Αλγόριθμοι διαχείρισης εύρους ζώνης σε δίκτυα επικοινωνιών

Abstract

The main objective of the dissertation is the proposition of new algorithms for the fair and efficient dynamic bandwidth allocation in communication networks. The proposed algorithms are applied both in wireless and in hybrid optical-wireless access networks. The proposed schemes take into account a number of crucial parameters that directly affect the network performance, such as the dynamic nature of modern access networks and the differentiated requirements regarding the quality of services (QoS) provisioning. In this context, an adaptive algorithm applied in WiMAX networks is presented. The novelty of this approach lies in the fact that it constitutes a dynamic and adaptive scheme for adjusting the downlink-to-uplink ratio based on the short-term network dynamics using learning processes. Also, novel bandwidth distribution schemes are proposed for hybrid access networks utilizing weighted fairness provisioning mechanism and optimization techniques in order to incorporate the underlying features of each traffic requests, such as the population density and the propagation delay. The proposed algorithms are extensively evaluated under realistic and dynamic scenarios compared with other competitive allocation schemes.

Το αντικείμενο της παρούσας Διατριβής είναι η εισήγηση νέων αλγορίθμων για τη δίκαιη και αποδοτική διαχείριση του εύρους ζώνης σε δίκτυα επικοινωνιών. Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι εφαρμόζονται τόσο σε ασύρματα όσο και σε υβριδικά οπτικά-ασύρματα δίκτυα πρόσβασης. Οι προτεινόμενοι μηχανισμοί διαχείρισης του εύρους ζώνης λαμβάνουν υπόψη κρίσιμες παραμέτρους που καθορίζουν την απόδοση ενός δικτύου, όπως οι δυναμικά μεταβαλλόμενες συνθήκες ενός δικτύου πρόσβασης και οι διαφοροποιημένες απαιτήσεις για την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών. Σε αυτό το πλαίσιο, παρουσιάζεται ένα προσαρμοστικό σχήμα δυναμικής διαχείρισης εύρους ζώνης στα ασύρματα δίκτυα και συγκεκριμένα σε ένα δίκτυο WiMAX. Ο προσαρμοστικός αλγόριθμος που προτείνεται επιχειρεί να ανταποκριθεί στις δυναμικές απαιτήσεις της καθοδικής και ανοδικής ζεύξης του δικτύου μέσω μηχανισμών μάθησης. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται αλγόριθμοι, που εφαρμόζονται τόσο στον οπτικό όσο και στον ασύρματο τομέα ενός υβριδικού δικτύου, που υλοποιούν σταθμισμένους μηχανισμούς παροχής δικαιοσύνης και τεχνικές βελτιστοποίησης που λαμβάνουν υπόψη σημαντικές παραμέτρους όπως τον αριθμό των συνδρομητών και την καθυστέρηση. Η απόδοση των προτεινόμενων αλγορίθμων αξιολογείται μέσω εκτεταμένων συγκριτικών πειραμάτων προσομοίωσης.