الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 48000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه کالیفرنیا – ساندییگو
مرجع به انگلیسی
IEEE INFOCOM; Department of Electrical and Computer Engineering, University of California at San Diego
کشور
ایالات متحده
همکاری در شبکه های اقتضایی بی سیم
چکیده
در شبکه های اقتضایی (ادهاک) بی سیم، گره ها با مسیرهای دور دست، با استفاده از گره های میانجی بعنوان رله ها، ارتباط برقرار می‌نمایند. از آنجایی که گره های بی سیم دارای محدودیت انرژی هستند، این موضوع به نفع یک گره نخواهد بود که غالباً نسبت به پذیرش درخواست های رله موافقت نماید. از طرف دیگر، در صورتی که کلیه گره ها تصمیم بگیرند که اقدام به صرف انرژی در زمینه رله نمودن اطلاعات ننمایند، عملکرد کلی شبکه شدیدا با افت مواجه خواهد شد. هر دوی این سناریوهای حاد (همکاری کامل و عدم همکاری کامل) در جهت منافع یک کاربر نخواهد بود. در این مقاله، ما مسئله همکاری کاربر در شبکه های اقتضایی را مورد خطاب قرار می‌دهیم. بر این مبنا، در نظر می‌گیریم که گره ها به صورت منطقی عمل می‌نمایند، بدان معنا که عملیات آنها کاملاً برمبنای منافع خود تعریف شده و هر گره وابسته به حداقل محدودیت زمان حیات خود خواهد بود. با توجه بدین حداقل زمان حیات و فرضیه رفتار منطقی، ما قادر خواهیم بود تا نسبت به تعیین میزان خروجی بهینه‌ای که هر گره می‌بایست آن را دریافت کند اقدام نماییم. ما چنین موردی را بعنوان نقطه عملیاتی بهینه پارتوی منطقی می‌نامیم. پس از آن یک الگوریتم توزیعی و مقیاس پذیر قابل قبول تحت عنوان TIT-FOR-TAT بخشنده (GTFT) را پیشنهاد می‌نماییم. این الگوریتم پذیرش بوسیله گره ها، جهت تصمیم گیری در این زمینه که آیا اقدام به پذیرش یا رد یک درخواست رله نمایند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. ما نشان می‌دهیم که GTFT منجر به ایجاد یک تعادل ناش (Nash) شده و اثبات می‌نماییم که چنین سیستمی‌‌دارای همگرایی با نقطه عملیاتی بهینه ومنطقی می‌باشد.
کلمات کلیدی :علم اقتصاد (تئوری بازی)، طراحی سیستم
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۱- مقدمه
شبکه های اقتضایی (ادهاک) بی سیم (Wireless ad hoc networks) بعنوان سیستمهای ماندگار، جهت فراهم آوردن ارتباطات باز و فراگیر، به بلوغ خود رسیده‌اند. به منظور ارتقای اتصال پذیری شبکه، یک منبع اقدام به برقراری ارتباطات با مقاصد دوردست، از طریق کاربرد گره های میانجی بعنوان رله ها [۱]، [۲]، [۳]، [۴]، می‌نماید. با این وجود، محدودیت تامین انرژی، سبب بروز نگرانی هایی در این باب گردیده‌اند که گره ها در شبکه های اقتضایی به طور معمول اقدام به رله نمودن پاکت ها برای یکدیگر می‌نمایند. در نظر بگیرید که کاربری در یک محیط دانشگاهی دارای یک کامپوتر لپ تاپ می‌باشد. بعنوان بخشی از فعالیت های روزمره، این کاربر ممکن است خواسته باشد در فعالیت‌های کلاسی شبکه هایی اقتضایی مختلف، همانند کتابخانه و کافی شاپ، مشارکت داشته باشد. اما این دغدغه بطور همیشگی وجود خواهد داشت که باتری لپ تاپ چنین فردی، قبل از آنکه روز به اتمام برسد، تمام خواهد شد. به هنگامی‌که وی در این شبکه های مختلف اقتضایی شرکت می‌جوید، انتظار خواهد داشت تا بتواند اقدام به رله نمودن ترافیک برای دیگر کاربران نماید. در صورتی که وی کلیه درخواست های رله را بپذیرد، قطعا انرژی کافی جهت تداوم ارتباطات را نخواهد داشت. بنابراین، به منظور گسترش زمان حیات، وی ممکن است تصمیم بگیرد تا اقدام به رد نمودن کلیه درخواست های رله نماید. در صورتی که کلیه کاربران بدین روش عمل نمایند، نتیجه آن افت شدید ارتباطات خواهد شد. بر این مبنا، می‌توان مشاهده نمود که یک رابطه تعاملی بین مدت حیات یا تداوم زیست یک کاربر و عملکرد کلی سیستم وجود دارد.
