امروزه ارائه خدمات تلفنی روی شبکه های سوئیچینگ بسته ای به عنوان یکی از موضوعات اساسی حوزه شبکه مطرح شده است تا برخی معایب سیستم های سنتی سوئیچینگ مداری (از قبیل بالابودن هزینه ارتباط و نگهداری) را مرتفع کرده و سرویس های تکمیلی را نیز ارائه دهد. از جمله اهداف کلیدی در ارائه خدمات تلفنی، حفظ کیفیت خدمات می باشد. اما شبکه های موجود معمولاً شبکه هایی بر مبنای بهترین تلاش بوده و برای کاربردهای بلادرنگ مناسب نمی باشند. این بدان معناست که در این شبکه ها هیچ تکنیک ذاتی برای کنترل تلفات و تأخیر ترافیک تلفنی وجود ندارد. برای برطرف کردن این مشکل در نخستین مرحله، ارزیابی عملکرد شبکه اهمیت فراوانی دارد تا دریابیم کدامیک از اجزای شبکه نمی تواند کیفیت خدمات مورد نظر را فراهم آورد. بنابراین در این پایان نامه ضمن معرفی استاندارد ها ، روش های کلی پیاده سازی و ملزومات خدمات تلفنی روی شبکه های سوئیچینگ بسته ای ، شیوه ای جامع بر اساس آنالیز معیارهای کمی وکیفی ارائه می شود تا آمادگی شبکه های مبتنی بر اترنت در ارائه خدمات تلفنی ارزیابی شود. برای ارزیابی معیارهای کمی، روشی نوین به منظور تعیین ظرفیت در دسترس شبکه برای پشتیبانی از خدمات صوتی با در نظر گرفتن محدودیت پهنای باند و تأخیر پیشنهاد می شود. صحت عملکرد روش پیشنهادی به کمک نرم افزار opnet که شبیه سازی توانا در عرصه شبکه می باشد بررسی می شود. در روش ارائه شده برای تحلیل پهنای باند، پس از محاسبه ظرفیت در دسترس هر یک از اجزای شبکه، گلوگاه پهنای باند با در نظر گرفتن عنصری که حداقل ظرفیت در دسترس را دارد، مشخص می شود. سپس حداکثر تماس های تلفنی پشتیبانی شده توسط این عنصر به عنوان محدودیت ناشی از پهنای باند در شبکه مفروض ارائه می شود. محدودیت ناشی از تأخیر به کمک آنالیز صف بندی بررسی می شود. در این روش تماس ها بین نقاط انتهایی شبکه بصورت مداوم اضافه می شوند. زمانی که تأخیر بسته ها به حد مجاز در نظر گرفته شده برای کاربردهای محاوره ای رسید، حداکثر تعداد تماس های با در نظر گرفتن معیار تأخیر بدست می آید. مزیت روش پیشنهادی نسبت به نرم افزار opnet در این است که در این نرم افزار هر گونه تغییر در ساختار و پروتکل های شبکه پیچیده و در بسیاری از موارد غیر ممکن است. در حالی که در روش ارائه شده شبکه بصورت ریاضی مدل می شود و براحتی می توان تغییرات را اعمال کرد. در سال های اخیر پژوهش های بسیاری مبتنی بر ارزیابی شبکه بر اساس معیارهای کیفی انجام شده است. پرکاربردترین معیار ارزیابی کیفی شبکه ، mos می باشد. که در این معیار تعداد زیادی از شنوندگان به کیفیت گفتاری که از یک سیستم مخابراتی عبور کرده، عددی بین یک تا پنج نسبت می دهند. اعمال این معیار به شبکه های بلادرنگ امکان پذیر نمی باشد. در این نوع از شبکه ها از برخی روش های محاسباتی برای تعیین این معیار کیفی استفاده می شود. در این پایان نامه extended_e_model که یک مدل محاسباتی در ارزیابی کیفیت ادراکی گفتار است به یک شبکه نمونه اعمال می شود و نتایج حاصل از معیارهای کمی وکیفی با یکدیگر مقایسه می شوند. در نهایت در بخش پایانی رساله، روشی هفت مرحله ای به منظور پیاده سازی موفق خدمات تلفنی روی شبکه های سوئیچینگ بسته ای معرفی می شود و با اعمال این روش به یک شبکه نمونه ، نحوه عملکرد آن توضیح داده می شود.

شبکه های حسگر، مجموعه ای از تعداد زیادی حسگر کوچک، ارزان، کم مصرف و با قابلیت مخابراتی برد کوتاه می باشند که می توانند وظایف متعددی را در شبکه انجام دهند. گره های حسگر در محیط تحت پایش پخش می شوند. آنها اطلاعات را از محیط اطراف خود جمع آوری کرده و بعد از انجام پیش پردازش های لازم به گره مرجع ارسال می کنند.قابلیت اطمینان و نظارت بالا، پویایی، کارآیی و قیمت پایین، شبکه های حسگر را برای کاربرد در زمینه های متعددی مانند کاربردهای نظامی، نظارت محیطی و عملیات تجسس و نجات مناسب کرده است. یکی از کاربردهای مهم شبکه های حسگر، آشکارسازی هدف می باشد. بطور کلی هدف در شبکه های حسگر می تواند یک شیی، وضعیت یا یک پارامتر مورد نظر باشد. در این پایان نامه، روش های آشکارسازی هدف و تصمیم گیری در شبکه های حسگر بی سیم مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای بهبود کارآیی چند روش پیشنهادی ارائه شده است.در این پایان نامه ابتدا یک ساختار تصمیم گیری درختی پیشنهاد شده و تاثیر توپولوژی های درختی متفاوت در یک خوشه از شبکه بر کارآیی تصمیم گیری و مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این بررسی یافتن یک توپولوژی مناسب برای شبکه بر اساس یک بده بستان بین کارآیی بالا و مصرف انرژی کم می باشد. تعیین سطوح آستانه تصمیم گیری مناسب از دیگر موارد بررسی شده در این پایان نامه است. بکارگیری چندین سطح آستانه و تصمیم گیری چند بیتی کارآیی آشکارساز را بهبود می بخشد؛ اما موجب پیچیده شدن طراحی شبکه می شود. به همین منظور در اغلب موارد از شبیه سازی برای بدست آوردن سطوح آستانه استفاده می شود. در روش پیشنهادی این پایان نامه، یک روش تحلیلی ساده برای بدست آوردن سطوح آستانه معرفی شده است. این روش همزمان با حفظ سادگی و عملی بودن دارای کارآیی نزدیک به کارآیی بهینه می باشد.

شبکه حسگر شبکه ای متشکل از تعداد زیادی حسگر کوچک است. این شبکه ها، از طریق حسگرها اطلاعات محیط را گرفته و واکنش نشان می دهد. ارتباط بین حسگر ها معمولا به صورت بی سیم است. هر حسگر بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار میکند و نوعا از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک بوده و دارای محدودیت هایی در قدرت پردازش، ظرفیت حافظه، منبع تغذیه و ... می باشد. این محدودیت ها مشکلاتی را بوجود می آورد که منشأ بسیاری از مباحث پژوهشی مطرح در این زمینه است. . از جمله زمینه های مهمی که به عنوان یک چالش اساسی در این شبکه ها مطرح می شود، مسئله اشتراک رسانه ارتباطی در آنهاست. زیرا به دلیل تعداد بسیار زیاد نودهای حسگر در این گونه شبکه ها، اشتراک و استفاده همزمان کلیه حسگر ها از رسانه ممکن نیست. از طرف دیگر در این شبکه ها اغلب اوقات، از لحاظ انرژی و توانائی های حسگر ، پردازش اطلاعات و ظرفیت های نگهداری اطلاعات محدود شده اند. از آنجا که محدودیت انرژی نودها را پیش رو داریم، ممکن است بعد از مدتی کار در شبکه، انرژی آنها تمام شده و از شبکه خارج شوند و باعث هدر رفتن پهنای باند مورد استفاده شود. بنابراین نیازمند ارائه یک پروتکل بهینه دسترسی به رسانه برای این شبکه ها هستیم. با مقایسه پروتکل های ارائه شده در این زمینه و بررسی جزئیات آنها، یک پروتکل بهبود یافته مبتنی بر smac پیشنهاد شده که دارای راندمان مصرف توان بالا و تاخیر کم است. جهت دستیابی به این بهبود از سیکل کاری متغیر و وابسته به میزان ترافیک حسگرها استفاده شده است. جهت تعیین پارامتری برای تعیین سطح ترافیک حسگر از روشهای متفاوتی می توان بهره برد که در اینجا از پارامتری خاص و متفاوت نسبت به دیگر پروتکل ها استفاده شده است. علاوه بر راهکار بالا، دو پیشنهاد دیگر نیز جهت بهبود مصرف انرژی ذکر شده است و نتایج حاصل شده از شبیه سازی ها، موید تاثیر مثبت این پیشنهادات در بهبود راندمان مصرف انرژی شبکه های حسگر بی سیم است.

