فهرست مطالب

فصل اول: شبکه

امروزه با پیشرفت تکنولوژی اطلاعات نیاز به استفاده از امکانات روز جهت تبادل داده­ها با سرعت و دقت بالا و رهایی از محدودیت­های محیطی بیشتر احساس می­شود بنابراین لازم است از امکانات و تجهیزاتی که بتواند به سادگی و آسانی راه­اندازی شود استفاده نمود.یکی از راحت­ترین، ساده­ترین و کم هزینه­ترین روش­ها استفاده از شبکه­های کامپیوتری بخصوص شبکه­های کامپیوتری بی­سیم است.با توجه به نیاز به اشتراک گذاشتن به موقع داده­ها ایده ایجاد شبکه شکل گرفت. کامپیوترهای شخصی ابزارهایی جالب برای تولید انواعی از اطلاعات هستند، اما به شما این اجازه را نمی­دهند که به سرعت داده­های تولیدی خود را به اشتراک بگذارید. بدون شبکه، اسناد باید چاپ شوند تا دیگران بتوانند آن­ها را ویرایش کنند یا مورد استفاده قرار دهند. در بهترین حالت می­توانید فایل مربوطه را در اختیار آن­ها قرار دهید تا در کامپیوتر خود ذخیره کنند. اگر دیگران در آن­ها تغییراتی ایجاد کنند هیچ راهی برای ترکیب تغییرات وجود ندارد. اگر چند کامپیوتر و یا حتی وسایل دیگری مانند چاپگر و … به یکدیگر متصل شوند، یک شبکه ایجاد می­شود که می­توانند اطلاعات را بین یکدیگر به اشتراک گذارند.در بخش 1 این فصل به بررسی مفهوم شبکه پرداخته و اجزای شبکه را مورد بررسی قرار خواهیم داد. در بخش دوم به بررسی شبکه­های کامپیوتری می­پردازیم. در بخش سومیک شبکه از اتصال تعداد بسیاری گره[2] که جریانی مطلوب در آن وجود دارد به وجود می­آید.   گره­ها نقاطی هستند که در آن­ها بیش از دو شاخه یا خط ارتباطی[3] که جریان از طریق آن­ها عبور می­کند، یکدیگر را ملاقات می­کنند. شکلی که در ادامه می­آید یک شبکه با پنج گره A ، B ،C، D وE را نشان می­دهد. این گره­ها با خطوط ارتباطی یا شاخه­های گوناگونی مانند  ،   ،   ،   و… با هم مرتبط شده­اند.

در مهندسی برق یک مثال ساده از شبکه، یک شبکه الکتریکی است که خطوط ارتباطی آن اجزای الکتریکی مانند مقاومت[4]، خازن­ها[5]، القاکننده­ها[6] و اجزای فعال هستند که جریان از طریق این شاخه­ها عبور و گره­های بسیاری را ملاقات می­کند. جریان عبوری از طریق تعدادی از شاخه­ها به یک گره می­رسد و از طریق تعدادی شاخه دیگر از گره خارج می­شوند.در شبکه­های حمل و نقل جاده­ای جاده­های مختلف در تقاطع­ها و یا چهار­راه­ها، که می­توان از  آن­ها به عنوان یک گره یاد کرد، با یکدیگر برخورد می­کنند. جاده­ها مانند خطوط ارتباطی عمل می­کنند و وسایل نقلیه در آن­ها جریان دارند. دریک تقاطع یک وسیله نقلیه از یک جاده می­آید و به جاده دیگری که در نظر دارد می­رود. به صورت مشابه شبکه­های ریلی و خطوط هوایی را داریم. شبکه­های پستی شبکه­هایی هستند که در آن­ها پیام از مبدأ به مقصد فرستاده می­شود. امروزه با ابداع ارتباطات الکترونیکی به شبکه­های تلفنی، اطلاعاتی و رادیویی تلویزیونی دسترسی داریم.سازمان­دهی شبکه­های ارتباطی به صورت گام به گام مورد بحث قرار می­گیرند. یک شبکه از گره­ها و شاخه­ها به منظور تسهیل جابه­جایی­های فیزیکی تشکیل شده است. جریان از طریق یک گره وارد شبکه می­شود و از یک گره به نام گره مقصد از شبکه خارج می­شود که این گره به گره مصرف­کننده معروف است. هر گره­ای می­تواند به عنوان یک گره مبدأ و یا مصرف­کننده باشد.

