پژوهش محقق ایرانی درباره ی کاهش مصرف انرژی در شبکه ارتباطی 5G
نکسترو: طاهره رحمتی در چارچوب رساله دکتری، پژوهشی را با عنوان مدیریت انرژی-کارای تداخل در شبکه های سلولی ناهمگن و فوق متراکم با ارتباطات دوطرفه با حمایت بنیاد ملی علم ایران به انجام رسانده است.
به گزارش نکسترو به نقل از معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری، طاهره رحمتی در چارچوب رساله دکتری و با راهنمایی بهروز شاهقلی قهفرخی در دانشگاه اصفهان، پژوهشی را با عنوان «مدیریت انرژی-کارای تداخل در شبکه های سلولی ناهمگن و فوق متراکم با ارتباطات دوطرفه» به انجام رسانده است.
رحمتی در رابطه با این طرح توضیح داد: توسعه چشم گیر تعداد دستگاههای متصل به شبکه های سیار و ظهور خدمات مختلف همراه با تقاضای کاربران برای کیفیت بیش از یک سو و رشد نمایی بار ترافیک از طرفی، شبکه های ارتباطی سلولی را با چالش مواجه نموده است. در پاسخ گویی به این نیازمندی ها، شبکه نسل پنجم با هدف رشد بسیار زیاد در میزان ترافیک (حدود ۱۰۰۰ برابر)، افزایش قابل توجه تعداد دستگاههای مرتبط، ارتقاء نرخ داده کاربران، کاهش تأخیر، افزایش قابلیت اطمینان و در نهایت کاهش مصرف انرژی تعریف شده است.
وی اضافه کرد: برای رسیدن به این فاکتورهای کلیدی عملکرد، فناوری های گوناگونی درحال توسعه هستند که همچون آنها میتوان به ارتباطات دستگاه به دستگاه، سیستم های چندآنتنی انبوه، ارتباطات میلی متری، شبکه دسترسی مبتنی بر ابر، مجازی سازی منابع بی سیم و شبکه های ناهمگن اشاره نمود. در این بین، شبکه های فوق متراکم، ارتباطات میلی متری و سیستم های چندآنتنی انبوه به عنوان سه فناوری پیشران در شبکه ۵G مورد توجه قرار گرفته اند.
این پژوهشگر افزود: شبکه های فوق متراکم با ارتباطات دوطرفه گزینه ای نویدبخش در تحقق تأمین ظرفیت بالا و سرویس دهی انبوه، در شبکه های سلولی است. در این شبکه ها، علاوه بر دکل های بزرگ مخابراتی معمول (ایستگاه های پایه ماکرو)، تعداد بسیار زیادی ایستگاه پایه کوچک در فضای شهر و داخل ساختمان ها نصب می شوند. این تراکم بالا، سبب می شود فاصله کاربر تا آنتن کمتر شده و سرعت و پوشش شبکه به صورت قابل ملاحظه ای افزایش یابد. در حالت عادی، تجهیزات کاربران مانند گوشیهای همراه برای ارسال و دریافت داده از دو کانال فرکانسی جداگانه استفاده می نماید. فناوری ارتباطات دوطرفه این امکان را فراهم می آورد که ارسال و دریافت داده در آن واحد و روی یک فرکانس واحد صورت گیرد. این کار در حالت ایدئال می تواند ظرفیت شبکه را تا دوبرابر افزایش دهد. بااین حال، این شبکه ها با محدودیت های مصرف انرژی و تداخل بالا مواجهند که عدم مدیریت صحیح آن می تواند بر کارآمدی کلی شبکه تأثیر منفی بگذارد.
رحمتی در تشریح اهداف این رساله بیان کرد: هدف این طرح، عرضه راهکاری برای مدیریت همزمانِ منابع شبکه (مانند فرکانس و توان ارسال) و مصرف انرژی است. ایده اصلی اینست که به جای فعال نگه داشتن تمام ایستگاههای پایه کوچک، به شکل هوشمند و پویا بعضی از آنها را در زمان هایی که ترافیک کم است، در حالت خواب یا غیرفعال قرار دهیم و کاربران آن منطقه را به ایستگاههای مجاور فعال منتقل نماییم. همزمان، توان ارسال ایستگاههای فعال و کانال های رادیویی آنها هم باید به بهترین شکل بین کاربران توزیع شود تا هم تداخل کم شود، هم کیفیت سرویس مورد نیاز کاربران تأمین شود و در کل راندمان انرژی شبکه حداکثر شود.
وی تصریح کرد: برای حل این مساله پیچیده، دو رهیافت در این رساله دنبال شده است که رهیافت نخست، راهکاری متمرکز است که در آن مرکز کنترل (مانند ایستگاه پایه ماکرو) با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی ریاضی، تصمیم می گیرد که کدام ایستگاههای کوچک خاموش شوند و منابع چطور تخصیص یابند. سپس، با عنایت به پویایی بالا و تغییرات سریع در شبکه های موبایل، در رهیافت دوم استفاده از الگوریتم های یادگیری تقویتی مورد بررسی قرار گرفت. در این رهیافت، دو راهکار عرضه گردید: راهکار نخست از مدیریت متمرکز خاموشی ایستگاههای پایه و تخصیص توزیع شده منابع بهره می برد و راهکار دوم از نگاهی کاملا توزیع شده در مدیریت خاموشی ایستگاههای پایه و تخصیص منابع استفاده می نماید. نتایج شبیه سازی ها، کارآمدی الگوریتم های پیشنهادی را در بهبود راندمان انرژی با غیرفعال کردن سلول های کوچک بیشتر، بخصوص در شبکه هایی با بار زیاد، نشان میدهد.
حرف آخر اینکه فناوری ارتباطات دوطرفه این امکان را فراهم می آورد که ارسال و دریافت داده در آن واحد و روی یک فرکانس واحد صورت گیرد. ایده اصلی این است که به جای فعال نگه داشتن تمام ایستگاههای پایه کوچک، بشکل هوشمند و پویا برخی از آنها را در زمان هایی که ترافیک کم است، در حالت خواب یا غیرفعال قرار دهیم و کاربران آن منطقه را به ایستگاههای مجاور فعال منتقل نماییم. در این رهیافت، دو راهکار عرضه گردید: راهکار نخست از مدیریت متمرکز خاموشی ایستگاههای پایه و تخصیص توزیع شده منابع بهره می برد و راهکار دوم از نگاهی کاملا توزیع شده در مدیریت خاموشی ایستگاههای پایه و تخصیص منابع استفاده می نماید.
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب