تخصیص منابع بین لایه ای در شبکه های مخابراتی بیسیم و تحلیل پایداری

به منظور استفاده بهینه از منابع کمیاب رادیویی علاوه بر بهینه سازی عملکرد تک تک لایه های شبکه، هماهنگی عملکرد و تعامل بین لایه های مختلف شبکه ضروری خواهد بود. در واقع این رویکرد جدید، پاسخی برای رویارویی با مشخصه های متغیر لایه فیزیکی در شبکه های بیسیم است. در شبکه های بیسیم داده، مسیریابی وابسته به ظرفیت لینک های شبکه است. از سویی ظرفیت لینک ها در شبکه بیسیم لزوما ثابت نیستند و این ظرفیت میتواند با تخصیص منابع مخابراتی (منابع مخابراتی میتواند شامل توان، فرکانس، زمان و یا پارامترهای شار شبکه باشد) به لینک های مختلف تنظیم گردد. لذا مسئله تخصیص منابع مخابراتی و مسئله مسیریابی به واسطه ظرفیت لینک ها از یکدیگر تاثیرپذیری خواهند داشت و عملکرد کلی سیستم و میزان استفاده از منابع شبکه بیسیم با تعامل بین مسئله تخصیص منابع و مسیریابی بهبود خواهد یافت. بنابراین یک راه موثر برای برخورداری از منابع بهینه در شبکه های مخابراتی، حرکت از بهینه سازی مسئله مسیریابی بصورت تنها، و ایجاد تعامل بهینه بین مسیریابی و تخصیص منابع خواهد بود. در این دانشنامه ضمن معرفی اصول کلی کنترل ازدحام، مفهوم پایداری در شبکه های بیسیم که عموما برای مدل ترافیک ارائه میگردد، بر اساس مدل ترافیکی درنظر گرفته شده و مفهوم پایداری لیاپانوف و پایداری طول صف ارائه میشود. در ادامه ضمن معرفی مسئله تخصیص منابع در شبکه های مخابراتی، مفهوم و ساختار رویکرد طراحی با تعامل بین لایه ها را مطرح خواهیم کرد. در این رساله ابتدا با بررسی مزایا و معایب طراحی با تعامل بین لایه ها، در گام نخست ضمن ارائه مدل دینامیکی طول صف در گره های شبکه بیسیم برپایه گره ایده استفاده همزمان از فیدبک طول صف و کواریانس طول صف به منظور بهبود عملکرد ترافیکی شبکه های برپایه گره ارائه شده است. گفتنی است که با توجه به ایده استفاده از فیدبک از میزان پراکندگی ترافیک (کوواریانس طول صف ها) در گره های شبکه و ساختار غیرمتمرکز الگوریتم کنترلی ارائه شده برای کنترل کوواریانس طول صف در شبکه، ایده فوق قابل بسط به هر الگوریتم کنترل ترافیکی خواهد بود. در گام دوم با توجه به مدل دینامیکی ارائه شده و با هدف مینیم سازی بدترین حالت طول صف در گره ها، مسئله مسیریابی و تخصیص منابع همزمان بصورت یک مسئله بهینه سازی غیرمتمرکز مقاوم h_? در شبکه های بیسیم ارائه گردیده است. بهینه سازی با توجه به مدل خطی تاخیردار ارائه شده برای توصیف ترافیک در شبکه های بیسیم و به کمک روش های مبتنی بر پایداری لیاپانوف-کراسوفسکی و با هدف تامین پایداری داخلی در ضمن حداقل سازی بدترین حالت طول صف در گره ها صورت گرفته است. در الگوریتم کنترلی مقاوم ارائه شده به کمک فیدبک محلی طول صف در گره ها، منابع تخصصی (شامل توان و پهنای باند در fdma و تکه های زمانی در tdma) به لینک ها تعیین میگردند. بطوری که هر گره منابع تخصیصی را به لینک های خود با توجه به اطلاعات محلی تخصیص می دهد. به کمک استراتژی کنترلی ارائه شده یک الگوریتم تخصیص منابع و مسیریابی همزمان مقاوم با توجه به تاخیرهای موجود در شبکه و نامعینی های مدلسازی شبکه خواهیم داشت. همچنین در ادامه با اضافه نمودن قوانین فازی در کنترلر مقاوم ارائه شده سعی در بهبود عملکرد شبکه و کاهش تلفات بسته های داده شده است.