Διαχείριση Σταθµών Βάσης για Εξοικονόµηση Ενέργειας σε Κινητά Δίκτυα Πρόσβασης

Abstract

Αυτή η διπλωµατική εργασία µελετάει την ελαχιστοποίηση της σπαταλόµενης κατανάλωσης ενέργειας που παράγεται από ένα κινητό δίκτυο πρόσβασης κατά την διάρκεια µιας ηµέρας. Τη σηµερινή εποχή έχει διαπιστωθεί ότι τα κινητά δίκτυα πρόσβασης σπαταλούν ενέργεια κατά την λειτουργία τους σε χαµηλό έως µέτριο φορτίο κίνησης. Αυτό συµβαίνει διότι οι φορείς που παρέχουν κινητές υπηρεσίες αναπτύσσουν ένα δίκτυο έτσι ώστε να εξυπηρετεί την κίνηση στις ώρες αιχµής. Γι’ αυτό το λόγο τώρα οι φορείς αυτοί ψάχνουν τρόπους για την βέλτιστη λειτουργία του εξοπλισµού τους. Για την µελέτη της διπλωµατικής εργασίας αναπτύξαµε ένα αλγοριθµικό µοντέλο το οποίο προσοµοιώνει τα κινητά δίκτυα πρόσβασης µε βάσει την τεχνολογία UMTS. Σε αυτό το µοντέλο εισάγαµε µια µέθοδο που προσαρµόζει την ισχύ εκποµπής ενός σταθµού βάσης σύµφωνα µε το φορτίο κίνησης που εξυπηρετεί, περιορισµούς που αποφασίζουν την δέσµευση ενός χρήστη σε ένα σταθµό βάσης ή όχι, και µαθηµατικά µοντέλα εξισώσεων για τον υπολογισµό της κατανάλωσης ενέργειας σε ένα σταθµό βάσης. Για την επίτευξη του αντικειµενικού στόχου της διπλωµατικής έγινε διαχείριση των Micro σταθµών βάσης ενός κινητού δικτύου πρόσβασης. Για την διαχείριση τους χρησιµοποιήσαµε τους σταθµούς βάσης δυναµικά και στατικά. Η δυναµική µέθοδος αποφασίζει ποιος θα παραµείνει ενεργός, αυξάνοντας την ισχύ εκποµπής του, ή σε κατάσταση ύπνου ανάλογα µε το φορτίο κίνησης του. Από την άλλη µεριά η στατική µέθοδος θεωρεί ότι ένας προκαθορισµένος αριθµός σταθµών βάσης παραµένει ενεργός, αυξάνοντας την ισχύ εκποµπής τους, µε στόχο την κάλυψη όλης της περιοχής. Παρατηρήθηκε ότι υπάρχει χώρος για µείωση της κατανάλωσης ενέργειας χωρίς να περιορίζονται οι απαιτήσεις των χρηστών. Η εξοικονόµηση ενέργειας που σηµειώθηκε είναι της τάξης των 20% καθ’ όλη την διάρκεια της ηµέρας. Αυτό που καταφέραµε όµως σε αυτή τη διπλωµατική εργασία είναι ο συνδυασµός των δύο παραπάνω µεθόδων για την επιπλέον µείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά την διάρκεια µιας ηµέρας. Το συµπέρασµα που πάρθηκε είναι ότι, χρησιµοποιώντας την στατική διαχείριση σε ορισµένους σταθµούς βάσης για πλήρη κάλυψη της περιοχής και την δυναµική στους υπόλοιπους, χωρίς την αύξηση της ισχύς εκποµπής τους, είναι δυνατόν να ενισχύσουµε την χωρητικότητα της πρώτης σε χρονικές περιόδους που αυτή δεν έχει την δυνατότητα να επιτύχει µείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Με αυτόν τον τρόπο επιτεύχθηκε εξοικονόµηση ενέργειας της τάξης 30% κατά την διάρκεια µιας ηµέρας µε την πιθανότητα διακοπής λειτουργίας των χρηστών να παραµένει κάτω από το 1%.