Μελέτη του διαδικτύου των αντικειμένων σε περιβάλλον δικτύων κινητών επικοινωνιών πέμπτης γενιάς

Abstract

Το Διαδίκτυο των Αντικειμένων αποτελεί μια υποσχόμενη τεχνολογία με στόχο την σύνδεση έξυπνων συσκευών στο παγκόσμιο δίκτυο. Η ολοένα αυξανόμενη κίνηση δεδομένων, καθώς και η αύξηση του αριθμού των συνδεδεμένων συσκευών, εγείρουν νέες προκλήσεις για τα υπάρχοντα δίκτυα, όπως η υψηλή φασματική απόδοση, υψηλή συνδεσιμότητα, οι χαμηλές καθυστερήσεις μετάδοσης και το υψηλό εύρος ζώνης. Τα νέα δίκτυα πέμπτης γενιάς, αναμένεται να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις αυτές, διαμορφώνοντας ένα κυρίαρχο περιβάλλον ανάπτυξης του Διαδικτύου των Αντικειμένων. Συγκεκριμένα, η Μη-Ορθογώνια τεχνική πολλαπλής πρόσβασης, όπου πρόκειται για μια υποσχόμενη τεχνολογία στα 5G δίκτυα, μπορεί να υποστηρίξει μαζικές επικοινωνίες συσκευών, χαμηλού κόστος συσκευές και υψηλή φασματική απόδοση, με την παρουσία μιας νέας περιοχής πολύ-πλέξης, την ισχύ. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μελέτη των υπαρχουσών τεχνολογιών επικοινωνίας του διαδικτύου των αντικειμένων με έμφαση στις κυψελωτές τεχνολογίες, καθώς και η μετάβαση του διαδικτύου των αντικειμένων στο περιβάλλον δικτύων κινητών επικοινωνιών πέμπτης γενιάς. Επιπλέον, στα πλαίσια του 5G, αναδύεται μια νέα υποσχόμενη τεχνική πολλαπλής πρόσβασης, η Μη-Ορθογώνια τεχνική (ΝΟΜΑ) η οποία προσφέρει μαζική συνδεσιμότητα, κάτι που είναι αναγκαίο να αξιοποιήσει το διαδίκτυο των αντικειμένων στο περιβάλλον 5G. Στο πλαίσιο αυτό, έχει αναπτυχθεί ένα μοντέλο προσομοίωσης σε δικτυακό επίπεδο, προκειμένου να διαπιστωθούν τα πλεονεκτήματα της Μη-Ορθογώνιας τεχνικής έναντι σε ορθογώνιο σύστημα που είναι σήμερα σε χρήση από το διαδίκτυο των αντικειμένων. Αρχικά, στο πρώτο κεφάλαιο μελετάται το δίκτυο πέμπτης γενιάς, οι λόγοι ανάπτυξης, οι απαιτήσεις του δικτύου καθώς οι νέες αρχιτεκτονικές αλλά και οι δυνατότητες που προσφέρει. Στη συνέχεια, αναλύονται οι καινοτόμες τεχνολογίες που αξιοποιεί το δίκτυο 5G προς παροχή νέων υπηρεσιών. Επιπλέον, το δεύτερο κεφάλαιο εμπεριέχει μια εισαγωγή στο διαδίκτυο των αντικειμένων, στις αρχιτεκτονικές του και στα πεδία εφαρμογής του. Ακόμη εξετάζονται τα μοντέλα επικοινωνίας του διαδικτύου των αντικειμένων, με ιδιαίτερη έμφαση στα κυψελωτά πρότυπα. Στο τρίτο κεφάλαιο, πραγματοποιείται μια αναφορά στη κατάσταση του διαδικτύου των αντικειμένων πάνω από την υπάρχουσα επικοινωνιακή υποδομή των δικτύων τέταρτης γενιάς, καθώς και των δυνατοτήτων που παρέχει η υποδομή αυτή. Επιπροσθέτως, αναλύεται η μετάβαση του διαδικτύου των αντικειμένων από το 4G στο δίκτυο κινητών επικοινωνιών 5G, αλλά και τεχνολογικές εξελίξεις που αφορούν αυτή τη μετάβαση. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάται η Μη-Ορθογώνια τεχνική, οι βασικές αρχές της τεχνικής, και οι κατηγορίες της. Επίσης, εξηγείται η σημαντικότητα της τεχνικής αυτής με βάση τη περιοχή της ισχύος στην επικοινωνία του διαδικτύου των αντικειμένων. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το μοντέλο προσομοίωσης, αναλύεται στο τρόπο δόμησης του, και επεξηγούνται τα διάφορα σενάρια προσομοίωσης που απορρέουν από αυτό. Καταληκτικά, στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο, γίνεται ο επίλογος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, παρουσιάζοντας τα συμπεράσματα με βάση τα αποτελέσματα των σεναρίων, και προτείνοντας μελλοντικά ερευνητικά θέματα στη συγκεκριμένη περιοχή.