زمان‌ بندی پیوندها با زمان در شبکه های مش بی سیم چند دریافتی (مقاله ترجمه شده)

مقدمات

ما یک MTR WMN را همانند یک گراف جهت‌دار  G(V.E) مدل‌سازی می‌کنیم. مجموعه V شامل گره‌هایی است که با  b>1  جهت دار شده است. هر گره u دارای یک محدوده انتقال از r و b_u≥1 است. یال‌های جهت‌داری وجود دارند که گره u  و گره v را اگر در محدوده‌ی انتقال یکدیگر باشند به‌هم وصل کرده‌اند. لینکی که u و v را به هم متصل کرده با (u.v) نشان می‌دهیم. توجه داشته باشید که، در عمل، گره‌ها ممکن است طیف انتقال مختلفی داشته باشند. برای این منظور، گره مورد نیاز باید از لینک‌های ورودی و خروجی به هر یک از همسایه ‌ها اطمینان داشته باشد. این را می‌‎توان از طریق پیغام‌های سلام در فرایند کشف همسایه به دست آورد که به موجب آن گره شامل همسایگانی است که پیغام را دریافت کرده‌اند. از این رو، تابع Ft :E →R زمان اختصاص داده شده برای هر لینک است. بنابراین ft زمان انتقال مورد نیاز را  به‌منظور روبه رویی با بار ترافیک داده مدل‌سازی می‌کند. همه گره‌ها قادر به ارسال یا دریافت امواج به صورت همزمان در همه لینک‌ها هستند. هر لینک توسط یک رادیو پشتیبانی می‌شود و ما فرض می‌کنیم b_u≥|N(u)| برای هر گره است.

دو تحقق اصلی در مورد MTR WMNS وجود دارد. این موضوع برای اولین بار در [9]، که در آن هر روتر با رادیو‌های متعدد متصل به یک آنتن مجهز است بیان شده است. تمام رادیوها در فرکانس یکسانی کار می‌کنند. گره‌ها حس حامل خود را برای اجازه انتقال همزمان غیرفعال کرده‌اند و انتقال کنترل قدرتکه برای اطمینان از لینک‌های ورودی استفاده می‌شود قدرت سیگنال کافی برای اطمینان از دریافت صحیح دارد. تحقق دوم در راستای تحقق چندکاربری، چندورودی و چندخروجی است (MU-MIMO)؛ برای جزئیات بیشتر به [15] و یا [16] مراجعه کنید. گره‌ها آنتن‌های متعدد دارند که می‌توانند برای انتقال مستقل داده‌ها استفاده شوند. علاوه بر این، گره دارای اطلاعات حالت کانال است (CSI). این فرض معقول است که گره در درجه اول ایستاتیک باشد و نمادها را می‌توان برای یادگیری CSI انتقال داد.

بعبارت دیگر، محدودیت Mix-TX-Rx به شرح زیر است: برای یک گره داده شده u، فرض کنید  IN(u.t)و OUT(u.t) مجموعه دریافت و انتقال لینک‌ها در زمان t باشند. این محدودیت برآورده می‌شود اگر هر دو  IN(u.t)و OUT(u.t) به طور همزمان در هر زمان t برای همه گره بزرگتر از صفر نباشند.

راه‌ حل: A-TxRx

ایده اصلی زمان‌بندی لینک‌های جدید با عدم تداخل به هنگام اتمام انتقال یک لینک است. در بخش. 3.1، ما نشان می‌دهیم که چگونه زمان‌بندی نتیجه شده می‌تواند با اضافه کردن لینک‌های به اصطلاح فرصت‌طلب بهبود یابد. علاوه براین، در بخش 3.2، ما یک گام با محاسبات سنگین را که برای محاسبه سیستم‌های مدیریت اطلاعات با یک گام حریصانه استفاده شده است با افزودن لینک‌های غیرمتضاد با توجه به زمان انتقال آنها ساده‌سازی می‌کنیم.