در سال های اخیر، کارایی سیستم های تایید چهره در محیط های کنترل شده به طور قابل توجهی بهبود یافته است. با این وجود چنین سیستم هایی در محیط های غیر کنترل شده، دارای قابلیت اطمینان پایینی هستند. از جمله عواملی که کیفیت سیستم های تایید چهره را دستخوش تغییر می کند عبارتند از: تغییر در شرایط نورپردازی، حالات چهره و طرز قرار گرفتن چهره. شرایط مختلف نوری تغییرات شدیدی در چهره افراد ایجاد می کند، به نحوی که ممکن است تفاوت تصاویر چهره یک فرد در شرایط نورپردازی مختلف، بیشتر از تفاوت بین تصاویر چهره افراد مختلف در شرایط نورپردازی یکسان باشد. بنابراین برای طراحی یک سیستم تایید چهره مطمئن، بایستی بر چنین مشکلاتی غلبه کرد. یکی از روش های پیشنهادی، بهره گیری از تصاویر اخذ شده در باند خارج از طیف مرئی (مانند باند مادون قرمز) می باشد. در این تحقیق، با به کارگیری تصاویر مرئی و مادون قرمز نزدیک، سیستم تایید هویت چندطیفی طراحی شده است. معیار همبستگی نرمالیزه شده به عنوان معیار شباهت سنجی جهت مقایسه هر نمونه ورودی با مدل کاربر مورد ادعا بکار گرفته می شود و به هر نمونه ی ورودی نمره ای نسبت داده می شود. نمرات حاصل از طبقه بندی کننده های چندطیفی با استفاده از الگوریتم های ادغام بدون مربی و بامربی جهت تصمیم گیری نهایی ترکیب می شوند. در فاز دیگری از این تحقیق، مسئله سنتز تصاویر مادون قرمز نزدیک از روی تصاویر متناظر باند مرئی بررسی شده است. سیستم بازسازی پیشنهاد شده مبتنی بر الگوریتم آنالیز همبستگی کانونی(cca) می باشد. با بکارگیری رگرسیون خطی چندمتغیره مبتنی بر الگوریتم cca، سیستم سنتز تصاویر مادون قرمز نزدیک ایجاد می گردد. در ادامه نشان داده شده است که با ادغام اطلاعات باند مرئی و مادون قرمز نزدیک سنتز شده، کارایی سیستم تایید چهره بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

اترنت یک فناوری شناخته شده است که در حدود 30 سال از ابداع آن می گذرد. از آن جا که اترنت اصولاً یک شبکه محلی است، برای به کار بردن آن در شبکه های گسترده باید دقت لازم را در برخی مسائل از جمله کیفیت خدمات، مدیریت و نگهداری، مهندسی ترافیک و مسائلی از این قبیل که در اترنت اولیه لحاظ نشده مبذول داریم. از آنجا که در شبکه های اترنتی به دلیل وجود پروتکل درخت پوشا، بین هر دو گره فقط یک مسیر برای تبادل اطلاعات وجود دارد این موضوع باعث می شود که نتوان از کارایی روش های بازیابی و مهندسی ترافیک به خوبی بهره برد. از این رو مهندسی ترافیک در شبکه های شهری تلاش لازم برای کنترل ترافیک و هدایت آن را از مسیرهایی انجام می دهد که منجر به متعادل کردن بار در کل اتصالات و سوئیچ های موجود در شبکه گردد، معرفی پروتکل درخت پوشای چندتایی که از اتصالات بیشتری در شبکه استفاده می کند خود می تواند راه حل مطلوبی برای توزیع مناسب بار در شبکه باشد. تنها نکته قابل توجه این است که این درخت های پوشا چگونه در شبکه ساخته شده و چگونه شبکه های محلی مجازی به آن ها اختصاص پیدا کنند تا بتوانند توزیع متعادلی از بار را در شبکه ایجاد کنند. در این پایان نامه علاوه بر معرفی پروتکل های درخت پوشا و درخت پوشای چندتایی وچگونگی عملکرد آنها در شبکه، چندین الگوریتم در جهت ساخت درخت پوشای چندتایی مطرح می گردد که هر الگوریتم با دخیل کردن پارامترهای متعددی می تواند میزان سرویس دهی در شبکه را بهبود بخشد. در ادامه راه کاری جهت تولید درخت پوشای چندتایی و نحوه گذردهی ترافیک در شبکه معرفی می گردد که منجر به متعادل سازی بار در اتصالات وسوئیچ های شبکه گردیده و اهداف مهندسی ترافیک را به خوبی برآورده کند. هدف از الگوریتم پیشنهادی یافتن بهترین درخت پوشای چندتایی از نظر توزیع بار در شبکه با توجه به ساختار شبکه و جریان های ترافیکی مشتریان می باشد.این الگوریتم با وجود پیچیدگی در واقع یک معیار مناسب در جهت سنجش میزان بهینگی کلیه الگوریتم های پیشنهادی است. علاوه بر الگوریتم ارائه شده، الگوریتم دیگری در پایان پیشنهاد می گرددکه ازپیچیدگی الگوریتم فعلی می کاهد و می تواند مجموعه درخت پوشای شبه بهینه ای را در شبکه ایجاد کند که اهداف مورد نظر را تا حد مطلوبی برآورده می سازد.

شبکه های حس گر بی سیم شبکه هایی هستند، متشکل از تعداد زیادی گره حس گر که برای جمع آوری اطلاعات مفید در ناحیه ای پراکنده می شوند. این شبکه ها به پروتکل های مخابراتی بی سیمی نیاز دارند که میزان مصرف انرژی و تأخیر را در شبکه حداقل کند. در پایان نامه حاضر، اولین هدف، ارزیابی و بهبود الگوریتم leach به عنوان یک الگوریتم مبتنی بر خوشه بندی در شبکه های حس گر است. در ادامه روش انتخاب سرگروه و تشکیل خوشه ها در این الگوریتم درشرایط مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و تاثیر این عوامل بر مصرف انرژی، طول عمر شبکه و تأخیر در انتقال اطلاعات بررسی شد. در نهایت بر اساس نتایج، یک روش جدید برای اصلاح الگوریتم انتخاب سرگروه در leach بر اساس تعداد گره های باقیمانده در هر دنباله از دوره های کاری پیشنهاد داده شد. نتایج، بهبود متوسط مصرف انرژی در شبکه را با اعمال روش جدید به الگوریتم leach نشان می دهند. در نهایت یک الگوریتم مسیریابی مبتنی بر خوشه بندی پیشنهاد داده شد. نتایج شبیه سازی ها عملکرد بهتر الگوریتم زنجیره ای جهت دار را از نظر مصرف انرژی و تأخیر نسبت به الگوریتم pegasis به عنوان یک الگوریتم مبتنی بر زنجیر دیگر نشان می دهند.

انتخاب رله ها و اختصاص توان دو عامل موثر در عملکرد شبکه های همراه با مخابرات مشارکتی می باشند. در این تحقیق با کمک ابزار تئوری بازی به تحلیل تاثیر این دو پارامتر اساسی در عملکرد شبکه پرداخته می شود. تئوری بازی علاوه بر تحلیل اتفاق هایی که در شبکه رخ می دهد؛ به بیان راهکارهایی توزیعی برای بهبود بازدهی شبکه نیز می پردازد. ابتدا با کمک مدل بازی ائتلافی، روش هایی برای انتخاب بهترین رله های همکاری کننده در جریان انتقال اطلاعات از گره ی منبع تا پایگاه داده مطرح می گردد. در این روش ها به نحوه ی شکل گیری ائتلافی از رله ها به منظور کاهش مصرف توان ارسالی پرداخته می شود. پس از تشکیل ائتلاف ها، مسئله ی اختصاص توان مابین گره های داخل ائتلاف ها مطرح می گردد. در قسمت دیگر از این پایان نامه به بیان استراتژی های اختصاص توان بهینه در میان اعضای ائتلاف ها به کمک یک مدل بازی غیرمشارکتی پرداخته می شود. . نتایج عددی نشان می دهند که الگوریتم های ارائه شده دارای کاهش قابل توجهی در میزان توان مصرفی در مقایسه با روش های کنترل توان توزیعی موجود می باشند که در منحنی های مربوط به بازدهی توان، بهبودی تا حدود 35 درصد را نسبت به الگوریتم های صرفا غیرمشارکتی شاهد می باشیم.

کاربرد شبکه های حسگر بی سیم با سرعت زیادی رو به افزایش است. از یکسو پیشرفت فنآوری ساخت حسگرها، که باعث بهبود در عملکرد، کاهش هزینه و کوچک شدن اندازه آنها شده است و از سوی دیگر استفاده از مزایای شبکه های پیشا، نظیر راحتی و هزینه کمتر اجرای آنها نسبت به شبکه های سنتی استفاده از این فنآوری را ترغیب می کنند. در شبکه های حسگر منبع انرژی گره ها محدود است این محدودیت یک مانع عمده بکارگیری شبکه های حسگر بی سیمی در سیستم های نظارت محیط است، دراین پایان نامه الگوریتم مسیریابی ارائه شده که سبب کاهش مصرف انرژی در پروتکلهای لایه دسترسی به رسانه انتقال و درنتیجه افزایش طول عمر شبکه می شود. این الگوریتم شامل دو مرحله برای ساختن درخت پوشا روی گره هاست. در مرحله اول یک درخت پوشا با ریشه (ایستگاه پایه) ساخته می شود و در مرحله دوم این درخت تصحیح می شود تا به درختی با گره های کم انشعاب تر برسیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که هنگامی که فاصله زمانی بین رخدادها نسبت به دوره تناوب روشن و خاموش شدن گیرنده های رادیویی گره ها زیاد است پروتکل پیشنهادی طول عمر شبکه را نسبت به روش معتبر spt تا حدود 80% افزایش می دهد.

پیشرفت های اخیر در فناوری اترنت همچون دستیابی به سرعت های بالا برای انتقال داده سبب شده است که این فناوری گزینه ی مناسبی برای بکارگیری در شبکه های گسترده مثل شبکه های شهری باشد. یکی از مشکلات اترنت، عدم وجود روش های ترمیم خرابی در آن است. در این پایان نامه دو راهکار نوین برای ترمیم خرابی در شبکه های اترنت شهری ارائه می شود. در روش اول که ترمیم سریع درخت پوشا به صورت برخط نام دارد، تلاش می شود تا قبل از وقوع خرابی در یک پیوند، مسیر های جایگزین برای اتصال دوباره زیردرخت جدا شده به زیردرخت اصلی پیدا شوند. روند پیدا کردن مسیر توسط سوییچ هایی که در دو گام فاصله از پیوند محافظت شده قرار دارند، انجام می شود و معیار انتخاب مسیرها بر اساس هزینه است. نتایج شبیه سازی ها، نشان می دهند که هزینه درخت های محاسبه شده توسط روش پیشنهادی، ده درصد بیشتر از درخت های بهینه است اما زمان ترمیم خرابی از 30 ثانیه در پروتکل درخت پوشا به 30 میلی ثانیه کاهش می یابد و همچنین پیچیدگی ساخت دوباره درخت به میزان زیادی کاهش می یابد. ایده ای که در روش دوم دنبال می شود، استفاده از پیوندهای غیرفعال، برای هدایت ترافیک و ترمیم درخت به صورت همزمان است. در این روش هر سوییچ از روشی توزیعی برای شناسایی اجداد خود در درخت پوشا بهره می برد و با این راه، موقعیت خود و همسایگانش را در توپولوژی شبکه در می یابد. شبیه سازی ها نشان می دهد که تعادل باری که این روش در شبکه ایجاد می کند، چه قبل و چه بعد از وقوع خرابی، بهتر از سایر روش ها می باشد. هر دو الگوریتم های ارائه شده، به صورت برخط بوده و سعی بر این است تا با کمترین نیاز به اعمال مدیریت در شبکه، عملیات ترمیم خرابی در سریع ترین زمان ممکن انجام شود. تکیه اصلی این الگوریتم ها بر خودمختار بودن، برخط بودن،توزیعی و بهینه بودن ترمیم خرابی است.

