Μηχανισμός κατανομής πόρων σε massive MIMO δίκτυα πέμπτης γενιάς : διατύπωση του προβλήματος του σακιδίου

• Κύριος συγγραφέας: Κουλούρη, Χριστίνα
• Άλλοι συγγραφείς: Koulouri, Christina
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Δίκτυα πέμπτης γενιάς; Πρόβλημα του σακιδίου; Κατανομή πόρων; Massive MIMO networks; 5G networks; Knapsack problem; Wireless users; Resource block

Τη σήμερον ημέρα, οι χρήστες δικτύων χρειάζονται πιο γρήγορες ταχύτητες δεδομένων και πιο αξιόπιστη υπηρεσία. Η επόμενη γενιά ασύρματων δικτύων 5G δεσμεύεται να προσφέρει αυτές τις υπηρεσίες και πολλά άλλα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε την τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας ΜΙΜΟ σε δίκτυα 5G, δίνοντας έμφαση στην επιτευχθείσα απόδοση όσον αφορά το επιτευχθέν εύρος ζώνης. Οι τεχνολογίες πολλαπλών κεραιών, όπως η τεχνολογία MIMO, αναμένεται να διαδραματίσουν κυρίαρχο ρόλο στα 5G δίκτυα, καθώς θα πρέπει να διαχειρίζονται πολύ υψηλότερες ταχύτητες από τα σημερινά κυψελοειδή δίκτυα και μεγαλύτερη κίνηση στο δίκτυο. Συγκεκριμένα, θα αναφερθούμε στην Massive MIMO τεχνολογία. Προτείνουμε ένα μηχανισμό ανάθεσης πόρων από το σταθμό βάσης στις διαθέσιμες κεραίες και για την ανάθεση των πόρων στους διαθέσιμους χρήστες, εφαρμόζουμε τον αλγόριθμο του Knapsack Problem. Ο μηχανισμός αυτός αποτελεί κατά έναν τρόπο μία διαφορετική προσέγγιση της τεχνολογίας MIMO, καθώς επιδιώκει την εξυπηρέτηση όσο το δυνατόν περισσότερων χρηστών, κατά το βέλτιστο δυνατό τρόπο. Στόχος αυτής της μεταπτυχιακής εργασίας, είναι να αξιολογήσουμε την πρόσβαση των χρηστών στις κεραίες και να μελετήσουμε την περίπτωση όπου ο σταθμός βάσης μοιράζει πόρους στις κεραίες με τις οποίες επικοινωνεί, σύμφωνα με την εκτίμηση του καναλιού που λαμβάνει από κάθε κεραία. Για να το πετύχουμε αυτό, εφαρμόζουμε στην υλοποίησή μας τον αλγόριθμο του Knapsack Problem και πιο συγκεκριμένα τον 0-1 Knapsack Algorithm. Το πρόβλημα του σακιδίου (Knapsack Problem) είναι ένα πρόβλημα συνδυαστικής βελτιστοποίησης. Λαμβάνοντας υπόψη ένα σύνολο αντικειμένων, το καθένα με βάρος και τιμή, καθορίζει τον αριθμό κάθε στοιχείου που συμπεριλαμβάνεται σε μια συλλογή, έτσι ώστε το συνολικό βάρος να είναι μικρότερο ή ίσο με ένα δεδομένο όριο και η συνολική αξία να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη. Όλα τα παραπάνω, μας οδήγησαν στην ιδέα για την ανάπτυξη αυτού του μηχανισμού, που συνδυάζει τα Massive MIMO δίκτυα πέμπτης γενιάς, με το Πρόβλημα του Σακιδίου. Όπως φάνηκε και από προηγούμενες έρευνες που χρειάστηκαν για τη διεκπεραίωση αυτού του μηχανισμού, η διατύπωση αλγόριθμων τύπου KP στα 5G δίκτυα, μπορούν να επιφέρουν βέλτιστα αποτελέσματα όσον αφορά τους πόρους που κατανέμονται στους χρήστες. Το σενάριο που εκτελείται, αφορά την εξυπηρέτηση του μέγιστου αριθμού χρηστών που συνδέεται με το σταθμό βάσης, παρέχοντας υπηρεσίες υψηλής ποιότητας. Ακόμα, για την προσομοίωση των αποτελεσμάτων, χρησιμοποιούμε το υπολογιστικό περιβάλλον της MATLAB, προκειμένου να μπορέσουμε να αξιολογήσουμε την ποιότητα υπηρεσίας που παρέχεται στον χρήστη από το σταθμό βάσης, με την προτεινόμενη τεχνική κατανομής πόρων. Τέλος, τα αποτελέσματα υλοποίησης του μηχανισμού που προτείνουμε, είναι αρκετά ικανοποιητικά και επιβεβαιώνουν τη διατύπωση του KP αλγόριθμων στα 5G δίκτυα, ο οποίος επιφέρει βέλτιστα αποτελέσματα. Παράλληλα, η μελέτη μας ανοίγει πολλαπλά ερευνητικά πεδία, για μελλοντική εργασία, σε διάφορους τομείς.