روشی برای کاهش ازدحام و حل مسئله پایداری در شبکه های بدون سیم ad-hoc

تیوری بهینه سازی، یک سری ابزار مناسب را در اختیار ما می گذارد که در مدل سازی شبکه های گوناگون قابل انعطاف می باشند. ما در این پایان نامه، طراحی و کنترل شبکه های بی سیم را در چهارچوب بهینه سازی به صورت الگوریتم های توزیع شده مورد مطالعه قرار می دهیم.ابتدا یک خط مشی جامع را در پیش می گیریم و یک چهارچوب سرتاسری برای ساختار پروتکل در شبکه های بی سیم ad-hoc طراحی می نماییم. در این پایان نامه، تأثیر حرکت گره ها و توان گره ها را در کنترل شبکه های بی سیم ad-hocدر نظر خواهیم گرفت. برای این منظور, علاوه بر هزینه ازدحام در کنترل ازدحام، هزینه لینک را تعریف می کنیم و آن را به صورت تابع هزینه مدل نموده و سپس با افزودن آن به مسیله ماکزیمم سازی سودمندی، سه مقوله کنترل ازدحام, مسیریابی و زمان بندی در لایه انتقال, لایه شبکه و لایه پیوند را دریک چهارچوب منسجم به طور مشترک انجام می دهیم. این سه مقوله، که خود، توسط هزینه ازدحام به همراه هزینه لینک ها تنطیم شده اند، با یکدیگر به طور متقابل از طریق این دو هزینه، تعامل خواهند داشت تا در نهایت به یک بهینگی سرتاسری در شبکه برسیم. به منظور دخالت دادن اثر حرکت گره ها و توان آن ها در طراحی، این دو مسیله را به گونه ای تعریف و مدل می کنیم که بیانگر هزینه لینک ها باشند و در تیوری فوق اثر آن ها را وارد می نماییم. این چهارچوب، به گونه ای است که می تواند به منظور فراهم آوردن یک تیوری ریاضیاتی برای معماری شبکه، گسترش پیدا کند و به ما اجازه طراحی لایه-متقاطع را به صورت سیستماتیک بدهد. هدف ما، آن است که به وسیله تلقی لایه های مختلف پروتکل به عنوان محاسبات توزیع شده بر روی کل شبکه، در یک قالب واحد و منسجم، مسیله بهینه سازی را حل کنیم. لایه های مختلف, محاسبات توزیع شده را روی زیر مجموعه های مختلف از متغیرهای تصمیم گیرنده با استفاده از اطّلاعات محلّی برای رسیدن به بهینگی فردی, اجرا می نمایند. این الگوریتم های محلّی, به همراه یکدیگر, در ارتباط با لایه های مختلف,یک بهینگی سرتاسری را حاصل می نمایند.ابتدا محدودیت های نرخ و محدودیت های زمان بندی را فرمول بندی می کنیم. سپس تخصیص منابع در شبکه های بی سیم ad-hoc را در قالب یک تابع سودمندی و تابع هزینه به طور همزمان، فرمول بندی می نماییم. با افزودن قابلیت وجود تابع هزینه در کنار تابع سودمندی به طور همزمان، بر خلاف طرح های ارایه شده قبلی، می توانیم از همان ابتدا مسایلی چون بحث توان، تأخیر، طول لینک، از بین رفتن داده و غیره را به راحتی به فرمول در آوریم. برای رسیدن به این فرمول بندی، متغیرهای چندجنسی را برای هزینه لینک تعریف می کنیم. در نهایت، در قالب یک طرح لایه-متقاطع مسیله را حل نموده و به یک روش توزیع شده می رسیم. در این پایان نامه، شبکه بدون مسیرهای از قبل تعیین شده، با کانال های ثابت و یا تجهیزات تک-نرخی را در نظر می گیریم. در روند تحلیلی، مسیله تخصیص منابع را به کمک تجزیه دوگان به صورت سه زیر مسیله مجزا می نویسیم : کنترل ازدحام، مسیریابی، زمان بندی. سه زیر مسیله مذکور از طریق هزینه ازدحام و هزینه لینک با هم در ارتباط متقابل هستند.پایداری سیستم بدست آمده را توسط آنالیز همگرایی الگوریتم های ارایه شده، اثبات خواهیم نمود و کارآیی آن را در مقایسه با یک سیستم مرجع بررسی می نماییم. در این پایان نامه، موضوع پایداری را در قالب کنترل ازدحام و جلوگیری از ایجاد آن و یا کاهش ازدحام، بررسی می کنیم.