Ενεργειακά αποδοτικά ενοποιημένα επίγεια και μη επίγεια δίκτυα επόμενης γενιάς
Creators: name: Μπρατσούδης, Χαράλαμπος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Δίκτυα 6ης γενιάς
Ενεργειακή απόδοση
Επιγεια και Μη-επίγεια δίκτυα
6G Networks
Energy efficiency
Terrestrial Non-terrestrial networks

description: This diploma thesis focuses on next generation 6G networks, the deployment of which is expected not earlier than 2030, and which will bring a variety of new technologies and capabilities. First, mobile networks and their generations are analyzed, starting from the distant 1G to the current 5G networks and their development throughout the years, while the key 6G technologies as well as the new possibilities they may offer are listed, along with the challenges they may face. Then, the related work is presented on the topic that this diploma thesis is called to analyze, presenting various solutions for the present problem. In particular, in contrast to the literature, this thesis provides a thorough joint study of the user association, computational resource allocation and traffic routing problems, with the aim of maximizing the energy efficiency of the network in conjunction with the user acceptance ratio. For the efficient allocation of the system's communication, computational and storage resources, a heuristic algorithm is proposed, which is simulated in MATLAB and compared with the State-of-the-Art. The performance evaluation results demonstrated the superiority of the proposed solution compared to the reference approach under different traffic scenarios and simulation parameters. In particular, the proposed solution is shown to achieve up to 84% higher energy efficiency, while introducing a low additional complexity to the system. Finally, useful conclusions are drawn, while some aspects requiring further study are analyzed to significantly improve the performance of the algorithm, and further reduce its complexity.
description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στα δίκτυα επόμενης γενιάς 6G, τα οποία αναμένονται το 2030 και μαζί τους μία πληθώρα νέων τεχνολογιών και δυνατοτήτων. Αρχικά, αναλύονται τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και οι γενιές τους, ξεκινώντας από το μακρινό 1G μέχρι το τωρινό 5G και η πορεία τους μέσα από τις εξελίξεις όλα αυτά τα χρόνια, ενώ παραθέτονται οι τεχνολογίες κλειδιά και οι δυνατότητες που ενδέχεται να έχει το 6G, με τις προκλήσεις που έρχεται να αντιμετωπίσει. Έπειτα, παρουσιάζεται η σχετική βιβλιογραφική έρευνα πάνω στο θέμα που καλείται να αναλύσει η διπλωματική εργασία, παρουσιάζοντας διάφορες λύσεις για το παρόν πρόβλημα. Συγκεκριμένα, σε αντίθεση με τη βιβλιογραφία, η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά εκτενώς και από κοινού τα προβλήματα της σύνδεσης των χρηστών με τους σταθμούς βάσης, της βέλτιστης κατανομής των πόρων και της δρομολόγησης των δεδομένων στο δίκτυο, με σκοπό να μεγιστοποιηθεί η ενεργειακή αποδοτικότητα του συστήματος και η αποδοχή των χρηστών από το δίκτυο. Για την επιτυχημένη ανάθεση των υπολογιστικών, επικοινωνιακών και αποθηκευτικών πόρων του συστήματος, προτείνεται ένας ευρετικός αλγόριθμος, ο οποίος εισάγεται στο MATLAB για να προσομοιωθεί και να συγκριθεί με τη βιβλιογραφία. Η σύγκριση έδειξε πως ο προτεινόμενος ευρετικός αλγόριθμος παρουσιάζει πολύ καλύτερες επιδόσεις από αυτόν της βιβλιογραφίας, φτάνοντας μέχρι και τα 84% καλύτερη ενεργειακή απόδοση, ενώ εισάγει χαμηλή επιπρόσθετη πολυπλοκότητα στο σύστημα. Τέλος, από την μελέτη των αποτελεσμάτων εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα ενώ προτείνονται κάποιες προσθήκες που μπορούν να βελτιώσουν τον αλγόριθμο σημαντικά στο μέλλον, αλλά και να μειώσουν περαιτέρω την πολυπλοκότητά του.