Μεταφορά και διαχείριση ευρυζωνικής κίνησης σε ασύρματα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα

Abstract

The present thesis aims to study resource allocation techniques in fixed broadband wireless networks in order to optimize their spectral efficiency as well as to investigate alternative broadband transfer methods.The first chapter gives a brief overview of broadband wireless access networks with their characteristics. The fundamental resource management techniques proposed in the open technical literature are also referred. Finally, the prevailing broadband transfer technologies are presented.The second chapter describes a typical wireless broadband network model and provides a comprehensive review of the key resource management techniques proposed in the literature. Then, the proposed resource management techniques are presented and compared using proper simulation results. Finally, conclusions are summarized. In the third chapter, the analytical model of a wireless broadband traffic model over a terrestrial wireless optical link is analyzed. Its performance is extracted using analytical expressions of the average outage probability and the average error probability metrics. Appropriate simulation results are depicted as well.In the fourth chapter, a network architecture comprising of several high amplitude platforms communicating with each other using optical links, is introduced in order to transfer broadband traffic over long distances. The outage probability performance is examined using either one-hop or multi-hop scenarios and suitable numerical results are provided.Finally, in chapter 5, concluding remarks are summarized and suggestions for further research are indicated.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η μελέτη των τεχνικών διαχείρισης πόρων σε ασύρματα ευρυζωνικά δίκτυα επικοινωνιών με στόχο την βελτιστοποίηση της φασματικής απόδοσης καθώς και η μελέτη εναλλακτικών τεχνολογιών μεταφοράς ασύρματης ευρυζωνικής κίνησης.Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη επισκόπηση των ευρυζωνικών δικτύων ασύρματης πρόσβασης καθώς και των χαρακτηριστικών τους. Στη συνέχεια αναφέρονται συνοπτικά τα σημαντικότερα θέματα που αφορούν τις τεχνικές της διαχείρισης πόρων σε τέτοιου είδους δίκτυα. Τέλος παρουσιάζονται οι επικρατέστερες εναλλακτικές τεχνολογίες που έχουν προταθεί για την μεταφορά ασύρματης ευρυζωνικής κίνησης. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το μοντέλου ενός τυπικού ασύρματου ευρυζωνικού δικτύου και γίνεται μια εκτενής ανασκόπηση των επικρατέστερων τεχνικών διαχείρισης πόρων που έχουν προταθεί στην διεθνή βιβλιογραφία. Στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά οι προτεινόμενες τεχνικές διαχείρισης πόρων καθώς και τα συγκριτικά αποτελέσματα της προσομοίωσης των μεθόδων αυτών σε σχέση με την αποδοτικότερη από τις υπάρχουσες τεχνικές. Τέλος συνοψίζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την εφαρμογή των προταθέντων τεχνικών.Στο τρίτο κεφάλαιο αρχικά παρουσιάζεται αναλυτικά το μοντέλο ενός συστήματος μεταφοράς ασύρματης ευρυζωνικής κίνησης μέσω επίγειας ασύρματης οπτικής ζεύξης. Στη συνέχεια μελετάται και αξιολογείται η απόδοση του εν λόγω συστήματος, χρησιμοποιώντας ως μετρικές την μέση πιθανότητα διακοπής καθώς και τη μέση πιθανότητα σφάλματος οι οποίες υπολογίζονται σε κλειστή μορφή. Τέλος παρουσιάζονται τα αριθμητικά αποτελέσματα της προσομοίωσης και παρατίθενται τα σχετικά συμπεράσματα.Στα πλαίσια του τέταρτου κεφαλαίου γίνεται η παρουσίαση της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής ενός πολύ-αλματικού δικτύου εναέριων πλατφορμών μεγάλου ύψους οι οποίες διασυνδέονται με ασύρματη οπτική ζεύξη, με σκοπό την μεταφορά ασύρματης ευρυζωνικής κίνησης σε μεγάλες αποστάσεις. Εξετάζεται τόσο το σενάριο τους ενός όσο και το σενάριο των πολλών αλμάτων, και μελετάται η απόδοση ενός τέτοιου συστήματος όσον αφορά την μέση πιθανότητα διακοπής στον τελικό χρήστη. Στο τέλος του κεφαλαίου παρατίθενται τα αριθμητικά αποτελέσματα της προσομοίωσης καθώς και τα σχετικά συμπεράσματα. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 συνοψίζονται τα σημαντικότερα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διατριβή και γίνονται υποδείξεις για περαιτέρω έρευνα.