Дослідження інтеграції граничних обчислень у мережах 5G/6G
Автор: Пршесмицький Микола Віталійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Розвиток мереж зв’язку за останні десятиліття можна охарактеризувати появою цілої низки нових технологій, які забезпечили можливості надання доволі широкого спектра послуг користувачам мережі, проте призвели до принципової зміни як у принципах побудови мережі, так і в послугах, які надаються користувачам [1-3]. На етапі формування підходів до реалізації мереж зв’язку шостого покоління з’явилася нова концепція розвитку мереж зв’язку, в основі якої лежить розуміння необхідності інтеграції не лише різноманітних технологій у рамках тих або інших мереж, а й інтеграції мереж. Як правило, обчислювальні завдання з кінцевих пристроїв з обмеженим обсягом ресурсів передаються для обробки в хмару. У цьому випадку з точки зору позитивного впливу на QoS-параметри мережі важливим є використання технології граничних обчислень [4,5]. Таким чином, дослідження інтеграції граничних обчислень у мережі 5G-6G є актуальним. Об’єктом дослідження є мережі 5G-6G. Предметом дослідження є процес інтеграції граничних обчислень у мережах 5G-6G. Метою магістерської кваліфікаційної роботи є дослідження процесу інтеграції граничних обчислень у мережі 5G-6G. Практична цінність отриманих результатів полягає у можливості їх використання для формування рекомендацій щодо інтеграції граничних обчислень у сучасних мережах зв’язку з урахуванням масового впровадження нових послуг зв’язку. У першому розділі розглянуто вимоги для обслуговування мереж зв’язку п’ятого покоління. Наведено вимоги до різних видів додатків залежно від затримки. Здійснено аналіз сучасних технологій для підтримки послуг у мережах 5G-6G, зокрема SDN, NFV, MEC. Розглянуто та проаналізовано ряд робіт щодо методів вивантаження трафіку в системі багаторівневих граничних обчислень. Другий розділ присвячено розміщенню контролерів у сучасних мережах і балансуванню навантаження. Описано використання ієрархічної кластеризації, що включає в себе кластери з головними вузлами і централізований контролер, що забезпечує балансування навантаження в методі побудови мережі. У третьому розділі розроблено модель мережі, в якій запропоновано для зменшення затримки та енергоспоживання використовувати мобільні сервери граничних обчислень на БПЛА, а зв’язок між наземним і літаючим сегментом забезпечувати з використанням методу неортогонального множинного доступу NOMA. У розробленій моделі використано метод вивантаження трафіку з наземної мережі на мобільний сервер периферійних обчислень на БПЛА з метою мінімізації затримок та енергоспоживання. Даний метод має три етапи: , при цьому наявний програмний профайлер на кінцевому пристрої, що визначає складність обчислювальної задачі. За результатами його роботи механізм прийняття рішень визначає необхідність вивантаження трафіку.Представлені результати імітаційного моделювання демонструють ефективність пронованих рішень. Четвертий розділ присвячено алгоритму вивантаження даних БПЛА з урахуванням енерговитрат і затримки для додатків, критичних до часу. Пропонований алгоритм включає три основні процедури: - перша відповідає за визначення місця виконання завдання або методу вивантаження, якщо це необхідно. Механізм ухвалення рішень заснований на наявності доступних ресурсів і необхідних обмежень QoS; - друга відповідає за процес вивантаження у повітряному просторі, який дає змогу БПЛА вивантажити свої обчислювальні завдання найближчим БПЛА з доступними обчислювальними та енергетичними ресурсами; - третя процедура відповідає за вивантаження з наземного простору, що запускається у випадку, якщо вивантаження з повітря не вдалося. Наземне вивантаження засноване на багаторівневій системі MEC, використання якої забезпечує гетерогенні обчислювальні можливості. На основі результатів імітаційного моделювання показано, що пропонований алгоритм є ефективним з точки зору затримки . У п’ятому розділі здійснено економічну оцінку доцільності розробки програмного продукту для сучасних мереж зв’язку. На основі здійснених обчислень доведено економічну доцільність такого проєкту.