رویس در شبکه‌های مش بی‌سیم

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

زمان‌بندی تخصیص لینک با رویکرد تامین خدمات سرویس در شبکه‌های مش بی‌سیم

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق- مخابرات

استاد راهنما

دکتر حسین سعیدی

استاد مشاور

دکتر نغمه سادات مؤیدیان

اردیبهشت 1392

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست

عنوان                                                                                                                                                                 صفحه

فهرست مطالب.. یک

فهرست اشکال پنج

فهرست جداول هفت

چکیده 1

1-                  فصل اول مقدمه…………………………………………………………                                      2

1-1مقدمه، چشم انداز شبکه‌های مش بی‌سیم…………………………………………………..  2

1-2ضرورت تضمین کیفیت سرویس، چالش اصلی در شبکه‌های مش بی‌سیم        4

1-3تعریف مسئله……………………………………….……………………             6

1-4بررسی پیشینه کار………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-5 فصول بعدی این نوشتار………………………………………………………………………………….          9

1-6جمع‌بندی………………………………………………………… …………………………………………………………………………                     9

2-فصل دوم شبکه‌های مش بی‌سیم…………………………………………………………………………  11

2-1چشم‌انداز………………………………………………………. …………………………………………………………………………                     11

2-2توپولوژی شبکه……………………………………………….. …………………………………………………………………………                     14

2-2-1توپولوژی نقطه به نقطه (PTP) …………………………………………….. ………………………………………………… 14

2-2-2توپولوژی نقطه به چند نقطه (PMP) …………………………………………………………………………                                                                          14

2-2-3توپولوژی مش…………………………………………… …………………………………………………………………………                                                                          15

2-3شبکه‌های بی‌سیم چندگامی…………………………………………………………………………   16

2-4معماری شبکه‌های مش بی‌سیم…………………………………………………………………………        17

2-4-1شبکه‌های مش بی‌سیم به عنوان شبکه‌ی زیر ساخت…………………………………………………………………..                                                                                  17

2-4-2شبکه‌های مش بی‌سیم کاربران………………………… …………………………………………………………………………                                                                          18

2-4-3شبکه‌های مش بی‌سیم ترکیبی……………………….. …………………………………………………………………………                                                                          19

2-5مقایسه شبکه‌های مش بی‌سیم و Ad-hoc                                                              …………………………………………………………………………………..19

2-6مسائل مربوط به لایه‌های شبکه و زمینه‌های باز تحقیقاتی…………………………………………………………………                       21

2-6-1لایه فیزیکی…………………………………………………… ………………………………………………………………….                                                                                               21

2-6-2لایه‌ی دسترسی در شبکه‌های مش بی‌سیم…………………………………………………………………                                                                                     23

2-6-3MAC تک کاناله………………………………………. …………………………………………………………………………                                                                          24

2-6-4MAC چندکاناله………………………………………. …………………………………………………………………………                                                                          25

2-6-5لایه شبکه……………………………………………………. …………………………………………………………………………                                                                          28

2-6-6لایه انتقال………………………………………………….. …………………………………………………………………………                                                                          30

2-6-7لایه کاربرد…………………………………………… …………………………………………………………………………                                                                          31

2-7مدیریت شبکه………………………………………………. …………………………………………………………………………                     32

2-8طراحی بین لایه ای………………………………………. …………………………………………………………………………                     33

2-9 کاربردهای WMN………………………………………. …………………………………………………………………………                     33

2-9-1شبکه‌ی خانگی باند وسیع…………………………………………………………………………          33

2-9-2شبکه کردن اجتماعات و همسایگی ها…………………………………………………………………………                34

2-9-3شبکه کردن شرکت های تجاری…………………………………………………………………………        35

2-9-4شبکه های شهری…………………………………… …………………………………………………………………………                     36

