در این رساله روش هایی برای تعدیل نقاط ضعف سیستم های همیار در جهت بهبود کارایی این سیستم ها ارائه شده است. پیشنهاد روش های با بهره وری طیفی بالا، تعدیل بالاسری در سیستم و بررسی عملکرد سیستم های همیار در کانال های با مدل های جامع، اهم موضوعاتی است که ساختار اصلی رساله را تشکیل داده اند. در این رساله از معیارهای «احتمال قطع» و «تعامل چندگانگی- مالتی پلکسینگ (dmt)» برای ارزیابی کارایی سیستم های مورد مطالعه استفاده شده است. این معیارها بخصوص به جهت دیدگاهی که در مورد عملکرد این سیستم ها در محیط های واقعی ارائه می دهند بسیار مورد توجه بوده اند. در ابتدا در مقدمه ی رساله، تعریف ها، توصیف ها و چالش های مربوط به مخابرات همیار، ارائه شده است. سپس با نظر به اهمیت محیط های فرکانس گزین در مخابرات بیسیم، کارایی سیستم های همیار در یک محیط فرکانس گزین مورد توجه قرار گرفته است. اهمیت این موضوع در آنجاست که با بهره برداری از فرکانس گزینی چنین محیطی می توان رویکردی مستقل برای ایجاد بهره ی چندگانگی ارائه کرد. برای چنین سیستم هایی در این رساله پروتکلی پیشنهاد شده است که از فرکانس گزین بودن کانال و همیاری مابین کاربران، برای دستیابی به قابلیت اطمینان بالا در سیستم بهره می گیرد. در ادامه مهمترین چالش مخابرات همیار، یعنی بهره وری طیفی پایین در اکثر پروتکل های همیاری موجود، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا پروتکل های جدیدی بر مبنای پروتکل های همیار با بهره وری طیفی بالا ارائه شده اند که در حقیقت ترکیب پروتکل های cc، dstc و or هستند. پروتکل های ارائه شده با نام های dstc-cc و or-cc، مورد ارزیابی دقیق عملکرد بر اساس معیارهای فوق الذکر قرار گرفته است. سپس با توجه به این نکته که در پیاده سازی پروتکل های همیار و بخصوص پروتکل های همیار با بهره وری طیفی بالا، عموما بالاسری لازم بعنوان چالش قابل توجهی مطرح است، رویکرد هایی برای کاهش آن ارائه شده است. برای این منظور پروتکل های جدیدی پیشنهاد شده اند که دارای بالاسری به مراتب کمتری از روش های همیار موجود هستند در حالی که از نظر معیارهای احتمال قطع و dmt کارایی یکسان و در برخی موارد بهتری را از خود نشان می دهند. در مخابرات همیار انتظار می رود که استفاده از روش های مبتنی بر درخواست ارسال مجدد (arq) کارایی این روش ها را بر اساس معیار dmt بهبود چشمگیری بخشد. این مهم به صورت دقیق در ادبیات موضوعی بررسی نشده است. در این رساله کارایی dmt برای روش های همیار فرصت طلبانه در کانال با توزیع ناکاگامی محاسبه شده است. همچنین با ارائه ی مدل کلی برای تغییرات زمانی کانال تحلیل ارائه شده برای چنین مدلهایی بسط یافته است و نتایج با روش های زمانبندی مختلف در مخابرات غیر همیار شامل روش انتخاب تصادفی کاربر و روش انتخاب بهترین کاربر تحت مدل کلی ارائه شده، مقایسه شده اند. در این رساله تحلیل های انجام شده در موارد لازم بوسیله ی شبیه سازی های گسترده بصورت دقیق بررسی و راستی آزمایی شده اند.