شبکه‏های حسگر بی‏سیم، شبکه‏هایی هستند که از تعداد زیادی گره‏های کوچک با قابلیت‏های بسیار پایین تشکیل شده‏اند. این گره‏ها که هر کدام یک حسگر نامیده می‏شوند، می‏توانند ویژگی خاصی نظیر رطوبت، دما، فشار و ... را در محیط اطراف خود حس کرده و آن را برای گره‏ی مرکزی خود ارسال دارند. یکی از اساسی‏ترین مشکلات شبکه‏های حسگر بی‏سیم، محدود بودن بُرد ارتباطی و انرژی گره‏هاست. محدودیت انرژی و نیز تحرک گره‏ها باعث می‏شود تا آرایش گره‏ها در این شبکه‏ها، شکلی پویا داشته باشد. بنابراین ممکن است بعد از گذشت زمان و بر اثر تمام شدن انرژی برخی از گره‏ها، بخش‏هایی از شبکه دچار قطعی شده و ارتباط میان گره‏های حسگر دچار اختلال گردد. یکی از رهیافت‏های مناسب برای فراهم ساختن ارتباط در کل شبکه، قرار دادن گره‏های واسطه در شبکه است. در سالهای اخیر ایستگاه‏های هوایی و به طور خاص هواپیماهای بدون سرنشین، به عنوان یکی از گزینه‏های مطلوب، برای برآورده ساختن این اهداف مورد توجه قرار گرفته‏اند. بر همین اساس می‏توان گروهی از هواپیماهای بدون سرنشین را در آرایشی به صورت یک شبکه‏ی پیشآ، به عنوان گره‏های واسطه به کار گرفت. در این پژوهش نیز سعی شده است، با به کارگیری از الگوریتم خوشه‏بندی k-میانگین فازی، مکان مناسبی برای قرار دادن چندین ایستگاه‏های به دست آوریم. نتایج به دست آمده از الگوریتم پیشنهادی نشان داد که تعداد ایستگاه‏های هوایی به دست آمده از الگوریتم ما مورد در مقایسه با الگوریتم‏های پیشین همواره کوچکتر و یا مساوی با آنهاست. همچنین الگوریتم مکاشفه‏ای برای حالت تغییر مکان و جابه‏جایی ایستگاه‏های هوایی ارائه شده است به نحوی که در 90% از حالات، طوری عمل می‏کند که مسافت جابه‏جایی کل ایستگاه‏های هوایی را حداقل گردد.

در شبکه های حسگری مسئله انرژی چالش بزرگی به حساب می آید و پروتکل های مسیریابی این موضوع را باید مد نظر قرار دهند. در این پایان نامه سعی داریم به کمک فاصله ی گره های شبکه تا مقصد انرژی گره ها را به شکل مناسبتری مصرف کنیم.ابتدا احتمال سرگروه شدن در یک شبکه ی حسگری را به صورت تابعی از فاصله ی گره تا مقصد تعیین می کنیم. سپس با در نظر گرفتن یک گره فرضی به عنوان گره ی معیار توانستیم یکنواختی بیشتری را در مصرف انرژی ایجاد کنیم. در انتها نیز با در نظر گرفتن مینیمم انرژی مصرفی در هر گره به مصرفی انرژی مناسبتری رسیدیم.

حدود سه دهه از ظهور فناوری اترنت برای استفاده در شبکه های محلی گذشته است. در حال حاضر بیش از 90 درصد شبکه های محلی جهان بر پایه این فناوری طراحی شده و مشغول فعالیت هستند. با افزایش تعداد مشترکان متصل به این شبکه ها و تنوع خدمات مورد نظر آنها، مسئله کیفیت خدمات در شبکه های اترنتی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. یکی از ملزومات تامین کیفیت خدمات، اجرای روشهای مهندسی ترافیک و توازن بار در شبکه می باشد که در فناوری اترنت به آن توجهی نشده است. پروتکلهایی که در حال حاضر در شبکه های اترنتی اجرا می شوند بر پایه تشکیل و حفظ درخت پوشا در شبکه عمل می کنند. در پروتکل استاندارد ساخت درختهای پوشا، توازن بار در شبکه مورد توجه قرار نمی گیرد، به همین سبب میزان بهره گیری از منابع شبکه و همچنین کیفیت خدمات در شبکه به شدت افت می کند. هدف از این پایان نامه، یافتن بهترین درخت پوشا و بهترین مجموعه درختهای پوشای چندتایی بر اساس معیارهای توازن بار روی منابع می باشد. این معیارها در الگوریتمهای قبلیbst و bmst که به ترتیب وظیفه یافتن بهترین درخت پوشا و بهترین مجموعه درختهای پوشای چندتایی را بر عهده دارند نیز به کار برده می شوند. با این وجود، از آنجایی که این الگوریتم ها دارای پیچیدگی بالایی هستند مدت زمان رسیدن به نتایج طولانی خواهد بود که در شبکه های امروزی قابل قبول نمی باشد. در این پایان نامه برای کاهش میزان پیچیدگی و بتبع آن مدت زمان اجرای این الگوریتمها، از نظریه بهینه سازی استفاده شده است . به همین منظورسعی شده است تا یک مدل ریاضی مناسب از شبکه با توجه به وضعیت و شرایط آن تهیه شده و با استفاده از نرم افزارهای مخصوص حل مسائل بهینه سازی، طرح شده حل شود. نتایج شبیه سازی های انجام شده در این راستا نشان می دهند که نتایج الگوریتم جدید با نتایج الگوریتم های bst و bmst یکسان بوده اما مدت زمان یافتن نتایج بسیار کاهش یافته است.

فناوری اترنت در طی حدود سی سالی که از پیدایش آن می گذرد، به طور دائم قابلیت های خود را با نیازهای کاربران شبکه هماهنگ نموده است. این فناوری به یاری سادگی فوق العاده ی خود، هزینه پائینی را برای استفاده کنندگان در بردارد و در عین حال از سرعت و قابلیت اطمینان مناسب نیز برخوردار می باشد. یکی مهم ترین از پروتکل ها درفناوری اترنت، پروتکل درخت پوشا (stp) است که ایجاد یک توپولوژی فعال بدون حلقه را در شبکه های اترنتی تضمین می کند. stp بر پایه درخت پوشای حداقل عمل می کندو شامل تعیین اتصالاتی است که ضمن اتصال همه گره های شبکه به یکدیگر، مجموع هزینه ی اتصالات انتخابی کمترین مقدار باشد. در stp هیچ روش مهندسی ترافیکی برای ایجاد توازن بار وجود ندارد، که باعث توزیع یکنواخت بار و ایجاد گلوگاه به خصوص دراطراف ریشه می شود. یکی از راه حلهای این مشکل، استفاده از درخت پوشای حداقل چند معیاری است که مبتنی بر معیارهای توازن بار ایجاد شده باشد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی پروتکلهای استاندارد درخت پوشا و درخت پوشای سریع و چگونگی عملکرد آنها در شبکه می پردازیم، سپس چندین الگوریتم مطرح در جهت بهبود توزیع بار و افزودن مهندسی ترافیک به این پروتکل را شرح می دهیم. سپس الگوریتم پیچیده ی انتخاب بهترین درخت پوشا با توجه به معیارهای مختلف از قبیل توازن بار روی سوئیچها و اتصالات و همچنین انتخاب کوتاهترین مسیر را معرفی می کنیم.در ادامه، راه کارهایی ساده وسریع جهت ایجاد درخت پوشای شبه بهینه در شبکه معرفی می گردد که منجر به متعادل سازی بار در اتصالات و سوئیچهای شبکه شده و می تواند اهداف مهندسی ترافیک را به خوبی برآورده کند. هدف از الگوریتمهای پیشنهادی یافتن درخت پوشای شبه بهینه از نظر توزیع بار در شبکه با توجه به ساختار شبکه و جریانهای ترافیکی مشتریان می باشد. این الگوریتمها در عین سادگی می توانند نتیجه ای بسیار نزدیک به بهترین درخت پوشای محاسبه شده از طریق همین معیارها ارائه کنند.

از چالش های اساسی در شبکه های حس گر بی سیم ، می توان انرژی و طول عمر شبکه را نام برد. ستون فقرات شامل مجموعه ای از گره های شبکه، که وظیفه ی انتقال و پردازش اطلاعات را برعهده دارند، می باشد. از این رو با در نظر گرفتن گره هایی به عنوان ستون فقرات، می توان مصرف انرژی را بصورت کاملا برنامه ریزی شده و بهینه در سطح شبکه پخش کرد. اگرچه در شبکه های حس گر بی سیم هیچ زیرساخت فیزیکی برای ستون فقرات موجود نمی باشد اما یک ستون فقرات مجازی می تواند از طریق ساخت یک مجموعه غالب همبند در گراف شبکه ایجاد شود. کوچکترین مجموعه غالب همبند نشان دهنده ی اعضای موجود در ستون فقرات مجازی است، که به شبکه های حس گر بی سیم توانایی ویژه ای در نگهداری انرژی و مسیریابی بهینه را می دهد. مسئله ساخت مجموعه غالب همبند یک مسئله np-hard در گراف قرص واحد می باشد. در این پایان نامه، یک الگوریتم ابتکاری توزیع شده ی هوشمند مبتنی بر سیستم فازی سوجنو مرتبه صفر با ورودی های نرمال شده برای ساخت مجموعه غالب همبند در گراف قرص واحد ارائه شده است. الگوریتم ارائه شده از لحاظ پیچیدگی زمان o(n)، پیچیدگی پیام o(n?^2) و اندازه مجموعه غالب همبند ویا همان پارامتر نسبت تقریب برابر (4.8+ln?5 )opt+1.2 در گراف قرص واحد می باشد. با توجه به نتایج شبیه سازی های انجام شده می توان گفت الگوریتم پیشنهادی از لحاظ سربار پیام در داخل شبکه و در همچنین تعداد اعضای مجموعه غالب همبند نسبت به الگوریتم های موجود در حالت بهتری بسر می برد.