لینک‌ های فرصت طلب

ما می‌توانیم ظرفیت را با اضافه کردن '' لینک‌های فرصت طلب '' بهبود بخشیم. این لینک‌ها به‌صورت عناصری تعریف می‌شوند که می‌توانند فرصت‌های انتقال اضافی بدون تداخل موجود در لینک‌ها اختصاص دهند. در مثال فوق، توجه داشته باشید که در زمان Time=[15,16]، تنها لینک eCB در حال انتقال است. هیچ لینک دیگری فعال نیست چرا که تمام لینک‌های یک بار منتقل شده‌اند. در واقع، ما همچنین می‌توانیم لینک eCA یا لینک را به‌عنوان لینک فرصت‌طلب فعال کنیم. از این رو، ما می‌توانیم را انتخاب کنیم چرا که آن زمان یک واحد و مهمتر از آن دارد و، اضافه کردن آن تغییر طول superframeنمی‌کند. از سوی دیگر، اگر ما eCA را در زمان Time=15 با زمانی برابر با پنج واحد زمان فعال کنیم، طول superframe را از 16 تا 20 گسترش خواهد داد.

روش تحقیق

برای ارزیابی عملکرد A-TxRx، ما از MatGraph [21] استفاده می‌کنیم، یک جعبه ابزار در نرم افزار Matlab برای کار با نمودار ساده است. در آزمایشات، تمام گره‌ها ثابت و به صورت تصادفی در یک منطقه مربعی قرار گرفته‌اند. توجه داشته باشید که خطای کانال در آزمایشات درنظر گرفته نشده است. در عمل، ارسال مجدد به دلیل اشتباهات کانال می‌تواند با ابعاد اختصاص زمان انتقال در نظر گفته شود. در غیر این صورت، لینک‌های با شرایط کانال ضعیف را می‌توان از توپولوژی حذف کرد.

نتایج

در بخش‌های زیر، نتایج حاصل از آزمایشات در رابطه با تراکم گره، شعاع انتقال، درجه گره، زمان در حال اجرا و تاثیر انتخاب MIS بررسی خواهد شد.

تراکم گره

در آزمایش اول، تاثیر تراکم گره در طول superframe و تعداد لینک‌های همزمان را مطالعه می‌کینم. تعداد گره‌ها در محدوده 5 تا 40 است. محدوده انتقال هر گره به 70 تنظیم شده است.

نتیجه‌ گیری

در این مقاله برنامه‌ریزی لینک در MTR WMNS مورد مطالعه قرار گرفته است به موجب آن گره توانایی ایجاد لینک‌های متعدد با هم را دارد. ما یک الگوریتم زمان‌بندی زمان به‌نام A-TxRx پیشنهاد می‌کنیم که تعداد انتقال همزمان در هر نقطه ای از زمان را برای افزایش ظرفیت شبکه و همچنین به حداقل رساندن طول superframeبه حداکثر می‌رساند. A-TxRx اولین الگوریتم متمرکز است که لینک‌ها را با وزن‌های مختلف در یک توپولوژی شبکه زمان‌بندی می‌کند. برای WMNS MTR که در آن زمان برای هر لینک به‌عنوان وزن لینک داده شده است، A-TxRx لینک‌ها را هر زمان که لینک انتقال را به پایان برساند فعال می‌کند، به موجب آن لینک‌هایی را که در تداخل با انتقال‌ها نیست اضافه می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که این قانون A-TxRx را قادر می‌سازد تا به طول superframe کمتر و ظرفیت شبکه بالاتری دست یابد. به‌طور خاص، نتایج ما نشان می‌دهد A-TxRx عملکرد برتری را با طول superframe 70٪ کوتاه‌تر و 60 درصد لینک‌های همزمان بیشتر در مقایسه با 2P و JazzyMAC دارد. به‌عنوان کارهای آینده، قصد داریم به بررسی سناریوها هنگامی که آنتن‌های جهت کافی برای یک گره و برقراری ارتباط با تمام همسایگان وجود دارد بپردازیم. یکی دیگر از موارد امکان‌پذیر، توسعه یک الگوریتم توزیع شده منطبق بر عملکرد A-TxRx است. در نهایت، جالب خواهد بود تا کنترل پذیرش را نیز در نظر بگیریم؛ به عنوان مثال به مرجع، [22] مراجعه کنید.

این مقاله ISI در سال 2015 در نشریه اسپرینگر و در مجله شبکه های بی سیم، توسط دانشکده مهندسی برق، کامپیوتر و مخابرات منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله زمان‌ بندی پیوندها با زمان در شبکه های مش بی سیم چند دریافتی در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.