در این پایان نامه به مطالعه تخصیص منابع برای شبکه های ofdma که دارای مدل های ترافیکی مختلفی هستند، پرداخته شده است. مسأله های بهینه سازی تخصیص منابع ارائه شده در این پایان نامه، به دو نوع تقسیم شده اند. نوع اول مسأله های بهینه سازی تخصیص منابع، برای شبکه هایی است که فقط دارای مدل ترافیکی جاری هستند و نوع دوم مسأله های بهینه سازی تخصیص منابع برای شبکه هایی است که دارای مدل های ترافیکی جاری و کشسان هستند. ترافیک های جاری به دسته سرویس های گفته می شود که مقید به حداقل تأخیر می باشند. سرویس های کشسان در مقابل به ترافیک های اتلاق می شود که در مقابل تأخیر حساسیت زیادی ندارد. تخصیص منابع بر اساس اطلاعات لحظه ای و آماری زیرحامل ها مورد بررسی قرار گرفته است. در روش تخصیص منابع براساس اطلاعات بهره های لحظه ای، تأثیر خطای تخمین بهره زیرحامل-ها بر روی انواع مختلف مسأله های بهینه سازی ارائه شده در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. در روش تخصیص منابع براساس اطلاعات آماری بهره ها، کل محدوده بهره هر زیرحامل (از صفر تا بی نهایت) به چند ناحیه تقسیم شده و به هر ناحیه، نرخی متناظر شده است. بعد از اینکه مرزهای این ناحیه ها مشخص شدند، در هر بار ارسال، بهره های لحظه ای زیرحامل های تخصیص داده شده به کاربران، در هر یک از این ناحیه ها قرار بگیرند، نرخ های متناظر با آن ناحیه ها، به آن زیرحامل ها اختصاص داده می شوند. مرزهای هر یک از ناحیه ها، به عنوان یک متغیر مجهول در مسأله های بهینه سازی ارائه شده در این پایان نامه، در نظر گرفته شده اند و روش هایی برای یافتن آنها ارائه شده است.

چکیده این پژوهش به استفاده از فناوری اطلاعات در واکنش اضطراری به رخداد زلزله در ایران پرداخته است. بدین منظور از سه دیدگاه، زیرساخت های ضروری فناوری اطلاعات که شامل سیستم های جمع آوری بلادرنگ اطلاعات رخداد زلزله، سیستم های ارتباطاتی و ارسال اطلاعات زلزله و سیستم های فناوری شبکه ای در واکنش اضطراری به رخداد زلزله می باشد، بررسی شده است. در بررسی اولیه، زیر ساخت های موجود فناوری اطلاعات در کشور مورد مطالعه قرار گرفته و سپس با توجه به این موضوع، وضعیت سازمان های مسئول که در این حوزه از فناوری اطلاعات فعالیت می کنند، بررسی شده است. مطالعات نشان می دهد که برای دستیابی به واکنش مناسب در شرایط اضطراری، وضعیت ارتباطات در کشور نیازمند بروزرسانی و ایجاد هماهنگی عملی بین سازمان های اجرائی و عملیاتی است. شایان ذکر است که سایر زیر ساخت های مورد مطالعه نیز وضع رضایت بخشی ندارند. بنابراین وضع نامناسب این سامانه ها در کشور، موجب عدم واکنش مناسب در شرایط اضطراری زلزله گردیده است. در هر بخش، وضع سازمان ها در جایگاه واکنش اضطراری بررسی شده که بیانگر وجود مشکلات بسیار است. در این پژوهش مدل های مناسبی برای سازمان های مرتبط در کشور ـ در مقایسه با مدل های کاربردی در سایر کشورها ـ ارائه شده است. از مجموع بررسی های انجام شده در سازمان های ذیربط و نتایج به دست آمده از مقایسه مدل های موجود در به کارگیری فناوری اطلاعات در واکنش اضطراری به رخداد زلزله در سایر نقاط جهان و در ایران مشخص شده است که علی رغم وجود سیستم های مناسب حسگری زلزله و بانک های اطلاعاتی ابتدائی زلزله در کشور، در استفاده از این فناوری وضع نامناسبی وجود دارد و بسیاری از داده های با ارزش به درستی و در جایگاه خود جمع آوری و تحلیل نشده و به طور مناسب مخابره، اطلاع رسانی و به اشتراک گذاشته نشده و در تصمیم گیری ها نیز مورد استفاده قرار نگرفته است. کلید واژه: فناوری اطلاعات، واکنش اضطراری، رخدادهای طبیعی(بلایا)، رخداد زلزله، ایران.