شبکه ی حسگر بیسیم، متشکل از تعداد زیادی گره های حسگر مستقل است که با تراکم بالا، در ناحیه ی جغرافیایی مشخصی چینش می شوند. در این شبکه ها، یک ایستگاه پایه موسوم به گره ی چاهک، به جمع آوری اطلاعات حسگرها می پردازد و درنهایت، شبکه ی حسگر را با دیگر شبکه ها مرتبط می سازد. فرآیند جمع آوری داده های دریافتی از حسگرهای شبکه و انتقال آن ها در مسیر منتهی به گره ی چاهک را انتشار همگرا می نامند. از مهم ترین چالش های موجود در شبکه های حسگر بیسیم، محدودیت شدید انرژی در حسگرهاست؛ محدودیت مذکور باعث شده است که در این شبکه ها، بیشتر از الگوریتم های مسیریابی با حداقل مصرف انرژی استفاده شود. کاهش مصرف انرژی و نظارت بر توزیع یکنواخت و عادلانه ی بار در بین گره های شبکه، منجر به کاهش فاصله ی بین نابودی اولین و آخرین گره و نهایتاً افزایش طول عمر شبکه خواهد شد. در اکثر کاربردها، ساختار درختی جهت جمع آوری داده های دریافتی از گره های حسگر پیشنهاد می گردد. در این روش، هر گره تنها نیازمند است تا والد خود را شناسایی نموده و داده را به سمت آن هدایت نماید؛ ضمن اینکه نگهداری مسیریابی مذکور، چندان دشوار نیست. در این پایان نامه، ابتدا به معرفی اجمالی شبکه های حسگر بیسیم و پروتکل های مسیریابی معروف در این شبکه ها می پردازیم؛ و در ادامه، ضمن بررسی و معرفی آخرین روش های مطرح در زمینه ی مسیریابی درختی، به ارائه ی یک روش مسیریابی درختی نوین موسوم به پروتکل درختی انتشار همگرای کارآمد خواهیم پرداخت که قادر است بواسطه ی ایجاد توازن در درخت، به جمع آوری موثر داده ها و ارتقای طول عمر شبکه نائل گردد. در روش پیشنهادی، هر دو عامل تعداد گام تا ریشه و توازن در تعداد فرزندان هر گره ی درخت، مدنظر قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی از نظر میزان درجه ی درخت، طول عمر شبکه و قابلیت گذردهی، عملکرد بهتری نسبت به روش های پیشین دارد.

پروتکل درخت پوشا (stp)، شیوه ای استاندارد برای پیش رانی فریم بدون برقراری حلقه در شبکه های اترنت شهری می باشد. ایده اصلی در استفاده از stp، تشکیل یک درخت پوشا با مسدود کردن برخی از پیوندها می باشد. با این روش، بین هر دو گره موجود در شبکه، تنها یک مسیر یکتا وجود خواهد داشت و لذا حلقه ای تشکیل نمی شود. در پروتکل درخت پوشا، فقدان یک روش مهندسی ترافیک باعث عدم وجود توازن بار بر روی پیوندها و سوئیچ ها و در نتیجه وجود ازدحام در شبکه به ویژه در نزدیکی گره ریشه خواهد شد. در این رساله، راهکار هایی جهت پیش رانی فریم ها ارائه شده است به نحوی که بتواند با اعمال روش های مهندسی ترافیک به ویژه توازن بار روی پیوندها و سوئیچ ها را در شبکه های اترنت شهری بهبود بخشد. این راهکارها عبارتند از: •eft: توپولوژی پیش رانی گسترش یافته •sss: راهکار سوئیچینگ میانبر •ifs: راهکار پیش رانی ایزوله شده •hfs: راهکار پیش رانی سلسله مراتبی تمامی راهکارهای ارائه شده مبتنی بر استفاده از پیوندهای مسدود شده در stp می باشند. در eft، هر گره تمایل دارد که فریم دریافتی را به گره های هم سطح خود تحویل دهد. این راهکار دارای پیچیدگی های زیادی است. در راهکار sss، هر گره قبل از پیش رانی فریم به روش سنتی stp، در لیست همسایگان متصل شده از طریق پیوندهای مسدود شده به دنبال گره مقصد می گردد. چنانچه گره مقصد وجود داشته باشد، فریم مستقیماً از طریق آن پیوند مسدود شده ارسال می شود. در این روش، جهت جلوگیری از ایجاد حلقه، برای هر درخواست ترافیکی حداکثر از یک پیوند مسدود شده استفاده می شود. با استفاده از راهکار ifs، شبکه در ابتدا بر اساس شماره درگاه های گره ریشه به زیرشبکه هایی تقسیم می شود. هنگامی که یک گره فریمی را دریافت می کند ابتدا فریم را به زیر شبکه گره مقصد تحویل می دهد. بر این اساس امکان استفاده از حداکثر دو پیوند مسدود شده برای هر درخواست ترافیکی به وجود می آید. در راهکار hfs نیز امکان استفاده از تعداد پیوندهای مسدود شده بیشتر، با استفاده از آدرس دهی سلسله مراتبی به وجود می آید. در این رساله نشان داده شده است که راهکار sss در توپولوژی تمام-توری با پیوندهایی با هزینه برابر و سوئیچ های یکسان، بهترین بازدهی را خواهد داشت. لذا این راهکار در این توپولوژی خاص، راهکاری مناسب برای دست یابی به حداکثر میزان بازدهی در مقایسه با سایر راهکارها خواهد بود. با توجه به شفافیت اجرایی sss توصیه می گردد این راهکار در تمامی راهکارهای دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد. سر انجام با استفاده از آدرس دهی سلسله مراتبی، عملکرد sss در روش hfs بهبود چشمگیری پیدا می نماید.

شبکه های موردی متحرک که نوع خاصی از شبکه های بی سیم می باشند به عنوان نسل جدید شبکه های کامپیوتری برای برآوردن یک سری نیازهای خاص و با ویژگی هایی متفاوت از شبکه-های سیمی طراحی شدند. خصوصیات شبکه های موردی متحرک، همچون پویا بودن توپولوژی، فقدان زیرساخت ثابت و وجود محدودیت انرژی، مسئله مسیریابی را در این شبکه ها به چالش کشیده است. به علت طبیعت ناپایدار شبکه های موردی، مسأله کشف و نگهداری مسیر از اهمیت خاصی برخوردار است. الگوریتم های مسیریابی متعددی برای این شبکه ها ارائه گردیده است که هر کدام دارای ویژگی ها، معایب و مزایای خاصی می باشند. پروتکل مسیریابی dsr یکی از پروتکل-های مسیریابی مطرح و مبنایی در شبکه های موردی متحرک است که در مقالات و پژوهش های زیادی به آن پرداخته شده و بعنوان یک شاخص برای سنجش کارائی پروتکل های جدید از آن استفاده می شود. در پروتکل مسیریابی dsr برای انتخاب مسیر از معیار کوتاهترین مسیر استفاده می شود که بهینه نیست، زیرا کوتاهترین مسیر لزوماً بهترین مسیر نیست. در این پایان-نامه برای رفع این مسئله، با ایجاد تغییراتی در این پروتکل و با طراحی و پیاده سازی یک سیستم فازی با سه ورودی شامل: تعداد گام مسیر، میانگین تعداد همسایه های گره های میانی مسیر و میانگین انرژی باقیمانده در گره های میانی، پروتکل هوشمند f-dsr ایجاد شد. خروجی سیستم فازی ارزش مسیر می باشد. استفاده از این روش هوشمند سبب افزایش کارائی پروتکل جدید نسبت به پروتکل مسیریابی dsr شده است. افزایش میزان گذردهی شبکه و نرخ تحویل بسته، همچنین کاهش تأخیر انتها به انتها و کاهش میزان انرژی مصرفی شبکه از جمله نتایج آن است.

در این پایان نامه، بیشینه سازی گذردهی کاربر ثانویه با در نظرگیری ملاحظات انرژی و تاثیر دست به دست شدن فرکانسی مورد تحقیق قرار گرفت. پس از تشریح مزیت داشتن یک دنباله حسگری برای کاربر ثانویه، حسگری ترتیبی طیف معرفی شده و عملکرد آن در قالب متوسط گذردهی کاربر ثانویه و هم چنین متوسط انرژی صرف شده در فرآیند حسگری تحلیل می شود. در ادامه یک مسئله بهینه سازی در جهت بیشینه نمودن گذردهی کاربر ثانویه از طریق انتخاب یک مقدار مناسب برای زمان حسگری طیف، فرمول بندی شده و مقدار مناسب از طریق جستجوی عددی تعیین می شود. با بررسی انرژی مصرف شده برای فرآیند حسگری، ناکارآمدی بیشینه نمودن گذردهی بیان شده و راه کارهای لازم برای جبران این نقیصه مورد بحث قرار می گیرد. سپس برای غلبه بر محدودیت های راه حل تحلیلی، روشی نوین بر مبنای مشارکت دو نوع شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی گذردهی کاربر ثانویه و یافتن مقدار بهینه زمان حسگری پیشنهاد می گردد. در ادامه با افزایش تعداد کاربران ثانویه، تاثیر مشارکت در عملکرد شبکه ثانویه مورد تحلیل قرار می گیرد. بدین منظور با تبیین اهمیت وجود مشارکت میان کاربران ثانویه، مسئله بیشینه سازی گذردهی با در نظر گرفتن ملاحظات انرژی برای وجود مشارکت تعمیم داده شده و عملکرد مشارکت در بهبود کارایی سیستم از طریق تحلیل تئوری و هم چنین نتایج شبیه سازی تایید می شود.

