:

استاندارد IEEE برای شبکه های بی سیم WIMAX مفهوم یک ایستگاه مخابراتی را معرفی می کند تا منقطه سرویس برد فرستنده را افزایش و هزینه های اجرا و پیاده سازی شبکه را کاهش دهد دراین مقاله ما یک برنامه و جدول زمان بندی موثر را برای شبکه های IEEE پیشنهاد می کند که تعداد ارتباطات که در یک بازه زمانی مشخص برنامه ریزی شده اند را به حداکثر می رساند این جدول پیشنهادی ارتباطات را براساس ارجحیت شان زمان بندی می کند و که توسط ملزومات کیفیت سرویس ارتباط مشخص می شود یک ارتباط انتخابی ممکن است در بازه زمانی رایج برنامه ریزی شود البته اگر هیچ تداخلی با ارتباط های برنامه ریزی شده قبلی نداشته باشد . الگوریتم پیشنهادی ما در این مقاله برنامه ریزی ارتباطات با تقدم و ارجحیت پایین تر را درنظر می گیرد حتی اگر هر ارتباط با ارجحیت بیشتر به علت تداخل برنامه ریزی نشده باشد بنابراین ، تاخیر برای ارتباط هایی با ارجحیت پایین تر بدون افزایش زمان تاخیر برای ارتباط های با ارجحیت بالاتر کاهش می یابد علاوه بر این الگوریتم پیشنهادی مذکور به کارگیری قالب و چهارچوب زمانی بیشتر و خروجی سیستم بیشتر با کاهش طول جدول زمان بندی دست یافت .1-معرفی : شبکه ی بی سیم به عنوان شبکه های جایگزین ارزان تر و از نظر زمان به صرفه تر نسبت به شبکه های سیمی سنتی مطرح می شود . برخی کشورهای درحال توسعه و جوامع غیر متمدن اغلب فاقد زیر ساخت های لازم برای شبکه های سیمی هستند . به منظور پاسخگویی به حجم عظیم تقاضاها برای سرویس بی سیم ، دسترسی امواج رادیویی چند کاربری جهانی (Wimax) میزان انتقال داده از تا بیش از وبا مجرای سیگنال و شبکه های چند گانه فراهم می کند شبکه های اصلی Wimax شامل یک ایستگاه اصلی (BS)و چندین ایستگاه مشترک (SS_s) است معمولا یک BS به چندین SS_s در محدوده انتقال داده خودش سرویس ارائه می کند به دلیل طیف انتقال داده محدود یک BS تعدادی از SS_s می تواند با یک BS محدود سرویس دهی می شوند علاوه براین سیگنال ها بین BSو SS_s ممکن است با وجود ساختمان در دنیای بیرونی مسدود شود یکی از راه حل های این مشکل ، اجرا و اعمال BS های جدید در منطقه سرویس است اما هزینه ی این طرح بسیار بالا است IEEE مفهوهی از ایستگاه مخابراتی RS را مطرح می کند که ترافیک بین BSو SS_s تقویت و پخش مجدد کرده و هزینه اجرای آن RS نسبت به BS به طور قابل توجهی کمتر می باشد معماری IEEE در شکل 1 نشان می دهد که WIMAX از دسترسی چند گانه فرکانس قائم DFDMA بهره می گیرد که توانایی شکاف داده به تعدادی زیادی داده منطقی دارد تا به میزان بالاتری دست یابد .

همان طور که در شکل 2 نشان داده شده است ساختار کلی DFDMA شامل نقشه ارتباط پایین DL و ارتباط بالا UL می باشد شکاف انتقال ارسال دریافت TTG و شکاف دریافت ارسال RTG به دستگاه های بی سیم زمان می دهد تا از یک حالت انتقال داده به حالت دریافت یا بالعکس آن تغییر حالت دهند مقدمه ابتدای چارچوب زیر DL، ایستگاه ها را در شبکه برای ارسال داده بیشتر هماهنگ و همزمان می کند قسمت فوقانی کنترل چارچوب FCH از مقدمه پیروی می کند که معمولا بااستفاده از میزان مرحله تغییر کلیه مربع سازی QPSK از 2/1 با 4 مرحله تکرار ارسال می شود تا این اطمینان حاصل شود که تمام ایستگاه ها FCH را دریافت کردند نقشه ارتباط بالا و ارتباط پایین به منابع تخصیص یافته به تقاضا ارتباط بالا و پایین مکاتبه و انتقال داده می کند داده های ارسال دریافت به ترتیب با نظم خاصی در نقشه DL/VL مشخص شده اند یک نقشه DL/VL شامل تعداد زیادی عناصر و اجزای اطلاعاتی است که اطلاعاتی نظیر آغاز ارسال داده برای ارتباط بین BS وSS_s را فراهم می کند هر SS دارای یک شناسه ارتباطی منحصر بفرد CID در نقشه است تا آن را از سایر SS ها متمایز سازد .

