Αλγόριθμοι χρονοδρομολόγησης για ασύρματα συστήματα εκπομπής δεδομένων
Authors: Κακάλη Βασιλική 
Published: January 2014

Η εκπομπή δεδομένων αποτελεί μία αποτελεσματική μέθοδο διανομής πληροφοριών σε ασύμμετρα ασύρματα δίκτυα. Χαρακτηριστικά παραδείγματα εφαρμογών εκπομπής δεδομένων αποτελούν οι εφαρμογές ενημέρωσης της κίνησης των δρόμων, πρόγνωσης καιρού, διανομής ειδήσεων, ξενάγησης. Σε τέτοιου είδους εφαρμογές, οι απαιτήσεις των πελατών αναφορικά με τις μεταδιδόμενες πληροφορίες είναι συνήθως αλληλεπικαλυπτόμενες. Συνεπώς, η εκπομπή δεδομένων φαίνεται να είναι η πιο αποδοτική λύση καθώς η εκπομπή ενός πακέτου πληροφορίας είναι πιθανό να ικανοποιήσει ένα (πιθανώς μεγάλο) αριθμό πελατών. Στην παρούσα διατριβή προτείνονται τέσσερις αλγόριθμοι χρονοδρομολόγησης για ασύρματα συστήματα εκπομπής δεδομένων και ειδικότερα για ασύρματα συστήματα ώθησης δεδομένων με δυνατότητα προσαρμογής των προγραμμάτων εκπομπής τους στα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος στο οποίο λειτουργούν. Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι εξασφαλίζουν υψηλή απόδοση και δυνατότητα αποτελεσματικής προσαρμογής στις απαιτήσεις του περιβάλλοντος λειτουργίας τους. Αρχικά, προτάθηκε ένα ασύρματο σύστημα ώθησης για περιβάλλοντα με άνισα μεγέθη ομάδων πελατών και διαφορετικά επίπεδα προτεραιότητας εξυπηρέτησης της κάθε ομάδας. Λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος και το επίπεδο προτεραιότητας της κάθε ομάδας, ο εξυπηρετητής εκπομπής διαμορφώνει το πρόγραμμα εκπομπής του συστήματος με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται η δίκαιη εξυπηρέτηση όλων των ομάδων και να εξυπηρετούνται αποτελεσματικά τα διαφορετικά επίπεδα προτεραιότητας. Στην συνέχεια, προτάθηκε η χρήση έξυπνων κεραιών, αντί κεραιών σταθερού εύρους δέσμης στον εξυπηρετητή εκπομπής ενός προσαρμοστικού συστήματος ώθησης. Αξιοποιώντας την ιδιότητα των έξυπνων κεραιών να τροποποιούν το εύρος δέσμης τους, η περιοχή κάλυψης της κάθε κεραίας τροποποιείται ανάλογα με την τρέχουσα κατανομή των ομάδων των πελατών. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων έδειξαν ότι, η αντικατάσταση των κεραιών σταθερού εύρους δέσμης με έξυπνες κεραίες, οδήγησε σε σημαντική βελτίωση της απόδοσης του συστήματος. Ακόμα, προτάθηκε ένα κατανεμημένο προσαρμοστικό σύστημα ώθησης. Η καινοτομία του συστήματος αυτού έγκειται στην αντικατάσταση του μοναδικού μανθάνοντος αυτομάτου του σταθμού βάσης από ένα σύνολο κατανεμημένων μανθάνοντων αυτομάτων, τόσα σε αριθμό όσες και οι ομάδες των πελατών που εξυπηρετεί ο εξυπηρετητής εκπομπής. Η χρήση κατανεμημένων αυτομάτων καθιστά το σύστημα πιο ευαίσθητο στις μεταβολές των απαιτήσεων της κάθε ομάδας σε σχέση με το συγκεντρωτικό. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης έδειξαν ότι η κατανεμημένη μορφή του προτεινόμενου σχήματος, επιφέρει καλύτερη απόδοση και το καθιστά πιο δίκαιο στην εξυπηρέτηση σε σχέση με το συγκεντρωτικό προσαρμοστικό σύστημα. Τέλος, η διατριβή αυτή, εισήγαγε για πρώτη φορά την χρήση Κρυμμένων Μαρκοβιανών Μοντέλων ως μηχανή πρόβλεψης της ζήτησης των πελατών σε ένα σύστημα ώθησης δεδομένων. Το προτεινόμενο σύστημα χρησιμοποιεί μια μηχανή πρόβλεψης της ζήτησης βασισμένη στο Κρυμμένο Μαρκοβιανό Μοντέλο, υποβοηθούμενη από ένα σύνολο διανυσμάτων καταγραφής ιστορικού. Βάσει των αποτελεσμάτων (έξοδος) του μηχανισμού πρόβλεψης γίνεται και ο χρονοπρογραμματισμός των επικείμενων εκπομπών. Το προτεινόμενο σύστημα οδηγεί σε επιτυχείς προβλέψεις της ζήτησης των χρηστών και συνεπώς και στην αποτελεσματική εξυπηρέτηση τους.