Απόδοση Ραδιοπόρων Του Ψηφιακού Μερίσματος Σε Ασύρματα Δίκτυα

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η μελέτη, ανάλυση και βελτιστοποίηση απόδοσης ραδιοπόρων σε ασύρματα κυψελωτά δίκτυα που δραστηριοποιούνται εντός του φάσματος του Ψηφιακού Μερίσματος ή εντός των Τηλεοπτικών Κενών Διαστημάτων (TV White Spaces).Η παρούσα διατριβή εξειδικεύεται στην ανάπτυξη νέων αλγορίθμων δυναμικής απόδοσης ραδιοπόρων σε ασύρματα κυψελωτά δίκτυα που υφίστανται παρεμβολές από υπάρχοντα δίκτυα ευρυεκπομπής τα οποία συλλειτουργούν εντός των συχνοτήτων του Ψηφιακού Μερίσματος. Ακόμη, αναλύεται και εξετάζεται η απόδοση ραδιοπόρων σε ασύρματα δίκτυα που υποστηρίζουν περισσότερες από μία υπηρεσίες και που λειτουργούν στα Τηλεοπτικά Κενά Διαστήματα.Εξετάζονται τεχνικές για τη βελτίωση της απόδοσης ραδιοπόρων σε κυψελωτά δίκτυα μέσω των οποίων αφενός αντιμετωπίζονται οι πιθανές παρεμβολές μεταξύ των δικτύων και, αφ' ετέρου, μεγιστοποιείται η απόδοση του συστήματος σε όρους διέλευσης πληροφορίας (throughput).Αρχικά περιγράφονται οι υπάρχουσες τεχνικές απόδοσης συχνοτήτων σε κυψελωτά δίκτυα και αναλύεται η σημαντικότητα των πόρων του Ψηφιακού Μερίσματος και οι διαφορετικές δυνατότητες απόδοσής του σε διαφορετικές χρήσεις. Επίσης παρουσιάζεται το Πρότυπο IEEE 802.22, που αφορά στη χρήση των Τηλεοπτικών Κενών Διαστημάτων. Κατόπιν παρουσιάζεται και αναλύεται το Πρόβλημα Κατανομής Συχνοτήτων (Frequency Assignment Problem - FAP). Ακόμη, στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται βασικά στοιχεία και χαρακτηριστικά των Γενετικών Αλγορίθμων (ΓΑ). Οι ΓΑ αποτελούν μία ευρέως διαδεδομένη μεταευριστική (metaheuristic) τεχνική βελτιστοποίησης. Πέραν αυτού, στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ένα σχήμα απόδοσης συχνοτήτων σε ασύρματα κυψελωτά δίκτυα που συλλειτουργούν με δίκτυα Ψηφιακής Τηλεόρασης εντός του Ψηφιακού Μερίσματος. Παρουσιάζεται και αναλύεται το σχήμα και μελετάται η ικανότητά του στην αντιμετώπιση παρεμβολών και στη μεγιστοποίηση της συνολικής διέλευσης πληροφορίας, ενώ παράλληλα αναλύεται και η ικανότητά του να επιτυγχάνει πολύ υψηλά επίπεδα συνολικής δικαιοσύνης ανάμεσα στους χρήστες των ασύρματων κυψελωτών δικτύων.Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ένα σχήμα απόδοσης ραδιοπόρων σε περισσότερα του ενός δίκτυα τα οποία συλλειτουργούν εντός της ίδιας γεωγραφικής περιοχής και εντός της ίδιας φασματικής μπάντας. Οι δυνατότητες του σχήματος αυτού παρουσιάζονται και αναλύονται για δίκτυα που λειτουργούν στο δίκτυο αναφοράς της Φιλαδέλφειας (Philadelphia Benchmark Network - PBN).Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο προτείνεται ένα σχήμα απόδοσης ραδιοπόρων το οποίο επιτυγχάνει την ταυτόχρονη απόδοση Σταθμών Βάσης, καναλιών μετάδοσης και επιπέδων ισχύος εκπομπής στα νομαδικά τερματικά ενός κυψελωτού δικτύου που ζητούν ετερογενείς υπηρεσίες. Η προτεινόμενη μέθοδος απόδοσης ραδιοπόρων υλοποιείται κάνοντας χρήση σχήματος βασισμένου στους γενετικούς αλγορίθμους και αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση του πλήθους χρηστών που δεν απολαμβάνουν ένα ελάχιστο ρυθμό μετάδοσης εντός της κάλυψης του κυψελωτού δικτύου.