گسترش شبکه های بزرگ و پیشرفته مانند اینترنت، به طور جدی وابسته به نحوه ی مدل سازی این شبکه هاست. مدل های ترافیکی که برای شبکه یا اجزای شبکه پیشنهاد می شوند نقش حیاتی در بالا بردن کیفیت خدمات شبکه دارند. بررسی هایی که در مورد مدل ترافیک در بسیاری از شبکه های محلی و گسترده انجام شده، نشان داده اند که ترافیک شبکه خودشبیه است. خودشبیهی به این مفهوم است، که یک خصوصیت معین از شی در بازه هایی از زمان یا فضا حفظ می شود که در بحث آمار، نشان دهنده خصوصیت وابستگی بلند مدت می باشد. خودشبیهی ترافیک تاثیر زیادی بر کارایی شبکه دارد. نرخ از دست رفتن بسته ها و میزان تاخیر، با افزایش خودشبیهی افزایش می یابد. یکی از روش های مهم تامین کیفیت خدمات و جلوگیری از وقوع ازدحام درشبکه های ip، استفاده از الگوریتم های مدیریت فعال صف و زمان بندی در مسیریاب ها، می باشد. به کمک این الگوریتم ها، وقوع ازدحام کنترل شده و از کاهش کارایی شبکه جلوگیری می شود. از این رو در این پایان نامه، یک ایده جدید برای مدیریت پویای صف بر اساس میزان خودشبیهی ترافیک ارائه می شود. مطالعات و بررسی های انجام شده نشان می دهد که، هر چه ترافیک خودشبیه تر باشد به بافر بیش تری نیاز است، بر اساس این ایده، ترافیک شبکه را با توجه به میزان خودشبیهی آن کلاس بندی شده و برای هر کلاس صفی جداگانه در نظر گرفته شده است. برای مدیریت پویای هر کدام از این صف ها، بر حسب درجه خودشبیهی، مقدار آستانه ای در نظر گرفته شده است که تصمیم گیری در مورد حذف یا دریافت بسته در صف بر اساس این پارامتر انجام می شود. این ایده در شبیه ساز ns2 پیاده سازی شده است. نتایج حاصل از پیاده سازی این ایده و مقایسه آن با دیگر الگوریتم هایی که در پیاده سازی آن ها از کلاس بندی استفاده شده است، نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی عملکرد قابل قبولی در افزایش کارایی شبکه و کاهش نرخ از دست رفتن بسته ها دارد.

نیاز کاربران مخابراتی، ارسال اطلاعات با نرخ مناسب و احتمال خطای کدبرداری به اندازه دلخواه کوچک می باشد. بنابراین تلاش مهندسین مخابرات در جهت بهبود نرخ ارسال اطلاعات برای کاربران مخابراتی می باشد. برآوردن این نیاز مستلزم امکاناتی ازقبیل پهنای باند فرکانسی، توان و زمان که به عنوان منابع یاد می شوند، است. به دلیل محدودیت در منابع موجود می بایست به دنبال راهکارهایی برای غلبه بر این محدودیت ها بود. از جمله این راهکارها افزودن «شناخت» به تجهیزات کاربران و مجهز نمودن آنها به «راهبردهای مشارکت» در شبکه های مخابراتی بی سیم می باشد. استفاده از گره های رله و کاربرانی که نقش رله را ایفا می کنند باعث می شود تا از منابع موجود که در اختیار دیگر کاربران شبکه است، استفاده موثرتری شود. حتی گره های رله را می توان جزء منابع به شمار آورد و سعی بر مدیریت آنها نمود. افزودن شناخت باعث می شود تا کاربران از پهنای باند فرکانسی رها شده، به شیوه ای موثرتر استفاده کنند. با این حال برای مدیریت منابع دیگر مانند توان باید الگوریتم هایی به کار بسته شود تا نهایت استفاده از منابع انجام پذیرد. در این رساله راهبرد مشارکتی با بازده طیفی مناسب برای سیستم های بدون سیم معرفی می شود و کارایی آن با معیار احتمال خاموشی و نرخ خطای سمبل مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین راهبرد مورد نظر در یک شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت بکارگیری می شود. با توجه به محدود بودن طیف و منابع در دسترس شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت، استفاده از یک راهبرد با بازده طیفی بالا برای چنین شبکه ای ضروری می باشد. نشان داده می شود که راهبرد کدبرداری و گسیل نموی-انتخابی یک راهبرد موثر با بازده طیفی مناسب تر نسبت به دیگر راهبردهای مشارکتی است. کارایی راهبرد کدبرداری و گسیل نموی-انتخابی برای شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت نیز بررسی شده است. همچنین اثرات شبکه اولیه بر کارایی این شبکه ثانویه نیز بررسی شده است.

در سال های اخیر، شبکه های توری بی سیم به عنوان معماری جدیدی از شبکه های بی سیم که قادر به گسترش ناحیه ی تحت پوشش و افزایش ظرفیت شبکه های بی سیم هستند، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در شبکه های توری بی سیم، مسیریاب های بی سیم جایگزین ستون فقرات سیمی شبکه ها می شوند، بنابراین بایستی قادر به تضمین کیفیت خدمات مشابه با ستون فقرات سیمی باشند؛ لذا در این شبکه ها، به منظور تأمین کیفیت خدمات برای جریان های ترافیکی، تخصیص منابع رادیویی باید به صورت بهینه باشد. به طور کلی به علت وابستگی مسائلی همچون زمان بندی، تخصیص کانال و مسیریابی، امکان ارائه الگوریتمی که بتواند تخصیص منابع را بدون در نظر گرفتن توأم این مسائل به خوبی انجام دهد، وجود ندارد. در این شبکه ها، علاوه بر در نظر گرفتن امکاناتی همچون کنترل توان و کنترل نرخ ارسال که کمک شایانی به بالا رفتن ظرفیت شبکه می کند؛ با رعایت مسائلی همچون ایجاد عدالت و همچنین برقراری تعادل بار بر روی گره های شبکه، می توان تخصیص منابع بهتری در شبکه داشت. علاوه بر این، استفاده از الگوریتم هایی که بر پایه ترافیک نامشخص کار می کنند، کارکرد شبکه را نسبت به تغییر درخواست های ترافیکی مقاوم تر می کند. در این پایان نامه، تلاش بر این بوده است که در ابتدا، با در نظر گرفتن توأم مسائل زمان بندی، مسیریابی، تخصیص کانال، کنترل توان و کنترل نرخ ارسال با هدف حداکثر کردن ظرفیت شبکه، مدل مناسبی جهت بهینه سازی تخصیص منابع ارائه شود. حل مدل ارائه شده برای چند شبکه نمونه حکایت از بهبود قابل توجه ظرفیت شبکه، در صورت استفاده از روش هایی همچون کنترل توان و کنترل نرخ دارد. در ادامه، با لحاظ کردن معیارهای عدالت و توازن بار و با فرض نامشخص بودن پروفایل ترافیکی، مدل ارائه شده ارتقا داده می شود. نتایج شبیه سازی مدل جدید، بهبود قابل توجه عدالت و توازن بار در شبکه را نشان می دهد.

شبکه های توری بی سیم، با فراهم نمودن امکان دسترسی گسترده کاربران به اینترنت، به عنوان یک فناوری مهم برای نسل بعدی شبکه های بی سیم، در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرارگرفته اند. به منظور افزایش ظرفیت این شبکه ها امکان تجهیز مسیریاب های توری به چند رادیو با زیرساخت مستقل و استفاده از کانال های ناهم پوشان فراهم شده است. بنابراین استفاده بهینه از کانال ها و تخصیص کانال مناسب به رادیو ها با هدف حداقل کردن تداخل به عنوان چالش مهمی در این شبکه ها مطرح شده است. حل مسئله بیان شده در حالت کلی و به صورت بهینه بسیار پیچیده می باشد، زیرا در یک شبکه توری بی سیم مسائلی همچون تخصیص کانال، مسیریابی، زمانبندی و تعیین نرخ ارسال و... بهم وابسته اند. در این پایان نامه پس از بررسی و دسته بندی روش های مختلف تخصیص کانال، شناخته ترین روش تخصیص کانال یعنی روش هایاسینس معرفی می شود. سپس روش جدید به منظور تخصیص کانال در شبکه های توری بی-سیم چند رادیویی و چند کاناله با ساختار درختی ارائه می شود. روش ارائه شده در این پایان-نامه، با استفاده از معیار زمان انتقال و بار هر گره، سعی بر شکل دهی مسیر های چند کاناله با نرخ بالا دارد و با استفاده از این مسیر ها می تواند حجم زیادی از ترافیک را به یا از سمت اینترنت منتقل نماید. در روش پیشنهادی، هر مسیریاب با در نظر گرفتن میزان تداخل بالقوه موجود در محدوده تداخلش و تعداد گره های تحت پوشش اش، اولویت خود را در انتخاب کانال تعیین می-کند. سپس میزان بار بالقوه روی هر کانال را محاسبه و کانال با کمترین میزان بار را انتخاب می-کند و به رابط رادیویی پایینی خود تخصیص می دهد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده ی بهبود عملکرد الگوریتم پیشنهادی نسبت به روش هایاسینس از لحاظ گذردهی، توزیع بار و تأخیر می-باشد.

در سال های اخیر، شبکه های توری بی سیم با هدف ارائه خدمات بهتر در شبکه، ایجاد شده اند. در این شبکه ها، گره ها به دو دسته ی مسیریاب های توری بی سیم و مشتریان توری بی سیم تقسیم می شوند. هر گره علاوه بر میزبان بودن، باید به صورت یک مسیریاب برای ارسال بسته های داده، در زمان هایی که فرستنده و گیرنده در برد ارتباطی مستقیم یکدیگر نباشند، عمل کند. از جمله ابزارهای که با استفاده از آن می توان ظرفیت را در شبکه های توری بی سیم کنترل نمود، مسئله کنترل توان در مسیریاب ها می باشد. هدف اصلی از کنترل توان در این شبکه، افزایش میزان گذردهی به واسطه ی کاهش میزان برخوردها و استفاده بهینه از فضا می باشد. در این پایان نامه، هدف، بررسی تاثیر کنترل توان در بهبود معیارهای کارایی شبکه های توری بی سیم می باشد. به همین منظور، ابتدا مساله کنترل توان مبتنی بر محدودیت ها فرمول بندی شده است. از آن جایی که مساله ی تخصیص بهینه سطح توان به مسیریاب های توری بی سیم در دسته ی مسائل np_hard قرار می گیرند، در این پایان نامه دو الگوریتم کنترل توان به روش ژنتیک و کنترل توان مبتنی بر نظریه تجمع ذرات پیشنهاد شده اند. این دو روش می توانند پاسخ های مطلوب را با تاخیر محاسباتی بسیار کمتر نسبت به روش بهینه ارائه کنند. الگوریتم کنترل توان به روش ژنتیک می تواند پاسخ هایی بسیار مطلوب و نزدیک به مقدار بهینه را ایجاد نماید. در نقطه ی مقابل، این الگوریتم تاخیر محاسباتی بیشتری را نسبت به الگوریتم های ابتکاری ایجاد می کند. از این جهت، الگوریتم دوم کنترل توان به روش تجمع ذرات با ساختار ساده تری نسبت به الگوریتم کنترل توان ژنتیک، پیشنهاد شده است. این الگوریتم با مصالحه بین تاخیر محاسباتی و دقت نتایج، پاسخ های مناسبی را ایجاد می کند.

در این پایان نامه در ابتدا مروری بر سیستم های کنترل تحت شبکه و نرم افزارهای شبیه ساز مربوط به آن ها می شود، و روش های متفاوت شبیه سازی سیستم های کنترل تحت شبکه، مورد بررسی قرار می گیرد، و همچنین برای بررسی پروتکل های دسترسی به کانال در سیستم های کنترل تحت شبکه از برنامه شبیه سازtruetime استفاده شده است، که از میان پروتکل های بررسی شده (tdma و fdma و csma/ca و csma/amp) پروتکل csma/amp مناسب ترین پروتکل برای سیستم های کنترل تحت شبکه می باشد، این پروتکل نسبت به دیگر پروتکل های بررسی شده، توانست معیارهایی چون زمان میرایی و همچنین حد آستانه را بهبود دهد. به طور کلی عمل شبیه سازی سعی بر آن دارد، تا بتوانند سیستم های واقعی را شبیه سازی نموده و به نتایجی مانند نتایج آزمایش عملی در شرایط واقعی دست یابد، لذا هر چه روند شبیه سازی بتواند نتایجی نزدیک تر به نتایج واقعی را ارائه کند به همان میزان عمل شبیه سازی دارای قدرت شبیه سازی مناسب تری است. در این پایان نامه روشی برای شبیه سازی مناسب تر و دست یابی به نتایج واقعی تر ارائه شده است. در این شبیه سازی از نرم افزار متلب برای شبیه سازی سیستم های پلنت و کنترلگر، و همچنین برای شبیه سازی سیستم های تحت شبکه، از شبکه داده واقعی برای شبیه سازی استفاده شده است. براساس این شبیه سازی پروتکل tcpوudp آزمایش شده و بر طبق نتایج آن در سیستم های کنترل تحت شبکه، با تاخیرهای زیاد شبکه در لایه سوم، پروتکل udp و با تاخیرهای کم شبکه پروتکل tcp پروتکل مناسب می باشند.

به دنبال توسعه انواع شبکه های بی سیم چند پرشی، امروزه استفاده از شبکه های توری بی سیم نیز رشد روز افزونی داشته است. این شبکه ها، به یاری توانایی های منحصر به فرد خود، جایگزین مناسبی برای بسیاری از شبکه های متداول محسوب می شوند. در عمل، یک شبکه توری بی سیم، بستر هدایت حجم وسیعی از جریان های داده بین کاربران مختلف می باشد. مشخصه ترافیکی این جریان ها و ساختار شبکه به نحوی است که عموماً بار به صورت نامتعادل در سطح شبکه توزیع می گردد. عدم تعادل بار در شبکه، از یکسو منجر به ایجاد گلوگاه و رخداد ازدحام شده و از سوی دیگر عدم بهره وری عادلانه از منابع را به دنبال خواهد داشت. اهمیت این مسئله، با در نظر گرفتن محدودیت منابع رادیویی در دسترس، دوچندان می شود. این رساله، مشخصاً به مسئله مهندسی ترافیک های چندپخشی و همه پخشی با پهنای باند تضمین شده در شبکه های توری بی سیم چند رادیویی و چند کاناله می پردازد. به طور خاص، مدل ترافیکی مدنظر است که در آن درخواست ترافیک های چندپخشی و همه پخشی، یکی پس از دیگری و بدون هیچ شناختی از درخواست های آتی وارد شبکه می شوند. هدف آن است که از مهندسی ترافیک به عنوان راهکاری در جهت بهره وری صحیح از امکانات موجود و توزیع متعادل ترافیک در شبکه های توری بی سیم استفاده شود. این توازن بار در کنار کاهش مصرف منابع رادیویی، امکان پذیرش تعداد بیشتری جریان داده را فراهم نموده و لذا، گذردهی شبکه را افزایش می دهد. در طول این رساله، ابتدا ضمن فرموله کردن مسئله، به استخراج روابطی برای محاسبه گذردهی چندپخشی و همه پخشی برحسب میزان بهره وری از منابع رادیویی می پردازیم. سپس، با بکارگیری توأم ابزارهای مختلفی همچون مسیریابی، انتخاب کانال ارسال، انتخاب نرخ ارسال، زمان بندی، کنترل پذیرش تماس و با در نظر گرفتن ملاحظات لایه های زیرساخت، راهکارهای مبتکرانه و بهینه ای ارائه می کنیم که مشکلات این شبکه ها را در بخش مهندسی ترافیک مرتفع سازند. در این راستا، نشان خواهیم داد که استفاده آگاهانه و توأم از هر دو تنوع نرخ و کانال ارسال، در کنار یک مسیریابی تداخل-آگاه، به شکل قابل ملاحظه ای منجر به بهبود کارآیی شبکه می شود. روش های پیشنهادی، ضمن کاهش میزان استفاده از منابع رادیویی، بار را به شکل متعادل در شبکه توزیع می کنند. این مهم، با کاهش تداخل های درون-جریانی و بین- جریانی، افزایش نرخ پذیرش تماس و در نتیجه افزایش گذردهی در شبکه را به دنبال خواهد داشت.

امروزه استفاده از پشته ی پروتکلی tcp/ip در شبکه های رایانه ایی به دلیل سهولت کاربرد و صرفه ی اقتصادی بالا، بسیار فراگیر و محبوب شده است. تحقیقات انجام شده بر روی جریان های اطلاعاتی نشان می دهد که، %91.99 از داده ها به کمک پروتکل اترنت و ip منتقل می شوند. از سوی دیگر شبکه های مراکز داده، میزبان طیف گسترده ای از کاربردها هستند. انتقال اطلاعات کوچک با تاخیرهای کوتاه و قابل پیش بینی؛ و بهره وری بالا در امر انتقال اطلاعات با حجم بالا از پارامترهای اساسی در محاسبه ی گذردهی این نوع از شبکه ها به حساب می آیند. این در حالی است که نتایج تحقیقات نشان داده؛ استفاده از پروتکل های tcp در مراکز داده افت شدید گذردهی در گلوگاه را به همراه دارند. در همین راستا راه کارهای نوین کنترل ازدحام در مراکز داده مبتنی بر اعلان صریح ازدحام پیاده سازی شده است و هم اکنون مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله ی مهمترین راه کارها می توان به پروتکل های dctcp، dt-dctcp، d2tcp و معماری hull اشاره کرد. با توجه به اهمیت بالای موضوع کنترل ازدحام در مراکز داده، در این پژوهش، به این موضوع پرداخته شده است. یکی از فاکتورهای اساسی در ارزیابی روش کنترل ازدحام در مراکز داده، کاهش تاخیر انتها به انتها است. بیشترین سهم از میزان تاخیر انتها به انتها، به تاخیر صف در سوئیچ های شبکه تعلق می گیرد. هدف نهایی از این پژوهش نیز بر روی کاهش میانگین طول صف گلوگاه استوار خواهد بود و در کنار این مهم، حفظ گذردهی شبکه نیز مورد بررسی قرار می گیرد. کارایی الگوریتم dctcp و همچنین روش پیشنهادی به کمک تحلیل ریاضی و همچنین شبیه سازی در نرم¬افزار ns2 بررسی شده است. نهایتا نتایج حاصل از تحلیل ریاضی و شبیه سازی برتری روش پیشنهاد شده را نسبت به پروتکل dctcp نشان داده است.

در سال های اخیر، شبکه های توری بیسیم به عنوان ساختار جدیدی که قادر به گسترش ناحیه ی تحت پوشش و افزایش ظرفیت شبکه های بیسیم هستند، بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته اند.از آنجایی که کانال بیسیم یک محیط همگانی است، امکان این که عملکرد گره ها با تداخل مواجه شود وجود دارد، بنابراین مسئله ی زمان بندی ارسال، مطرح می گردد. زمان بندی برای شبکه های توری بیسیم، یک مسئله ی پیچیده با چندین زیر مسئله از جمله انتخاب مسیر برای برقراری ارتباط، تخصیص کانال ها به صورت بهینه و زمان بندی بدون تداخل پیوند ها می باشد؛ به علاوه ممکن است شبکه مجبور باشد یک سری از محدودیت های کاربردی نظیر کیفیت خدمات را نیز بر آورده کند. هدف کلی اکثر روش های زمان بندی ارائه شده برای شبکه های توری بیسیم، برقراری تعادل بین منصف بودن شبکه و گذردهی بالاست. در این پایان نامه پس از معرفی مختصر شبکه های توری بیسیم، به مشکلات، محدودیت ها و دیدگاه های مختلف در طبقه بندی زمان بندی در این شبکه ها پرداخته می شود. در ادامه به دلیل اهمیت موضوع تداخل در مسئله ی زمان بندی، انواع تداخل و مهم ترین مدل های تداخل در شبکه های توری بیسیم مورد بررسی قرار می گیرند. در نهایت الگوریتم زمان بندی پیوند مبتنی بر تقاضای ارسال، با اهداف اولویت بندی شده ی کوتاه ترین طول قاب زمان بندی، بیشترین کارآیی ارسال و بیشترین بهره وری کانال ارائه خواهد شد و نشان خواهیم داد که الگوریتم پیشنهادی از لحاظ تأخیر متوسط شبکه نیز عملکرد مناسبی خواهد داشت. در الگوریتم پیشنهادی از مفهوم گراف گسترش یافته استفاده شده و تخصیص شکاف های زمانی به پیوندها بر اساس بردار اولویت زمان بندی و همچنین سه هدف اولویت بندی شده ی طول قاب زمان بندی، کارآیی ارسال و بهره وری کانال صورت می گیرد.در نهایت نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی از لحاظ طول قاب زمان بندی ، کارایی ارسال و بهره ورری کانال عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم های سابق دارد و همچنین تاخیر در الگوریتم پیشنهادی برای شبکه های با اندازه نه چندان بزرگ کمتر از الگوریتم های قبل می باشد.

