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TU Berlin

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Habilitationen 2006

Habilitationsvortrag

Dynamische Ressourcenallokation in drahtlosen Kommunikationsnetzen
Dr.-Ing. Slawomir Stanczak, Berlin
Mittwoch, 22. November 2006 um 10.00 Uhr – Raum FR 5516

Der Schlüssel zu kosteneffizienten drahtlosen Kommunikationsnetzen für Anwendungen mit hohen Dienstgüteanforderungen liegt in der schonenden Nutzung knapper Mobilfunkressourcen sowie in einem intelligenten Umgang mit Interferenz. Ein wichtiger Mechanismus für die Ressourcenallokation und das Interferenzmanagement ist die MAC-Kontrolle (MAC: Medium Access Control), die aus Leistungskontrolle und Scheduling besteht. Die im Sinne der Durchsatzmaximierung optimalen MAC-Strategien werden durch die Geometrie der so genannten unterstützbaren Ratenregion beeinflusst. Ist die Region aufgrund starker Interferenz nicht konvex, wird ein kompliziertes Scheduling benötigt. Für praktische Systeme wird oft eine getrennte Betrachtung der Leistungskontrolle und des Scheduling vorgeschlagen. Dabei werden stark interferierende Verbindungen durch Scheduling getrennt. Die verbleibende Interferenz wird dann mit Hilfe der Leistungskontrolle verwaltet, so dass bestimmte Ziele erreicht werden.
Das Ziel der klassischen Leistungskontrolle auf der MAC-Schicht ist die Garantie nutzerspezifischer QoS-Anforderungen mit minimalen Sendeleistungen. Ein anderer Ansatz zielt darauf, eine globale Utility-Funktion zu maximieren. Motiviert wird der zweite Ansatz dadurch, dass eine permanente QoS-Garantie, die sich nachteilig auf die Durchsatzperformanz auswirken kann, bei elastischen Datenanwendungen nicht erfordert wird. Das führt zur Utility-basierten Leistungskontrolle, welche die relative Verzögerungstoleranz elastischer Datenanwendungen und die Dynamik des Mobilfunkkanals ausnutzt, um die gesamte Netzeffizienz zu verbessern.
Im Vortrag werden die im Sinne der Maximierung einer globalen Utility-Funktion optimalen MAC-Stratgien behandelt. Der Schwerpunkt liegt auf der Leistungskontrolle. Es wird eine Klasse von Utility-Funktionen vorgestellt, für die eine konvexe Formulierung des Leistungskontrollproblems möglich ist sowie unterschiedliche Kompromisse zwischen Durchsatzperformanz und Fairness (inklusive Max-Min-Fairness) erreicht werden können. Abschließend werden iterative Algorithmen zur Ermittlung optimaler Leistungsallokationen vorgestellt und ihre Implementierung in verteilten Netzen diskutiert.

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