سیستم های رله توجه زیادی را در سال های اخیر به خود جلب نموده اند زیرا این سیستم ها قادرند تقاضای کاربران برای نرخ های بالاتر، کیفیت سرویس بهتر و محدوده پوشش دهی بالاتر را با هزینه و پیچیدگی کمتر برآورده سازند. سیستم های رله معمولا بر اساس مالتی پلکس فرکانسی متعامد می باشند زیرا در این حالت محوشدگی چند مسیرگی را از بین می برند و تقاضای کاربران را با تخصیص مناسب منابع برآورده می سازند. اگرچه برای آن که بتوان از مزیت های رله به بهترین نحو استفاده کرد، بایستی منابعی از جمله توان، زمان و زیرحامل ها به صورت بهینه ای مدیریت شوند. در این گونه سیستم ها پیچیدگی تخصیص منابع به علت غیرمحدب بودن مسئله بهینه سازی است که دلیل آن ارتباط متقابل منابع از طریق رله ها می باشد. این پایان نامه تخصیص منابع را به منظور ماکزیمم نمودن کارآیی طیفی بررسی می نماید و همچنین فرض می شود که سیستم، رله کردن کدبرداری و ارسال را بکار می برد. ابتدا مسئله اصلی را به مسئله ای محدب در توان و زمان فریم تبدیل می کنیم. سپس با استفاده از این خاصیت، حل فرم بسته ای برای توان برای حالتی که تخصیص زمان فریم یکنواخت است بدست می آوریم در نهایت با استفاده از این حل فرم بسته و محدب بودن مسئله در زمان فریم، الگوریتمی برای تخصیص توان و زمان فریم بدست می آید. فرمول بندی مسئله امکان استفاده از ضرائب لاگرانژ را برای حل آن ممکن می سازد که روش ارائه شده را قابل ارتقاء برای مدل های دیگر رله کردن چندپرشی می سازد. سپس به شبیه سازی های مربوطه با الگوریتم معرفی شده برای دو مدل رله کردن پرداختیم و تأثیر تخصیص بهینه منابع را بر کارآیی طیفی بررسی نمودیم.

در این پایان نامه الگوریتم هایی را ارائه خواهیم کرد که با استفاده از اطلاعات حالت کانال و طول صف کاربران به تخصیص زیرحامل و توان به کاربران در سیستم های بی سیم مبتنی برofdma می پردازند. الگوریتم های ارائه شده در این پایان نامه از تابع سودمندی برای استفاده از طراحی بین لایه ای بهره گرفته اند. تابع سودمندی در عین اینکه می تواند بین انصاف و کارایی توازن خوبی را برقرار کند قادر به افزایش هر دوی آنها نسبت به روش های تخصیص معمولی (روش هایی که تابع هدف تنها مبتنی بر بیشینه سازی نرخ یا کمینه سازی توان است) نیز هست. هدف اصلی این پایان نامه ارائه روشی است که با توجه به بعضی محدودیت های عملی سیستم های مبتنی بر ofdma بتواند منابع را به طرز بهینه ای بین کاربران توزیع کند. در واقع ما در اینجا دو فرض عملی را در این سیستم ها در نظر گرفته ایم، اول اینکه این سیستم ها قادرند فقط سطوح مدولاسیون مشخص و در نتیجه نرخ بیت های مشخصی را روی هر زیرحامل پشتیبانی کنند، دوم اینکه هنگامی که یک کاربر توسط سیستم برای ارسال انتخاب می شود لزوما داده کافی برای ارسال ندارد و برای جلوگیری از هدر رفتن منابع باید از تخصیص زیرحامل اضافه به چنین کاربری جلوگیری شود. در این پایان نامه از روش زمان بندی tdm استفاده شده است که زمان را به برش های زمانی جدا از هم تقسیم می کند. سیستم در ابتدای هر برش زمانی با استفاده از اطلاعات حالت کانال و وضعیت صف کاربران توان و زیر حامل را به کاربران مختلف اختصاص می دهد. در پایان متوسط برون دهی یک تابع هدف کلی مبتنی بر نرخ وزن دار را به صورت تحلیلی محاسبه خواهیم کرد. نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که عملکرد الگوریتم های ارائه شده در این پایان نامه، نسبت به موارد مشابه بهبود قابل توجهی داشته است.

