Energy efficient user association and handover in 5G heterogeneous cloud radio access networks
5G heterojen bulut radyo erişim ağlarında enerji verimli kullanıcı birliği ve aktarımı
- Tez No: 611758
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 157
Özet
5G teknolojisinin kablosuz ağların veri hızını iyileştirmesi, düşük gecikme süreli, ultra güvenilir ve enerji tasarruflu iletişim sağlaması beklenmektedir. Heterojen Bulut Radyo Erişim Ağı, LTE hücresel frekanslarda çalışan makro baz istasyonları ile milimetre dalga frekanslarda çalışan küçük baz istasyonlarının bulut altyapıları ile birleştirilerek, yukarıda belirtilen hedeflere ulaşma amaçlı önerilmiştir. 5G Heterojen Bulut Radyo Erişim Ağlarda yüksek veri hızlarının sağlanması için, küçük baz istasyonlarının yoğun şekilde konumlandırılması gerekmektedir, çünkü milimetre dalga spektrumunda bulunan yüksek bant genişliği veri hızı taleplerini karşılamayı sağlar. Öte yandan, ultra güvenilir ve düşük gecikmeli iletişim için, milimetre dalga sinyalleri fiziksel tıkanmaya karşı çok hassas olduğundan yüksek yol kaybının üstesinden gelmek için özel teknikler kullanılmaktadır. Bununla birlikte, küçük baz istasyonlarının yoğun şekilde konumlandırılması güç tüketiminde ve karbon emisyonunda bir artışa yol açarken, ultra güvenilir ve düşük gecikmeli iletişim için önerilen teknikler, ek yükte artışa ve ulaşılabilir hızda ve gecikme performanslarında azalmaya neden olmaktadır. Sonuç olarak bu, daha verimli ve güvenilir kullanıcı ilişkilendirme yaklaşımları bulmak için araştırma çabalarını teşvik eder. Bu amaçla, bu tez esas olarak 5G Heterojen Bulut Radyo Erişim Ağlarda yeni ve enerji verimli kullanıcı ilişkilendirme yöntemlerinin ve bir aktarım algoritmasının geliştirilmesine odaklanmaktadır. İlk olarak, 5G için önerilen gerçekçi güç tüketimi modeline dayanarak, yukarı bağlantı / aşağı bağlantı ayrılmış Heterojen Bulut Radyo Erişim Ağlarda enerji tasarruflu bir kullanıcı ilişkilendirme yaklaşımı önerilmiş ve önerilen modelin güç tüketimi, gecikme ve adalet alanındaki gelişmeleri incelenmiştir. Ayrıca, bir mobil senaryoda milimetre dalga sinyallerinin tıkanmalara karşı sağlamlığını arttırmak için, çoklu bağlantı tekniğine dayanan bir Kullanıcı-Baz İstasyonu ilişkilendirme yöntemi önerilmiş ve önerilen Kullanıcı-Baz İstasyonu ilişkilendirme yönteminin güç tüketimi, ulaşılabilir hızı, gecikme ve güvenilirliği araştırılmıştır. Son olarak, yüksek hareketlilik durumunda çoklu bağlantı tabanlı yukarı bağlantı / aşağı bağlantı ayrılmış Heterojen Bulut Radyo Erişim Ağların ulaşılabilir hızı ve gecikme ve güvenilirlik performanslarını arttırmak için, aktarım sayısını en aza indirmeyi amaçlayan enerji kısıtlı bir devir politikası önerilmiştir. Önerilen algoritmaların mevcut yöntemlere göre üstünlüğü, farklı ağ boyutları ve çeşitli veri hızı gereksinimleri için en uygun olana yakınlık açısından simülasyonlarla gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
5G wireless networks are expected provide data rate improvement, low-latency, ultra-reliable and energy-efficient communication. Heterogeneous Cloud Radio Access Network (HCRAN) has been proposed to meet the aforementioned goals in 5G through the combination of Macro Base Stations (MBS)s, which operate at LTE cellular frequencies, and Small Base Stations (SBS)s, which operate at mmWave frequencies, with cloud infrastructures. For the provision of high data rates in 5G HCRANs, dense deployment of SBSs is necessary because high bandwidth available in millimeter wave spectrum enables to meet the data rate demands. On the other hand, for ultra-reliable and low-latency communication, special techniques are used to overcome high pathloss since mmWave signals are very susceptible to physical blockage. However, dense deployment of SBSs leads to a rise in power consumption and carbon emission, whereas techniques proposed for ultra-reliable and low-latency communication cause increase in signaling overhead and decrease in achievable rate and latency performances. This, in result, drives research efforts to find more energy efficient and reliable user association approaches. To that end, this thesis mainly focuses on the development of novel energy efficient user association methods and a handover algorithm in 5G HCRANs. First, based on the realistic power consumption model proposed for 5G, an energy-efficient user association approach is proposed in Uplink/Downlink Decoupled HCRANs and improvements of the proposed model in power consumption, delay and fairness have been examined. In addition, to enhance the robustness of mmWave signals to blockages in a mobile scenario, a User-Base Station association method, which is based on multi-connectivity technique, is proposed and the effects of the proposed User-Base Station association method on the power consumption, achievable rate, delay and reliability have been investigated. Last, to increase achievable rate, latency and reliability performances of Multi-Connectivity based Uplink/Downlink Decoupled HCRANs in case of high mobility, an Energy constrained Handover policy has been proposed to minimize the number of handovers. The supremacy of the proposed algorithms over existing methods are demonstrated by simulations in terms of closeness to the optimal for different networks sizes and various data rate requirements.
Benzer Tezler
- Energy aware endurance framework for mission critical aerial networks
Güdümlü havasal ağlar için enerji farkında endürans modeli
YUSUF ÖZÇEVİK
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Resilient ultra dense networks under UAV coverage for disaster management
Afet yönetiminde İHA'lar ile dayanıklı ultra yoğun ağlar
ELİF BOZKAYA
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Yeni nesil yeşil hücresel haberleşme sistemlerinde baz istasyonu anahtarlaması ile enerji verimli kullanıcı ataması
Energy efficient user association in next generation green cellular networks by base station switching
ALİ YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TOLGA GİRİCİ
- Sıcak-kuru iklim bölgelerinde enerji korunumu-yerleşme dokusu-form etkileşimi:Geleneksel Diyarbakır evleri örneği
Energy conservation-settlement pattern–form interaction in hot-arid climate zone:Traditional Diyarbakır houses
İDİL ERDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
- Geleneksel ve modern bağ evi örneklerinin soğutma enerjisi korunumunda etkili olan tasarım değişkenleri açısından değerlendirilmesi
The evaluation of traditional and modern summer house samples in terms of design parameters which are effective in cooling energy savings
ASLI BALCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. ŞULE FİLİZ AKŞİT
YRD. DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU