Resource Allocation and Mode Selection in 5G Networks Based on Energy Efficient Game Theory Approach

With the advent of next-generation cellular networks, energy efficiency is becoming increasingly important. To tackle this issue, this paper investigates energy efficiency in D2D-enabled heterogeneous cellular networks. Boosting the longterm energy efficiency of wireless 5G communication networks is being explored through mode selection and resource allocation. The study proposed a three-stage process for energy-efficient mode selection and resource allocation. The process starts with cellular users who switch to D2D emitting a beacon and cellular users within close proximity reacting to it. A proposed auction mechanism will be enacted inside the group in the second state ( in this paper, the group size will be four). Next, each cellular user was classified according to SINR values, distance, and battery life, so that they could dynamically transition between standard cellular mode and D2D mode. For stage three, direct-hop hybrid D2D communication, we developed a TAMM double auction game model that efficiently splits resources. To identify the true bidders in our game model, we compute the median and mode values of the ASK and BID values received by both seller and buyer cellular users. A simulation study shows that the proposed method is energy-efficient in a heterogeneous network enabled by D2D

Energy-Efficient Multicast Transmission for Underlay Device-to-Device Communications: A Social-Aware Perspective

In this paper, by utilizing the social relationships among mobile users, we present a framework of energy-efficient cluster formation and resource allocation for multicast D2D transmission. In particular, we first deal with D2D multicast cluster/group formation strategy from both physical distance and social trust level. Then we aim to maximize the overall energy-efficiency of D2D multicast groups through resource allocation and power control scheme, which considers the quality-of-service (QoS) requirements of both cellular user equipment and D2D groups. A heuristic algorithm is proposed to solve above energy-efficiency problem with less complexity. After that, considering the limited battery capacity of mobile users, we propose an energy and social aware cluster head update algorithm, which incorporates both the energy constraint and social centrality measurement. Numerical results indicate that the proposed social-tie based D2D multicast group formation and update algorithm form a multicast group in an energy efficient way. Moreover, the proposed resource and power allocation scheme achieves better energy efficiency in terms of throughput per energy consumption. These results show that, by exploiting social domain information, underlay D2D multicast transmission has high practical potential in saving the source on wireless links and in the backhaul

AI-based resource management in future mobile networks

Η υποστίριξη και ενίσχυση των δίκτυων 5ης γενιάς και πέρα από αλγόριθμους Τεχνητής Νοημοσύνης για την επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης δικτύου, μελετάται πρόσφατα προκειμένου η νέα γενιά των δικτύων να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας σχετικά με την κάλυψη, τη χωρητικότητα των χρηστών και το κόστος εγκατάστασης. Μία από τις βασικές ανάγκες είναι η βελτιστοποίηση στην διαδικασία της εγκατάστασης σταθμών βάσης δικτύου. Σε αυτή την εργασία προτείνεται μια μετα-ευριστική μέθοδος, με όνομα «Γενετικός Αλγόριθμός» (Genetic Algorithm) για την επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς ζήτησης. Ο κύριος στόχος είναι η παρουσίαση της εναλλακτικής αυτής λύσης, η οποία είναι η χρήση του Γενετικού Αλγόριθμου, για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας εγκατάστασης των σταθμών βάσης του δικτύου. Με την χρήση του αλγορίθμου για την εγκατάσταση σταθμών βάσης παρέχονται οι ίδιες υπηρεσίες με πριν και ελαχιστοποιείται την κατανάλωση ενέργειας της υποδομής του δικτύου, λαμβάνοντας υπόψιν ομοιογενή και ετερογενή σενάρια σταθμών βάσης. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν σε γλώσσα προγραμματισμού Python και τα καλύτερα αποτελέσματα εγκατάστασης παρουσιάστηκαν και αποθηκεύτηκαν. Έγινε σύγκριση της εγκατάστασης αποκλειστικά μακρο-σταθμών βάσης με μικρότερου μεγέθους (σε κάλυψη) σταθμών βάσης πάνω από την υπάρχουσα. Με την χρήση των μικρότερων σταθμών βάσης, η εγκατάσταση του δικτύου θα επιτρέψει βελτιώσεις στην κάλυψη των χρηστών και θα μειώσει το κόστος, την κατανάλωση ενέργειας και τις παρεμβολές μεταξύ των κυψελών. Όλα τα σενάρια μελετήθηκαν σε 3 περιοχές με διαφορετική πυκνότητα χρηστών (A, B και C). Ως προς την ικανοποίηση των απαιτήσεων αναφορικά με την ποιότητα υπηρεσιών και των κινητών συσκευών, η ανάπτυξη μικρών σταθμών βάσης είναι επωφελής, συγκεκριμένα σε περιοχές hotspot.The 5G and beyond networks supported by Artificial Intelligence algorithms in solving network optimization problems are recently studied to meet the quality-of-service requirements regarding coverage, capacity, and cost. One of the essential necessities is the optimized deployment of network base stations. This work proposes the meta-heuristic algorithm Genetic Algorithm to solve optimization problems considering the demand constraints. The main goal is present the alternative solution, which is using the Genetic Algorithm to optimize BSs network deployment. This deployment provides the same services as existing deployments and minimizes the network infrastructure's energy consumption, including using homogenous and heterogenous scenarios of base stations. The simulations were performed in Python programming language, and the results as the best plans for each generation were presented and saved. A comparison of the macro base station deployment and small base station deployment was made on top of the existing one. By applying the small base stations, the network deployment will enable user coverage enhancements and reduce the deployment cost, energy consumption, and inter-cell interference. All the scenarios were assembled in user density area A, user density area B, and user density area C areas of interest. In meeting the requirements for QoS and UE, the small base station deployment is beneficial, namely in hotspot areas