  • مولفه­های شبکه­های ارتباطی

در یک شبکه ارتباطی یک گره نقطه­ای است که در آن بیش از دو شاخه یکدیگر را ملاقات       می­کنند ممکن است یک شبکه ارتباطی دارای تعداد بسیار زیادی گره باشد که یک گره لزوما به تمام گره­ها مرتبط نیست. کار یک گره از شبکه، اتصال مسیر وارد شونده به مسیر خارج شونده است، از این رو سیگنال­ها می­توانند مسیر خود را به مسیر مطلوبشان برای انتقال پیش رو تغییر دهند. به صورت متعارف در یک شبکه تلفنی، مراکز تلفنی و یا تلفن­ خانه­ها نقش گره را بازی  می­کنند. در یک شبکه اطلاعاتی یک گره یک بسته سوییچ[7] است که به آن مسیریاب[8] گفته    می­شود. برخی از گره­ها به خصوص گره­های تغییر پیام یا بسته، دارای بافر و حافظه برای پیام­ها هستند. چنین گره­هایی همانند سوییچ­های ذخیره و ارسال کار می­کنند. گره­ها اعمال دیگری چون یکسان­ سازی پیام­های دریافتی، آزمایش کردن خروجی­ها و … را نیز انجام می­دهند.

شاخه

شاخه شبکه­های ارتباطی اساسا یک رسانگر انتقال[9] است که یک سیم یا یک کانال رادیویی است. رسانگر انتقالات سیمی می­تواند به هر یک از شکل­های جفت سیم­های مسی، کابل­های چند جفتی، کابل­های هم­محور[10] و یا فیبر نوری[11] باشند. این سیم­ها سیگنال­ها را از یک گره به گره دیگر می­برند. یک کانال بی­سیم یک طیف الکترو­مغناطیسی از فرکانس­های بسیار پایین تا فرکانس­های بسیار بالا شامل موج­های میلیمتری و نوری گسترده شده­اند. پهنای باند[12]کانال­های سیمی یا بی­سیم دارای برد عرضی بالایی است می­تواند نسبت داده­های عبوری را از چند بیت در ثانیه تا چند گیگا – پنتا بیت در ثانیه پوشش دهد. طول این خطوط انتقال با توجه به دلایل متنوعی مانند پراکنش محدود است. در یک شبکه ارتباطی چند منظوره لزومی ندارد که تمام خطوط ارتباطی از یک نوع باشد، بعضی می­توانند خطوط سیمی و بعضی خطوط  بی­سیم باشند.هم اکنون یک شبکه ارتباطی را می­توان به صورت گردایه­ای از گره­ها که توسط خطوط ارتباطی با یکدیگر مرتبط هستند تعریف کرد که اطلاعات را از طریق سیگنال­ها به شکل الکتریکی یا نوری منتقل می­کنند. بنابراین گره­ها، خطوط ارتباطی و انتقال اطلاعات ویژگی اساسی هر شبکه­ای هستند. برخی از معمول­ترین و شناخته ­شده­ترین و عریض­ترین شبکه­های پیامی[13]، شبکه­های پستی[14]، شبکه­های تلگرافی[15]، شبکه­های تلفنی[16]  (ثابت، معمولی و سیار)، شبکه­های کامپیوتری[17] وشبکه­های سرگرمی[18] (پخش کننده­های تلویزیون یا صوتی) می­باشند.

  • مثال­هایی از شبکه

یک شبکه با توجه به کاربردی که دارد طراحی و به کار گرفته می­شود. گونه­های بسیاری از شبکه موجود است. شبکه تلگرافی برای ارسال تلگراف­ها از یک مکان به مکان دیگر مورد استفاده قرار می­گیرند. در آن­ها از سوییچ­های پیام به عنوان گره استفاده می­شود و اساسا سرویسی با سرعت بسیار پایین ارائه می­دهد. از سویی دیگر شبکه­های تلکس مانند شبکه­های تلفنی کار  می­کنند و کاربران می­توانند مستقیما پیام­های متنی خود را بدون کمک اپراتور به مقصد مورد نظر ارسال نمایند. شبکه تلفنی برای ارتباطات صوتی بین دو کاربر مورد استفاده قرار می­گیرد. یک شبکه کامپیوتری به کاربران این اجازه را می­دهد که با استفاده از شبکه کامپیوتری با هم ارتباط برقرار کنند. داده­های صوتی و تصویری می­توانند از طریق شبکه پخش[19] به طور همزمان از یک مبدأ به تعداد زیادی از استفاده­کننده­ها ارسال شود.    به منظور بیشتر مشخص شدن مفهوم شبکه، شبکه کامپیوتری را مورد بحث قرار می­دهیم.