از آن جا که در شبکه های حسگر بیسیم هیچ ساختار ثابت یا مدیریت متمرکزی وجود ندارد، انتخاب تعدادی از حسگرها برای تشکیل یک مجموعه غالب همبند به عنوان ستون فقرات مجازی بسیار کارامد است. در این پایاننامه، مساله¬ی مجموعه¬ غالب همبند با حداقل وزن و محدودیت درجه برای ساخت ستون فقرات کارامد انرژی در شبکههای حسگر بیسیم، بر روی دو مدل udg و dgb استفاده شده است. مجموعه¬ غالب همبند با حداقل وزن و محدودیت درجه تلاش می کند ستون فقراتی با کمترین وزن و محدودیت درجه بر روی گراف شبکه ایجاد نماید. هدف این پایاننامه پیدا کردن محدودیت درجه و انرژی برای گرههای مجموعه غالب به منظور افزایش طول عمر شبکه میباشد. در اینجا به منظور بیشینه ساختن طول عمر شبکه، ابتدا با استفاده از الگوریتم بهینهسازی هوشمند دسته ذرات، ضریب حداقل انرژی و حداکثر درجه¬ی گرهها را پیدا میکنیم. سپس در هنگام انتخاب گرههای مجموعه غالب، گرههایی که انرژی باقیمانده آنها کمتر از حاصلضرب ضریب به دست آمده در میانگین انرژی گرههای شبکه و یا درجهشان بیشتر از حاصلضرب ضریب حاصل در درجه بیشینه شبکه باشد، نمیتوانند در این رقابت شرکت نمایند. همانطور که در شبیهسازیها ارائه خواهد شد، الگوریتم پیشنهادی، توانسته است نسبت به دو الگوریتم مشابه (الگوریتمهای ea-mcds-udg و ea-mcds-dgb) طول عمر شبکه را تا 90 درصد بهبود بخشد.

با پیشرفت فناوری¬های بی¬سیم و رشد سریع اینترنت، شبکه¬های بی¬سیم از جمله شبکه¬های توری بی¬سیم در سیری تکاملی به سر می¬برند. از آنجایی که طراحی یک شبکه¬ی توری بی¬سیم کارآمد، مساله¬ای با اهمیت برای اپراتورهای شبکه می¬باشد، در طی سال¬های اخیر مطالعات زیادی برای بهبود کارایی این شبکه¬ها انجام شده است. اکثر این مطالعات، به طراحی پروتکل¬ها و بهینه¬سازی معیارهای مسیریابی تک پخشی می¬پردازند و تنها تعداد کمی از این مطالعات به طور خاص به پخش فراگیر در شبکه¬های توری بی¬سیم مرتبط می¬باشند. پخش فراگیر در کنترل شبکه، مسیریابی و نگهداری توپولوژی یک شبکه¬ی توری نقش بسزایی دارد. از این رو، طراحی ساختارهای موثر ارسال کننده¬ی پخش فراگیر به گونه¬ای که دریافت بسته¬های پخش فراگیر با حداقل تاخیر و حداقل ارسالات توسط تمامی گره¬های شبکه ممکن باشد، امری مهم تلقی می¬شود. در این پایان¬نامه پس از معرفی شبکه¬های توری بی¬سیم و آشنایی با روش¬های مختلف پخش فراگیر، روشی کلی برای پخش فراگیر محلی در شبکه¬های توری بی¬سیم چند نرخی ارائه می¬شود که هدف از پیشنهاد آن ارائه¬ی چارچوبی یکسان و قابل اطمینان برای کارهای بعدی است. در ادامه، بر اساس این روش کلی، یک الگوریتم پخش فراگیر محلی آگاه از نرخ ارائه می¬گردد که با استفاده از اطلاعات همسایه-ی دو پرشی در مورد وضعیت هر گره به صورت پویا تصمیم¬گیری می¬کند. این الگوریتم بدون داشتن اطلاعات توپولوژی کل شبکه¬ی توری بی¬سیم و در نتیجه سرباری پایین، سعی در کاهش تاخیر پخش فراگیر دارد و ضمن متعادل کردن بار در شبکه، به تحویل کامل دست می یابد. نتایج شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی، کاهش قابل توجه تاخیر پخش فراگیر و افزایش گذردهی را در شبکه نشان می دهد.

امروزه با شناخته شدن مزیت های شبکه های توری بی سیم، استفاده از آن ها به صورت گسترده ای افزایش یافته است. از آنجایی که یکی از عمده ترین مشکلات این قبیل شبکه ها، ازدحام بار در بعضی از گره ها است، ایجاد توازن بار در سراسر شبکه یک امر ضروری می باشد. زیرا نامتوازن بودن بار باعث ایجاد تاخیر زیاد در بعضی از مسیرها، کاهش میانگین نرخ تحویل بسته ها، استفاده ی نامطلوب از منابع شبکه و بطور کلی افت کارایی شبکه می شود. تاکنون پژوهش های زیادی در این زمینه انجام شده است و روش های گوناگونی مانند تشکیل درخت پویای متوازن بار، انتخاب دروازه های کم بار و مسیریابی های متوازن بار پیشنهاد شده است. هر کدام از این روش ها در دو حالت کنترل مرکزی و توزیع شده، قابل پیاده سازی اند، اما چالشی که تقریبا همه ی روش های پیشنهاد شده با آن روبرو اند، این است که هر کدام تنها در سناریوهای خاص کارایی لازم را دارند. الگوریتم هایی که جهت توازن بار در این پایان نامه ارائه شده اند، تقریبا در تمام سناریو های مختلف با آرایش های گوناگون و بدون در نظر گرفتن تعداد و نوع گره های شبکه، قابلیت اجرا دارند. در این پایان نامه ضمن معرفی مختصر شبکه های توری بی سیم و تعریف پویایی در آن ها، مسئله ی توازن بار بررسی می شود و با ذکر پژوهش های صورت گرفته در این زمینه، انواع روش های توازن بار شرح داده خواهد شد. سپس چهار الگوریتم پیشنهادی جهت ایجاد توازن بار در شبکه های توری بی سیم پویا، به نام های aodv-mq، aodv-wmq، aomdv-mq و aomdv-wmq مطرح می شود و با شبیه سازی این الگوریتم ها در سناریوهای گوناگون، نشان داده خواهد شد که روش های پیشنهادی بدون در نظر گرفتن سناریو، بار را به گونه ی مطلوبی در سراسر شبکه توری بی سیم، متوازن می کنند. همچنین با کاهش متوسط تاخیر و افزایش میانگین نرخ تحویل بسته ها، کارایی شبکه را بهبود می بخشند.

شبکه های فرصت طلبانه یکی از موضوعاتی است که از سوی جامعه ی علمی در دهه ی اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. گره های شبکه های فرصت طلبانه دستگاه های ارتباطی متحرکی هستند که معمولاً توسط انسان حمل می شوند. در این شبکه ها ارسال پیام متکی بر ملاقات هایی است که در نتیجه ی تحرک گره ها رخ می دهد و در بیش تر مواقع یک مسیر انتها به انتها میان مبدأ و مقصد وجود ندارد. در نتیجه برای ارتباط میان گره ها از الگوریتم ذخیره، حمل و ارسال استفاده می شود که در آن هر گرهی که پیامی را دریافت می کند، آن پیام را در بافرش ذخیره و با خود حمل می نماید تا آن که گره دیگری را ملاقات نموده و پیام را به آن تحویل دهد. طراحی یک روش مسیریابی کارامد برای شبکه های فرصت طلبانه با توجه به عدم اطلاع از تغییرات هم بندی شبکه، پراکندگی گره های شبکه، موانع محیطی، محدودیت برد ارتباطی و تحرک گره ها، کار مشکلی است. البته در روش های مسیریابی که تاکنون در شبکه های فرصت طلبانه مطرح گردیده، از راهکار هایی برای افزایش شانس تحویل بسته ها به مقصد استفاده شده است. برای مثال از هر پیام چند کپی ایجاد می گردد و همه ی آن ها در شبکه هدایت می شوند تا این که در نهایت یکی از آن ها به مقصد برسد. در این پایان نامه ابتدا روش های مسیریابی شبکه های فرصت طلبانه با توجه به معیار تعداد کپی های ایجاد شده از پیام ها، طبقه بندی می شوند و سپس یکی از روش های مبتنی بر سهمیه بندی به نام روش binary spray and wait (bsaw)، بهبود داده می شود و با پیاده سازی روش پیشنهادی در شبیه ساز one و مقایسه ی آن با چند روش مسیریابی دیگر می توان به عملکرد بهتر آن نسبت به برخی از این روش ها پی برد.

پیشرفت های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی سیم موجب طراحی و ساخت حسگرهایی با توان مصرفی پایین، قیمت مناسب و کاربرد ‏‏های گوناگون شده است. این حسگرها، توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند. شبکه های حسگر چند رسانه ای بی سیم زیر مجموعه جدیدی از خانواده شبکه های حسگر بی سیم، با یک سری ویژگیها و نیازمندیهای خاص می باشند. دو ویژگی شبکه های حسگر چندرسانه ای بی سیم قابلیت اطمینان و تاخیر است که باید تاخیر به حداقل برسد و قابلیت اطمینان در سطح قابل قبول باشد. در این پایان نامه، یک روش مسیریابی چندگانه جهت بهبود کیفیت خدمات در شبکه های حسگر چند رسانه ای بی سیم ارائه شده است که با بهره گیری از دو مسیر، ترافیک چندرسانه ای را طبق الگویی بین دو مسیر توزیع می کند. این روش سعی بر حفظ انرژی همه ی گره ها دارد. انجام شبیه سازی های متعدد، نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش eatpgf در پارامترهای تاخیر، تعداد بسته های حذف شده، انرژی و نرخ تحویل بسته، عملکرد بهتری دارد.

