Escalonamento de recursos em redes sem fio 5G baseado em otimização de retardo e de alocação de potência considerando comunicação dispositivo a dispositivo

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dc.contributor.advisor1Vieira, Flávio Henrique Teles
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0920629723928382pt_BR
dc.contributor.referee1Vieira, Flávio Henrique Teles
dc.contributor.referee2Madeira, Edmundo Roberto Mauro
dc.contributor.referee3Lima, Marcos Antônio Cardoso de
dc.contributor.referee4Rocha, Flávio Geraldo Coelho
dc.contributor.referee5Oliveira Júnior, Antônio Carlos de
dc.creatorFerreira, Marcus Vinícius Gonzaga
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3511063908565837pt_BR
dc.date.accessioned2021-11-08T13:14:01Z
dc.date.available2021-11-08T13:14:01Z
dc.date.issued2021-10-15
dc.description.abstractIn this thesis, a resources scheduling scheme is proposed for 5G wireless network based on CP-OFDM (Cyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) and f-OFDM (filtered - OFDM) modulations in order to optimize the average delay and the power allocation for users. In the proposed approach the transmission rate value is calculated and the modulation format is defined so that minimize system BER (Bits Error Rate). The algorithm considers, in addition to the transmission modes determined to minimize the BER, the calculation of the system's weighted throughput to optimize the users' average delay. Additionally, it is proposed an algorithm for uplink transmission in 5G wireless networks with D2D (Device-to-device) multi-sharing communication which initially allocates resources for the CUEs (Cellular User Equipments) and subsequently allocates network resources for communication between DUEs (D2D User Equipment) pairs based in the optimization of the delay and power allocation. The proposed algorithm, namely DMCG (Delay Minimization Conflict Graph), considers the minimization of the estimated delay function using concepts of Network Calculus to decide on the allocation of idle resources of the network CUEs for DUEs pairs. In this thesis, the performance of the proposed algorithms for downlink and uplink transmission are verified and compared with others algorithms in the literature in terms of several QoS (Quality of Service) parameters and considering the carrier aggregation and 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) technologies. In computational simulations they are also considered scenarios with propagation by millimeter waves and the 5G specifications of the 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Release 15. The simulation results show that the algorithms proposed for downlink and uplink transmission provide better system performance in terms of throughput and delay, in addition to presenting lower processing time compared to optimization heuristics and other QoS parameters being compatible to those of the compared algorithms.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2021-11-05T11:49:21Z No. of bitstreams: 2 Tese - Marcus Vinícius Gonzaga Ferreira - 2021.pdf: 5805028 bytes, checksum: 0224984b792c749d5d8d83c90ad454ee (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
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dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-11-08T13:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Marcus Vinícius Gonzaga Ferreira - 2021.pdf: 5805028 bytes, checksum: 0224984b792c749d5d8d83c90ad454ee (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5) Previous issue date: 2021-10-15en
dc.description.resumoNesta tese, é proposto um esquema de escalonamento de recursos para transmissão downlink em redes sem fio 5G baseadas nas modulações CP-OFDM (Cyclic Prefix - Orthogonal Frequency Division Multiplexing, Prefixo Cíclico - Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal) e f-OFDM (filtered - OFDM, OFDM - filtrada) com o objetivo de otimizar o retardo médio e a alocação de potência para os usuários. No algoritmo proposto é calculada a taxa de transmissão e determinado o formato de modulação que minimiza a BER (Bits Error Rate, Taxa de Erro de Bits) do sistema. O algoritmo considera além dos modos de transmissão determinados para minimização da BER, o cálculo da vazão ponderada do sistema para otimização do retardo médio dos usuários. Adicionalmente, é proposto um algoritmo para transmissão uplink em redes sem fio 5G com comunicação D2D (Device-to-device, Dispositivo-a-Dispositivo) e múltiplo compartilhamento que aloca inicialmente os recursos para os CUEs (Cellular User Equipments, Equipamentos Celular do Usuário) e posteriormente aloca os recursos da rede para comunicação entre os pares DUEs (D2D User Equipments, Equipamentos D2D do Usuário) baseado na otimização do retardo e da alocação de potência. O algoritmo proposto, denominado DMCG (Delay Minimization Conflict Graph, Grafo de Conflito e Minimização de Retardo), considera a minimização da função de retardo estimado utilizando conceitos de Cálculo de Rede (Network Calculus) para decidir sobre a alocação dos recursos ociosos dos CUEs da rede para os pares DUEs. Os desempenhos dos algoritmos propostos nesta tese para transmissão downlink e uplink são verificados e comparados com outros algoritmos da literatura em termos de parâmetros de QoS (Quality of Service, Qualidade de Serviço) diversos e considerando as tecnologias de agregação de portadora e 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation, Modulação de Amplitude em Quadratura). Nas simulações computacionais também são considerados cenários com propagação por ondas milimétricas e as especificações 5G do Release 15 do 3GPP (3rd Generation Partnership Project, Projeto de Parceria de Terceira Geração). Os resultados das simulações demonstram que os algoritmos propostos para transmissão downlink e uplink apresentam melhor desempenho em termos de vazão e retardo, além de apresentarem tempo de processamento menor comparado a heurísticas de otimização e demais parâmetros de QoS compatíveis com os algoritmos comparados.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiáspt_BR
dc.identifier.citationFERREIRA, M. V. G. Escalonamento de recursos em redes sem fio 5G baseado em otimização de retardo e de alocação de potência considerando comunicação dispositivo a dispositivo. 2021. 203 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/11734
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Informática - INF (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subject5Gpor
dc.subjectEscalonamentopor
dc.subjectRetardopor
dc.subjectDispositivo-a-dispositivopor
dc.subjectMúltiplo compartilhamentopor
dc.subjectSchedulingeng
dc.subjectDelayeng
dc.subjectDevice-to-deviceeng
dc.subjectMulti-sharingeng
dc.subject5Geng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.titleEscalonamento de recursos em redes sem fio 5G baseado em otimização de retardo e de alocação de potência considerando comunicação dispositivo a dispositivopt_BR
dc.title.alternativeResources scheduling in 5G wireless networks based on delay and power allocation optimization considering device-to-device communicationeng
dc.typeTesept_BR

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