推進裝置與裝置通訊建模與模擬之當前水準

Advancing the State of the Art of Modeling and Simulation in Device-to-Device Communication

伍勁安(Jin-An Wu)

指導教授 ： 鍾耀梁

國立臺北大學/電機資訊學院/通訊工程研究所/碩士(2015年)

摘要

隨著時代的進步，網路的普及性逐年提高，網路這項資源能使人快速得到大量的資訊，且不受地理位置影響的與他人互動，因此習慣使用網路的人亦逐年增加。
儘管網路是如此的方便，但它卻有個極大的問題存在---速度。許多人在使用網路時，常常覺得需要花很久的時間才能獲得或傳送他所想要的資訊，或者，我們也無法在不穩定的網路或沒有網路的狀態下使用網路功能，這聽起來或許直觀，但也的確是“網路”極大的致命傷。
慢慢地人們已不再滿足於擁有網路這項資源，我們更開始要求網路的傳輸品質。而網路的傳輸品質與傳輸速率及耗電程度有直接性的關係，這更意味著我們想要在任何狀態下都可以隨時隨地的使用網路。因此，增加便利性、提高傳輸速率以節省傳輸時間、以及降低發射功率以減少手機耗電量也變成現在最主要的議題。
除了傳輸速率及耗電量，使用網路的人數也是一個很大的問題，試想在同一時間，大量的人數持續將資料上傳到基站，基站再將這些大量的資料下傳給大量的接收者，在這種狀況下基站的負擔是非常大的，甚至可能造成當機等現象。當然這個問題可以靠廣設基站來予以解決，但這樣卻又會耗費大量金錢在基站上。此外，除了基站負荷過大的問題外，我們還必須面對另一個問題---大量的使用者。大量的使用者會造成有限的資源不夠使用，在網路世界裡，最重要的資源就是頻寬。在使用網路時，需藉由頻寬來傳輸檔案，但大量的使用者會造成頻寬的不足。而頻寬不足的結果就是大部分的使用者都必須等待少部分使用者傳輸完成後才能使用。在避免基站負擔過重及傳輸頻寬資源有限的兩個角度看來，我們必須要衡量一個成本既低、可達到頻寬共享的目的、且又能減緩基站負擔的方法。
在目前的研究發現，我們發現了一個能有效改善以上問題的方案---D2D(Device to Device)。D2D最主要的功用是開發用來短距傳輸，若傳輸者與接收者的距離很近，則可以讓傳輸者不必透過基站，而是直接將資料傳給接收者。換句話說，我們可以用D2D的方法去進行短距離傳輸，取代了先前短距離傳輸仍然借助Cellular的傳輸模式。如此一來不但可以降低基站的傳輸量及耗電量，更甚者，若在固定的傳輸速度下，使用者利用D2D模式傳輸資料所消耗的頻寬資源，約為先前透過基站傳輸所消耗頻寬資源的一半，所以我們可以利用D2D的方法去改善整個網路傳輸品質。

關鍵字

裝置與裝置通訊

並列摘要

In the information technology industry, device-to-device (D2D) communication within cellular networks can have many useful applications, including in social websites, location-aware services, media networks, and smart grids. This is the reason behind some research into improving D2D communications in everyday, practical application. Some of the challenges currently facing D2D communication, such as interference management, power distribution, resource allocation, channel management, and energy consumption, have yet to be solved.
This thesis presents two efficient resource allocation approaches for outband device-to-device communication within cellular networks. The proposed method one has a variety of transmission modes that can be used interchangeably according to network traffic. With this method, much better overall system performance can be achieved. And the proposed method two aims to maximize bandwidth resource utilization and simplify system protocols, greatly optimizing throughput and the number of blocked connections and increasing the ease of operation. Using this method, bandwidth resource can be effectively provided for use according to the level of network traffic. Simulation results verify that our newly proposed method is indeed superior to that of the conventional method.

並列關鍵字

Device-to-Device Communication

參考文獻

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