اما ، طرح و برنامه MAP استانداردهای قدیمی ناکارآمد است وقتی برای استانداردهای 802.16j بکار گرفته شده زیرا استاندارد قدیمی فقط یک ایستگاه اجازه ارسال داده را در بازده زمانی خاصی می دهد وقتی یک مرکز انتقال داده انجام می دهد سایر ایستگاه ها باید در حالت ایستاوبی بار در طول مدت زمان مشخص قرار گیرد .

به منظور ارتقای بکارگیری منبع رادیویی در شبکه IEEE برخی از برنامه های زمان بندی مطرح می شوند که به ایستگاه های بیشتر از یک مرکز اجازه می دهند تا به طور همزمان انتقال اطلاعات داشته باشند بااین حال این برنامه ها همچنان برای به حداکثر رساندن استفاده منابع رادیویی شبکه IEEE ناتوان و ناکارآمد هستند ازاین رو ما یک برنامه زمان بندی را پیشنهاد داریم که از تمام ظرفیت های بالقوه سیستم راچند هاپ را در شبکه IEEE با حداکثر سازی استفاده منابع رادیویی را اعمال می کند بقیه مطالب این مقاله به شرح زیر است : بخش 2 به معرفی برخی اقدامات مرتبط می پردازد تعریف و تشریح جدول زمان بندی استفاده مجدد از منبع پیشنهادی در بخش 3 ارائه شده است .نتایج فرایند شبیه سازی طرح در بخش 4 ارائه شده و بخش 5 نتیجه گیری این مقاله اختصاص یافته است .

2-فعالیت های مربوط : متحققان مختلف تمام تلاش و مطالعات خود را وقف ارتقای عملکرد شبکه های IEEE نموده اند برخی از اسناد و نوشته های محققان ساختار و چارچوب های اصلی و الگوریتم زمان بندی برای شبکه های چند IEEE,hop پیشنهاد دارد در حالیکه سایر محققان توجه خود را بر اجرای گره های در منطقه سرویس متمرکز می کنند تا پوشش شبکه را گسترش دهند و ظرفیت شبکه را ارتقاء می دهد در نظریه Lin یک الگوریتم ابتکاری برای گره رله و مکان قرارگیری آن تحت فرضیه حالت دو رله ای در شبکه IEEE با ترافیک توزیع یافته یکنواخت مطرح شد در نظریه Lu,Liao آنها یک فرمول برنامه ریزی خطی یکپارچه را ILP برای اتصال اجرای RS,BS تحت شرایط بودجه ای و پوشش محدود برای شبکه های چند IEEE hop ارائه دادند آنها یک جدول زمان بندی دو مرحله ای شبکه را پیشنهاد می کنند که هم ارتقای ظرفیت و هم زمان باقی مانده کاربر در نظر می گیرد دراین اقدام مطالعات Li,Jin یک الگوریتم انتخابی hop بر پایه QOS را پیشنهاد می کند که عملکرد سیستم را با توجه به میزان سیگنال نویز و نهفتگی آن ارتقا می دهد زیر ساخت های شبکه IEEE براساس نظریه TAB طراحی شد آنها یک چارچوب ساده براساس ساختار چارچوب IEEE کنونی پیشنهاد می شود و که اجزای عملیات چند hop را ممکن می سازد و در حالیکه همچنان سازگاری وارونه خود را با ایستگاه های بسیار حفظ کرده است .