 شبکه کامپیوتری

با توجه به استفاده گسترده از کامپیوتر­ها، دیگر استفاده از آن­ها به یک مکان خاص محدود    نمی­شود و نیاز به اینکه کامپیوترها در مکان­های مختلف با یکدیگر مرتبط شوند احساس    می­شود. یک شبکه کامپیوتر که اغلب از آن به عنوان شبکه یاد می­شود، از گروهی از کامپیوترها و وسیله­ها تشکیل شده است که توسط کانال­های ارتباطی با یکدیگر مرتبط هستند و ارتباط بین کاربران را آسان می­سازد. یک شبکه به کاربران این اجازه را می­دهد که از منابع و اطلاعات به صورت مشترک استفاده کنند. بر اساس پراکندگی جغرافیایی کامپیوترها اساسا سه نوع شبکه موجود است که در ادامه به آن­ها اشاره می­کنیم [7].

مقدمه………………………………………………………………………………………………………. 2

1-1- شبکه………………………………………………………………………………………………… 3

1-1-1- مولفه­های شبکه­های ارتباطی ………………………………………………………………….. 4

1-1-2- مثال­هایی از شبکه………………………………………………………………………………… 5

1-2- شبکه­های کامپیوتری……………………………………………………………………………….. 6

1-2-1- ساختارشبکه…………………………………………………………………………………………. 9

1-2-1-1- ساختار گذر…………………………………………………………………………………………….. 10

1-2-1-2- ساختار ستاره­ای……………………………………………………………………………………… 10

1-2-1-3- ساختار حلقوی………………………………………………………………………………………… 11

1-2-1-4- ساختار مش…………………………………………………………………………………………….. 11

1-2-2- اجزای شبکه…………………………………………………………………………………………….. 12

1-2-2-1- سخت افزار شبکه…………………………………………………………………………………… 12

1-2-2-2- رسانه­های انتقال……………………………………………………………………………………… 12

1-2-2-3- نرم افزار شبکه………………………………………………………………………………………… 12

1-2-3- چگونه شبکه­ها داده­ها را ارسال می­کنند…………………………………………………………….. 13

1-3- شبکه­های بی­سیم…………………………………………………………………………………………….. 15

1-3-1- قابلیت­ شبکه­های بی­سیم…………………………………………………………………………………. 15

1-3-2- کاربردهای شبکه بی­سیم………………………………………………………………………………….. 16

1-3-3- شبکه­های بی­سیم محلی…………………………………………………………………………………… 16

1-3-4- تکنیک­های انتقال……………………………………………………………………………………………… 17

1-4- شبکه­های  سیار…………………………………………………………………………………………….. 17

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم: کدگذاری شبکه

هدف شبکه­های ارتباطی انتقال اطلاعات بین گره­های مبدا و مقصد است. اولین سوالی که در طرح­ریزی شبکه پیش می­آید این است که چگونه می­توان اطلاعات انتقال یافته در شبکه را افزایش داد. اخیرا نشان داده شده است که توانایی شبکه در انتقال اطلاعات می­تواند به صورت چشمگیری بهبود یابد، این کار با استفاده از کدگذاری شبکه صورت می­گیرد. کد­گذاری شبکه حیطه پژوهشی جدیدی است که کاربردهای بسیار جالبی در سیستم­های شبکه کاربردی دارد. با استفاده از کد­گذاری شبکه، گره­های میانی به جای ارسال ساده اطلاعات، جریانی از اطلاعات را ارسال می­نماید که ممکن است پیچیده­تر از اطلاعات دریافتی پیشین باشد، به عنوان مثال     گره­های میانی می­توانند ترکیبات خطی از اطلاعاتی را که پیش از این دریافت کرده­اند، ارسال کنند. این شیوه ارسال اطلاعات کلید افزایش بازده بالقوه و قوای با درجه بالاتر می­باشد که د اینجا قوا به معنای کاهش برگشت بسته­ها و آسان­کردن پیاده­سازی  الگوریتم­های توزیع است [11،4].در بخش 1 این فصل به بررسی عمل ساده  می­پردازیم و در بخش 2 کد­گذاری شبکه را مورد مطالعه قرار می­دهیم سپس در بخش 3 پهنای باند و در بخش­­های 4 و5 و6 به ترتیب  توزیع­های تکی[1]، همگانی[2] و چندگانه[3] را بررسی می­کنیم و در ادامه در بخش 7 توزیع قابل اعتماد را مورد بحث قرار می­دهیم.