…
در این مقاله، ما یک جمعیت محدود N گرهی (همانند دانشجویان یک محیط دانشگاهی) را مد نظر قرار می‌دهیم. هر گره وابسته به نوع آن ( همانند لپ تاپ، PDA، تلفن موبایل یا سلولی) در ارتباط با یک محدودیت توان میانگین می‌باشد. این محدودیت ممکن است ناشی از تقسیم نمودن میزان تخصیص اولیه انرژی برمبنای انتظارات زمان حیات آن باشد. ما در نظر می‌گیریم که زمان به صورت تفکیک شده در آمده و مدت هر نشست در حقیقت یکی از این واحدهای تفکیکی خواهد بود. براین مبنا، ما کار خود را با توجه به ترافیک ارتباط- مدارنه انجام می‌دهیم. در شروع هر اسلات یا بخش، یک منبع، مقصد و چندین رله به صورت تصادفی، از بین N گره انتخاب می‌گردند تا آنکه یک شبکه اقتضایی را تشکیل دهند (نظیر دانشجویان واقعی در یک کافی شاپ). منبع گره های رله در مسیر را درخواست می‌نماید تا آنکه ترافیک خود را به مقصد ارسال نماید. در صورتی که هر یک از گره ها این درخواست را رد نمایند. اتصال ترافیکی بلوکه خواهد داشت.
…
تا آنجائیکه ما اطلاع داریم، این اولین مقاله ای است که نسبت به بکارگیری تئوری بازی در زمینه مشکل همکاری در بین گره ها در شبکه اقتضایی برای رله نمودن ترافیک اقدام می‌نماید. ادامه این مقاله به شرح ذیل سازمان دهی شده است. ما سناریوی سیستمی‌را تشریح نموده و برخی از ایده‌ها و تعاریف مربوطه را در بخش ۲ عرضه می‌نماییم. در بخش۳، ما آرایش های منطقی جهت حاصل آوردن مقادیر بهینه پارتوی منطقی برای NAR را مورد استفاده قرار می‌دهیم. در بخش۴ ما الگوریتم GTFT را عرضه می‌نماییم که منجر می‌شود تا گره ها قابلیت عمل کردن در نقطه عملیاتی بهینه منطقی را داشته باشند. بخش ۵ نشان دهنده آن است که الگوریتم GTFT متشکل از یک تعادل ناش می‌باشد و همچنین NARهای گره ها به سمت نقطه عملیاتی بهینه پارتو و منطقی همگرا شده‌اند. نتایج عددی در بخش ۶ نشان داده شده و مورد بحث قرار می‌گیرند. بخش۷ برخی از مسائل پیاده سازی الگوریتم GTFT را بررسی می‌کند. در نهایت، بخش ۸ اقدام به نتیجه گیری این مقاله نموده و به برخی از ویژگی ها اشاره می‌نماید که باید آنها در تحقیقات آتی مد نظر قرار داد.
