσωτερικής αρχιτεκτονικής διαχείρισης πόρων του δικτύου 4ης γενιάς και στη συνέχεια η ανάπτυξη αλγορίθμων διαπομπής (handover) για το νέο δίκτυο και ο έλεγχος της αποδοτικότητάς τους. Για την ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής του δικτύου 4ης γενιάς λήφθηκαν υπόψη οι δυο βασικοί τρόποι ανάπτυξης της αρχιτεκτονικής δικτύων (κεντροποιημένος και κατανεμημένος) και αφού αναλύθηκαν τα ωφέλη τους και τα μειονεκτήματά τους, αναπτύχθηκε μια υβριδική αρχιτεκτονική που χρησιμοποιεί τα καλύτερα στοιχεία των άλλων δυο αρχιτεκτονικών και είναι ευέλικτη και παίρνει σωστές και γρήγορες αποφάσεις. Με βάση αυτή την αρχιτεκτονική αναπτύχθηκαν μηχανισμοί διαπομπής που επιτυγχάνουν γρήγορες διαπομπές, με σκοπό την ελαχιστοποίηση του χρόνου κατά τον οποίο το κινητό τερματικό δεν λαμβάνει την υπηρεσία του (διακοπή της υπηρεσίας κατά την αλλαγή κυψέλης/σταθμού βάσης), την ελαχιστοποίηση των χαμένων πακέτων λόγω της διαπομπής και την βέλτιστη χρήση των ραδιοπόρων του δικτύου. Οι μηχανισμοί διαπομπής που αναπτύχθηκαν ελέγχθηκαν για την αποδοτικότητά τους και στους τρεις τύπους αρχιτεκτονικής, με σκοπό την απόδειξη της βέλτιστης αποδοτικότητας της υβριδικής αρχιτεκτονικής.