Βέλτιστη Ανάθεση Χρηστών και Διαμοιρασμός Πόρων σε Ετερογενή Ασύρματα Δίκτυα

Αριστομενόπουλος, Γεώργιος; Aristomenopoulos, Georgios

dc.contributor.author	Αριστομενόπουλος, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Aristomenopoulos, Georgios	en
dc.date.accessioned	2014-11-05T10:52:32Z
dc.date.available	2014-11-05T10:52:32Z
dc.date.issued	2014-11-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39496
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.1316
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ετερογενή Δίκτυα	el
dc.subject	Ποιότητα της Υπηρεσίας	el
dc.subject	Βέλτιστη Κατανομή Πόρων	el
dc.subject	Ανάθεση Χρηστών σε Δίκτυα	el
dc.subject	Θεωρία Βελτιστοποίησης	el
dc.subject	Συναρτήσεις Χρησιμότητας	el
dc.subject	Heterogeneous Networks	en
dc.subject	Quality of Service	el
dc.subject	Optimal Resource Allocation	el
dc.subject	Network Selection	el
dc.subject	Optimization Theory	el
dc.subject	Utility Functions	el
dc.title	Βέλτιστη Ανάθεση Χρηστών και Διαμοιρασμός Πόρων σε Ετερογενή Ασύρματα Δίκτυα	el
dc.title	Optimal Network Selection and Resource Allocation in Heterogeneous Wireless Networks	en
dc.contributor.department	NETMODE - Network Management and Optimal Design Lab	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΔΙΚΤΥΑ ΚΙΝΗΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ	el
heal.classification	ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ	el
heal.classification	MOBILE COMMUNICATION NETWORKS	en
heal.classification	wireless	el
heal.classificationURI	http://localhost:8080/healp/data/11/8/17
heal.classificationURI	http://localhost:8080/healp/data/3/10
heal.classificationURI	http://localhost:8080/healp/data/11/8/17
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2013-03-29
heal.abstract	Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της βέλτιστης ανάθεσης χρηστών και διαμοιρασμού πόρων σε ενοποιημένα ετερογενή ασύρματα δίκτυα, με στόχο όχι μόνο τη βελτιστοποίηση της συνολικής απόδοσης του συστήματος αλλά ταυτόχρονα την αποτελεσματική διασφάλιση των απαιτήσεων Ποιότητας της Υπηρεσίας των χρηστών με υπηρεσίες μη πραγματικού και πραγματικού χρόνου. Η παρούσα μελέτη προτείνει, αναλύει, τεκμηριώνει θεωρητικά, και επιβεβαιώνει μέσω μοντελοποίησης και προσομοίωσης, βέλτιστες και μη λύσεις και αντίστοιχους αυτόνομους και κατανεμημένους αλγορίθμους για την επίτευξη του παραπάνω στόχου. Πιο συγκεκριμένα στοχεύει και επιτυγχάνει τη σχεδίαση, ανάπτυξη και επίλυση ενός ενοποιημένου πλαισίου που αντιμετωπίζει ολόκληρο το ετερογενές ασύρματο σύστημα σαν ένα ενιαίο πρόβλημα βελτιστοποίησης. Η συγχώνευση αυτή επιτυγχάνεται θέτοντας ένα κοινό στόχο ανεξαρτήτως του υποκείμενου δικτύου πρόσβασης, αυτόν της μεγιστοποίησης της συνολικής απόδοσης των υπηρεσιών των χρηστών σε σχέση με την διασφάλιση των αντίστοιχων κριτηρίων Ποιότητας της Υπηρεσίας τους. Τα τελευταία εκφράζονται με χρήση κανονικοποιημένων συναρτήσεων της απόδοσης της υπηρεσίας, τις επονομαζόμενες συναρτήσεις χρησιμότητας, υιοθετώντας έτσι ένα κοινό πλαίσιο βασισμένο στην θεωρία Μεγιστοποίησης Χρησιμότητας Δικτύου(Network Utility Maximization). Το σύνολο της μελέτης επικεντρώνεται σε δύο βασικούς άξονες, και εκτείνεται από αυτόνομες ευρετικές (heuristic) λύσεις που εξασφαλίζουν χαμηλής πολυπλοκότητας, εύκολα υιοθετήσιμες και υλοποιήσιμες, πλήρως αυτόνομες λύσεις, με το αντάλλαγμα της μη αποδεδειγμένης βελτιστότητας τους, σε κατανεμημένες βέλτιστες λύσεις που αντιθέτως εξασφαλίζουν το βέλτιστο σημείο λειτουργίας του συνολικού ενοποιημένου συστήματος, εισάγοντας όμως επιπλέον πολυπλοκότητα και σηματοδοσία στο σύστημα. Συγκεκριμένα, η πρώτη προσέγγιση μας παρακινείται από το γεγονός ότι το όραμα των μελλοντικών αυτόνομων δικτύων στοχεύει στην υλοποίηση αυτό-* (self-*) λειτουργιών για την βελτιστοποίηση και αυτό-προσαρμογή στο περιεχόμενο ή στα γεγονότα που απαιτούν αλλαγή συμπεριφοράς των συστημάτων, υπηρεσιών και εφαρμογών. Συνεπώς, προκειμένου α παράσχουμε την απαιτούμενη ευελιξία και κλιμάκωση στην διαδικασία διαχείρισης πόρων σε ένα ενοποιημένο ετερογενές δίκτυο, εισάγουμε την ένοια της αυτονομίας ως κινητήριας δύναμης που μας επιτρέπει την σχεδίαση ενός καινοτόμου αυτόνομου πλαισίου που μεγιστοποιεί το κέρδος του ενοποιημένου δικτύου. Αυτό επιτυγχάνεται επιτρέποντας την αυτό-προσαρμογή και αυτό-βελτιστοποίηση τόσο των κινητών κόμβων, όσο και των σταθμών βάσης, αναφορικά με τις διαδικασίες επιλογής του καταλληλότερου σημείου σύνδεσης και διαμοιρασμού των πόρων. Στον δεύτερο άξονα, στοχεύοντας στην βελτιστοποίηση του συνολικού ετερογενούς συστήματος υπό την υπόθεση της συνεργασίας