طراحی توأم کدگذاری شبکه و نحوه دسترسی به محیط با throughput بهینه در شبکه های بی سیم ad hoc

در شبکه های بی سیم تشخیص و محاسبه ی محدودیت های ارتباطی قابل دستیابی اعم از throughput و مصرف انرژی، به عنوان یک مشکل اساسی مطرح می باشد. عملکرد کلی شبکه های بی سیم و تأثیرات متقابل لایه های شبکه بر روی یکدیگر هنوز به طور کامل مطالعه نشده است و تحقیقات روی این موضوعات ادامه دارد. کاربردهای شبکه های بی سیم و ویژگی های ارتباطات بی سیم مسائل جدیدی در طراحی cross-layer معرفی کرده است که ورای مفهوم شبکه های سیمی بر مبنای ساختار لایه ای می باشد. در شبکه های سیمی بر مبنای مدل لایه ای osi تمام لایه های شبکه مستقل از یکدیگر فعالیت می کنند ولی در شبکه های بی سیم تأثیرات متقابل زیادی بین لایه های mac و شبکه وجود دارد و نیازمند این است که به صورت توأم در ساختار cross-layer طراحی شوند. در شبکه های بی سیم، لایه ی mac انتقال همزمان را برای ارتباطات مطمئن هماهنگ می کند در حالی که لایه ی شبکه، مسیر ها را انتخاب می کند و بسته های دیتا را بین منبع و مقصد انتقال می دهد. کنترل توان و نرخ ارسال اطلاعات، ارتباط قوی با عملکرد لایه های mac و شبکه دارند و چون گره ها روی منابع محدود شبکه اعم از پهنای باند و انرژی با هم رقابت می کنند، بنابراین نیاز است که در شبکه های بی سیم این دو لایه از شبکه به صورت توأم طراحی شوند. در لایه ی شبکه برای شبکه های سیمی و بی سیم، مسیریابی کلاسیک، به سادگی از بسته های دیتای دریافتی، یک کپی تهیه کرده و آن را توسط گره های رله در انتقال چندمرحله ای ارسال می کند. کدگذاری شبکه، به گره های رله این اجازه را می دهد که اطلاعات دریافتی شان را با هم ترکیب کنند و به این ترتیب مسیریابی معمولی را تعمیم و توسعه می دهد به طوری که در شبکه های سیمی، کدگذاری شبکه، انتقال اطلاعات را با نرخ بالاتر نسبت به مسیریابی معمولی برقرار می کند. برای تعمیم و گسترش کدگذاری شبکه به یک شبکه ی بی سیم، باید مشخصات بیشتری مثل پخش همه سویی، قادر نبودن به ارسال و دریافت همزمان بسته های دیتا به وسیله ی هر گره و تأثیرات مخرب تداخل در انتقال همزمان را به حساب آوریم. که در این حالت برای هماهنگ کردن ارسال ها، زمان بندی و mac ضروری خواهد بود. به خاطر وابستگی های mac و کدگذاری شبکه (مشابه mac و مسیریابی)، برای اینکه شبکه ی بی سیم کارآمدی داشته باشیم، کدگذاری شبکه و mac را به صورت توأم طراحی می کنیم. در این پایان نامه، طراحی توأم کدگذاری شبکه و mac را برای شبکه های بی سیم ad hoc مورد مطالعه و بررسی قرار می دهیم. برای قسمت کدگذاری شبکه از روش کدگذاری غیرمتمرکز شبکه بر مبنای تجزیه شبکه به زیردرخت ها و رنگ آمیزی گراف، استفاده می کنیم. برای قسمت mac نیز از روش تقسیم زمانی استفاده می کنیم. شاخه های گراف شبکه را به وسیله ی زمان بندی، طوری فعال می کنیم که برخوردی بین بسته های دیتا رخ ندهد. در طراحی توأم کدگذاری شبکه و mac، سعی می کنیم که پارامترهای شبکه مثل throughput و مصرف انرژی را بهبود دهیم.