Βέλτιστη Κατανομή Πόρων Και Εξυπηρέτηση Πολλαπλών Υπηρεσιών Σε Ασύρματα Δίκτυα

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της βέλτιστης κατανομής πόρων και εξυπηρέτησης πολλαπλών υπηρεσιών σε ασύρματα δίκτυα τρίτης, τέταρτης και επόμενης γενιάς. Ιδιαίτερη έμφαση δίδεται στη ζεύξη ανόδου και στην ικανοποίηση των κριτηρίων ποιότητας υπηρεσίας των χρηστών με υπηρεσίες πραγματικού χρόνου και υπηρεσίες δεδομένων, οι οποίες απαιτούν την τήρηση αυστηρών βραχυπρόθεσμων κριτηρίων καθυστέρησης και μακροπρόθεσμων κριτηρίων ρυθμού μετάδοσης δεδομένων, αντίστοιχα. Λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω ιδιαιτερότητες, πραγματοποιείται μοντελοποίηση και επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης κατανομής των πόρων του δικτύου στους χρήστες καλύπτοντας το μέχρι τώρα ερευνητικό κενό στη διεθνή βιβλιογραφία.Αρχικά εισάγεται το πρόβλημα της βέλτιστης κατανομής ισχύος εκπομπής στη ζεύξη ανόδου CDMA ασύρματων δικτύων με την εξυπηρέτηση υπηρεσιών πραγματικού χρόνου. Στη συνέχεια, το πρόβλημα γενικεύεται και έχει ως στόχο τη βέλτιστη κατανομή ισχύος εκπομπής με την ταυτόχρονη εξυπηρέτηση πολλαπλών υπηρεσιών (δηλαδή υπηρεσιών πραγματικού χρόνου και υπηρεσιών δεδομένων). Έπειτα στα δύο προγενέστερα προβλήματα εισάγεται η έννοια της κυρτής κοστολόγησης ως προς την ισχύ εκπομπής των χρηστών με στόχο τη βελτίωση της λύσης του προβλήματος, με γνώμονα το κοινωνικό όφελος των χρηστών. Επιπρόσθετα, μοντελοποιείται το πρόβλημα της συνδυαστικής κατανομής ισχύος εκπομπής και ρυθμού μετάδοσης στη ζεύξη ανόδου CDMA ασύρματων δικτύων με την εξυπηρέτηση πολλαπλών υπηρεσιών. Το πρόβλημα αντιμετωπίζεται ως ένα διπαραμετρικό πρόβλημα και καταλήγει στην εύρεση μοναδικού σημείου ισορροπίας και ως προς τους δύο πόρους του συστήματος που κατανέμονται στους χρήστες.Η μελέτη επεκτείνεται σε ασύρματα δίκτυα τέταρτης και επόμενης γενιάς με χρήση τεχνολογίας SC-FDMA και προτείνεται ένας ευρεστικός αλγόριθμος συνδυαστικής κατανομής ισχύος εκπομπής και υποφερουσών στους χρήστες. Η προτεινόμενη προσέγγιση βελτιώνεται με τη χρήση μοντέλων διαπραγμάτευσης, τα οποία συνεισφέρουν στην αποδοτικότερη κατανομή των υποφερουσών στους χρήστες, ενώ έπειτα η ισχύς εκπομπής κατανέμεται στους χρήστες κατά το βέλτιστο τρόπο.Τέλος, η έρευνα επεκτείνεται σε διεπίπεδα φεμτοκυψελωτά ασύρματα δίκτυα, όπου αρχικά επιτυγχάνεται η βέλτιστη κατανομή ισχύος εκπομπής στους χρήστες, λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη το είδος της υπηρεσίας που αυτοί αιτούνται, αλλά και το επίπεδο της αρχιτεκτονικής του δικτύου στο οποίο ανήκουν. Η έρευνα ολοκληρώνεται με την επίλυση του προβλήματος της συνδυαστικής κατανομής ισχύος εκπομπής και ρυθμού μετάδοσης σε διεπίπεδα φεμτοκυψελωτά ασύρματα δίκτυα με την ταυτόχρονη εξυπηρέτηση πολλαπλών υπηρεσιών.