Piensoluverkot säästävät energiaa

Nykyiset verkkoteknologiat hyödyntävät hierarkkista ja vahvasti keskitettyä verkon hallintaa, joka kuluttaa paljon energiaa ja kuormittaa tiedonvälitystä. Yksi ratkaisu voi olla Oulussa aiheesta väittelevän Sumudu Samarakoon mukaan tiheä piensoluverkko.

Sumudu Samarakoon väitöstyössä kehitettiin älykkäitä menetelmiä piensoluverkkoihin hyödyntämällä peliteoriaa, mean-field -teoriaa, koneoppimista ja optimointia. Esitetyt menetelmät tuottavat väitöstyön mukaan huomattavia parannuksia energiansäästöön ja siirtonopeuteen.

Tietoliikenne on kehittynyt nopeasti ja kehitys jatkuu edelleen. Alun perin tietoliikenne keskittyi puheensiirtoon, mutta nyt se on laajentunut moniin eri sovelluksiin kuten internettiin, virtuaalitodellisuuteen, teollisuusautomaatioon ja itsestään ajaviin autoihin. Tulevaisuuden langattomia yhteyksiä on selvästi nykyistä enemmän.

Tämän seurauksena suuren datanopeuden, sekä laadukkaan ja luetettavan yhteyden takaamisesta on tullut suuri haaste. Yksi lupaava ratkaisu on tiheä piensoluverkko, joka koostuu halvoista pienitehoisista tukiasemista, jotka jakavat olemassa olevaa verkkoinfrastruktuuria ja verkkoresursseja keskenään.

Väitöstyön motivaationa on ollut kehittää älykkäitä menetelmiä piensoluverkkoihin, joissa piensolut ja käyttäjät voivat oppia verkon rajoitteita ja ympäröivien verkkoelementtien käyttäytymistä. Oppiminen voidaan tehdä joko pienissä ryhmissä, itsenäisesti vähäisellä koordinaatiolla tai itsenäisesti ilman koordinaatiota.

Hyödyntäen opittua tietoa verkko voi älykkäästi tehdä päätöksiä lähetystehosta, käyttäjien allokointiajoista, piensolujen päälle tai pois päältä kytkemisestä ja taajuuksien käytöstä. Näin voidaan taata laadukkaat yhteydet pienellä tehon kulutuksella ja koordinoinnilla nykyisiin verkkoihin verrattuna.

Työssä hyödynnetiin kahta tieteenalaa, matematiikkaa ja fysiikka ja näistä eri työkaluja kuten, peliteoriaa, mean-field -teoriaa, koneoppimista ja optimointia. Ehdotettujen älykkäiden ja vihreiden menetelmien suorituskykyä on arvioitu mittavilla simulaatioilla.

Esitetyt menetelmät tuottavat huomattavia parannuksia energiansäästöön, siirtonopeuteen ja vähentyneeseen signaloinnin tarpeeseen, verrattuna perinteisiin menetelmiin, joita tutkimuskirjallisuudessa on tarkasteltu.

Sumudu Samarakoon väittelee tohtoriksi Oulun yliopistossa perjantaina 17.11.2017.

LISÄÄ: Tietoliikennetekniikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Learning-based Methods for Resource Allocation and Interference Management in Energy-Efficient Small Cell Networks eli oppimiseen perustuva resurssien allokointi ja häiriön hallinta energiatehokkaissa piensoluverkoissa. (LINKKI väitöskirjaan)

Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa (LINKKI).

LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!