Διαχείριση Πόρων Δικτύων Νέας Γενιάς Με Χρήση Θεωρίας Παιγνίων Και Μεθόδων Βελτιστοποίησης

Abstract

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη και ανάπτυξη μηχανισμών διαχείρισης ραδιοπόρων για ασύρματα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα νέας γενιάς. Δεδομένου ότι τα περιθώρια για περαιτέρω βελτίωση των τεχνολογιών μετάδοσης έχουν μειωθεί σημαντικά στα δίκτυα νέας γενιάς, η αποδοτική διαχείριση των ασύρματων πόρων κρίνεται απαραίτητη προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η συνολική απόδοση του συστήματος. Για το λόγο αυτό, στο πλαίσιο της διατριβής, προτείνονται καινοτόμοι αποδοτικοί μηχανισμοί για διάφορες λειτουργίες διαχείρισης των ραδιοπόρων. Αναλυτικότερα, η ερευνητική προσπάθεια που έγινε μπορεί να χωριστεί σε δύο βασικά μέρη. Στο πρώτο μέρος, δίνεται έμφαση στην επίλυση βασικών προβλημάτων διαχείρισης ασυρμάτων πόρων χρησιμοποιώντας αρχές από τη θεωρία παιγνίων (game theory) καθώς και από τη θεωρία σχεδίασης μηχανισμών (mechanism design). Συγκεκριμένα, προτείνεται ένα αποδοτικό, κατανεμημένο σχήμα ελέγχου ισχύος για δορυφορικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, το οποίο βασίζεται στη μη συνεργατική θεωρία παιγνίων ενώ παράλληλα, αναπτύσσονται καινοτόμοι μηχανισμοί εκχώρησης εύρους ζώνης για σύγχρονα επίγεια και δορυφορικά συστήματα καθώς και για την περίπτωση των γνωστικών συστημάτων.Το δεύτερο μέρος εστιάζει σε προβλήματα διαχείρισης ραδιοπόρων με κεντρικό γνώμονα την παροχή ποιότητας υπηρεσίας στους τελικούς χρήστες. Συγκεκριμένα, προκειμένου να ληφθούν υπόψιν οι απαιτήσεις ποιότητας των χρηστών, χρησιμοποιείται η θεωρία της αποτελεσματικής χωρητικότητας (effective capacity), η οποία λειτουργεί ως εργαλείο διασύνδεσης του ρυθμού μετάδοσης μιας ασύρματης ζεύξης με τη βασική μετρική των απαιτήσεων ποιότητας από πλευράς καθυστέρησης. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής μελετάται το πρόβλημα ελέγχου ισχύος για παροχή ποιότητας επικοινωνίας σε γνωστικά δίκτυα καθώς και στην περίπτωση της πρωτοποριακής αρχιτεκτονικής των γνωστικών δορυφορικών επίγειων δικτύων. Το συγκεκριμένο πρόβλημα επιλύεται χρησιμοποιώντας αρχές από την κλασική θεωρία βελτιστοποίησης καταλήγοντας σε καινοτόμους μηχανισμούς εκχώρησης ισχύος.