مهمترین عامل محدود کننده در شبکه های بی سیم چگالی سیگنال های دریافتی و تداخل ایجاد شده توسط آن ها می باشد. از آنجاییکه هر دو این کمیت ها به موقعیت فضایی کاربران در شبکه بستگی دارند، در ده? اخیر از تکنیک های ریاضی مدرن برای تحلیل شبکه های بی سیم از نظر آرایش فضایی و هندسی استفاده شده است. اغلب موقعیت کاربران را در شبکه بصورت تصادفی و برای مثال بصورت یک فرآیند نقطه ای پواسن مدل می کنند. در این مورد از روش های متفاوتی بر پای? هندس? فضایی و تئوری گراف های هندسی تصادفی که شامل تئوری فرآیند نقطه ای، تئوری نفوذ و ترکیب شناسی احتمالی می باشند، برای بررسی اتصال ، ظرفیت ، احتمال قطع و غیره در شبکه های بی سیم استفاده می شود. در این پایان نامه تأثیر استفاده از یک شبک? اقتضایی چندپرشه بهمراه یک شبک? سلولی تحت یک مسیریابی احتمالی را بررسی خواهیم کرد. هدف ما بدست آوردن احتمال قطع کاربر در یک شبک? هیبرید سلولی-اقتضایی دو بعدی cdma با استفاده از تئوری فرآیندهای نقطه ای می باشد. جهت بدست آوردن احتمال قطع در شبک? پیشنهاد شده، احتمال قطع گیرنده در یک شبک? سلولی در دو حالت بالارو و پایین رو و احتمال قطع گیرنده در یک شبک? اقتضایی را بصورت مجزا مورد مطالعه قرار داده ایم. احتمال قطع بدست آمده برای شبک? هیبرید پیشنهادی را با استفاده از شبیه سازیmonte carlo راستی آزمایی کرده ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که استفاده از مسیریابی اقتضایی در شبکه هایی که دارای تعداد زیادی کاربر هستند، کارآیی این نوع شبکه ها را بهبود خواهد داد.

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.

مهمترین عامل محدود کننده در شبکه های بی سیم چگالی سیگنال های دریافتی و تداخل ایجاد شده توسط آن ها می باشد. از آنجاییکه هر دو این کمیت ها به موقعیت فضایی کاربران در شبکه بستگی دارند، در ده? اخیر از تکنیک های ریاضی مدرن برای تحلیل شبکه های بی سیم از نظر آرایش فضایی و هندسی استفاده شده است. اغلب موقعیت کاربران را در شبکه بصورت تصادفی و برای مثال بصورت یک فرآیند نقطه ای پواسن مدل می کنند. در این مورد از روش های متفاوتی بر پای? هندس? فضایی و تئوری گراف های هندسی تصادفی که شامل تئوری فرآیند نقطه ای، تئوری نفوذ و ترکیب شناسی احتمالی می باشند، برای بررسی اتصال ، ظرفیت ، احتمال قطع و غیره در شبکه های بی سیم استفاده می شود. در این پایان نامه تأثیر استفاده از یک شبک? اقتضایی چندپرشه بهمراه یک شبک? سلولی تحت یک مسیریابی احتمالی را بررسی خواهیم کرد. هدف ما بدست آوردن احتمال قطع کاربر در یک شبک? هیبرید سلولی-اقتضایی دو بعدی cdma با استفاده از تئوری فرآیندهای نقطه ای می باشد. جهت بدست آوردن احتمال قطع در شبک? پیشنهاد شده، احتمال قطع گیرنده در یک شبک? سلولی در دو حالت بالارو و پایین رو و احتمال قطع گیرنده در یک شبک? اقتضایی را بصورت مجزا مورد مطالعه قرار داده ایم.احتمال قطع بدست آمده برای شبک? هیبرید پیشنهادی را با استفاده از شبیه سازیmonte carlo راستی آزمایی کرده ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که استفاده از مسیریابی اقتضایی در شبکه هایی که دارای تعداد زیادی کاربر هستند، کارآیی این نوع شبکه ها را بهبود خواهد داد.