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۲- مدل سیستم
ما یک جمعیت محدود N گرهی که بین K کلاس توزیع شده است را در نظر می‌گیریم. اجازه دهید تا ni تعداد گره ها در کلاس (i (i =1,…K باشد. کلیه گره ها در کلاسi در ارتباط با محدودیت انرژی خواهند بود، که بوسیله Ei مشخص می‌شود، و مدت مورد انتظار زمان حیات نیز بوسیله Li تعیین می‌گردد. برمبنای این ضروریات، ما مشخص می‌سازیم که گره های موجود در کلاس i دارای میانگین محدودیت پاور یا توان ρi = Ei/Li می‌باشند. ما در نظر می‌گیریم که ρ۱ >ρ۲ > … > ρK صادق خواهد بود. این سیستم در زمان گسسته عمل خواهد نمود. در هر شکاف، هر یک از گره های N را می‌توان بعنوان یک منبع با احتمال مساوی انتخاب نمود. M حداکثر تعداد رله هایی است که منبع می‌تواند از آنها جهت دسترسی به مقصد استفاده نماید. این احتمال که منبع نیازمند رله های l ≤ M است بوسیله (q(l مشخص شده است. به منظور حفظ سادگی، در مطالعه ما، در نظر می‌گیریم که q(0) = 0 می‌باشد، بدان معنا که حداقل یک رله در هر نشست وجود خواهد داشت. چنین فرضیه ای را به سادگی می‌توان از طریق کسر میزان انرژی مصرف شده در ارسال های مستقیم از مجموع کل بودجه انرژی هر گره حاصل آورد. رله‌های l با احتمال مساوی از باقیمانده گره های N−۱ انتخاب شده‌اند. ما در نظر می‌گیریم که هر نشست برای یک اسلات به طول خواهد انجامید. دراین فاصله زمانی، منبع همره با رله های l تشکیل یک شبکه اقتضایی را خواهند داد که برای مدت زمانی این اسلات، به صورت بدون تغییر، باقی خواهند ماند.
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۳- نقطه عملیاتی بهینه پارتو و منطقی
مجموعه ای از مقادیر NAR که کاربران دریافت می‌دارند بعنوان تابع الگوریتم پذیرش، که در رله‌ها اجرا شده اند، مد نظر می‌باشد. همانگونه که دربالا ذکر شد، ما در نظر می‌گیریم که گره ها به صورت منطقی می‌باشند، بدان معنا که عملکرد آنها به صورت اکید بواسطه نفع شخصی تعیین می‌شود. با توجه بدین فرضیه، ما می‌توانیم مجموعه ای از مقادیر NAR را بگونه ای مشخص نماییم که: (۱) آنها محدودیت های انرژی گره ها را مرتفع سازند، (۲) آنها جزء مقادیر بهینه پارتو بشمار آیند، یعنی جزء مقادیر NAR، بگونه ای که یک گره قابلیت ارتقای NAR خود، بدون کاهش NAR برخی از گره‌های دیگر را نخواهد داشت، (۳) کلیه کاربران منطقی موارد تخصیص یافته به خود را متناسب یافته و بنابراین اقدام به پذیرش آن خواهند نمود.
به منظور حاصل آوردن منطقه امکان پذیر عملیاتی، ما در نظر می‌گیریم که گره ها یک خط مشی ایستگاهی را اتخاذ می‌نمایند، بدان معنا که، یک گره در کلاسi در نشست نوع j اقدام به پذیرش یک درخواست رله با احتمال τij می‌نماید. با توجه بدین خط مشی ایستگاهی، ما در ابتدا اقدام به ثبت نرخ محدودیت انرژی گره ها می‌نماییم، که بر مبنای آن ما قابلیت استنتاج مجموعه امکان پذیر τij s را خواهیم داشت. در نظر بگیرید که گره p در یک نشست نوع j () مشارکت می‌نماید. میانگین انرژی برحسب اسلات صرف شده بوسیله گره بعنوان یک منبع، ، را می‌توان به شرح ذیل نوشت:
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۴- الگوریتم GTFT
در این بخش، ما نسبت به ارائه یک الگوریتم قابل پذیرش و مقیاس پذیر اقدام می‌نماییم که در آن گره ها جهت عمل نمودن در NARهای بهینه پارتوی منطقی تحریک خواهند شد. ما این الگوریتم را تحت عنوان الگوریتم TIT-FOR-TAT بخشنده (GTFT) می‌نامیم.