تداخل چندکاربره (mui) با توجه به ذات ناهماهنگ تبادلات بیسیم در شبکه های موردی مبتنی بر فناوری فراپهن¬باند می¬تواند تا حد زیادی گذردهی شبکه را کاهش دهد. رویه ی طراحی بین لایه ای (cld) ، روشی برای بهبود عملکرد شبکه های مختلف مخابراتی است. در این پایان نامه طراحی همزمان در لایه های شبکه، پیوند داده و لایه ی فیزیکی در قالب یک مسئله ی بهینه سازی با شرطهای مختلف پیوسته، گسسته، خطی و غیرخطی که در واقع قیود لایه های مختلف هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. در لایه ی شبکه تابع هزینه ی مسیریابیِ جامعی پیشنهاد شده است که علاوه بر معیار حداقل مصرف توان و حداقل پرش، معیاری از کنترل ازدحام روی گره ها واسطه، مرتبط با لایه ی دوم و معیار احتمال خاموشیِ لینک، مرتبط با لایه ی فیزیکی در آن گنجانده شده است. احتمال خاموشیِ گره در فاز گیرندگی که در ارتباط مستقیم با تداخل چندکاربره است با در نظر گرفتن توزیع m-ناکاگامی برای ضرایب محوشدگیِ سریع کانال، بصورت تابعی از عوامل موثر در فاکتور گسترش طیف، محاسبه و برای تصحیح مسیریابی به لایه ی شبکه بازخورد داده می شود. در نهایت با استفاده از نتایج نهایی بهینه سازیِ بین لایه ای، روشی نیمه متمرکز که به لحاظ عملی اهمیت بیشتری دارد و با مدیریت توزیع شده در شبکه های موردی سازگارتر است، جهت دستیابی به حالتهای نزدیک به بهینه در شبکه پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد استفاده از معیارهایِ روش پیشنهادی در مقایسه با معیارهای دیگر عملکرد بهتری دارد هر چند در مقایسه با حالت بهینه ی متمرکز، کاهش تداخل چندکاربره در حالت نیمه¬متمرکز به بهای از دست دادن بخشی از حداکثر نرخ قابل دسترس تمام می شود.

شبکه های توری بی سیم در حال حاضر یکی از مهمترین فناوریهای بی سیم است. به منظور بهبود عملکرد این شبکه ها، تلاشهای تحقیقاتی گسترده ای برای افزایش تعداد انتقالهای همزمان در شبکه انجام شده است. واضح است که سطح کارایی شبکه های توری بی سیم می تواند با افزایش تعداد رادیوها و کانال های انتقال بالا رود. با وجود تعریف کانالهای متعدد در استانداردهای بی سیم اخیر، فقط تعداد کمی از آنها ناهم پوشان هستند و تعداد زیادی با هم همپوشانی دارند. اکثر کارهای تحقیقاتی اخیر در مورد شبکه های توری بی سیم، بر استفاده از کانال های ناهم پوشان متکی هستند، درحالیکه با استفاده صحیح از کانال های قسمتی هم پوشان، گذردهی شبکه به طور چشمگیریافزایش می یابد.در شبکه های توری بی سیم مسائلی همچون مسیریابی، تخصیص کانال و زمانبندی به هم وابسته اند و بهبود در عملکرد هر کدام از این مواردو همچنین ارائه ی الگوریتمی که به طور همزمان این مسائل را در نظر بگیرد باعث بهبود کلی در شبکه های توری بی سیم می شود . در این پایان نامه تلاش بر این است که تأثیر استفاده از کانال های قسمتی هم پوشان در بهبود معیارهای کارایی شبکه ی توری بی سیم بررسی شود. به همین منظور ابتدا مسئله با در نظر گرفتن همزمان مسیریابی، تخصیص کانال ، زمانبندی و کنترل نرخ ارسال با هدف حداکثر کردن ظرفیت شبکه، جهت بهینه سازی تخصیص منابع، فرمول بندی می شود. از آنجا که مسئله ی تخصیص کانال با استفاده از کانالهای هم پوشان در دسته ی مسائل خیلی سخت قرار می گیرد، بررسی تأثیر استفاده از کانال های قسمتی هم پوشان در شبکه های بزرگ و سناریوهای واقعی به دلیل نیاز به حجم بالای حافظه و پیچیدگی محاسباتی بسیار بالا غیر ممکن خواهد بود و همچنین امکان دنبال کردن جریانات ترافیکی توسط الگوریتم بهینه وجود ندارد. به همین منظور، تعدادی الگوریتم ابتکاری برای مسیریابی، تخصیص کانال های قسمتی هم پوشان و زمانبندی در این شبکه ها پیشنهاد شده است. در این پایان نامه با درنظر گرفتن یکی از جدیدترین الگوریتم های پیشنهادی،تغییراتی در آن ایجاد کرده و اثر این تغییرات در بهبود گذردهی متوسط شبکه و متوسط تاخیر انتها به انتهای بسته های ارسالی بررسی می شود و علاوه بر این،یک الگوریتم ابتکاری جدید پیشنهاد می شود که به طور همزمان تخصیص کانال و زمانبندی را انجام می دهد. این الگوریتم می تواند پاسخ های مطلوب و نزدیک به مقدار بهینه، با پیچیدگی محاسباتی بسیار کمتر نسبت به حالت بهینه را ارائه دهد.

در این پایان نامه‏، یک طرح موقعیت یابی مشارکتی در شبکه های خودرویی پیشنهاد می گردد‏‏، که بر اساس آن‏، خودروها قادر خواهند بود‏ که از موقعیت خود نسبت به سایر خودروهای همسایه‏، آگاه شوند. در این طرح‏ با تقسیم خودروهای شبکه به خوشه های متمایز و با هدف تسهیل پدیده ازدحام که اغلب‏، ناشی از تبادل بالای اطلاعات در بین خودروها می باشد و عموماً در شبکه های خودرویی با تراکم بالا روی می دهد‏، داده های انتشاری فاصله در مرحله تبادل اطلاعات‏، کاهش داده می شوند. سپس هر یک از خودروهای درون خوشه‏، با دریافت داده های فاصله از خودروهای همسایه‏، یک ماتریس ناکامل از مجذور فاصله های دوبه دو را تشکیل داده و با به کارگیری الگوریتمی موسوم به الگوریتم تکمیل ماتریس‏، داده های حذف شده در مرحله تبادل اطلاعات را بازسازی می نماید. ماتریس تکمیل شده به انضمام داده های حرکتی خودروها‏، به یک واحد تجمیع داده مبتنی بر فیلتر کالمن بدون بو اعمال می شوند تا از این طریق‏، تخمین اولیه ای از موقعیت خودروها بدست آید و در نهایت نیز‏، یک واحد تطبیق نقشه‏، تخمین های موقعیت حاصل از واحد تجمیع داده را بهبود می دهد. نتایج شبیه سازی‏، کارآمدی طرح پیشنهادی‏، در تسهیل پدیده ازدحام و همچنین‏، دستیابی به دقت بالای موقعیت یابی مشارکتی در شبکه های خودرویی که نسبت به روش مشابه مبتنی بر فیلتر کالمن توسعه یافته‏، ‎%17‎ برتری دارد را شفاف می سازند.

در سالهای اخیر، شبکه های توری بی سیم به عنوان ساختار جدیدی، که قادر به گسترش ناحیه تحت پوشش و افزایش ظرفیت شبکه های بی سیم هستند، بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته اند و به سرعت در حال گسترش می باشند. این شبکه ها را می توان انتخاب مناسبی برای ایجاد اتصالات بیسیم پهن باند و بدون نیاز به ایجاد زیر ساخت سیمی دانست. به طور معمول گره های مسیریاب در شبکه های توری بیسیم مجهز به آنتنهای همه جهته هستند و استانداردهای موجود نیز با در نظر گرفتن این نوع از آنتنها طراحی شده اند. آنتنهای همه جهته به دلیل ماهیت پخش همگانی، مقیاس پذیر نیستند به گونه ای که با افزایش تعداد گره ها و تعداد کاربران در شبکه، عملکرد شبکه به سرعت افت می کند. خوشبختانه امروزه با پیشرفت سریع فناوری آنتنها، امکان استفاده از آنتنهای جهت دار برای افزایش ظرفیت و گذردهی شبکه های توری بیسیم میسر شده است . مزایای آنتنهای جهت دار در مقایسه با آنتنهای همه جهته در شبکه های بیسیم به خوبی شناخته شده است. اما، بکارگیری آنتن جهت دار به سادگی حذف آنتن همه جهته و جایگزین کردنش نیست. اگرچه استفاده از آنتن جهت دار می تواند در بهبود کارایی شبکه موثر باشد، با این وجود نیازمند بازنگری اساسی در روشهای تخصیص کانال، زمان بندی، مسیریابی و سایر پروتکلهای ارتباطی در لایه های مختلف شبکه توری بیسیم است تا بتوان از مزایای بکارگیری این فناوریها به نحو موثری بهره گرفت. در این پایان نامه، ابتدا چالشهای پیش رو و مزایای استفاده از آنتنهای جهت دار بیان و پس از آن روشهای مسیریابی، تخصیص کانال و زمان بندی در شبکه های توری بیسیم بررسی می شود. سپس به مسئله تخصیص منصفانه رابطها به هر گره پرداخته و یک مدل بهینه سازی به منظور حداکثر کردن گذردهی در شبکه های توری بیسیم مجهز به آنتن های جهت دار ارائه شده و تغییرات مورد نیاز در الگوریتم زمان بندی برای امکان پذیرکردن انتقالات هم زمان متناسب با تغییر ایجاد شده اعمال می شود. در این راستا از مسیریابی چندمسیری با حداقل تعداد جهش و مدل مناسب تداخل استفاده می شود. در انتها نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که روش ارائه شده بطور قابل قبولی عملکرد شبکه های توری بیسیم را افزایش می دهد.

یکی از چالش های عمده در طراحی شبکه های حسگر بی سیم، به حداقل رساندن هزینه انتقال‏ داده‏ می باشد. تجمیع داده با استفاده از نظریه نمونه برداری فشرده، یک روش موثر برای کاهش هزینه ارتباطات محسوب می شود. در این پایان نامه‏، یک روش تجمیع داده جدید با عنوان تجمیع داده فشرده وزن دهی شده، ارائه می گردد که از مزایای ماتریس اندازه گیری تصادفی تنک‏ سود می جوید. در ادامه، روش تجمیع داده جدید دیگری با عنوان تجمیع داده فشرده وزن دهی شده مبتنی بر خوشه بندی‏،‎ برای کاهش قابل توجه مصرف انرژی‏ پیشنهاد می شود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.