این زیر ساختا متشکل از یک منطقه دسترسی و منطقه رله می باشد منطقه دسترسی برای انتقال داده ها بین RS,SS استفاده می شود منطقه رله برای انتقال داده بین BS,RS استفاده می شود با زمان بندی انواع گوناگون انتقال داده در مناطق مختلف استفاده مجدد فرکانس قابل دست یابی خواهد بود در نظریه TAO تراکم و پیوستگی در شبکه IEEE معرفی و مطرح شد تمامی بسته ها که در سرتاسر همان RS رله گذاری شده بودند جمع آوری شده بودند و به طور همزمان انتقال می یابد پس از دریافت بسته های RS مقصدهایشان راشناسایی می کند و آنها را به مقصد صحیح توزیع می کند یک عنصر جدید به زیر ساخت شبکه افزوده شده و تا تشخیص دهد که آیا ارتباط متراکم شده است یا نه ؟

تعداد زیادی جدول زمان بندی برای شبکه IEEE پیشنهاد کرده است در نظریه LIN زمان بندی منبع بر محل و مکان قرار گیری شبکه توجه و تمرکز دارد که هم BSو RS با آنتن های جهت دار مجهز شده اند .

خروجی سیستم می تواند بوسیله از استفاده از آنت های جهت دار به طور قابل توجهی افزایش یابد، اما هزینه اجرای این طرح نیز با این ؟؟ می یابد. در NIE، آنها یک راهکار اختصاص پهنای باند برای شمارش سیستم ها در شبکه IEEE پیشنهاد دارند. این روش با الگوی ترافیک به منظور فراهم کردن پهنای باند مفید در طول ارتبط توزیع و دسترس سازگار و منطق بود. همچنین، درخواست پهنای باند SSها در RS جمع شده بود تا پهنای باند را ذخیره کند. با این حال، این روش برای لحاظ کردن آن در تخصیص پهنای باند برای عدم شمارش سرویس ها در شبکه IEEE نا موفق بود. یک اقدام مطالعاتی توسط BYAN و WAN، یک ساختار زمان بندی بر اساس QOS افزایشی را برای شبکه IEEE پیشنهاد شد تا تقاضای QOS کاربردهای مختلف را تضمین کند. در ISMAEL، آنها یک جدول زمان بندی برای شبکه های چند HOP توزیع کننده پیشنهاد دارند که تاخیر درخواست پهنای باند تبعی و وابسته خودش را با استفاده از الگوریتم پیش بینی خاکستری ارزیابی می کند و پهنای باند را بر اساس آن اختصاص می دهد. بنابراین، مجموع فرایند در خواست پهنای باند استاندارد حذف می شود.

WANGو ؟؟ یک جدول زمان بندی برای ترافیک ارتباط بالا و ارتباط پایین با استفاده از نظریه کنترل پیشنهاد دارند که در RSها اجرا می شود تا کنترل جریان سرتاسر مطلوب و کنترل تجمع را در دو شبکهIEEE دست یابد. یک الگوریتم زمان بندی کننده برای شبکه IEEE که محدوده منطقه دسترسی و منطقه توزیع را به طور مناسب بر اساس درخواست ترافیک و شرایط ارتباط مطرح شده در GHOSH انتخاب می کند.

در LZUMIKAWA، یک رویکرد ترکیبی MAP برای زمان بندی شبکه های چند HOPرا پیشنهاد داد. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، رویکرد مذکور یک عنصر خاتم دهنده(ET) را برای هر MAPIE پیوست می کند تا آن ارتباطات را که بیش از یک وقفه زمانی برای فرایند انتقال داده نیاز دارند را بشکافد. برای مثال، اگر ارتباطی به هر وقفه زمانی پشت سرهم برای انتقال داده قبلی نیاز داشته باشد بااستفاده از عنصر ET اکنون می توان ارتباط را به دو وقفه زمانی مجزا تجزیه کرد و همچنین این اجازه داده می شود که به طور همزمان بیش از دو ارتباط برای انتقال داده انجام گیرد و اما زمان بندی ارتباط با ارجحیت پایین تر از زمانیکه ارتباط با تقدم بالاتر بوسیله سایر ارتباط زمان بندی شده تداخل پیدا می کند را در نظر نمی گیرد .

