Πρόταση και μελέτη απόδοσης καινοτόμων αρχιτεκτονικών παροχής βέλτιστης συνδεσιμότητας και υπηρεσιών σε περιβάλλοντα κινητών επικοινωνιών επόμενων γενεών

Abstract

In this thesis, two different ways to combine wireless and cellular networks are presented. First, the prior work in the area of interworking between WLANs and UMTS is described and the respective solutions are categorized based on a new scheme. The different characteristics of these solutions reveal the necessity for further satisfying users. Therefore, a new tight-coupled WLAN/UMTS architecture is proposed that combines flexible connection management with seamless handover. The proposed solution is described analytically on both protocol and signal basis. Moreover, its performance is measured with the help of a theoretical and a simulation model built for this purpose. The improvement in system performance against other tight-coupled WLAN/UMTS architectures is showed regarding new call and handover blocking probabilities as well as resource utilization. Moreover, the effects of the proposed architecture on signaling and power consumption in the mobile terminal are described for completeness. Finally, another architecture for combining wireless and cellular networks with the aid of the IEEE 802.21 protocol is proposed. The potential of this protocol to support seamless handover is examined based on the description of a signaling exchange in a WiMAX to GPRS handover case.

Σε αυτή τη διατριβή παρουσιάζονται δύο διαφορετικοί τρόποι συνδυασμού κυψελωτών και ασυρμάτων δικτύων. Αρχικά, περιγράφονται οι πρότερες εργασίες στο χώρο της διαλειτουργικότητας μεταξύ των ασυρμάτων τοπικών δικτύων και των δικτύων UMTS και οι οποίες στη συνέχεια κατηγοριοποιούνται με βάση ένα νέο σχήμα. Τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των λύσεων αυτών φανερώνουν την ανάγκη για περαιτέρω ικανοποίηση των χρηστών. Έτσι, προτείνεται μια νέα αρχιτεκτονική σφιχτής σύζευξης ασυρμάτων τοπικών δικτύων/UMTS που συνδυάζει την ευέλικτη διαχείριση των συνδέσεων με την αρραγή μεταπομπή. Η προτεινομένη λύση περιγράφεται αναλυτικά σε επίπεδο πρωτοκόλλων και σήματος. Επιπλέον, η απόδοση της μελετάται με τη βοήθεια ενός θεωρητικού μοντέλου και ενός μοντέλου προσομοίωσης που δημιουργήθηκαν για αυτό το σκοπό. Η βελτίωση στην απόδοση του συστήματος έναντι άλλων αρχιτεκτονικών σφιχτής σύζευξης ασύρματων τοπικών δικτύων/UMTS παρουσιάζεται όσον άφορα τις πιθανότητες φραγής νέας κλήσης και μεταπομπής, καθώς και τη χρησιμοποίηση των πόρων. Ακόμα για λόγους πληρότητας, περιγράφονται οι επιπτώσεις της προτεινομένης αρχιτεκτονικής στη σηματοδοσία και στη κατανάλωση ενέργειας στο κινητό τερματικό. Τέλος, προτείνεται μια ακόμα αρχιτεκτονική ενοποίησης ασυρμάτων και κυψελωτών δικτύων με τη βοήθεια του πρωτοκόλλου IEEE 802.21. Η προοπτική του πρωτοκόλλου αυτού να υποστηρίξει αρραγή μεταπομπή εξετάζεται με βάση τη περιγραφή της ανταλλαγής σηματοδοσίας στη περίπτωση μιας μεταπομπής από WiMAX σε GPRS.