شماره ركورد
33916
پديد آورنده
يوسف رشيدي
عنوان
بهينهسازي استراتژيهاي تخليهبار محاسباتي و قيمتگذاري منابع در شبكههاي بيسيم نسل ششم مبتني بر O-RAN
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر-شبكههاي كامپيوتري
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/06/29
استاد راهنما
وصال حكمي
استاد مشاور
وصال حكمي
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
چكيده
در شبكههاي نسل ششم (G6)، استفاده از فناوريهايي همچون ارتباطات تراهرتز (THz) و محاسبات در لبه شبكه، نقشي كليدي در پاسخگويي به نيازهاي خدمات نوين و حساس به زمان مانند واقعيت افزوده (AR) ايفا ميكند. ارتباطات تراهرتز با بهرهگيري از طيف فركانسي 100 گيگاهرتز تا 10 تراهرتز، امكان انتقال داده با نرخ بسيار بالا و تأخير بسيار پايين را فراهم ميآورد و محاسبات لبه با انتقال پردازشهاي سنگين به گرههاي نزديك به كاربر، موجب كاهش مصرف انرژي و تأخير ميشود. با اين حال، چالشهايي مانند تخصيص ناكارآمد منابع و مديريت پيچيدگي تعاملات بين دستگاههاي سيار و گرههاي لبه شبكه همچنان وجود دارد. معماري O-RAN و مدلهاي سلسلهمراتبي پيشنهادي، بستري مناسب براي حل اين چالشها فراهم ميكنند، اما نيازمند راهكارهايي نوآورانه در زمينه بهينهسازي تخليهبار محاسباتي و قيمتگذاري منابع هستند.
در اين پاياننامه، يك استراتژي بهينهسازي جديد براي تخليهبار محاسباتي و قيمتگذاري منابع در شبكههاي نسل ششم مبتني بر معماري O-RAN ارائه ميشود. در اين مدل، تعاملات ميان دستگاههاي UE و گرههاي لبه با استفاده از مدل بازي استاكلبِرگ مدلسازي شده و تصميمگيري دستگاهها براي انتقال يا نگهداشتن بار محاسباتي بر اساس قيمتگذاري منابع و ويژگيهاي بار محاسباتي واقعيت افزوده انجام ميشود.
مدل ارتباطي تراهرتز به عنوان بستر انتقال داده لحاظ شده و بار محاسباتي هر دستگاه بر پايه نيازهاي واقعي AR استخراج ميشود. در اين پژوهش، با استفاده از الگوريتمهاي بهينهسازي عددي، تعادل استاكلبِرگ و تخصيص بهينه منابع محاسبه شده و كارايي شبكه از نظر تأخير، مصرف انرژي و هزينه بهبود مييابد. همچنين، جهت سنجش عملكرد الگوريتم پيشنهادي ما، شبيهسازيهاي گستردهاي با مدلسازي پارامترهاي فيزيكي كانال THz، معماري O-RAN، وظايف محاسباتي AR و مكانيزم قيمتگذاري منابع انجام ميشود. اين آزمايشها امكان ارزيابي كارايي و مقياسپذيري روش پيشنهادي ما را در سناريوهاي مختلف شبكه نسل ششم فراهم ميسازد. در اين راستا، مقايسه ميزان بهرهبرداري از منابع پردازشي MEC (استفاده از CPU) در برابر تعداد كاربران براي الگوريتم پيشنهادي ما و ساير روشها نشان ميدهد كه الگوريتم پيشنهادي ما از 18% به 90% در 50 كاربر با افزايش يكنواخت و كاهش نرخ رشد، داراي مقياسپذيري مناسبي است. همچنين در خصوص آستانه تأخير به عنوان معيار كليدي براي تضمين كيفيت سرويس و كارايي شبكه در شرايط مختلف بار و تعداد كاربران، در الگوريتم پيشنهادي ما از 37% به 1% در 250 ميليثانيه كاهش يافته و با شيب منظم و بدون نوسان شديد، كارايي پايدار روش پيشنهادي را تأييد ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/05
عنوان به انگليسي
Optimization of Computational Offloading Strategies and Resource Pricing in O‑RAN‑Based 6G Wireless Networks
تاريخ بهره برداري
9/20/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
يوسف رشيدي
چكيده به لاتين
In sixth generation (6G) networks, emerging technologies such as terahertz (THz) communications and edge computing play a crucial role in meeting the demands of new time sensitive services such as augmented reality (AR). THz communications, operating over the 100 GHz–10 THz spectrum, enable ultra high rate data transmission with extremely low latency, while edge computing reduces energy consumption and delay by offloading intensive computational tasks to nearby edge nodes. However, challenges such as inefficient resource allocation and the complexity of interactions between mobile devices and edge nodes remain significant. The O RAN architecture and hierarchical modeling approaches provide a suitable foundation to address these issues, yet they require innovative solutions for computational offloading optimization and resource pricing. In this thesis, a novel optimization strategy for computational offloading and resource pricing in 6G networks based on the O RAN architecture is proposed. In the presented model, interactions between user equipment (UE) devices and edge nodes are formulated using the Stackelberg game framework, where each device decides whether to offload or retain its computational tasks based on the resource pricing and AR task characteristics. The THz communication model serves as the data transmission layer, and the computational load of each device is derived from realistic AR requirements. Using numerical optimization algorithms, the Stackelberg equilibrium and optimal resource allocation are obtained, leading to improved network performance in terms of latency, energy consumption, and cost. Furthermore, extensive simulations are conducted—incorporating physical THz channel models, O RAN architecture details, AR computation tasks, and resource pricing mechanisms—to evaluate the efficiency and scalability of the proposed method across various 6G scenarios. Comparative experiments on MEC CPU resource utilization versus the number of users demonstrate that, for the proposed algorithm, utilization grows steadily from 18% to 90% as the number of users increases to 50, indicating strong scalability with a decreasing growth rate. In terms of latency threshold—as a key indicator of service quality and network efficiency—our algorithm reduces delay violation rate from 37% to 1% at 250 ms, showing a consistent and stable performance trend without abrupt fluctuations.
كليدواژه هاي فارسي
تخليهي بار O-RAN , قيمتگذاري منابع , دستگاههاي UE , بازي دو-سطحي(معروف به بازي استكلبرگ) , محاسبات لبه
كليدواژه هاي لاتين
O‑RAN offloading , Resource pricing , Mobile devices , 2‑level game (also known as Stackelberg game) , Edge computing
Author
Yousef Rashidi
SuperVisor
Vesal Hakami