Performance Enhancement of 5G and 6G Mobile Communication Networks with Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access and Caching

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The fifth generation (5G) mobile communication technology intends to address the massively increasing data rate requirements as well as the massive growth in traffic volume. The 5G technologies achieve higher performance, reduced latency, higher density, and higher mobility minus of sacrificing reliability. However, as the mobile core networks are facing exponential growth in traffic and computing demand as smart devices and mobile applications become more popular. One of the most promising solutions to the challenges is caching. Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) is one of the promising radio access techniques for performance enhancement in next-generation cellular communications. Especially the 5G networks are expected to provide a massively increased number of users at a thousand times higher data rates at lower power consumption because NOMA provides a higher spectral efficiency and higher system throughput. For more improvement, power domain (PD-NOMA), code domain (CD-NOMA) and cooperative (C- NOMA) techniques are proposed and implemented in the 5G to overcome the future network demands. The PD-NOMA, employs Successive Interference Cancellation (SIC) at the receiver and Superposition Coding (SC) at the transmitter. The proposed systems implemented with the help of MATLAB and NYUSIM simulations. The results of simulation show that the proposed techniques meet the various needs of improved user fairness, quality-of-service (QoS), high reliability, high spectral efficiency, extensive connectivity, raising data rates, high flexibility, low transmission latency, massive connectivity, low delay, higher cell-edge throughput, and superior performance. For more improvement, caching techniques, as a storing popular reusable information at intermediate nodes to reduce backhauling load in wireless ii networks, have been integrated with C-NOMA to reduce the delay of storing planned content needs, relieve backhaul traffic and to alleviate the delay caused by handovers. The results of simulation of caching integrated with C-NOMA technique have shown promise in maximizing throughput, minimizing latency, and optimizing resource efficiency. In C-NOMA, dynamic resource allocation refers to the process of dynamically modifying the power required to transmit rates and resource blocks allocated to users under their QoS requirements and channel conditions. Finally, a novel approach is proposed by integrating C-NOMA, massive multiple-input multiple-output (m-MIMO) with caching as a strategic technique to overcome the exponential growth in data demand, spectrum scarcity, mitigation of interference, energy efficiency and sustainability. The simulation and evaluation results proved that the proposed system provides significantly a higher performance in terms of data rate, bit error rate (BER), and outage probability and reduces the power consumption to 52.6% and 54.7% compared to NOMA without cooperative and without NOMA, respectively, which is higher than the related works. The results of simulation verify the achievement of low-latency required by the sixth generation (6G) mobile communication networks cause to operate bandwidth-intensive applications such as high-definition video streaming, augmented reality, virtual reality, and Internet of Things (IoT) devices.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

ee3d5de0-e14b-4b55-8a56-ca7bab8a53ec

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

ee3d5de0-e14b-4b55-8a56-ca7bab8a53ec_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تحسين أداء شبكات الاتصالات المحمولة من 5Gو 6G باستخدام الوصول المتعدد غير المتعامد التعاوني والتخزين المؤقت

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Salar Ismael Ahmed","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Siddeeq Y. Ameen","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Performance Enhancement of 5G and 6G Mobile Communication Networks with Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access and Caching

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تهدف تقنية الاتصالات المتنقلة للـ 5G إلى تلبية متطلبات معدل البيانات المتزايدة بشكل كبير بالإضافة إلى النمو الهائل في حجم حركة المرور. تحقق تقنيات 5G أداءً أعلى، موثوقية، وكفاءة على الشبكات المحمولة الأساسية اعتمادًا على منظور شامل ومتكامل. ومن أهم الحلول الواعدة للتحديات هو التخزين المؤقت Caching. يعد NOMA أحد تقنيات الوصول اللاسلكي الواعدة لتحسين الأداء في الاتصالات الخلوية من الجيل التالي. ومن المتوقع على وجه الخصوص أن توفر شبكات 5G عددًا متزايدًا بشكل كبير من المستخدمين بمعدلات بيانات أعلى بألف مرة واستهلاك أقل للطاقة لأن NOMA توفر كفاءة طيف أعلى وإنتاجية أعلى للنظام. لمزيد من التحسين، تم اقتراح وتنفيذ تقنيات Power Domain NOMA و Code Domain NOMA و Cooperative NOMA في 5G للتغلب على متطلبات الشبكة المستقبلية. يُستخدم PD-NOMA SIC عند جهاز الاستقبال و SC عند جهاز الإرسال. تم تنفيذ الأنظمة المقترحة بمساعدة محاكاة MATLAB و NYUSIM. تظهر نتائج المحاكاة أن التقنيات المقترحة تلبي الاحتياجات المختلفة لتحسين عدالة المستخدم، والموثوقية العالية، والكفاءة الطيفية العالية، والاتصال الشامل، ورفع معدلات البيانات، والمرونة العالية، وزمن انتقال منخفض للإرسال، والاتصال الهائل، والتأخير المنخفض، وارتفاع حافة الخلية الإنتاجية، والأداء المتفوق. لمزيد من التحسين، تم دمج تقنيات التخزين المؤقت باعتبارها وسيلة شائعة لتخزين المعلومات القابلة لإعادة الاستخدام في العقد الوسيطة لتقليل حمل التوصيل في الشبكات اللاسلكية مع C-NOMA لتقليل التأخير في تخزين احتياجات المحتوى المخطط لها، وتخفيف حركة مرور التوصيل وتخفيف التأخير الناجم عن عمليات التسليم. أظهرت نتائج محاكاة التخزين المؤقت المتكامل مع تقنية C-NOMA نتائج واعدة في زيادة الإنتاجية وتقليل زمن الوصول وتحسين كفاءة الموارد. في C-NOMA، يشير التخصيص الديناميكي للموارد إلى عملية التعديل الديناميكي للطاقة المطلوبة لإرسال معدلات الإرسال وكتل الموارد المخصصة للمستخدمين بموجب متطلبات جودة الخدمة الخاصة بهم وظروف القناة. أخيرًا، تم اقتراح C-NOMA و m-MIMO مع التخزين المؤقت كتقنية استراتيجية للتغلب على النمو الهائل في الطلب على البيانات، وندرة الطيف، وتخفيف التداخل، وكفاءة الطاقة، والاستدامة. أثبتت نتائج المحاكاة والتقييم أن النظام المقترح يوفر أداءً أعلى بكثير من حيث معدل البيانات، و BER، واحتمال الانقطاع ويقلل من استهلاك الطاقة إلى 52.6% و54.7% مقارنة مع NOMA بدون تعاونية وبدون NOMA، على التوالي، وهو أعلى من الأعمال ذات الصلة. وتتحقق نتائج المحاكاة من تحقيق زمن الوصول المنخفض الذي تتطلبه شبكات الاتصالات المتنقلة من الجيل السادس لتشغيل التطبيقات ذات النطاق الترددي المكثف مثل بث الفيديو عالي الوضوح والواقع المعزز والواقع الافتراضي وأجهزة إنترنت الأشياء.

كلمات الباحثين

5G - 6G Mobile Communication Networks - Access and Caching

إشراف وإعداد

الإشراف

Siddeeq Y. Ameen

الإعداد

Salar Ismael Ahmed

الاقتباسات الببليوغرافية