پس به عنوان نتیجه گیری باید در نظر داشت که ممکن است ارتباط با QOS پایین تر منجر به تاخیر زیاد شود اگر ارتباط با QOS بالاتر بازه های زمانی بیشتری را به خود اختصاص دهد

3. زمان بندی استفاده مجدد از منبع: در این بخش، چگونگی عملکرد اگوریتم پیشنهادی برای ارتقاء کارایی شبکه های IEEE شرح داده خواهد شد. همانطور که در LZUMIKAWA مطرح شد، فرض می کنیم که یک BS تمام فرایند های ارسال و مخابره اطلاعات را برای SSها شامل ؟ که تحت RSها هستند را مرتبت و سازماندهی می کنن. در ابتدای امر، یک جدول مدیریت سس توسط BS ایجاد می شود تا مراکز مداخله کننده احتمالی را برای هم فرآیند های ارتباط طبقه بندی نماید. هر SS در شبکه، فهرستی از مراکز تداخل را به BS بوسیله بسته تنظیم تقاظا (RNG-REQ) انتقال می دهد. یک BS این اطلاعات را در جدول مدیریت SS ثبت و ذخیره می کند. جدول مدیریت SS همچنین حاوی شماره شناسایی SS و نقطه اتصال می باشد. در حالی که زمان بندی فرآیند های انتقال برای SS هاصورت می گیرد، BS با اشاره به این جدول قصد دارد تا مانع ایجاد تداخل و نویز بین فرایند انتقال ارتباطی در مدت زمان یکسان شود.

شکل 4 مثالی از وضعیت مکانی شبکه IEEE را نشان می دهد که متشکل از یک BS،چهارRS وچهار SS است و شکل 4(B)، جدول مدیریت Ss برای شبکه مذکور را ؟ کرده است. با توجه به جول مدیریت ss، یک bs قادر است تا انتقال های تداخلی را شناسایی کرده و از زمان بندی آنها در یک بازه زمانی مشابهه جلوگیری نماید. برای مثال، وقتی یک فرایند انتقال داده از bs به 3ss در بازه زمانی خاص برنامه ریزی شود، فرایند انتقال از 1RS نمی تواند در همان بازه زمانی برنامه ریزی شود زیرا تداخل احتمالی در 3SS وجود دارد، این مساله می تواند بدین دلیل اتفاق افتد که یک فرایند انتقال از 3SS در محدوده انتقال داده BS و 1RS اتفاق می افتد و لذا انتقال همزمان از BS و 3SS ممکن است در 3SS دریافت کننده تداخل ایجاد نماید. یک BS بررسی می کند که اگر ارتباط مقصد با ارتباط برنامه ریزی شده قبلی تداخل داشته باشد که این کار را با بررسی جدول مدیریت SS انجام می دهد. اگر هیچ تداخلی وجود نداشته باشد آنگاه ارتباط هدف را می توان در همان بازه زمانی برنامه ریزی کرد، در غیر این صورت نمی شود آن را در همان زمان زمان بندی کرد. حداکثر تعداد ورودی در جدول مدیریت SS می تواند با تعداد جفت های ارسال کننده دریافت کننده در شبکه برابر باشد.

الگوریتم زمان بندی استفاده مجدد از منبع پیشنهادی ما (RRS) در شکل 5 ارائه شده است.

مجموعه ارتباط فعال، مجموعه ای از ارتباط هاست برای تمامی بسته هایی است که برای نقطه مقابلشان در SS قابل دسترس نیستند. C1 مجموعه ای از ارتباط فعال برای BS است که BS بعنوان یک فرستنده عمل می کند در حالیکه C2 مجموعه ارتباط فعال است که فرستنده اش می تواند هر RS باشد.

تابع بررسی "بررسی-تداخل" از جدول مدیریت SS برای بررسی اختلالات احتمالی بین ارتباط تازه زمان بندی شود و ارتباط هدف استفاده می کنند. در هر بازه زمانی، در ابتدا الگوریتم مذکور ارجع ترین ارتباط را از مجموعه C1 زمان بندی می کند. ؟ و تقدم یک ارتباط بوسیله مقتضیات QOS آن مشخص می شود. پس اززمان بندی ارجع ترین ارتباط ، آنگاه ارجع ترین ارتباط از C2 به عنوان ارتباط هدف انتخاب می شود و با استفاده از جدول مدیریتSS اختلالات احتمالی بین ارتباط هدف و ارتباط تازه زمان بندی شود کنترل و بررسی می شود. اگر هیچ تداخلی و اختلالی بین ارتباط هدف و ارتباط تازه زمان بندی شده وجود نداشته باشد، آنگاه ارتباط هدف می تواند در همان بازه زمانی زمان بندی شود. از سوی دیگر، اگر تداخل بین ارتباط هدف و ارتباط زمانبندی شده وجود داشته شده باشدف آنگاه ارتباط هدف را نمی توان در همان بازه زمانی کنونی زمان بندی کرد.

