Tesis doctoral de Ismael Gómez Miguélez
El objetivo de esta tesis es definir y desarrollar el concepto de gestión eficiente de los recursos de radio y computación en un sdr cloud. El sdr cloud rompe con la estructura del sistema celular actual. Un conjunto de antenas distribuidas se conectan a centros de procesamiento mediante enlaces de comunicación de fibra óptica. La infraestructura de radio y procesamiento puede ser compartida entre distintos operadores (virtualización), disminuyendo costes y riesgos, aumentando la capacidad y abriendo nuevos modelos y oportunidades de negocio. la centralización de la gestión del sistema viene soportada por el centro de procesamiento, donde se realiza una gestión de todos los recursos del sistema: antenas, espectro, computación, enrutado, etc. Resulta de especial relevancia la gestión de los recursos de computación (crm) cuyo objetivo es el de proveer, dinámicamente, de suficientes recursos de computación para la ejecución en tiempo real de algoritmos de procesado del señal. Las técnicas actuales de crm no han sido diseñadas para aplicaciones de comunicaciones. Demostramos que esta característica impone un límite en el tráfico que un gestor crm puede soportar. En base a ello, proponemos una gestión distribuida donde múltiples entidades crm gestionan grupos de procesadores, cuyo tamaño óptimo se deriva de la densidad de tráfico. las técnicas actuales de gestión de recursos radio (rrm) también deben ser adaptadas a las características de la nueva arquitectura sdr cloud. Introducimos un modelo de coste lineal que caracteriza los costes asociados al consumo de recursos de la infraestructura según el modelo de pago-por-uso. A partir de este modelo, formulamos el problema de asignación de potencia de máxima eficiencia (empa). Mediante una asignación empa, los costes de operación por bit transmitido son del orden de 6 veces menores que con los métodos tradicionales. Se han obtenido soluciones analíticas para el caso de un solo canal, con y sin información del canal disponible en el transmisor, y se ha demostrado que la velocidad óptima de transmisión es una función creciente del producto de la ganancia del canal por los costes operativos dividido entre los costes de potencia. la solución empa para varios canales satisface el modelo ¿water-filling¿, presente en muchos tipos de optimización de potencia. Con el objetivo de conocer cómo ésta se comporta en función de los parámetros del sistema, se ha desarrollado una técnica nueva basada en estadísticas ordenadas. Esta técnica permite solucionar el problema del water-filling basándose en la estadística del canal en vez de en su realización. Este planteamiento, después de profundos análisis matemáticos, ha permitido desarrollar un algoritmo de asignación de potencia de baja complejidad (2 a 4 ordenes de magnitud más rápido que el estado del arte). mediante esta técnica, se ha demostrado que la velocidad óptima de transmisión se comporta de forma equivalente al caso de un solo canal y que la eficiencia incrementa a medida que aumentan el numero de canales disponibles. Estos resultados pueden aplicarse a diseñar un sdr cloud de forma más eficiente. A modo de ejemplo, hemos obtenido el ratio óptimo de número de antenas por usuario que maximiza la eficiencia. A medida que los usuarios entran y salen de la red, este ratio debe mantenerse constante, a fin de mantener una eficiencia lo más alta posible, activando o desactivando antenas dinámicamente. De esta forma se explota completamente el dinamismo ofrecido por una arquitectura elástica como el sdr cloud. en definitiva, este trabajo pretende incidir en un cambio del modelo de gestión de un sistema de comunicaciones (típicamente rrm) habida cuenta de la introducción de una nueva infraestructura (sdr cloud), nuevos modelos de negocio (basados en cloud computing) y una visión más integradora de la gestión eficiente de los recursos del sistema, no solo centrada en la optimización del uso del espectro.
Datos académicos de la tesis doctoral «Radio and computing resource management in sdr clouds«
- Título de la tesis: Radio and computing resource management in sdr clouds
- Autor: Ismael Gómez Miguélez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 19/12/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Antonio José Gelonch Bosch
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Antonio Valdovinos bardaji
- guillem Femenias nadal (vocal)
- (vocal)
- (vocal)