-1- عمل  

عمل منطقی ترکیب مجزا[4] (ناسازگار) که گاهی یای ناسازگار[5] نیز نامیده می­شود و با نمادهای   یا ) نمایش داده می­شود، یک ترکیب فصلی روی دو عملوند است که نتیجه آن تنها هنگامی درست است که دقیقا یکی از عملوند­ها درست باشند ( این یا دیگری ولی نه هر دو).یک سیستم با استفاده از یای مجزا یا (  و{F وT} ) یک گروه آبلی است. ترکیب عملگر­های Λ و  روی مولفه­های {F وT} میدان  را تولید می­کند. اگر سه داده ورودی داشته باشیم، نتیجه هنگامی درست است که دقیقا یکی ازاین داده­ها درست باشد. اگر تعداد زیادی داده ورودی داشته باشیم، نتیجه هنگامی درست است که تعداد فرد از داده­ها درست باشد.

-2- کد­گذاری شبکه[6]

امروزه شبکه­های ارتباطی در اساس عمل مشترک هستند، خواه بسته­ها در اینترنت یا  سیگنال­ها در شبکه­های تلفنی باشند، اطلاعات مانند عبور اتومبیل­ها در بزرگراه یا انتقال جریان در لوله­ها انتقال می­یابند. یعنی جریان داده­های مستقل ممکن است در منابع اشتراک داشته باشند، اما اطلاعات خودشان مجزا باشد. مسیر­یابی، ذخیره سازی داده­ها و به طور کلی تمام اعمال شبکه بر فرض ارسال ساده اطلاعات استوار است. کد­گذاری شبکه حیطه جدیدی است که این فرض را  می­شکند و به جای ارسال ساده اطلاعات، گره­ها می­توانند چند بسته ورودی را با هم ترکیب کنند و به صورت یک یا چند بسته خروجی درآورند. مثالی ساده در زمینه شبکه­های بی­سیم ساختاری با سه گره است که در شکل 2-1 نشان داده شده است.کد­گذاری خطی شبکه در حالت کلی مشابه این مثال است با این تفاوت که در آن عمل  جای خود را به ترکیبات خطی می­دهد

گره های  و  می­خواهند بسته­ها را از طریق گره میانی  رد و بدل کنند. گره  بسته  و گره  بسته  را می­فرستد و در ادامه  به جای  و  توزیع می­گردد و  و      می­توانند  بسته­های مورد نظر خود را احیا کنند و در این حالت تعداد انتقالات کاهش می­یابد. کد­گذاری شبکه در حیطه­هایی که تنها اطلاعات جزیی و یا غیر قطعی برای تصمیم گیری در دسترس است، بسیار مناسب می­باشد. دریافت موفقیت­آمیز اطلاعات، به دریافت حجم مشخصی از بسته­ها وابسته نیست بلکه به دریافت تعداد کافی از بسته­های مستقل وابسته است[4].