در هر دو صورت، ارتباط هدف از مجموعه c2 حذف شده و ارتباط ارجع بعدی در c2 بعنوان ارتباط هدف انتخاب می شود. این فرایند تکرار می شود تا زمانی که هیچ ارتباطی در c2 باقی نماند. این فرایند تکرار می شود تا هنگامی که تمامی بسته ها برای مقصدشان قابل دسترس باشد. شبکه های ieee چهار سرویس زمان بندی کننده مختلف را تعیین می کنند تا نیاز QOS برنامه های کاربردی چند رسانه را پاسخ دهد (برطرف سازد): سرویس کمک ناخواسته (VGS)، سرویس شمارش زمان واقعی (RTPS)، سرویس شمار زمان غیر واقعی (NRTPS) و بهترین تلاش (BE). ؟ QOS یک ارتباط بر اساس سرویس های زمان بندی مختلف می باشد.

اکنون الگوریتم زمان بندی استفاده مجدد از منبع پیشنهادی را با ارائه یک مثال در شکل 4 نشان خواهیم داد. در این مثال، 4ارتباط وجود دارد و ترتیب اولویت و تقدم آنها از BS – RS1 – SS1 > BS – RS2 – SS2 > BS – RS3 – RS4 – SS4 > BS – SS3 می باشد. همان طور که پیش از این بیان شده، برای هر بازه زمانی الگوریتم مذکور در ابتدا ارجع ترین انتقال داده ؟ BS را زمان بندی می کند. برای بازه زمانی T1 مجموعه ارتباط C2 خالی خواهد شد و C1 چهار ارتباط فعال خواهد داشت، از این رو فقط یک ارتباط BS-BS1 که اولویت بالاتری دارد، زمان بندی می شود. در بازه زمانی T2، ارتباط RS1-SS1 به مجموعه C2 افزوده خواهد شد و C1 چهار ارتباط خواهد داشت. (زیرا دو بسته برای BS-RS1 وجود دارد) الگوریتم پیشنهادی مذکور مجددا bs-rs1 رااز c1 انتخاب خواهد کرد. ارتباط rs1-ss1 از مجموعه زc2 را نمی توان زمان بندی کرد، زیرا rs1 پیش از این اطلاعات را از bs دریافت کرده و از این رو نمی تواند اطلاعات را در همان زمان t3، مجموعه c2،3 ارتبط فعال خواهد داشت، و c2فقط یک ارتباط فعال خواهد داشت. الگوریتم مذکور، bs-rs2 را از c1 انتخاب می کند.rs1-ss1 از مجموعه c2 به عنوان ارتباط هدف انتخاب شده و bs جدول مدیریت ss را برای کنترل اختلالات احتمالی برررسی می کند، از آن جایی که به تازگی یک ارتباط زمان بندی شده و bs دریافت که ارتباط هدف RS-SS1 با BS-RS2 تداخل دارد، از این رو ارتباط هدف نمی تواند در بازه زمانی T3 زمان بندی شود.

به طور مشابهه، در بازه زمانی 4،ارتباطات RS2-SS21 و RS1-SS1 در مجموعهC2خواهد بود.

RS1-SS1 که دارای اولویت ارتباطی بالایی است برای تداخل احتمالی با ارتباط BS-RS3 تازه زمان بندی شده که از مجموعه C1 انتخاب شده، بررسی می شود و از آنجائیکه هیچ تداخلی پیدا نشده، از این رو درباره زمانی T4 زمان بندی شد. در مرحله بعد، ارتباط RS2-SS2 بعنوان ارتباط هدف انتخاب می شود و از آنجا ئیکه با ارتباط زمان بندی شده BS-RS3 تداخل دارد از این رو نمی توان آنرا درباره زمانی T4 زمان بندی کرد. درباره زمانی بعدی T5، دومین فرایند انتقال داده RS1-SS1 بعنوان ارتباط هدف انتخاب شده و به دلیل تداخل احتمالی با BS-SS3، نمی توان ؟؟ بازه زمانی T5، زمان بندی کرد.