Τεχνοοικονομική διαχείριση κινητών δικτύων πέμπτης γεννιάς (5G) και εξής

Abstract

Today, the usage of mobile networks is an integral part of everyday life. Users use the mobile phones for both calls and messages and for social networks, videos, movies, exercise and fitness apps, games, office applications, calendars, etc. The usability of the devices has not only changed dramatically in recent years, but it is expected to be altered even more especially when Internet of Things (IoT) applications are added to the already expanding use of mobile devices. There is also a tendency to add to the network other simplistic domestic appliances and equipment e.g. medical gadgets, surveillance devices, security cameras etc. This PhD dissertation is a comprehensive study, that includes a framework for the fifth generation of mobile telecommunication networks. The situation of Telecommunications in Greece is analyzed in depth. The most important concepts and the most basic steps of the existing generations of mobile communication networks are described.In addition, the theoretical framework for mobile communication networks is described, as well as the various terms necessary to understand this thesis. The most important technologies, which are the building blocks for the development and evolution of the 5G generation of mobile telecommunications, are analyzed in detail. As described by a multitude of research activities and technologies, they include: Ultra-dense deployments, Distributed Antenna Systems (DAS), Network Function Virtualization (NFV), Software Defined Networks (SDN), Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO), Cognitive Radio (CR), Milimeter Wave (mmWave), Cloud Computing and IoT and are compared and contrasted with the current network technologies. There are techno-economic models, based on the technologies that contribute to the development and promotion of 5G. These models consist important tools for providers to invest in new technologies, make profits and innovate. For this purpose, the architectural models, the mathematical models, the parameters chosen, and the corresponding experiments that are being carried out are explained. The main conclusions are summarized based on the individual studies that were carried out in the context of this dissertation and ideas for future research are proposed in the field. In these terms, it is aspired that this research will become a key informative tool for the scientific, research and commercial telecommunication community in reference to the techno-economic analysis of technologies, which consist the cornerstones for the Fifth Generation Networks.

Σήμερα, η χρήση κινητών δικτύων αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητας. Οι χρήστες χρησιμοποιούν το κινητό τόσο για κλήσεις και μηνύματα όσο και για κοινωνικά δίκτυα, βίντεο, ταινίες, εφαρμογές ασκήσεις και φυσικής κατάστασης, παιχνίδια, εφαρμογές γραφείου, ημερολόγια κλπ. Η χρηστικότητα των συσκευών όχι μόνο έχει αλλάξει άρδην τα τελευταία χρόνια, αλλά αναμένεται να μεταβληθεί ακόμα περισσότερο ιδίως όταν εφαρμογές Internet of Things (IoT) προστεθούν στην ήδη διευρυμένη χρήση των κινητών συσκευών. Ακόμα, εμφανίζεται η τάση προσθήκης στο δίκτυο άλλων απλών οικιακών συσκευών και άλλου επιπρόσθετου εξοπλισμού π.χ. ιατρικών μικροσυσκευών, συσκευών παρακολούθησης, καμερών ασφαλείας κλπ. Η διδακτορική αυτή διατριβή αποτελεί μία συνολική μελέτη και περιλαμβάνει ένα πλαίσιο σχετικά με την πέμπτη γενιά κινητής τηλεπικοινωνίας. Αναλύεται η κατάσταση των Τηλεπικοινωνιών στην Ελλάδα σε βάθος. Ακόμα, περιγράφονται οι σημαντικότερες έννοιες και τα πιο βασικά βήματα και οι σημαντικότερες εξελίξεις των υπαρχουσών γενεών κινητών δικτύων επικοινωνίας. Επιπρόσθετα, περιγράφεται το θεωρητικό πλαίσιο για τα κινητά δίκτυα επικοινωνίας, καθώς και διάφοροι όροι, που είναι απαραίτητοι για την κατανόηση της παρούσας διατριβής. Αναλύονται διεξοδικά οι σημαντικότερες τεχνολογίες, που αποτελούν δομικούς λίθους για την ανάπτυξη, αλλά και την εξέλιξη στη δόμηση και ύπαρξη της 5G γενιάς κινητής τηλεπικοινωνίας, όπως έχει ήδη περιγραφεί από πλήθος ερευνητικών δράσεων και περιλαμβάνουν τις τεχνολογίες: Υπέρπυκνες Αρχιτεκτονικές (Ultra-dense), Distributed Antenna Systems (DAS), Network Function Virtualization (NFV), Software Defined Networks (SDN), Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO), Cognitive Radio (CR), Milimeter Wave (mmWave), Cloud Computing και IoT και σύγκριση με τις σημερινές τεχνολογίες. Παρατίθενται τεχνο-οικονομικά μοντέλα, με βάση τις πιο σημαντικές τεχνολογίες, που συντελούν στην ανάπτυξη και προώθηση της 5G. Τα μοντέλα αυτά αποτελούν σημαντικό όπλο, ώστε οι πάροχοι να επενδύσουν σε νέες τεχνολογίες, να έχουν κέρδη και να καινοτομούν. Για το σκοπό αυτό επεξηγούνται τα αρχιτεκτονικά μοντέλα, τα μαθηματικά μοντέλα, οι παράμετροι, που επιλέγονται αλλά και τα αντίστοιχα πειράματα, που διεξάγονται για τις τεχνολογίες Ultra-density, DAS, NFV, SDN, Massive MIMO, CR, mmWave. Συνοψίζονται τα κυριότερα συμπεράσματα βάση των επιμέρους μελετών, που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής και προτείνονται ιδέες για μελλοντική έρευνα στον τομέα. Στα πλαίσια αυτά φιλοδοξείται ότι η συγκεκριμένη εργασία θα αποτελέσει ένα βασικό εργαλείο πληροφόρησης και ενημέρωσης για την επιστημονική και τηλεπικοινωνιακή κοινότητα σε ό,τι αναφορά στην τεχνο-οικονομική ανάλυση των τεχνολογιών, που αποτελούν τους θεμέλιους λίθους για τα δίκτυα Πέμπτης γενιάς.