2-2-1- کد­گذاری خطی شبکه [7]

سیستمی را در نظر بگیرید که مانند یک مسیریاب یا یک گره در یک شبکه توزیع نظیر به نظیر به ارسال اطلاعات می­پردازد. در روش­های سنتی هنگامی که بسته­های اطلاعاتی به تعدادی از گره­ها می­رسیدند، آن گره­ها نیز به آسانی همین کار را تکرار می­کردند. با استفاده از کد­گذاری شبکه، به گره این اجازه را می­دهیم که تعدادی از بسته­هایی که دریافت کرده است را با هم ترکیب کند و به یک یا چند بسته خروجی تبدیل نماید. فرض کنید که هر بسته شامل  بیت باشد. هنگامی که بسته­هایی که می­خواهند با هم ترکیب شوند دارای اندازه یکسان نباشند، بسته­هایی با اندازه کمتر با دنباله­ای از صفرها افزوده می­شوند. می­توانیم  بیت متوالی از یک بسته را به صورت نمادی روی میدان  معرفی کنیم و هر بسته شامل یک بردار با  مولفه می­باشد. با استفاده ازکد­گذاری خطی شبکه، بسته­های خارج شده ترکیب خطی از بسته­های اصلی هستند، جایی­که جمع و ضرب روی میدان  انجام می­شود. دلیل انتخاب چارچوب خطی این است که الگوریتم­ها برای کد­گذاری[8] و از کد خارج کردن[9] بسیار قابل فهم هستند.ترکیبات خطی سلسله­وار نیستند، اگر ما بسته­هایی به طول  را با هم ترکیب کنیم، بسته      کد­گذاری بدست آمده دارای طول  است. یک بسته کد­گذاری شده عموما شامل اطلاعاتی در مورد چندین بسته اصلی است[4].

2-2-2- کد­گذاری

فرض کنید که تعدادی بسته اصلی   ، توسط یک یا چند منبع تولید شده­اند. در    کد­گذاری خطی شبکه هر بسته در شبکه به دنباله­ای از ضرایب  در  مرتبط است و   ، این مجموع برای هر مولفه استفاده می­شود، یعنی                            جاییکه  و  به ترتیب  امین مولفه  هستند. به منظور ساده سازی فرض می­کنیم که هر بسته شامل ضرایب  که بردار کد­گذاری نامیده می­شود و داده کد­گذاری شده  که بردار اطلاعات نامیده می­شود، است. بردارهای کد­گذاری به منظور از کد خارج کردن داده­ها توسط گیرنده­ها استفاده می­شود. به عنوان مثال، بردار کد­گذاری ، جایی­که 1 مولفه  ام است، به این معناست که بردار اطلاعات برابر  است. کدگذاری می­تواند به صورت بازگشتی انجام گیرد. گره­ای را در نظر بگیرید که مجموعه  از بسته­های کد­گذاری شده را دریافت و ذخیره کرده است. جایی­که  بردار کد­گذاری امین بسته و  بردار اطلاعات  امین بسته است. این گره می­تواند بسته کد­گذاری شده جدید  را با انتخاب یک مجموعه از ضرایب  را تولید و ترکیب خطی  را محاسبه نماید[4].

2-2-3- از کد درآوردن

فرض کنید که یک گره مجموعه  را دریافت کرده است. به منظور بازیابی بسته­های اصلی لازم است که دستگاه  را حل کنیم. (جایی­که  ها مجهول هستند.) این دستگاه خطی دارای  معادله و  مجهول است. به منظور داشتن شانس احیای تمام داده­ها باید داشته باشیم   ، یعنی تعداد بسته­های دریافت شده باید حداقل به بزرگی اندازه بسته­های اصلی باشد. برعکس شرط  شرط کافی نیست، چون برخی از ترکیب­ها باید مستقل خطی باشند[4].

2-2-4- چگونه ترکیبات خطی را انتخاب کنیم؟

مساله کد­گذاری شبکه این است که هر گره شبکه چه ترکیب خطی را انجام دهد. یک الگوریتم ساده این است که هر گره در شبکه به طور یکنواخت و به صورت تصادفی ضرایب را روی میدان  به روشی کاملا مستقل و غیر متمرکز، انتخاب کند. با کد­گذاری تصادفی شبکه، احتمالات قطعی از انتخاب ترکیبات مستقل خطی موجود است. این احتمالات به اندازه میدان   مربوط است. نتایج شبیه­­ سازی شده حاکی از آن است که برای میدان­هایی با اندازه کوچک (مثلا  ) احتمالات ناچیز و اندک است. الگوریتم­هایی نیز موجودند که می­توان با استفاده از    آن­ها کد­های شبکه را طراحی کرد. این الگوریتم­ها مشخص می­کنند که هر گره در شبکه چه ترکیبات خطی را روی بسته­ها پیاده کند و از آن­جایی که هر گره از ضرایب خطی ثابتی استفاده می­کند، لازم است که بسته­ها تنها بردار اطلاعات را با خود حمل کنند [4].

