Αποτίμηση της απόδοσης δικτύου ραδιοπρόσβασης νέφους (Cloud Radio Access Network - C-RAN) με κοινή εφαρμογή των τηλεπικοινωνιακών και υπολογιστικών πόρων του δικτύου

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η ανάλυση του δικτύου ραδιοπρόσβασης νέφους (CloudRadio Access Network – C-RAN), καθώς και η αποτίμηση της απόδοσής του με κοινή εφαρμογή των τηλεπικοινωνιακών και υπολογιστικών του πόρων.Με την εισαγωγή της τεχνολογίας της 5ης γενιάς δικτύων (5G), ο τομέας των τηλεπικοινωνιών περνάει σε ένα στάδιο αξιοσημείωτων μεταβολών. Η ραγδαία αύξηση του τηλεπικοινωνιακού φόρτου σε συνδυασμό με την εμφάνιση νέων απαιτήσεων, οδήγησε στην ανάγκη ανάπτυξης μιας αρχιτεκτονικής δικτύου ικανής να αντεπεξέλθει σε αυτές τις προκλήσεις, στηρίζοντας ένα δίκτυο υψηλής απόδοσης, βελτιωμένων ρυθμών μετάδοσης και χαμηλών καθυστερήσεων. Η αρχιτεκτονική δικτύου C-RAN στέκεται ικανή να αντιμετωπίσει όλες αυτές τις προκλήσεις, εστιάζοντας στην καινοτομία του διαχωρισμού των τηλεπικοινωνιακών και υπολογιστικών πόρων του συστήματος, RRH και BBU στο σταθμό βάσης (BS). Η επιτυχής εφαρμογή της είναι ικανή να επιφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα με κυρίαρχα αυτά της μείωσης του κόστους, την εξυπηρέτηση νέων απαιτήσεων και υπηρεσιών καθώς και την ενίσχυση της ευελιξίας του δικτύου. Η ανάλυση αυτού του τύπου δικτύου θα πραγματοποιηθεί στην παρούσα διπλωματική μέσω της εφαρμογής συγκεκριμένων μοντέλων τηλεπικοινωνιακής κίνησης, όπως της Πολυδιάστατης Κίνησης και των μοντέλων με δυνατότητα Επανάκλησης. Το μοντέλο Πολυδιάστατης Κίνησης αφορά συστήματα τα οποία εξυπηρετούν υπηρεσίες διαφορετικού τύπου, οι κλήσεις των οποίων γίνονται δεκτές στο σύστημα εφόσον υπάρχουν διαθέσιμες μονάδες εξυπηρέτησης τουλάχιστον ίσες με τις απαιτήσεις της κάθε υπηρεσίας. Το μοντέλο με δυνατότητα Επανάκλησης δίνει την ευκαιρία στις απορριφθήσες κλήσεις να προσπαθήσουν ξανά τη σύνδεσή του στο σύστημα με μικρότερες απαιτήσεις σε εύρος ζώνης, με συνέπεια την επίτευξη μικρότερου ποσοστού πιθανοτήτων απώλειας κλήσεων. Έτσι, η εφαρμογή των προτεινόμενων μαθηματικών μοντέλων σε κάθε περίπτωση, θα μας οδηγήσει στην αποτελεσματικότερη αποτίμηση της απόδοσης του δικτύου.

The purpose of this diploma thesis is the analysis of the Cloud Radio Access Network – C-RAN, as well as the evaluation of its performancewith a joint application of its telecommunication and computanional network resources. With the introduction of 5G technology, telecommunications systems enter a stage where remarkable changes occure. The rapid increase of traffic load combined with the emergence of new network requirements has led to the need of developing a network architecture capable of supporting a network of high efficiency, improved transmission rates and low latency. C-RAN architecture is able to meet all these challenges, while focuses on the innovation of a functional split in the Base Station (BS) where the Remote Radio Heads – RRH are separeted from the Baseband Units – BBU.Its successful implementation is able to bring significant benefits where among them cost reduction, the entrance of new network requirements and services as well as enhanced network flexibility, are the ones that dominate. In this diploma thesis is carried out the analysis of this type of network through the application of specific Teletraffic Models, the Multi-rate Loss Model and the Retry Models. The Multi-rate Loss Model refers to systems that serve different types of services, whose calls are accepted by the system if and only if there are service units available. The Retry Models allows rejected calls to retry their connection to the system with reduced requirements, offering a lower chance of losing calls. The application of the proposed mathematical models will lead us to a more efficient evaluation of the overall network performance.