مديريت منابع در شبكه‎هاي پهن‎باند با استفاده از نظريه بازي

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري اطلاعات - مخابرات امن

تيرماه 1394

تيرماه 1394

دكتر هادي‎شهريار شاه‎حسيني

برق

چكيده: مساله مديريت منابع در شبكه‎هاي بيسيم، مساله‎اي است كه به بررسي چگونگي تخصيص پهناي باند به گونه‎اي كه به الزام‎هاي كيفيت خدمت همگي موجوديت‎هاي درون سيستم پاسخ داده شود و در عين حال هيچ يك از موجوديت‎ها در شبكه از پهناي باند بي‎بهره نگردند، مي‎پردازد. در بسياري از الگوريتم‎هاي تخصيص منابع، به موجوديت‎هايي با اولويت پايين‎تر تنها در صورتي منابع تخصيص داده مي‎شود كه بخشي از منابع توسط موجوديت‎ها با اولويت بيش‎تر مورد استفاده قرار نگرفته باشند. در چنين حالتي موجوديت‎هايي با اولويت پايين‎تر به دليل تخصيص اولويت اكيد، از منابع در دسترس بي‎بهره مي‎مانند و عملكردشان دچار افت مي‎گردد. در سال‎هاي اخير راهكارهايي مبتني بر نظريه بازي براي ارائه سياست‎هاي مديريتي عادلانه در حوزه مديريت منابع، توجه بسياري از محققين را به خود جلب كرده است. دراين پايان‎نامه نيز با بهره‎گيري از نظريه بازي و نظريه صف، دو الگوريتم مبتني بر بازي‎هاي همكارانه براي حل مساله مديريت منابع در شبكه‎هاي پهن‎باند ارائه شده است كه در هر دو الگوريتم با استفاده از راه‎حل چانه‎زني نش، تخصيص پهناي باند بر اساس نرخ ترافيك موجود در شبكه‎ صورت گرفته است. در الگوريتم پيشنهادي اول، ابتدا به كمك نظريه صف و با استفاده از روش‎هاي عددي موجود، توزيع زمان انتظار در شبكه پهن‎باند تعيين مي‎شود و پس از آن، با توجه به توزيع زمان انتظار در شبكه، يك بازي همكارانه با هدف تخصيص بهينه و عادلانه پهناي باند مدل‎سازي و حل مي‎گردد. در الگوريتم پيشنهادي دوم نيز با تكيه بر قوانين نظريه صف، ابتدا به فرموله كردن متوسط زمان تاخير براي انواع ترافيك موجود در شبكه پرداخته مي‎شود و پس از آن با توجه به متوسط زمان تاخير فرمول‎سازي شده، يك بازي همكارانه به منظور تخصيص منابع بين انواع ترافيك موجود در شبكه، مدل‎سازي شده است. عملكرد الگوريتم‎هاي پيشنهادي با دو طرح پيشين مديريت عادلانه منابع كه مبتني بر بازي رقابتي با ضرايب ايستا و پويا هستند، از طريق معيارهاي متوسط زمان انتظار، گذردهي و شاخص عدالت مورد مقايسه واقع شده است. نتايج ارزيابي بيانگر اين نكته است كه الگوريتم‎هاي پيشنهادي، نه تنها الزام‎هاي تاخير هر سه نوع ترافيك را برقرار مي‎سازند؛ بلكه كاهش چشم‎گيري در زمان تاخير ترافيك‎ها با اولويت پايين‎تر نيز صورت گرفته و در عين حال مقدار شاخص عدالت نيز به ازاي طيف وسيعي از نرخ ترافيك ورودي ثابت مانده است. كلمات كليدي: شبكه‎هاي پهن‎باند، مديريت منابع، الزام‎هاي سطح كيفيت خدمت، نظريه بازي، بازي‎هاي همكارانه، چانه‎زني نش.