Διερεύνηση τεχνικών παραμέτρων και υλοποίηση αλγορίθμων διαχείρησης πόρων σε ασύρματα δίκτυα

• Κύριος συγγραφέας: Κουτσιούκης, Ιωάννης
• Άλλοι συγγραφείς: Κωτσόπουλος, Σταύρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2015
• Θέματα: Ασύρματα δίκτυα; Διαχείρηση πόρων; Wireless networks; Resource allocation; 621.382 1

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και τη χρήση τεχνικών Resource Allocation σε ασύρματα δίκτυα. Τα τελευταία χρόνια παρατηρούμε μια τεράστια ανάπτυξη στη σχεδίαση ολοένα και περισσότερο εξελιγμένων ασύρματων δικτύων επικοινωνίας. Το γεγονός αυτό έχει καταστήσει το πρόβλημα της οργάνωσης, υλοποίησης και της βελτιστοποίησης της απόδοσής τους υπερβολικά περίπλοκο για να περιγραφεί από κάποιο μονάχα συγκεκριμένο μοντέλο. Ο μεγάλος αριθμός παραμέτρων και περιορισμών καθώς και το εύρος τιμών αυτών των παραμέτρων καθιστά άμεση την ανάγκη για ξεχωριστή μελέτη,οργάνωση και βελτιστοποίηση κάθε ασύρματου δικτύου ξεχωριστά, λαμβάνοντας υπ'όψιν τις ιδιαίτερες παραμέτρους του συγκεκριμένου δικτύου. Για παράδειγμα, δίκτυα πολλαπλών κυψελών θα μελετηθούν διαφορετικά από multiuser group networks. Διαφοροποίηση μπορούμε να έχουμε και ως προς τον αλγόριθμο που θα εφαρμόσουμε για το διαμοιρασμό των πόρων στο δίκτυο, ανάλογα με το τελικό αποτέλεσμα στο οποίο πρέπει να εστιάσουμε (π.χ. Βέλτιστη απόδοση (maximum total throughput) ή δίκαιη κατανομή πόρων μεταξύ των χρηστών (fair scheduler algorithms)). Γίνεται φανερό πως το πρόβλημα που αντιμετωπίζουμε έχει πολλές παραμέτρους και είναι ως επι το πλείστον μη γραμμικό. Γι'αυτό το λόγο στην παρούσα διπλωματική εργασία θα ακολουθήσουμε συγκεκριμένη δομή που θα μας επιτρέψει να συμπεριλάβουμε όσο το δυνατόν περισσότερες διαφορετικές παραμέτρους που μπορεί να επηρρεάζουν την απόδοση του ασύρματου δικτύου στην κάθε περίπτωση. Με τα παραπάνω υπ'όψιν, η εργασία αυτή χωρίζεται σε 5 κεφάλαια.[1] Στο πρώτο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τις βασικές αρχές διαμοιρασμού πόρων ενός ασύρματου δικτύου (resource allocation) μεταξύ πολλαπλών χρηστών υπο διαφορετικούς περιορισμούς που συναντάμε κατα την υλοποίηση των δικτύων αυτών. Μαζί με την εξήγηση θα περιγράψουμε επίσης τα όρια των διαφορετικών τεχνικών και θα κάνουμε σύγκριση μεταξύ τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τις διάφορες παραμέτρους που θα λαμβάνουμε υπ'όψιν στη μελέτη του κάθε ασύρματου δικτύου ξεχωριστά. Θα μελετηθούν τόσο εσωτερικές παράμετροι κατασκευής του δικτύου (power, bandwidth, channels, MIMO, users, subcarriers) όσο και εξωτερικοί περιορισμοί που επιδρούν στη μετάδοση του σήματος (noise, interferences, bit error rates,fading models, attenuation, doppler shift). Στο τρίτο κεφάλαιο θα μελετήσουμε διάφορες τεχνικές βελτιστοποίησης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα προβλήματα resource allocation. Επιπλέον θα τις κατηγοριοποιήσουμε και θα τις συγκρίνουμε, δίνοντας και περιληπτικά παραδείγματα πρακτικής χρήσης τους σε συγκεκριμένα προβλήματα. Επιπλέον θα αναφερθούμε περιληπτικά στο πρόβλημα της πολυπλοκότητας συγκεκριμένων αλγορίθμων και τεχνικών που θα χρησιμοποιούμε και θα μελετήσουμε τρόπους ελαχιστοποίησης της πολυπλοκότητας αυτής. Στο τέταρτο κεφάλαιο θα γίνει η περιγραφή του προβλήματος με το οποίο ασχοληθήκαμε στο πρακτικό κομμάτι αυτής της εργασίας. Θα δοθούν οι παράμετροι του προβλήματος, οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιήθηκαν και τα αποτελέσματα των μετρήσεων για διαφορετικό φάσμα παραμέτρων και περιορισμών. Θα δοθούν γραφικές παραστάσεις των αποτελεσμάτων και σύντομα συμπεράσματα που εξάγαγαμε από τη μελέτη αυτή. Η υλοποίηση του προβλήματος και η εξαγωγή των αποτελεσμάτων έγινε με τη χρήση του λογισμικού Matlab.