%34تخفیف

دانلود پروژه:بررسی الگوریتم‌های ‌مسیر‌یابی در شبکه‌های رادیوشناختی و ارائه روشی برای بهبود برون دهی شبکه

تعداد 119 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق،مخابرات سیستم

 

بررسی الگوریتم‌های ‌مسیر‌یابی در شبکه‌های رادیوشناختی  و ارائه روشی برای بهبود برون دهی شبکه

 

چکیده:

تکنولوژی رادیوشناختی برای اولین بار توسط دکتر Mitola در سال 1999 بیان شد و در سال‌های اخیر تحولی نو‌ظهور در زمینه ارتباطات رادیویی ایجاد کرده که می تواند با بکارگیری منابع طیفی موجودبه صورت هوشمندانه و مؤثر سرویس‌های بی‌سیم سریع‌تر و با قابلیت اعتماد بالاتر را فراهم آورد. البته این استفاده پویا از طیف، با پیچیدگی‌های بسیاری در زمینه طراحی پروتکل‌های ارتباطی در لایه‌های مختلف همراه است. در این پایان‌نامه مطالعات انجام شده پیرامون روش های مسیر‌یابی کارا در شبکه‌های رادیو‌شناختی و ایده‌های اساسی که منجر به ارائه این الگوریتم‌ها گردیده، را بررسی نموده ایم. با توجه به کاستی‌های موجود در طرح‌های پیشین و همچنین عوامل مؤثر در یک طراحی بهینه به استخراج یک الگوریتم مسیر‌یابی کارا برایCRAHN[1] بر مبنایAODV[2] می پردازیم که از دو تکنیک ارسال‌های چند‌کاناله و چند‌مسیره برای مقابله با فعالیت متغیر با مکان و فرکانسPU[3]‌ها بهره می‌برد. در این روش با آگاهی از تغییرات توپولوژی شبکه، اطلاعات محلی مرتبط با حفره‌های فرکانسی و مشخصه‌های آماری الگوی عملکرد  ‌‌‌‌‌PU‌ها به انتخاب بهترین بخش از پهنای باند می‌پردازیم. همچنین متریک بهبود‌دهنده برون‌دهی را به منظور افزایش هر چه بیشتر راندمان با استراتژی انتخاب کانال مناسب ترکیب می کنیم. در ادامه شبیه‌سازی واقع‌گرایانه‌ای برای شبکه‌های رادیو‌شناختی اقتضایی ارائه شده‌است و مدلی واقعی و انعطاف‌پذیر از فعالیت کاربران اولیه و نیز چرخه رادیو‌شناختی (تشخیص، تحرک و به‌اشتراک‌گذاری طیفی) که توسط هر SU[4] انجام می‌پذیرد، پیاده‌سازی گردیده‌است. همچنین این ضمیمه امکان تبادل داده‌های میان‌لایه‌ای میان پروتکل‌های لایه‌های مختلف شبکه را فراهم می‌آورد. ایده‌های مربوط به روش پیشنهادی از طریق نرم‌افزار [5]NS2 بررسی شده است .شبیه‌سازی‌ها بهبود قابل ملاحظه‌ای را در جهت افزایش راندمان انتها به انتها نسبت به روش‌ پیشین نشان می‌دهد.

کلمات کلیدی:تکنولوژی رادیوشناختی، CRAHN، الگوریتم مسیریابی، تکنیک ارسال های چندگانه

[1]Cognitive radio ad hoc network

[2]Ad hoc on demand distance vector

[3]Primary user

[4]Secondary user

[5]Network simulator 2

لیست اختصارات

 

ad hoc on demand distance vector

AODV

automatic repeat request

ARQ

bandwidth footprint product

BFP

base transceiver station

BTS

common control channel

CCC

cognitive radio

CR

cognitive radio ad hoc network

CRAHN

cognitive radio network

CRN

carrier sense multiple access with collision avoidance

CSMA/CA

Channel selection scheme based on minimum collision rate algorithm

CSS-MCRA

Channel selection scheme based on minimum handoff rate algorithm

CSS-MHRA

Dual diversity cognitive ad hoc routing protocol

D2CARP

Differentiation factor

DF

dynamic source routing

DSR

expected transmission time

EET

exclusive expected transmission time

EETT

expected transmission time

ETT

expected transmission count

ETX

farthest neighbor routing

FNR

hop count

HOP

Identically independent distribution

i.i.d

medium access control

MAC

nearest neighbor routing

NNR

network simulator 2

NS2

path spectrum availability

PSA

primary user

PU

radio frequency

RF

route discovery message

RREQ

round trip time

RTT

software defined radio

SDR

Signal to noise ratio

SNR

secondary user

SU

 

