Management architecture for heterogeneous high-speed fourth generation wireless communications environments
Authors: Γαλάνη Αρίστη 
Published: January 2014

Τα ετερογενή περιβάλλοντα ασύρματων επικοινωνιών υψηλών ταχυτήτων 4ης γενιάς απαιτούν προηγμένη διαχειριστική λειτουργικότητα. Στην διατριβή, μία αρχιτεκτονική διαχείρισης παρουσιάζεται ως μέσο καθοδήγησης των Ασύρματων Δικτύων Πρόσβασης με δυνατότητα δυναμικής αναδιάρθρωσης και των νοημόνων κινητών τερματικών, σε αυτό το γεμάτο προκλήσεις περιβάλλον. Η αρχιτεκτονική παραγματοποιεί συνδυαστική βελτιστοποιημένη αξιοποίηση φάσματος και ραδιοπόρων, μέσω βελτιστοποιημένης εκμετάλλευσης της διαφορετικότητας του ετερογενούς ασύρματου οικοσυστήματος. Συγκεκριμένα, η αρχιτεκτονική διαχείρισης καθορίζει την κατάλληλη ασύρματη τεχνολογία πρόσβασης και τις αντίστοιχες συχνότητες λειτουργίας για κάθε ένα από τα διαχειριζόμενα δίκτυα (βελτιστοποιημένη αξιοποίηση φάσματος), και καθοδηγεί τα κινητά τερματικά στην επιλογή του κατάλληλου Ασύρματου Δικτύου Πρόσβασης για σύνδεση (βελτιστοποιημένη αξιοποίηση ραδιοπόρων). Η αρχιτεκτονική διαχείρισης, όσον αφορά την επιλογή ραδιοπόρων, εστιάζει στην κατανεμημένη, μεταξύ δικτύου και τερματικού, διαδικασία απόφασης για την τελική επιλογή της ραδιοσύνδεσης κάθε τερματικού. Δύο ελαφρά διαφοροποιημένες προσεγγίσεις για την λειτουργική αρχιτεκτονική παρουσιάζονται αναλυτικά, καθώς και η συσχέτιση των λειτουργικών τους στοιχείων. Η συσχέτιση δεικνύει την δυνατότητα της απαραίτητης συνεργασίας και διαλειτουργικότητας των δύο αρχιτεκτονικών. Για την αρχιτεκτονική που υιοθετήθηκε ως βάση για την συνέχιση της ερευνητικής εργασίας, παρουσιάζεται η ροή πληροφορίας μεταξύ των λειτουργιών που συνιστούν την κεντρική διαχειριστική οντότητα της αρχιτεκτονικής, καθώς και μεταξύ του κεντρικού συστήματος διαχείρισης και των εξωτερικών οντοτήτων. Στη συνέχεια, βάση της προαναφερόμενης ροής πληροφορίας, τα μηνύματα που ανταλλάσσονται μεταξύ της κεντρικής διαχειριστικής οντότητας και των διαχειριζόμενων οντοτήτων, καθορίζονται υπό την μορφή βασικών διαδικασιών (περιεχόμενοι βασικοί παράμετροι και δομή των μηνυμάτων), και υπολογίζεται το αναμενόμενο μέγεθός τους. Ο καθορισμός των διαδικασιών και η εκτίμηση του αναμενόμενου μεγέθους τους, αποτελεί την βάση για την πραγματοποίηση των αντίστοιχων διασυνδέσεων. H υλοποίηση των διασυνδέσεων απαιτεί τον καθορισμό των κατάλληλων μηχανισμών και πρωτοκόλλων ανταλλαγής πληροφορίας για την πραγματοποίηση των προαναφερόμενων διαδικασιών. Σε αυτό το πλαίσιο, παρουσιάζονται οι βασικές απαιτήσεις για την υλοποίηση των διασυνδέσεων, καθώς και υποψήφιες λύσεις. Επιπλέον, πραγματοποιείται αξιολόγηση της αρχιτεκτονικής, όσον αφορά την εκτίμηση της απόδοσής της και την εκτίμηση του διαχειριστικού φορτίου, το οποίο εισάγεται από την ενσωμάτωση στο δίκτυο της προαναφερόμενης διαχειριστικής λειτουργικότητας. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητα της αρχιτεκτονικής, καθώς και την βιωσιμότητά της. Η λειτουργία της αρχιτεκτονικής διαχείρισης θα ευεργετήσει όλα τα σχετιζόμενες ομάδες: παρόχους δικτύων, κατασκευαστές δικτυακού και τερματικού εξοπλισμού, παρόχους υπηρεσιών, ρυθμιστικούς φορείς και χρήστες. Συγκεκριμένα, μέσω της αξιοποίησης της διαφορετικότητας των συνεργαζόμενων ετερογενών συστημάτων και των διαθέσιμων συχνοτήτων, καθώς της μέγιστης επαναχρήσης των δικτυακών στοιχείων και της αποφυγής υπερδιαστασιολόγησης του δικτύου για εξυπηρέτηση πιθανού μεταβλητού φορτίου κίνησης, οι πάροχοι δικτύων θα μπορέσουν να μειώσουν τα λειτουργικά έξοδα και τα έξοδα για την προμήθεια και εγκατάσταση νέου εξοπλισμού, και να παρέχουν βέλτιστες υπηρεσίες, που αντιστοιχούν σε συνεχή και προσωποποιημένη παροχή εφαρμογών με την απαιτούμενη ποιότητα υπηρεσίας, με αντίστοιχο μειωμένο κόστος. Ταυτόχρονα, οι χρήστες θα έχουν την δυνατότητα ανεμπόδιστης χρήσης των επιθυμητών υπηρεσιών σε αποδεκτές τιμές. Η αρχιτεκτονική θα διευκολύνει την συνεργασία μεταξύ των παρόχων εφαρμογών και υπηρεσιών και των παρόχων δικτύων, καθώς μειώνει σημαντικά το απαιτούμενο χρονικό διάστημα για την εφαρμογή των εξελιγμένων χαρακτηριστικών των νέων εφαρμογών και υπηρεσιών. Επιπλέον, θα επιτρέψει την μετάβαση σε νέες τυποποιήσεις, γεγονός που θα διευκολύνει τους κατασκευαστές δικτυακού και τερματικού εξοπολισμού. Τέλος, η αρχιτεκτονική διαχείρισης μπορεί να είναι ένα απλό αλλά ισχυρό εργαλείο για τους ρυθμιστικούς φορείς, για την επίτευξη βελτιστοποιημένης αποτελεσματικότητας φάσματος.