شماره ركورد
28737
پديد آورنده
محدثه حافظي
عنوان
ارائه يك روش تخصيص منابع مبتني بر يادگيري ماشين در نسل پنجم شبكههاي ارتباطي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر- شبكه هاي كامپيوتري
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1401/7/30
استاد راهنما
دكتر زينب موحدي
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
چكيده
با توجه به رشد روزافزون تعداد كاربران، ميزان ترافيك و سرويسهاي مورد نياز كاربران، استفاده از نسلهاي جديد شبكههاي مخابراتي در آيندهاي نزديك غير قابل اجتناب ميباشد. نسل آينده شبكههاي ارتباطي با هدف به حداكثر رساندن تجربه كاربري، پشتيباني از حجم عظيم ترافيك تلفن همراه و مديريت منابع شبكه، همواره در حال تحول است. تحقق اين امر بدليل پيچيده و ناهمگن بودن محيطهاي موبايل با چالشهايي از جمله مديريت منابع و تخصيص همزمان منابع مختلف، بهره¬وري انرژي و دسترسي چندگانه روبرو ميباشد. بهعلاوه، با توجه به محدوديت منابع، به مكانيزمهاي هوشمند جهت به اشتراكگذاري منابع نياز است. بر اين اساس، با توجه به محدوديت منابع راديويي (پهناي باند و توان)، مسئله تخصيص بهينه منابع از منظر صرفه اقتصادي به طور ويژهاي مورد توجه اپراتورهاي موبايل قرار گرفته است. در نسل پنجم شبكههاي ارتباطي (5G)، تخصيص منابع شبكه با بهرهگيري از فناوري برشبندي متناسب با نيازمندي خدمات صورت ميپذيرد. استفاده از برشبندي شبكه موجب ارائه خدمات متفاوت در يك زيرساخت ارتباطي مشترك از جانب اپراتورهاي شبكههاي مخابراتي شده و انعطافپذيري شبكه را افزايش ميدهد. به منظور تخصيص منابع، يكي از تكنيكهاي متداول دسترسي كه در نسلهاي مختلف شبكه موبايل مورد استفاده قرار ميگيرد، جداسازي منابع از طريق زمان، فركانس يا كد است كه با تكنيكهاي دسترسي چندگانه متعامد (OMA) شناخته ميشوند. در كنار اين تكنيك دسترسي، در 5G تكنيك دسترسي چندگانه غيرمتعامد (NOMA) به منظور ايجاد قابليت پشتيباني از بيش از يك كاربر، از طريق تخصيص غيرمتعامد منابع با توجه به نياز به افزايش بهرهوري طيفي و پشتيباني از اتصالات انبوه مطرح شده است. همچنين، با توجه به پيشرفت قابليتهاي محاسباتي، بهبود الگوريتمهاي يادگيري ماشين و افزايش حجم دادههاي در دسترس، يادگيري ماشين و شاخههاي آن نقش بسيار مهمي در تخصيص منابع خواهند داشت. استفاده از اين روش¬ها موجب افزايش كارآمدي از نظر محاسباتي و عملكرد خواهد شد. در اين پژوهش از تركيب OMA و NOMA در نسل پنجم شبكه¬هاي ارتباطي با لحاظ برش-بندي شبكه استفاده شده است. به اين منظور، مسئله تخصيص منابع با هدف بيشينه كردن همزمان بهرهوري انرژي و گذردهي در شبكههاي نسل پنجم با دسترسي تركيبي به صورت يك مسئله بهينهسازي چندين هدفه مدلسازي شده است و با استفاده از ابزار CVX و رويكردهاي مبتني بر يادگيري ماشين مورد حل قرار گرفته است. نتايج به دست آمده از ارزيابي¬ها بيانگر تخصيص بهينه منابع و دستيابي به هدف مسئله است. همچنين، ارزيابي¬ها در بخش يادگيري ماشين نشان مي¬دهد كه مدل RNN-LSTM و Dense-Keras Tuner به ترتيب به زيان (loss) برابر با 3.7 و 3.1 در 200 دوره (Epoch) دست يافته¬اند.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/07/04
عنوان به انگليسي
Proposing a machine learning based resource allocation in 5G
تاريخ بهره برداري
10/22/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محدثه حافظي
چكيده به لاتين
Due to the ever-increasing growth of the number of users, the amount of traffic and the services required by users, the use of new generations of telecommunication networks is unavoidable in the near future. The next generation of communication networks is constantly evolving with the aim of maximizing the user experience, supporting the huge volume of mobile traffic and managing network resources. Due to the complexity and heterogeneity of mobile environments, the realization of this is faced with challenges such as resource management and simultaneous allocation of different resources, energy efficiency and multiple access. In addition, due to the limited resources, intelligent mechanisms are needed to share resources. Based on this, due to the limitation of radio resources (bandwidth and power), the issue of optimal allocation of resources from the point of view of economic efficiency has been specially noticed by mobile operators. In the fifth generation of communication networks (5G), the allocation of network resources is done using slicing technology according to service requirements. The use of network slicing provides different services in a common communication infrastructure by telecommunication network operators and increases network flexibility. In order to allocate resources, one of the common access techniques used in different generations of mobile networks is the separation of resources through time, frequency or code, known as orthogonal multiple access (OMA) techniques. In addition to this access technique, in 5G, the non-orthogonal multiple access (NOMA) technique has been proposed in order to support more than one user, through the non-orthogonal allocation of resources due to the need to increase spectral efficiency and support mass connections. Also, due to the progress of computing capabilities, improvement of machine learning algorithms and increase in the amount of available data, machine learning and its branches will play a very important role in resource allocation. Using these methods will increase efficiency in terms of calculation and performance. In this research, the combination of OMA and NOMA has been used in the fifth generation of communication networks in terms of network segmentation. For this purpose, the problem of resource allocation with the aim of simultaneously maximizing energy efficiency and throughput in 5G networks with hybrid access has been modeled as a multi-objective optimization problem and has been solved using CVX tools and machine learning-based approaches. The results obtained from the evaluations indicate the optimal allocation of resources and the achievement of the goal of the problem. Also, the evaluations in the machine learning section show that RNN-LSTM and Dense-Keras Tuner models have achieved losses of 3.7 and 3.1 in 200 epochs, respectively.
كليدواژه هاي فارسي
5G , بهره وري انرژي , برشبندي شبكه , تخصيص منابع , يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
5G , energy efficiency , network slicing , resource allocation , machine learning
Author
Mohadeseh Hafezi
SuperVisor
Dr. Zeinab Movahedi