Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Μεράκος Λάζαρος, Καθηγητής, Πληροφορικής και Επικοινωνιών, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
Περίληψη:
Παρά την πρόοδο στον σχεδιασμό των δικτύων τέταρτης γενιάς (4G) ως προς την κάλυψη των χρηστών, τίθεται επιτακτική η ανάγκη σχεδιασμού και υλοποίησης των δικτύων πέμπτης γενιάς, προκειμένου να ικανοποιηθεί η συνεχώς αυξανόμενη ανάγκη για πόρους. Οι απαιτήσεις ως προς τη χρήση δεδομένων για εφαρμογές από κινητά τερματικά αυξάνεται καθημερινά σε παγκόσμιο επίπεδο. Η ανάγκη για μεγαλύτερους ρυθμούς, αξιοπιστία, επιδόσεις και κάλυψη οφείλεται στον τεράστιο όγκο δεδομένων, στον οποίο θέλουν πλέον να έχουν πρόσβαση οι κινητοί χρήστες. Οι ασύρματες συσκευές (smartphones, tablets), οι οθόνες υψηλής ανάλυσης, η πρόσβαση σε εφαρμογές video υψηλής ανάλυσης, οι εφαρμογές πραγματικού χρόνου (real time) αλλά και η ευρύτερη ανάγκη για γρήγορους ρυθμούς οπουδήποτε και οποτεδήποτε, είναι οι κυριότεροι παράγοντες για την μετάβαση στα 5G δίκτυα. Τα δίκτυα αυτά αναμένεται να τεθούν σε χρήση στις αρχές της επόμενης δεκαετίας, δηλαδή το 2020, ενώ ως στόχος είναι η επίτευξη ρυθμών της τάξης των Gigabit ανά δευτερόλεπτο.
Ο σκοπός ανάπτυξής των 5G δικτύων είναι η επίλυση των ζητημάτων της περιορισμένης ταχύτητας και εύρους ζώνης, η αποτελεσματικότερη κάλυψη των χρηστών, αλλά και η μείωση της υπολογιστικής ισχύος που απαιτείται από το δίκτυο. Τα 5G δίκτυα είναι ο πυλώνας στον οποίο θα βασιστεί το Internet of Things (IoT), και οι ποικίλες εφαρμογές του, προκειμένου να παρέχεται καλό επίπεδο ποιότητας υπηρεσιών (Quality of Service – QoS) στον συνεχώς αυξανόμενο αριθμό χρηστών.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν σε βάθος οι βασικές αρχές και τεχνολογίες, πάνω στις οποίες θα βασιστούν τα δίκτυα πέμπτης γενιάς. Αρχικά, παρουσιάστηκαν ορισμένες εισαγωγικές πληροφορίες που αφορούν τα ασύρματα κυψελωτά δίκτυα, καθώς και την πρόοδο των προηγούμενων δικτυακών τεχνολογιών. Στη συνέχεια, δόθηκε έμφαση στα κίνητρα που οδήγησαν στην ανάγκη ανάπτυξης των νέων αυτών συστημάτων, όπως είναι οι απαιτήσεις για μικρότερες καθυστερήσεις, μεγαλύτερους ρυθμούς και η δυνατότητα υποστήριξης περισσότερων συσκευών. Επιπλέον, παρουσιάστηκαν ορισμένες τεχνολογίες, πάνω στις οποίες αναμένεται να βασιστούν οι τηλεπικοινωνιακές εταιρίες, προκειμένου να αναπτύξουν το 5G. Κάποιες από αυτές είναι το Massive MIMO, το Millimeter Wave, τα Software Defined Networks και το Network Function Virtualization.
Στη συνέχεια, έγινε αναφορά στη συνεργασία φορέων για τις υποδομές του 5G (5G-PPP), καθώς και στους στόχους και τις προκλήσεις που ενδέχεται να αντιμετωπίσουν. Ακόμα, μελετήθηκε η συνολική αρχιτεκτονική του 5G, καθώς και τα λειτουργικά του επίπεδα. Στο πλαίσιο αυτό, παρουσιάστηκαν ορισμένα από τα projects της 1ης και 2ης φάσης καθώς και όλα τα έργα της 3ης παρούσας φάσης του 5G-PPP. Τέλος, παρατέθηκαν τα συνολικά συμπεράσματα από τα projects 1ης, 2ης και 3ης φάσης από όπου προκύπτουν και οι σχεδιαστικές αρχές και τα χαρακτηριστικά των δικτύων 5G. Στα χαρακτηριστικά αυτά συγκαταλέγεται και ο μεγάλος αριθμός διασυνδεδεμένων συσκευών, το ελαττωμένο end-to-end latency και η μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης στο δίκτυο ασύρματης πρόσβασης. Τέλος, παρουσιάστηκε η εικόνα της εξέλιξης και επανάστασης του 5G στα πλαίσια προβλέψεων του 5G για το διάστημα 2020-2025.
Λέξεις-κλειδιά:
Δίκτυα πέμπτης γενιάς, κινητές επικοινωνίες, τεχνολογίες πέμπτης γενιάς, εξέλιξη δικτύων, κοινωνικοοικονομικές διαστάσεις.