 

مقدمه………………………………………………………………………………………………………….. 19

2-1- عمل …………………………………………………………………………………………………….. 20

2-2- کدگذاری شبکه…………………………………………………………………………………………. 21

2-2-1- کدگذاری خطی شبکه………………………………………………………………………………. 22

2-2-2- کدگذاری………………………………………………………………………………………………. 22

2-2-3- از کد درآوردن………………………………………………………………………………………….. 23

2-2-4- چگونه ترکیبات خطی را انتخاب کنیم………………………………………………………………. 23

2-2-5- ملاحظات عملی……………………………………………………………………………………… 23

2-2-6- مزایای کدگذاری شبکه چیست؟……………………………………………………………………. 25

2-2-7- مثال…………………………………………………………………………………………………… 26

2-2-8- موارد استفاده کدگذاری شبکه……………………………………………………………………… 27

2-3- پهنای باند………………………………………………………………………………………………… 30

2-4-توزیع تکی ………………………………………………………………………………………………… 30

2-5-توزیع همگانی………………………………………………………………………………………….. 31

2-6- توزیع چندگانه………………………………………………………………………………………….. 31

2-7- توزیع قابل اعتماد……………………………………………………………………………………. 32

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل سوم: توزیع قابل اعتماد کد محور در شبکه­­های بی­سیم

پهنای باند یکی از مسایل مهم در شبکه­های بی­سیم است. تکنیک­های کد­گذاری شبکه که به   گره­های شبکه این امکان را می­دهد که عمل کد­گذاری را روی داده­ها انجام دهند، تاثیر بسیاری در کاهش پهنای باند و مصرف انرژی در شبکه­های بی­سیم دارند، این مساله در سال 2000 توسط آلسود[1] بررسی شد[1].  امروزه تلاش­های قابل توجهی در خصوص استفاده از کد­گذاری شبکه­ها در نمونه­های ارتباطی متفاوت صورت گرفته است. یو[2] در سال 2005 نشان داد که تغییر اطلاعات مستقل بین دو گره در یک شبکه بی­سیم می­تواند توسط کد­گذاری شبکه و توزیع فیزیک محور صورت گیرد[27]. لی[3] در سال­های 2004 و 2005 به بررسی حالاتی از چندین توزیع تک گیرنده پرداخت و دریافت که کد­گذاری شبکه تنها می­تواند فوایدی حاشیه­ای داشته باشد[13، 14]. کاتی[4] در سال 2006 کد­گذاری را ارائه داد که در آن کد­گذاری بر اساس معماری شبکه صورت می­گیرد ( ) و به صورت موثری بازده شبکه را در شبکه­های بی­سیم بالا می­برد[9]. در سال­های 2006 و 2007 ، سنگوپتا[5] به بررسی کد­گذاری شبکه با عمل  بر اساس معماری شبکه پرداخت[20، 27]. تلاش­هایی نیز در خصوص تخمین بازده شبکه­هایی بی­سیم در حالت کد­گذاری بر اساس ساختار شبکه صورت گرفته است[12، 16، 27]. روای هب[6] ترکیبات کلی و پیچیده­تری را نسبت به ترکیبات  تحت نام کد­بندی شاخص[7] بررسی کرد[24]. اخیرا تلاش­هایی نیز در خصوص کد­گذاری فیزیک محور شبکه­های بی­سیم صورت گرفته است[8، 30]. یو در سال 2005 نشان داد که در یک شبکه  سیار استفاده از کد­گذاری شبکه به منظور می­نیمم کردن هزینه توزیع می­تواند به صورت یک مساله بهینه سازی خطی مدل سازی شود [21]. الگوریتم­های غیر متمرکزی توسط لون[8] در سال 2006 به منظور ساخت درخت توزیع با هزینه می­نیمم ارائه شدند[17]. پارک[9] در سال 2006 به بررسی تئوری توزیع چندگانه به وسیله کد­گذاری در    شبکه­های   غیر قابل اطمینان پرداخت [22] با توجه به کاربرد کد­گذاری شبکه برای توزیع در شبکه­های  بی­سیم، الگوریتم­هایی احتمالی و قطعی برای توزیع به ترتیب توسط فراگولی[10][5، 6] و لی[13] ارائه شدند که نتایجی مهم در ذخیره سازی انرژی داشتند.