2-9-5سایر شبکه‌ها………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………. 37

2-9-6 چند مثال موردی از شبکه‌های WMN…………………………………………………………………………          38

2-10جمع‌بندی……………………………………………………… …………………………………………………………………………                     39

3-فصل سوم زمان‌بندی متمرکز در شبکه‌های مش بی‌سیم………………………………………………………………………..    41

3-1مقدمه…………………………………………………………… …………………………………………………………………………                     41

3-2لایه فیزیکی استاندارد IEEE 802.16…………………………………………………………………………        42

3-2-1مدولاسیون دیجیتال…………………………………….. …………………………………………………………………………                                                                          46

3-3لایه MAC استاندارد IEEE 802.16…………………………………………………………………………        48

3-3-1 تطبیق لینک…………………………………………….. …………………………………………………………………………                                                                          49

3-4عملکرد مد مش در MAC استاندارد IEEE 802.16……………………………………………………………………..                  50

3-4-1 ساختار فریم در مد مش استاندارد IEEE 802.16…………………………………………………………………….                                                                          51

3-4-2زیرفریم کنترلی………………………………………………. …………………………………………………………………..                                                                                            52

3-4-3زیرفریم دیتا………………………………………………. …………………………………………………………………………                                                                          54

3-4-4نحوه ورود یک گره‌‌‌ به شبکه………………………… …………………………………………………………………………                                                                          56

3-5الگوی زمانبندی مبتنی بر استاندارد IEEE 802.16…………………………………………………………………………        57

3-5-1زمان‌بندی متمرکز…………………………….. ……. …………………………………………………………………………                                                                          59

3-6جمع بندی…………………………………………………………………………………………………………………………………..                  60

4-فصل چهارم مدل، چالش‌ها و روش‌های زمان‌بندی متمرکز در شبکه‌های مش بی‌سیم………………………..                            61

4-1مقدمه…………………………………………………………. …………………………………………………………………………                     61

4-2نیازمند‌های طراحی الگوریتم های زمانبندی…………………………………………………………………………                               62

4-2-1تداخل میان لینکهای بی‌سیم……………………………. …………………………………………………………………………                                                                          62

4-2-2سربار………………………………………………………… …………………………………………………………………………                                                                          64

4-2-3تأخیر………………………………………………………. …………………………………………………………………………                                                                          65

4-2-4استفاده مجدد فرکانسی……………………………… …………………………………………………………………………                                                                          66

4-3دسته‌بندی الگوریتم‌های زمان‌بندی…………………………………………………………………………                               68

4-4معرفی الگوریتم‌های زمان‌بندی با رویکرهای‌مختلف…………………………………………………………………………                  70

4-5نتیجه‌گیری……………………………………………………. …………………………………………………………………………                     76

5-                 فصل پنجم الگوریتم پیشنهادی بر پایه‌ی الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………                                      78

5-1مقدمه…………………………………………………………….. …………………………………………………………………………                     78

5-2الگوریتم ژنتیک…………………………………………… …………………………………………………………………………                     79

5-2-1تاریخچه…………………………………………………….. …………………………………………………………………………                                                                          79

5-2-2ساختار الگوریتم‏های ژنتیکی……………………………………………………………………………………………………… 80

5-2-3عملگرهای الگوریتم ژنتیک…………………….. …………………………………………………………………………                                                                          82

5-2-4کدگذاری و همگرایی الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………                                                             86

5-3الگوریتم پیشنهادی……………………………………… …………………………………………………………………………                     87

5-4شبیه سازی…………………………………………………… …………………………………………………………………………                     96

5-4-1محیط شبیه سازی…………………………. …………………………………………………………………………                                                                          96

5-4-2نتایج حاصل از شبیه‌سازی…………………………….. …………………………………………………………………………                                                                          98

5-5جمع بندی…………………………………………………. ……………………………………………………………………….. 111 Error! Bookmark not defined.