در یک شبکه متشکل از گره هایی که دارای منافع شخصی هستند، هر گره بر روی عملکرد هایی تصمیم خواهد گرفت که حداکثر مزیت را برای آن حاصل نماید. هر گونه استراتژی که منجر شود تا چنین کاربرانی به سمت NARهای بهینه منطقی هدایت شوند می‌بایست از ویژگی های خاصی برخوردار باشد. در ابتدا، این مورد تنها نمی‌تواند بعنوان یک خط مشی ایستگاهی تصادفی در نظر گرفته شود. در صورتی که یک گره در کلاس i درخواستی را برای نشست نوع j داشته باشد، بنابراین یک محدوده ای از عملیات محتمل باید اقدام به پذیرش چنین درخواستی با احتمال τj نمایند. در صورتی که کلیه گره ها می‌بایست از این خط مشی پیروی کنند، بنابراین τ s بهینه منطقی که در بخش ۳ تشریح شد را می‌توان جهت حاصل آوردن نقطه عملیاتی بهینه به کار گرفت. با این وجود، یک گره خود رأی منطقی قابلیت بهره برداری از ساده لوحی دیگر گره ها، از طریق رد همیشگی درخواست های رله آنها، را خواهد داشت و بنابراین می‌تواند دوره حیات خودرا افزایش داده و در عین حال NAR خود را به صورت ثابت باقی نگه دارد. به عبارت دیگر، در سیستم ما، هر گونه استراتژی ایستگاهی تحت تسلط پدیده رفتار رد همیشگی قرار خواهد داشت. بنابراین، استراتژی های ایستگاهی غالباً متناسب نمی‌باشند و استراتژی های رفتاری به منظور تهییج به مشارکت مورد نیاز خواهند بود. منظور ما از استراتژی های رفتاری آن است که یک گره، پایه تصمیم گیری خود را بر مبنای رفتار گذشته گره های موجود در سیستم، بنیان گذارد. ویژگی دوم، که بر اساس آن تمایل برای استفاده از یک الگوریتم پذیرفته حس می‌شود، محافظت از بهره برداری یا استثمار خواهد بود. در نهایت، چنین الگوریتمی‌می‌بایست مقیاس پذیر نیز باشد.
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۵- تعادل نش در ارتباط با الگوریتم GTFT
ما هم اکنون این امر را اثبات می‌نماییم که الگوریتم GTFT متشکل از یک تعادل ناش می‌باشد و نشان می‌دهیم که ارگومان های مشابه را می‌توان جهت اثبات همگرایی الگوریتم m-GTFT تعمیم داد.
ما در ابتدا این مورد را در جائیکه که کلیه گره ها متعلق به کلاس یکسانی می‌باشند و مسیرها تنها شامل یک رله هستند (همانند q(1) = 1، M =1) را مد نظر قرار می‌دهیم. به منظور حفظ سادگی، ما شاخص نوع نشست را در قضیه ذیل نادیده می‌گیریم.
قضیه ۱: یک سیستم متشکل از N گره را در نظر بگیرید، که کلیه گره ها متعلق به یک کلاس یکسان بوده و دارای محدودیت انرژی p می‌باشند. بر این مبنا، در نظر بگیرید که q(1) = 1 و M =1 خواهد بود. بر این اساس خواهیم داشت:
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۶- نتایج
در این بخش، ما رفتار الگوریتم‌هایGTFT و m-GTFT را از طریق شبیه سازی مورد بررسی قرار می‌دهیم.
در ابتدا، ما برروی حالت رله واحد تمرکز خواهیم نمود. ما سیستمی با ۵ کلاس و ۵ گره در هر کلاس(N=25) را مد نظر قرار می‌دهیم. محدودیت های انرژی بصورت ρ۱ = ۰٫۰۳، ρ۲ = ۰٫۰۲۵، ρ۳ = ۰٫۰۲، ρ۴ = ۰٫۰۱۵ و ρ۵ = ۰٫۰۱ نشان داده شده است. بعلاوه، ما q(1) = 1 و M =1 را در نظر می‌گیریم، که به معنای آن است که مسیر بین گره منبع و مقصد دقیقاً یک رله است. مقادیر NARهای منطقی و بهینه پارتو در جدول ۲ نشان داده شده اند، که در آن ورودی مربوطه منطبق با i امین ردیف و j امین ستون مساوی با NAR منطقی و بهینه است که به هنگامی‌که منبع متعلق به کلاس i و رله به طریق کلاس j است، حاصل می‌آوریم، بدان معنا که نوع نشست مساوی با (max(i, j خواهد بود. این مقادیر از طریق حل سیستم معادلات خطی همانند مثال ۱ در بخش ۳ حاصل شود.
