الگوریتم تخصیص عادلانه ی منابع به منظور بهبود کارایی در شبکه های فمتوسل

پوشش ضعیف کاربران خانگی و هزینه ی بالای اپراتورهای تلفن همراه، از مهم ترین انگیزه های استفاده از فمتوسل ها است. چون فمتوسل ها و ماکروسل ها از باند فرکانسی یکسانی استفاده می کنند، تخصیص منابع فرکانسی-زمانی با مشکل تداخل مواجه شده و از مهم ترین چالش های مطرح در شبکه های فمتوسل است. عدالت میان فمتوسل ها و بهره وری در استفاده از منابع فرکانسی-زمانی، از جمله مهم ترین اهداف روش های تخصیص پیشین بوده است. اما به دلیل مصالحه ی میان عدالت و بهره وری و اهمیت هر دو مورد، توجه به توازن میان آن ها از اهمیت بسزایی برخوردار است که در تعداد محدودی از تحقیقات پیشین در نظر گرفته شده است. از سوی دیگر، تأمین عدالت میان کاربران فمتوسل ها و توجه به نیاز آن ها، دو عاملی هستند که موجبات رضایت مندی بیشتر کاربران را فراهم می کنند و در تحقیقات قبلی توجه کافی به آن ها نشده است. در این تحقیق، دو الگوریتم تخصیص منابع متمرکز، با هدف بهبود متوازن عدالت میان کاربران و بهره وری در استفاده از منابع فرکانسی-زمانی مطرح شده است. الگوریتم اول با توجه به تعداد کاربران هر فمتوسل و مدل کردن شبکه ی فمتوسل ها توسط گراف تداخلی، به تخصیص منابع با توجه به هدف ذکر شده می پردازد. به این منظور از دو فاز جداگانه برای تخصیص منابع استفاده شده است. فاز اول به صورت حریصانه و بر اساس ایده ای جدید در اولویت گذاری فمتوسل ها انجام شده و هدف اصلی آن بهبود استفاده ی مجدد از طیف به منظور افزایش بهره وری است. اما با کم شدن تعداد منابع باقیمانده برای فمتوسل ها، فاز دوم با استفاده از معیاری ابتکاری شروع می شود تا عدالت در تخصیص این تعداد کم منابع را فراهم کند. با توجه به این که میزان درخواست منابع فرکانسی-زمانی هر کاربر می تواند متفاوت از سایر کاربران باشد، الگوریتم دوم با در نظر گرفتن نیاز کاربران مطرح شده است. این الگوریتم، با ایجاد تغییراتی در فازهای الگوریتم اول، علاوه بر بهبود متوازن عدالت میان کاربران و بهره وری، میزان منابع درخواستی هر کاربر را نیز در حل مسئله در نظر می گیرد. راهکار پیشنهادی اول از حیث عدالت، بهره وری و میزان برقراری توازن میان عدالت و بهره وری، با دو روش مطرح در این زمینه مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی ها، نشان از برتری روش پیشنهادی نسبت به دو راهکار دیگر دارند. به طور مشابه، راهکار پیشنهادی دوم با یکی از تحقیقات پیشین و راهکار پیشنهادی اول، مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که عدالت در برآورده کردن درخواست کاربران و هم چنین بهره وری در استفاده از منابع برای راهکار دوم نیز، بهتر از دو روش دیگر است. علاوه بر این، تحلیل پیچیدگی زمانی روش های پیشنهادی، بیان گر آن است که پیچیدگی آن ها کم تر از روش های پیشین مورد مقایسه می باشد.