Μηχανισμοί υποστήριξης διαχείρισης γνωστικών συστημάτων επικοινωνιών
Authors: Αδαμοπούλου Ευγενία 
Published: August 2021

Τα γνωστικά δίκτυα προβάλλουν ως μια καινοτόμα, πολλά υποσχόμενη προσέγγιση του B3G οράματος. Προκρίνοντας το διαμοιρασμό του φάσματος και, συγκεκριμένα, την ευκαιριακή χρήση ζωνών συχνοτήτων που παραμένουν αχρησιμοποίητες στο χώρο και στο χρόνο, τα γνωστικά δίκτυα επιχειρούν να ανοίξουν το δρόμο στην ανάπτυξη νέων υπηρεσιών, στη βελτίωση της εμπειρίας του χρήστη, στην κατασκευή εξελιγμένων τερματικών συσκευών, καθώς και στην υιοθέτηση νέων, προηγμένων μεθόδων διαχείρισης. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής τα γνωστικά δίκτυα ορίζονται ως «Δίκτυα που μπορούν να «αισθάνονται» το περιβάλλον τους και να αντιδρούν, προληπτικά, ή διορθωτικά, σε εξωτερικά ερεθίσματα, αλλάζοντας τις παραμέτρους λειτουργίας τους με στόχο τη βέλτιστη προσαρμογή στις συνθήκες του περιβάλλοντος τους. Λαμβάνουν τις τελικές αποφάσεις διάρθρωσης, αυτόνομα, βασιζόμενα σε γνώση και εμπειρία που έχουν συγκεντρώσει κατά τη λειτουργία τους». Για την εκπλήρωση, λοιπόν, των απαιτήσεων εύρυθμης και αποδοτικής λειτουργίας ενός γνωστικού δικτύου, η παρούσα διατριβή προτείνει ένα μοντέλο αναφοράς, το οποίο περιλαμβάνει τις τρεις θεμελιώδεις και στενά συνδεδεμένες λειτουργικές φάσεις ενός τέτοιου δικτύου; τη λειτουργική φάσης της επαίσθησης, τη λειτουργική φάση της συλλογιστικής και τη λειτουργική φάση της λήψης αποφάσεων. Η λειτουργική φάση της επαίσθησης επικεντρώνεται στην ανάλυση του ραδιοπεριβάλλοντος μιας κυψέλης, ειδικά δε, στη διαδικασία λήψης και συλλογής μετρήσεων που αντανακλούν τις συνθήκες και τα επίπεδα θορύβου και παρεμβολών εντός των αξιοποιήσιμων ζωνών συχνοτήτων. Η λειτουργία της συλλογιστικής εστιάζεται στην ανακάλυψη των δυνατοτήτων των υποψήφιων εναλλακτικών διαρθρώσεων, δηλαδή των δυνητικών επιδόσεών τους ως προς συγκεκριμένα κριτήρια, σε περίπτωση εφαρμογής τους. Τέλος, η λειτουργία λήψης αποφάσεων έχει ως κύριο αντικείμενο τη λήψη απόφασης για τη βέλτιστη κατανομή διαρθρώσεων λαμβάνοντας υπόψη πλήθος παραμέτρων όπως είναι οι εκτιμήσεις για τις δυνατότητες των διαρθρώσεων, η χωρική κατανομή των τερματικών, ο βαθμός κινητικότητάς τους, το φορτίο κίνησης, το είδος των αιτούμενων υπηρεσιών, το κόστος αναδιάρθρωσης και οι πολιτικές των παροχών. Η διατριβή εστιάζεται στις δύο πρώτες λειτουργικές φάσεις και συγκεκριμένα, στη φάση της επαίσθησης και στη φάσης της συλλογιστικής. Στη φάση της συλλογιστικής η διατριβή προτείνει τη χρήση των κινητών τερματικών ως ένα εκτεταμένο δίκτυο αισθητήρων, που πραγματοποιεί μετρήσεις επαίσθησης, προτείνει μια λειτουργική αρχιτεκτονική τόσο για την πλευρά του γνωστικού δικτύου όσο και για την πλευρά του γνωστικού τερματικού και ορίζει το ρόλο κάθε λειτουργικής μονάδας καθώς και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των επιμέρους μονάδων. Επιπλέον, ορίζει κατάλληλο πρωτόκολλο για την επικοινωνία μεταξύ γνωστικού σταθμού βάσης και γνωστικού τερματικού και αξιοποιεί τα συγκριτικά πλεονεκτήματα κάθε μέτρου ποιότητας καναλιού για τους σκοπούς της επαίσθησης. Στη φάση της συλλογιστικής, η παρούσα διατριβή συνάγει τις δυνατότητες μιας πιθανής διάρθρωσης βάσει των συλλεχθέντων δεδομένων της διαδικασίας επαίσθησης, κάνει χρήση κατάλληλων τεχνικών μηχανικής μάθησης με στόχο το συγκερασμό της παρελθούσας εμπειρίας με πρόσφατα δεδομένα επαίσθησης προκειμένου να επιτευχθεί μια βελτιωμένη εκτίμηση των δυνατοτήτων των υποψήφιων διαρθρώσεων και εισάγει τη χρήση πιθανοτικών μοντέλων για την αξιόπιστη εκτίμηση των δυνατοτήτων των υποψήφιων διαρθρώσεων και την αντιμετώπιση της στοχαστικής φύσης των χαρακτηριστικών του ραδιοπεριβάλλοντος. Τέλος συγκρίνει τα αποτελέσματα των επιμέρους τεχνικών μάθησης και εξάγει χρήσιμα συμπεράσματα.