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۸- مباحث
در این تحقیق، هدف ما فراهم آوردن یک چارچوب ریاضی برای بررسی مشارکت کاربران در شبکه های اقتصادی و تعریف استراتژی های رفتاری می‌باشد، که منجر خواهد شد تا این سیستم به نقطه عملیاتی بهینه برسد. با این وجود چندین ویژگی اجرایی را می‌بایست مورد خطاب قرار داد. در این بخش، ما به طور خلاصه برخی از این مسائل را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
همکاری در شبکه های اقتضایی بیسیم
۹- نتیجه گیری
شبکه های اقتضایی یا ادهاک (Ad hoc) در بردارنده مضمون کلیدی برای ارتباطات بی سیم آتی می‌باشند و نوید دهنده قابلیت اتصال پذیری انطباقی بدون نیاز برای بهره گیری از زیرساختهای گران قیمت هستند. در شبکه های اقتضایی، عدم وجود کنترل متمرکز در بردارنده این نکته می‌باشد که رفتار کاربران واحد می‌تواند تاثیر عیمقی را بر روی عملکرد شبکه بر جای گذارد. به طور مثال، از طریق ترک شبکه و یا ممانعت از رله نمودن درخواستها، یک کاربر کاملا قابلیت ممانعت برقراری ارتباطات بین دیگر کاربران را خواهد داشت. چنین موردی به عنوان تضادی کاملا محرز با سیستمهای بی سیم ثابت بشمار می‌‌آید، که در آنها یک کاربر منفرد قابلیت تاثیر گذاری بسیار کمتری بر دیگر کاربران را خواهد داشت. تاثیر رفتار کاربران بر روی عملکرد شبکه، در ترکیب با این حقیقت که گره ها در یک شبکه اقتضایی بواسطه انرژی اندک خود محدود می‌باشند، سبب مشخص نمودن نیاز به وجود سیستمی کارا با قابلیت تخصیص منابع مطلوب و منطقی شده است.
در این مقاله، ما مشکل مشارکت بین گره های شبکه های اقتضایی بی سیم، که از محدودیت انرژی در رنج می‌باشند، را مورد مخاطب قرار می‌دهیم. ما در نظر می‌گیریم کاربران به صورت منطقی عمل نموده و همچنین نشان می‌دهیم که به عنوان یک پیامد کاربران غالباً تمایلی به مصرف منابع انرژی خود، جهت رله نمودن ترافیک بوجود آمده بوسیله دیگر کاربران، را ندارند. با استفاده از تئوری بازی مقدماتی، وجود یک نقطه عملیاتی، که بصورت بهینه توصیف کننده رابطه جایگزینی متناسبی بین عملکرد کلی و زمان حیات می‌باشد، را نشان می‌دهیم. بر این مبنا، ما اقدام به طراحی استراتژیهای رفتاری ساده و مقیاس‌پذیری می‌نمائیم که تحت عناوین GTFT و m-GTFT مطرح شده و در بردارنده یک تعادل ناش می‌باشند. ما همچنین اثبات می‌کنیم که این الگوریتم ها باعث خواهد شد تا چنین سیستمی به سمت نقطه عملیاتی بهینه رهنمون گردد.
ما خواستار تاکید بر این نکته هستیم که هدف از این تحقیق فراهم آوردن یک چارچوب ریاضی برای مطالعه همکاری کاربران در شبکه های اقتضایی و تعریف استراتژی هایی می‌باشد که ما را به سمت یک رفتار بهینه کاربران در چنین سیستمی رهنمون سازد. در این زمینه، مطالعات آتی مورد نیاز خواهند بود تا الگوریتمی بوجود آید که قابلیت فعال سازی گره‌ها، جهت گسترش اطلاعات سیستمی، در بازه‌های زمانی خاص، به منظور پیاده سازی استراتژی های پیشنهادی، را داشته باشد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