μεταξύ των διαφόρων τεχνολογιών και επιπέδων, κινούμαστε σε δύο κατευθύνσεις αναλόγως με τον τύπο και τη δομή του ετερογενούς συστήματος. Συγκεκριμένα, στην πρώτη περίπτωση μελετάμε και σκιαγραφούμε το πρόβλημα της ταυτόχρονης ανάθεσης χρηστών και διαμοιρασμού πόρων σε ένα ετερογενές σύστημα αποτελούμενο από πολλαπλές κυψέλες διαφορετικών τεχνολογιών πρόσβασης (CDMA/WLAN/OFDMA). Στην δεύτερη περίπτωση, εξετάζουμε το ίδιο πρόβλημα αυτή τη φορά όμως επικεντρωνόμενοι σε ένα ετερογενές σύστημα αποτελούμενο μονάχα από κυψελωτά σημεία πρόσβασης ίδιας τεχνολογίας πρόσβασης, αλλά πολλαπλών επιπέδων. Στόχος είναι εκτός από την ικανοποίηση των απαιτήσεων Ποιότητας της Υπηρεσίας των χρηστών παρουσία διακυψελικών παρεμβολών, και ο βέλτιστος σχεδιασμός της περιοχής κάλυψης των κυψελών που θα μεγιστοποιήσουν την συνολική απόδοση του συστήματος. Σε κάθε περίπτωση και πάντα υπό το πρίσμα της ικανοποίησης ελάχιστων κριτηρίων Ποιότητας της Υπηρεσίας των χρηστών, προτείνουμε λύσεις και περιγράφουμε τις εκάστοτε μεθοδολογίες που εξασφαλίζουν την μεγιστοποίηση της απόδοσης του δικτύου αλλά και την αρραγή συνδεσιμότητα των χρηστών.	el
heal.abstract	Today’s wireless networking environment heterogeneity, in terms of various access networks with assorted architectural characteristics, has radically increased its complexity, raising scalability and compatibility issues. This thesis addresses the problem of joint optimal multi-access multi-cell resource allocation over a heterogeneous integrated wireless network, where overlapping cells of various access technologies (including CDMA, WLANs, e.t.c.) are assumed to assemble the wireless environment. The goal is to find the optimal operation point, regarding mobile nodes to cells’ base stations (or access points) assignment, and corresponding resource allocation that maximizes the network-wide revenue, in terms of users’ QoS-aware service performance. Optimal and suboptimal mechanisms and their underlying algorithms accomplishing the latter goal are proposed, analyzed and evaluated through modeling and simulation. Focus is placed on two directions, ranging from lowcomplexity, easily applicable autonomic heuristic solutions of unverified optimality though, to distributed optimal solutions, assuring the optimal operational point of the integrated network, under the burden of increased complexity and signaling. Specifically, our first approach is driven by the vision of future network autonomics, focusing on implementing self-* functions for self-optimization and selfadaptation to context or situation driven behavior changes in the networking environment, services or applications. In order toprovide the required flexibility and functional scalability in the joint resource management process, we introduce autonomicity as the vehicle that allows the design of a novel autonomic framework that maximizes overall integrated network’s revenue. The latter is accomplished by allowing mobile nodes and base stations to self-adapt and self-optimize their behavior with respect to the network selection and resource allocation processes. Our second approach, aiming at the global optimality of the integrated heterogeneous network, focuses on two diverse methodologies with respect to the access type and architectural design of the network. Specifically, initially the problem of distributed joint network selection and resource allocation in multi-access multicell heterogeneous wireless networks (CDMA/WLAN/OFDMA), is studied and analyzed. Moreover, the same problem is addressed in the case of two-tier CDMA Macrocell/Femtocell wireless networks. The goal is not only to satisfy users’ QoS prerequisites in the presence of co-tier and cross-tier interference, but also to determine cells’ optimal coverage area, maximizing network-wide throughput performance and mitigating intercell interference. Under all proposed schemes and in the light of users’ QoS requirements fulfillment, each methodology is analytically described and solutions are proposed, ensuring the seamless connectivity of the users and networks’ performance maximization.	en
heal.advisorName	Παπαβασιλείου, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Μάγκλαρης, Βασίλης	el
heal.committeeMemberName	Θεολόγου, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Αναγνώστου, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Ρούσσακη, Ιωάννα	el
heal.committeeMemberName	Κωττής, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Σταυρακάκης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	200
heal.fullTextAvailability	true