توزیع قابل اعتماد، انتشار بدون اتلاف داده­ها از یک فرستنده به گروهی از گیرنده­ها،  کاربرد­های وسیعی در انتشار داده­های دادوستد از یک موسسه مالی به مشتری­هایشان دارند. توزیع قابل اعتماد نه تنها از اتلاف داده­ها جلوگیری می­کند بلکه تاخیر حاصل از انتقال را نیز مورد اغماض قرار می­دهد. پیش از این برای اطمینان از توزیع قابل اعتماد، منبع به آسانی داده­های از دست رفته (یعنی بسته­هایی که توسط گیرنده­ها دریافت نشده­اند) را یکی یکی منتقل می­کرد. در سال 2007 نگوین[11] از کد­گذاری شبکه­ها برای توزیع در شبکه­های بی­سیم استفاده کرد و دو طرح استاتیک و پویا را بر اساس کد­گذاری شبکه­ها اراده داد. ایده­ی این طرح­ها بدین صورت است که ابتدا بسته­های از دست رفته را در حافظه ذخیره می­کنند، سپس به جای ارسال یکی یکی بسته­های از دست رفته، منبع یک مجموعه بهینه از بسته­های از دست رفته با گیرنده­های متمایز را تحت عمل  با هم ترکیب می­کند و تحت یک انتقال این بسته کد شده را ارسال می­نماید. به عنوان مثال، فرض کنید که گره مبدا باید               بسته­های  را به   و  بفرستد. گره مبدا در ابتدا بسته­های ،  و   را یکی یکی ارسال می­کند تا توسط   و  دریافت شوند. علاوه بر این فرض می­کنیم که  و  توانسته­اند به ترتیب بسته­های ،  و ،   را با موفقیت دریافت کنند. از آن­جایی که بسته­های از دست رفته  که  مایل به دریافت آن بود و  که  تمایل به دریافت آن داشت، دارای گیرنده­های متمایز هستند، گره مبدا به جای ارسال مجدد و جداگانه  و  ،   را ارسال می­کند. با دریافت  توسط  ، او می­تواند با استفاده از بسته  که قبلا آن را دریافت کرده است بسته  را احیا کند. به صورت مشابه با دریافت ،  نیز قادر به احیای بسته  خواهد بود. تفاوت عمده طرح استاتیک و پویا این است که در طرح استاتیک بسته کد­گذاری شده (با عمل ) متناوبا ارسال می­گردد تا هنگامی که تمام گیرنده­هایی که تمایل به دریافت این بسته دارند، بسته را دریافت کنند. در حالی که در طرح پویا بسته کد­گذاری شده به منظور بهبود تاثیرات انتقال، در هر انتقال به صورت پویا به روز رسانی می شود. (در بخش 3-2-3 به بررسی این مطلب می­پردازیم) به منظور بیشتر مشخص شدن آنچه گفته شد به بررسی مثالی ساده می­پردازیم. شکل 3-1 شبکه­ای با دو گیرنده  و  و 9 بسته را نشان می­دهد. در این مثال بسته­ها با اعداد 1 تا 9 مشخص شده­اندفرض می­کنیم که بسته­های کد شده  و9 باشند. در طرح استاتیک اگر بسته  به درستی توسط هیچ گیرنده­ای دریافت نشود، این بسته آن­قدر ارسال می­گردد تا تمام گیرنده­ها این بسته را دریافت کنند و گیرنده­ها با کمک بسته کد شده­ای که دریافت شده است و بسته­هایی که پیش از این دریافت کرده بودند به احیای بسته­های مورد نظرشان می­پردازند. هنگامی که هر دو گیرنده بسته­ی یکسانی را ازدست داده باشند نیازی به کد­گذاری آن بسته نیست و مبدا آن بسته را به تنهایی مجددا ارسال می­نماید. طرح پیشرفته­تری بدین صورت است که مبدا به صورت پویا بسته­ها را کد­گذاری می­نماید. حال فرض کنید که بسته   ارسال شود و گیرنده  نتواند این بسته را دریافت کند اما گیرنده  این بسته را به درستی دریافت کرده باشد. در این حالت به جای ارسال مجدد بسته  مبدا می­تواند بسته  را ارسال گرداند. در این روش تعداد انتقالات به صورت موثری کاهش می­یابد که بعدا به بررسی این مطلب خواهیم پرداخت [19].عمل ساده  دارای مزیت کد­گذاری و از کد خارج کردن سریع است که ابزاری مناسب برای شبکه­هایی است که توانایی عملیاتی گره­ها در آن­ها بسیار محدود می­باشد، مانند شبکه­های سنسور[12]. لازم به ذکر است که کد­گذاری بسته­ها با عمل  (روی میدان  ) دارای دو محدودیت عمده می­باشد، اول اینکه، تنها بسته­های از دست رفته که گیرنده­های مایل به دریافت آن­ها متمایز بودند می­توانند با هم ترکیب شوند و از این رو فرصت­های بالقوه کد­گذاری نمی­توانند به صورت کامل به کار گرفته شوند. در واقع بسته­های از دست رفته با گیرنده­های یکسان نیز با عمل­های کد­گذاری کلی­تر ظرفیت ترکیب با یکدیگر را دارند. این کار به منظور بهبود در تاثیرات انتقال صورت می­گیرد و دوم اینکه جستجو برای یافتن مجموعه بهینه از بسته­های از دست­رفته یک مساله پیچیده  است. این موارد توانایی این دو طرح را به طرز چشمگیری محدود می­کنند.