فصل ششم نتیجه‌گیری و پیشنهادات……………………………………………………………………………………………..112

             مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………………….114

 چکیده

شبکه‌های مش بی‌سیم یکی از تکنولوژی‌های مورد توجه برای ایجاد شبکه‌های بی‌سیم نسل بعد هستند. زیرا این شبکه‌ها می‌توانند به دلیل افت مسیر کمتر و نیز کاهش اثر عامل سایه افکنی، که ناشی از خصوصیت چند گامی بودن آنهاست، محدوده تحت پوشش وسیع و ظرفیت بالایی را با مصرف توان کم و هزینه پایین در اختیار کاربران قرار دهند. در مقابل این مزایا، این شبکه‌ها با مشکل عدم توسعه پذیری آسان مواجه‌ هستند. زیرا ترافیکی که توسط چند واسط رله می‌شود به عرض باند بیشتر نیاز دارد، دچار تأخیر بیشتر شده و لذا کیفیت سرویس کاهش می‌یابد. بزرگتر کردن فاصله رله‌ها به منظور کاهش تعداد آن‌ها نیز باعث کاهش سرعت لینک‌ها خواهد شد. افزایش تعداد کاربران شبکه نیز منجر به برخورد‌های بیشتر و درنتیجه کاهش بیشتر گذردهی می‌گردد. افزایش ناحیه تحت پوشش شبکه نیز به دلیل احتیاج به رله‌های بیشتر افت گذردهی و افزایش تأخیر را در پی خواهد داشت.بنابراین کارایی مناسب در یک شبکه مش باید از طریق حل یک مسئله بهینه‌سازی که عوامل مؤثر(نظیر تأخیر، گذردهی و …) در آن گنجانده شده باشد دست آید. حل این نوع مسئله در سال‌های اخیر به عنوان یک مسئله NP-Hard توجه زیادی را در حوزه مسائل مربوط به شبکه‌های بی‌سیم مش به خود معطوف کرده است.

در این پایان نامه الگوریتم جدیدی به منظور بهبود زمانبندی متمرکز و تخصیص بهینه پنجره‌های زمانی به گره‌‌‌های شبکه با در نظرگرفتن قابلیت استفاده مجدد از فضای فرکانسی، بارویکرد تضمین تأخیر انتها به انتهای کاربر ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی در این تحقیق برای حل تقریبی مسئله بهینه‌سازی زمان‌بندی، برپایه‌ی الگوریتم ژنتیک است. الگوریتم پیشنهادی قابلیت تطبیق پذیری با پارامتر‌های مختلف(نظیر بازدهی، عدالت و …) بر اساس خواسته‌ی اپراتور را داراست. نتایچ حاصل از پیاده‌سازی موید بهبود نتایج نسبت به روش‌های پیشین است.

1-     فصل اول
مقدمه

1-1    مقدمه، چشم انداز شبکه‌های مش بی‌سیم

رواج بیش از حد اینترنت دردنیای ارتباطی امروز به گونه ای بوده است که ساختارهای دستیابی سیم دار پر سرعت

پاسخگوی نیاز بسیاری از مناطق نیستند .تعداد مراکز سرویس دهنده خدمات پر سرعت اینترنت امروزی به نسبت تقاضا بسیار کم است. کابل کشی خطوط پر سرعت برای تمامی این سرویس دهندگان بسیار پر هزینه و زمان بر است . امروزه تکنولوژی‌های جدیدی معرفی شده است تا جایگزین این شبکه های سیم دار شوند. این شبکه های جایگزین ، شبکه‌های بی‌سیم پر سرعت هستند که امکان دسترسی سریع به اینترنت در مواقعی که ساختار شبکه سیم دار به دلیل حجم بالای متقاضی و یا قدیمی بودن شبکه ها ، قادر به پاسخگویی به نیاز کاربران نیست را فراهم می‌آورند و هزینه‌های اضافی مرتبط به روز رسانی ساختار کابل کشی‌ها را از بین می‌برند. سیستم های بی‌سیم سنتی اغلب برای اهداف تجاری درمحل هایی که سرعت و دقت بالا نیاز است استفاده می‌شوند و در موارد شخصی و یا خانه‌ها می‌بایست تکنولوژی ارزان را به کار گرفت. هم اکنون پیشرفت های تکنیکی این امکان را فراهم ساخته اند و فرصت های بسیاری را برای سرویس دهندگان اینترنت ایجاد کرده اند. شبکه‌های مش بی‌سیم [1] (WMN) یکی از فناوری‌های کلیدی و تأثیرگذار طی دهه پیش رو است که نقش بسیار مهمی‌ در نسل‌های آتی شبکه‌های بی‌سیم و سیار ایفا خواهند کرد. به کمک این شبکه‌ها رؤیایی که از دیرباز در ذهن بسیاری از کاربران گوناگون انواع شبکه‌ها در سرتاسر دنیا بوده به تحقق نزدیک‌تر می‌شود؛ و این رویا چیزی نیست جز اتصال به شبکه در هر زمان ، هر لحظه، با نهایت سادگی و کمترین هزینه.

این شبکه‌ها شامل مسیریاب‌های مش و نیز کاربران مش می‌شوند که در آن مسیریاب‌های مش کمترین تحرک ممکن را دارند و ستون فقرات WMN را شکل می‌دهند. آنها دسترسی به شبکه را هم برای کاربران مش و هم برای کاربران عادی فراهم می‌آورند.

شکل ‏1‑1- شبکه‌ی مش بی‌سیم

شبکه مش بی سیم کاملا منطبق بر ساختار شبکه سیم دار است و هر فرستنده امکان دسترسی کاربران متصل به آن

را به اینترنت فراهم می‌کند و به صورت جزئی از ساختار شبکه عمل خواهد کرد. ترافیک شبکه از بین رله

گذر خواهد کرد و امکان اتصال ایستگاه‌های مختلف را حتی اگر خارج از محدوده شبکه باشند، فراهم می آورد. شبکه‌های مش بی‌سیم انعطاف پذیرترین و کم هزینه ترین روش برای گسترش سرویس‌های پر سرعت اینترنت هستند که به صورت عمده در مصارف شخصی قابل استفاده اند.

هر رله‌ی بی‌سیم در این شبکه به عنوان عنصری از ساختار شبکه است و می‌تواند اطلاعات را از شبکه مش بی‌سیم به مقصد برساند. این نوع شبکه مشکلات وجود موانع در حیطه محیط رادیویی را از بین می‌برد و بسیار ارزان و راحت، شبکه را قابل گسترش می‌کند، زیرا در این ساختار هر رله فقط نیاز به برقراری ارتباط با رله مجاور خود دارد . ترافیک شبکه‌ای در صورت بروز هر مانع ، می‌تواند به سمت رله دیگر تغییر جهت می‌دهد، البته بدون آنکه نیازی به هر گونه تغییر در محل رادیوی مر کزی برای ارتباط بامکان های جغرافیایی دور دست باشد .

از آنجائیکه منطقه تحت پوشش هر نقطه دسترسی می‌تواند در اطراف موانع گسترش یابد، بنابراین تعداد نقاط دسترسی کاهش می یابد.

شبکه های مش بی‌سیم، دارای تکنولوژی ارزان قابل گسترش و برای دسترسی پر سرعت در محدوده های جغرافیایی دور دست مناسب هستند . RoofNet نمونه ای از این شبکه هاست. این شبکه معمولا شامل تعدادی نقاط دسترسی بی‌سیم است که درپنجره ها و پشت بام منازل نصب می شود و بسترهای اطلاعاتی کامپیوترهای خانگی توسط سیم به آنتن ها انتقال می‌یابد و از یک آنتن به آنتن دیگر منتقل می شود تا به یک دروازه[2] اینترنتی برسد.

برای دانلود پایان نامه اینجا را کلیک کنید.

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 573