 

 

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                               صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1- کلیات.. 2

1-2- تکنولوژی سیستم­های رادیوشناختی. 4

1-2-1-قابلیت هوشمندی. 5

1-2-2-قابلیت دوباره شکل دهی. 5

1-3- معماری فیزیکی شبکه‌های ‌رادیو‌شناختی. 6

1-4 – شبکه‌های ‌رادیو‌شناختی. 7

1-4-1- اجزای شبکه. 7

1-4-2- ناهمگونی طیف.. 10

1-4-3- چارچوب مدیریت طیف.. 11

1-4-4- اشتراک‌گذاری طیف.. 12

1-5-تفاوت CRN با شبکه‌های چند‌رادیویی و چند‌کاناله متداول گذشته. 13

1-6- طبفه بندی الگوریتم‌های ‌مسیر‌یابی. 14

1-6-1- دسته بندی روشهای مسیر یابی در شبکههای رادیو شناختی اقتضایی. 16

 

فصل دوم: مروری بر فعالیت‌های گذشته در پاسخ به چالش‌های ‌مسیر‌یابی

2-1- راه‌حل‌های ارائه ‌شده در پاسخ به چالش‌های شبکه‌های ‌رادیو‌شناختی. 18

2-1-1- روش‌های مبتنی بر تداخل و توان ارسالی. 20

2-1-2- روش‌های مبتنی بر میزان تأخیر 21

2-1-3- روش‌های مبتنی بر پایداری مسیر 22

2-1-4- روش‌های مبتنی بر ماکزیمم کردن برون‌دهی 23

2-2- معیار‌های کمی متداول ‌مسیر‌یابی در شبکه‌های اقتضایی. 26

2-2-1- دسته‌بندی معیار‌های کمی ‌مسیر‌یابی. 27

2-2-2-منتخب گروه اول، HOP. 28

2-2-3- زمان رفت و برگشت به هاپ(RTT) 30

2-2-4- دفعات ارسال مورد انتظار (ETX) 31

2-2-5-زمان ارسال مورد انتظار (ETT) 33

2-2-6- زمان انحصاری ارسال مورد انتظار(EETT) 34

2-2-7- پیاده‌سازی چهار معیار انتخابی در الگوریتمAODV.. 36

2-2-8- نکات مهم در طراحی معیار کمی بهینه. 39

2-3-استراتژی‌های انتخاب کانال در CRN.. 40

2-3-1- دسته‌بندی استراتژی‌های انتخاب کانال. 41

 

فصل سوم: استخراج یک الگوریتم ‌مسیر‌یابی کارا با استفاده از تکنیک‌های دایورسیتی دوگانه در شبیه‌ساز NS2-CRAHN.. 44

3-1- مقدمه‌ای بر چالش‌های پیش رویCRAHN.. 44

3-2- فرضیات و مدل سیستم. 46

3-2-1-الگوی فعالیت PU‌ها 48

3-2-2- اساس عملکرد SU‌‌ها 49

3-3- مدل‌سازیCRAHN به کمک شبیه‌سازNS2. 51

3-3-1- فایل مرتبط با فعالیت PU‌ها 53

3-3-2- فایل مرتبط با رویداد‌های کانال. 53

3-3-3-مدیریت منابع طیفی. 54

3-3-4- فعالیتSU‌ها 57

3-4- ارائه یک الگوریتم مسیریابی کارایCRAHN مبتنی بر تکنیک ارسالهای چند مسیره و چند کاناله  58

3-4-1- پروتکل AODV.. 59

3-5- ارائه یک الگوریتم ‌مسیر‌یابی کارا با استفاده از روش ارسال‌های دوگانه در شبکه‌های رادیوشناختی اقتضایی  67

3-5-1-الگوریتم مرحله RREQ.. 68

3-5-2-الگوریتم مرحله RREP. 70

3-5-3- پروسه  نگهداری از مسیر 71

 

فصل چهارم:شبه سازی

4-1- مقایسه کارایی AODV،D2CARP و الگوریتم پیشنهادی. 74

4-2- تأثیر الگوی عملکرد PU‌ها بر راندمان شبکه. 78

4-2-1- تحلیل عملکرد 85

4-3- آنالیز ناهمگونی طیف.. 89

4-4- مقایسه عملکرد دو روش پیشنهادی و D2CARP بر حسب زمان تشخیص طیف.. 91

4-5- مقایسه عملکرد دو روش پیشنهادی و D2CARP بر حسب سرعت حرکت گره‌ها 93

4-6- مقایسه عملکرد دو روش پیشنهادی و D2CARP بر حسب نرخ بسته‌های RREQ.. 94

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری. 97

5-2- پیشنهادات.. 100

فهرست منابع و مآخذ: 101

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                            صفحه