 

مقدمه……………………………………………………………………………………………………….. 35

3-1- تاریخچه……………………………………………………………………………………………….. 36

3-2- طرح­های توزیع کد محور………………………………………………………………………………39

3-2-1- محدودیت­های عمل کدگذاری ……………………………………………………………………. 40

3-2-2- طرح جامع کد­محور استاتیک………………………………………………………………………. 43

3-2-2-1- اندازه میدان……………………………………………………………………………………….. 46

3-2-2-2- پیچیدگی­های محاسباتی………………………………………………………………………… 46

3-2-3- طرح جامع کد­محور پویا……………………………………………………………………………… 47

3-2-3-1- اندازه میدان……………………………………………………………………………………….. 49

3-2-3-2- پیچیدگی محاسباتی……………………………………………………………………………. 50

3-3- تحلیل اجرا……………………………………………………………………………………………… 51

3-3-1- تحلیل طرح …………………………………………………………………………………………… 51

3-3-1-1- پهنای باند انتقال…………………………………………………………………………………….. 51

3-3-1-2- تاخیر انتقال مجدد………………………………………………………………………………….. 56

3-3-2- تحلیل طرح …………………………………………………………………………………………….. 58

3-3-2-1- پهنای باند انتقال…………………………………………………………………………………….. 58

3-3-2-2- تاخیر انتقال مجدد………………………………………………………………………………….. 59

3-4- نتایج عددی……………………………………………………………………………………………….. 60

3-4-1- محیط شبیه سازی…………………………………………………………………………………….. 60

3-4-2- پهنای باند انتقال………………………………………………………………………………………… 60

3-4-3- تاخیر انتقال مجدد……………………………………………………………………………………….. 63

3-5- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………. 64

فهرست منابع و مأخذ……………………………………………………………………………………… 65

– واژه نامه فارسی به انگلیسی…………………………………………………………………………….. 68

– واژه نامه انگلیسی به فارسی…………………………………………………………………………… 72

 

 

Abstract

In this thesis we deliberate network coding-based reliable multicast in wireless networks according to an article entitled “ Network coding-based reliable multicast in wireless networks” by Chi, Jiang and Horiguchi [2]. Recently, network coding has been applied to the reliable multicast in wireless networks. Since using XOR operation has some limitations, in this thesis we deliberate these limitations and then we study more general coding operations and propose two new static and dynamic schemes that not only don’t have limitations of XOR operation but also have polynomial-time complexity. It was demonstrated through both analytical and simulation results, that the proposed schemes can more greatly reduce the bandwidth requirement than the available coding-based schemes, especially in the case of high packet loss probabilities and a large number of receivers.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان