Resurssien hallinta ja solujen liittäminen 5G-V2X:ssä

Viidennen sukupolven langattoman viestintäteknologian (5G) odotetaan soveltuvan monenlaisiin käyttökohteisiin, joilla on erilaisia palveluvaatimuksia. Näitä ovat muun muassa parannettu mobiililaajakaista (enhanced Mobile Broadband, eMBB), huippuluotettava lyhyen viiveen tiedonsiirto (Ultra-Reliable Low Latency Communication, URLLC) ja massiivinen koneiden välinen viestintä (massive Machine Type Communication, mMTC). Verkon viipalointi (network slicing) on erittäin tärkeässä asemassa vaihtelevien vaatimusten ja palveluiden heterogeenisyyden vuoksi.

Tämän väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena on tutkia radioresurssien hallintamenetelmiä. Työssä keskitytään erityisesti eMBB:n ja URLLC:n käyttöön ajoneuvoverkoissa. Väitöskirjassa tutkitaan verkon viipaloinnin etuja heterogeenisissä ajoneuvoverkoissa neljästä eri näkökulmasta:

(i) laskevan siirtotien resurssien hallintaan käytettävien algoritmien kehittäminen ja validointi ajoneuvoverkoissa, joissa käytetään useita verkkoviipaleita ja vaihtuvia palvelun laatuvaatimuksia (Quality of Service, QoS),

(ii) kokemuksen laadun (Quality of Experience, QoE) parantaminen yhtäaikaisen resurssienhallinnan ja videon laadun valinnan avulla yhden verkkoviipaleen ajoneuvoverkoissa,

(iii) ajoneuvosolujen liittäminen ja resurssien hallinta summadatanopeuden maksimoimiseksi ja tiedonsiirron kontrollidatarasitteen minimoimiseksi millimetriaalloilla (mmWave) toimivissa ajoneuvoverkoissa sekä

(iv) radiokanavan tilatiedon päättely kanavatilastojen kontrollidatan pienentämiseksi ajoneuvoverkoissa ja useiden viipaleiden radioresurssien hallinnassa.

Näitä näkökulmia tutkitaan stokastiseen optimointiin ja koneoppimiseen perustuvilla analyyttisillä työkaluilla huomioimalla myös ajoneuvojen liikkuvuus, dynaamiset verkkojen tilat ja dataliikenteen heterogeeniset vaatimukset. Lopputuloksia ovat moniviipaleisen ajoneuvoverkon resurssien hallintaan käytettävät algoritmit, parantunut palvelukokemuksen laatu, soluun liittymisen kriteerit ja uudenlainen kanavatilatiedon kontrollidatan tarpeen pienennysmekanismi. Väitöskirjatutkimus tarjoaa tärkeää tietoa ajoneuvojen viestintäyhteyksien suunnitteluun ja optimointiin viiveen ja luotettavuuden aiheuttamien rajoitteiden puitteissa. Tulokset osoittavat palvelun/kokemuksen laadun ja summadatanopeuden parantuvan selvästi sekä viestinnän kontrollidatan määrän pienenevän nykyisiin johtaviin menetelmiin verrattuna.