 

جدول 2-1 دسته‌بندی معیار‌های کمی ‌مسیر‌یابی، [16]…………………………………………………. 28

جدول 2-2 ویژگی‌های HOP،[18]…………………………………………………………………………………. 29

جدول 2-3 ویژگی‌های RTT،[19]…………………………………………………………………………………. 31

جدول 2-4 مشخصه‌های  ETX، [17]……………………………………………………………………………. 32

جدول 2-5 ویژگی‌های ETT،[20]………………………………………………………………………………….. 34

جدول 2-6  ویژگی‌هایEETT،[21]………………………………………………………………………………. 35

جدول 2-7 .خلاصه نتایج شبیه‌سازی، [22]…………………………………………………………………….. 39

جدول4-1-پارامتر‌های شبیه‌سازی…………………………………………………………………………………….. 74

جئول 4-2 .پارامتر‌های الگوی عملکرد PU‌ها[54، 53]…………………………………………………… 83

جدول 5-1 خلاصه نتایج شبیه‌سازی…………………………………………………………………………………. 96

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

عنوان                                                                                                            صفحه

 

شکل1-1  نمودار به کارگیری طیف فرکانسی،  [2] 3

شکل1-2  بلوک دیاگرام  یک  SUکه قابلیت شناخت هماهنگی و یادگیری از محیط را دارد. [4] 4

شکل 1-3 حفره‌های طیفی،[3] 6

شکل 1-4 معماری شبکه ‌رادیو‌شناختی،[3] 8

شکل1-5 ناهمگونی طیف، [3]. 10

شکل2-1 دسته‌بندی روش‌های مسیریابی در شبکه‌های رادیوشناختی ،[8] 19

شکل 2-2 الگوریتم مسیر‌یابی   search [11] 22

شکل 2-3 درصد پراکندگی معیار‌های ‌مسیر‌یابی، [16] 27

شکل 2-4 تأثیر تعداد گره‌های شبکه بر میزان تأخیر،[22] 36

شکل 2-5 تأثیر تعداد گره‌های شبکه بر نرخ بسته‌های مفقود شده،[22] 37

شکل 2-6 تأثیر زمان شبیه‌سازی بر میزان برون‌دهی ،[22] 37

شکل 2-7 تأثیر افزایش تعداد گره‌ها بر میزان تأخیر نقطه به نقطه،[22] 38

شکل 3-1  مدل کانال بی‌سیم با استفاده از فرآیند Markov تکرارپذیر پیوسته زمان برای فعالیت PU‌ها 48

شکل 3-2 ساختار شبیه‌سازNS2-CRAHN،[49] 51

شکل 3-3 پیاده‌سازی عملکرد SU‌ها در شبیه‌سازNS2-CRAHN، [49] 56

شکل 3-4(c) فرمت بسته‌های مسیر‌یابی درAODV ، [5] 61

شکل 3-5، فرآیند کشف و نگهداری مسیر در AODV[5] 63

شکل 3-6  دایورسیتی مکانی فرکانسی و توأم و چگونگی مقابله آن‌ها با فعالیت متغیر با مکان- فرکانس PU‌ها، [52] 64

شکل 4-1 مقایسه عملکرد AODV،D2CARP و روش پیشنهادی.. 75

شکل4-2 گونه‌های مختلف الگوی عملکرد کاربران اولیه. 77

شکل  4-3 مقایسه راندمان دو روش پیشنهادی و D2CARP در حضور فعالیت کم PU‌ها 79

شکل 4-4  مقایسه دو روش پیشنهادی و D2CARP در حضور فعالیت بلند‌مدتPU‌ها 81

شکل 4-5  مقایسه کارایی دو روش پیشنهادی و D2CARP در حضور فعالیت متوسطPU‌ها 83

شکل 4-6 مقایسه کارایی دو روش پیشنهادی و D2CARP در حضور فعالیت بالای PU‌ها 86

شکل 4-7 مقایسه کارایی دو روش پیشنهادی و D2CARP در حضور ناهمگونی طیف.. 88

شکل 4-8 تأثیر زمان تشخیص طیف بر عملکرد روش پیشنهادی و D2CARP. 89

شکل 4-9 تأثیر سرعت گره‌ها بر برون‌دهی روش پیشنهادی و D2CARP. 91

شکل 4-10 مقایسه نرخ تولید بسته‌های RREQ روش پیشنهادی و D2CARP. 92

 

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo