Zastosowanie w sieciach komórkowych stacji przekaźnikowych

Krzysztof Bąkowski
Politechnika Poznańska / Katedra Radiokomunikacji
Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych
za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Zastosowanie w sieciach komórkowych stacji przekaźnikowych
wspomaganych kodowaniem sieciowym w warstwie fizycznej
W związku z rewolucją informatyczną oraz rozwijającym się społeczeństwem
informatycznym, wzrasta zapotrzebowanie na szerokopasmowy bezprzewodowy dostęp do
Internetu oraz innych usług mobilnych. Pojawiają się również nowe rodzaje oraz scenariusze
komunikacji miedzy urządzeniami wyposażonymi w interfejs radiowy. Zmiany te wymagają
dalszego rozwoju systemów radiokomunikacyjnych, co niejednokrotnie wiąże się ze
zmianami zarówno w interfejsie radiowym jak i w architekturze sieci.
Łącze w górę
Łącze w dół
Łącze kodowane sieciowo
Interferencja
BS Stacja Bazowa
MS Stacja Mobilna
RS Stacja Przekaźnikowa
BS
MS
RS
MS
BS
MS
MS
MS
RS
MS
MS
MS
MS
RS
BS
W klasycznych sieciach różne strumienie danych są przesyłane od węzła
początkowego do węzła końcowego przez węzły pośredniczące, które kierują odpowiednie
strumienie do kolejnych węzłów sieci bez zmiany ich zawartości zgodnie z określoną trasą.
Gdy zastosujemy kodowanie sieciowe, pośredniczące w transmisji danych węzły sieci
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
odpowiednio łączą strumienie danych wykonując na nich określone operacje matematyczne
przed przesłaniem ich w kierunku ich węzła docelowego. Zastosowanie kodowania
sieciowego w warstwie fizycznej systemów bezprzewodowych cieszy się w ostatnich latach
dużym zainteresowaniem badaczy z powodu tzw. rozgłoszeniowego charakteru kanału
radiowego. Kodowanie sieciowe może zostać wykorzystane do zwiększenia sprawności
energetycznej
sieci
bezprzewodowych,
poprawy
wydajności
łączy
radiowych
oraz
zwiększenia przepływności systemów radiowych w różnych scenariuszach. Istnieje również
możliwość połączenia przetwarzania wieloantenowego z kodowaniem sieciowym w warstwie
fizycznej. Gdy zarówno odbiornik jak i nadajnik wyposażone są w wiele anten, możliwe jest
wykorzystanie wymiaru przestrzennego, oprócz czasowego i częstotliwościowego, do
jednoczesnej transmisji do wielu użytkowników. W dotychczasowych pracach poświęconych
transmisji dwukierunkowej z przekaźnikami z wykorzystaniem kodowania sieciowego w
warstwie fizycznej brak jest analizy systemów wielokomórkowych z uwzględnieniem
interferencji występującej między różnymi połączeniami oraz z realistycznym modelowaniem
środowiska propagacyjnego. Celem prowadzonych badań jest weryfikacja efektywności
zastosowania kodowania sieciowego w warstwie fizycznej sieci komórkowych składających
się ze stacji bazowych i przekaźników. Ponadto należy ocenić, jak duży wpływ na łączną
przepływność sieci komórkowej ma wprowadzana interferencja i jakie mechanizmy
zapewniają najlepszą jej minimalizację. Kluczową kwestią dla możliwości oceny propozycji
rozwiązań dla przyszłych sieci komórkowych jest wypracowanie nowych metod i narzędzi
pozwalających na ich ocenę w nowych scenariuszach oraz środowiskach propagacyjnych.
Zastosowanie stacji przekaźnikowych wspomaganych kodowaniem sieciowym wymaga
opracowania nowych narzędzi symulacyjnych. Stacje takie to jeden z przewidywanych
komponentów systemów radiokomunikacyjnych po roku 2020. Jednym z bezpośrednich
rezultatów pracy nad rozprawą doktorską będzie stworzenie innowacyjnych narzędzi
symulacyjnych, służących do modelowania środowiska radiowego zgodnie z prognozami na
rok 2020. Z gospodarczego punktu widzenia posiadanie wspomnianych narzędzi
badawczych o charakterze wysoce specjalistycznym otwiera nie tylko nowe możliwości
badawcze, ale przede wszystkim pozwala na zaoferowanie potencjalnym klientom bazy
naukowej
i
narzędziowej
telekomunikacyjnych,
czy
też
do
przebadania
modyfikacji
propozycji
obecnych.
przyszłych
Istnieje
również
systemów
możliwość
bezpośredniego skomercjalizowania wyników poprzez sprzedaż licencji na wytworzone
oprogramowanie. Jako wyspecjalizowane narzędzie może ono posłużyć nie tylko do
prowadzenia zawansowanych prac, ale również podnosi potencjał badawczy Politechniki
Poznańskiej i służy umocnieniu wizerunku Uczelni jako wysoko innowacyjnej jednostki
naukowo-akademickiej. Realna możliwość zaoferowania przeprowadzenia konkretnych prac
badawczych pozwala na możliwość udziału w krajowych i międzynarodowych projektach
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
badawczych, jak również na wykonywanie wysoce specjalistycznych prac zleconych przez
przemysł.
Rozbudowa
zaplecza
badawczego
i
technologicznego
w
województwie
wielkopolskim jest kluczowym aspektem regionalnej strategii innowacyjności. Tworzenie
narzędzi i technologii o zastosowaniu globalnym (internacjonalizacja) pozwala nie tylko
ograniczyć pozyskiwanie przez lokalne przedsiębiorstwa wiedzy i technologii z zagranicy
poprzez oferowanie rozwiązań lokalnych, ale również oferować zaawansowane narzędzia i
środowisko
badawcze
dla
przedsiębiorstw
spoza
granic
naszego
kraju.
Firmy
telekomunikacyjne wykazują duże zainteresowanie rozwojem swoich działów badawczych, a
w związku z tym oczekują od środowiska akademickiego przygotowywania absolwentów do
prac nad nowo powstającymi i badanymi systemami. Pojawia się również możliwość
prowadzenia zajęć oraz szkoleń, w których rezultaty rozprawy doktorskiej mogą być
bezpośrednio wykorzystane.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego