بخشی از مقاله
چکیده
در شبکه های نسل آینده برای حمایت از پیشرفت مورد انتظار در ترافیک موبایل در دهه بعدی با چالشهای قابل توجهی مواجه خواهیم شد. این سطوح پیشرفت از یک افزایش ده برابری در کاربران موبایل به وجود آمده است. سازمانهای بین المللی نیز پیش بینی میکنند که شبکههای نسل آینده باید در مقایسه با شبکههای کنونی، 10 تا 100 برابر وسیلههای اتصال یافته، داشته باشند این انتظارات و پیش بینیها هدف را به سمت تعریف و طراحی شبکههای کار آمد در آینده هدایت میکنند.
که در این مطالعه با ادغام سازی ارتباطات سلولی و شبکه بیسیم موردی با ارتباط کاربر به کاربر به عنوان شبکههای سلولی چندگامه در نظر گرفته میشود. که ادغام شبکه فرصتطلبانه و شبکههای سلولی چندگامه، باعث پویایی گرههایمیانی برای کاهش مصرف انرژی، افزایش ظرفیت سلولی، کاهش تداخل کانالها، تعادل بار در سلولها، و خاموش کردن ایستگاههای مبنا با بهرهوری پایین، میشود.
مقدمه
رشد سیستمهای تلفن سیار، افزایش کاربران اینترنت و بالا رفتن انتظار و نیاز کاربران، مانند تقاظای دسترسی به اینترنت با کیفیت بالا از طریق سیستمهای بیسیم منجر به طراحی سیستمهایی شده است که قادر به برآورده کردن این نیاز باشد. شبکهبندی فرصتطلبانه در ابتدا برای شبکههای بیسیم بدون اتصال پیشنهاد شد. در غیاب فرصتهای ارسال، گرههای موبایل پیام را ذخیره میکنند و آن را تا زمانی که به گرههای بعدی ارسال کنند حمل میکنند. شبکهبندی فرصتطلبانه میتواند مصرف انرژی را در هزینه تاخیرهای ارسال به حداقل برساند
میتوان شبکههای فرصتطلبانه را یکی از تکاملهای به وجود آمده در شبکههای سیار موردی1و یک زیرکلاس از شبکههای متحمل تأخیر2دانست. گرههای این شبکهها، دستگاههای قابل حمل سیار هستند که ارتباط میان آنها از طریق فناوری بیسیم معمولاً به صورت غیرهمزمان میباشد و حتی ممکن است یک مسیر ارتباطی پایدار هرگز بین فرستنده و گیرندهی پیام به وجود نیاید.
در نتیجه ارتباط میان گرهها از نظر زمانی بسیار متغیر بوده و ارسال پیام در آنها با تأخیر زیادی مواجه است. در این شبکهها تحویل پیام، وابسته به مسیریابی فرصتطلبانه میباشد که در آن از الگوی ذخیره حمل ارسال3استفاده میشود، یعنی دادهها در بافر گرههای متحرک ذخیره شده و همراه با آنها حمل میشوند و هنگامی که فرصتی برای ارتباط با گره دیگری به وجود بیاید، به گره بعدی ارسال میگردند. در این جا مسیرها به طور پویا ساخته میشوند و هر گرهی که بتواند پیام را به مقصد نهایی نزدیکتر کند، به عنوان گام بعدی4تعیین میشود
شبکه سلولی،5 شبکه مخابرات رادیویی است که ناحیه تحت پوشش آن به بخشهای متعددی که سلولها نامیده میشود تقسیم شده است. درون هر کدام از سلولها یک ایستگاه فرستنده-گیرنده در موقعیت ثابتی قرار داده شده تا با کاربران درون سلول ارتباط برقرار کند. این سلولها متصل بههم پوشش رادیویی برای یک منطقه گسترده جغرافیایی را فراهم میآورند. شبکه سلولی امکان اینکه تعداد زیادی سامانه بیسیم قابل حمل مثال تلفن همراه در هر نقطه از شبکه با یکدیگر از طریق ایستگاههای پایه ارتباط برقرار کننند را بوجود میآورد
شبکههای 5G برای حمایت از پیشرفت در ترافیک دادههای موبایل مورد نیاز خواهند بود. یک راه برای انجام این کار بهره برداری از ارتباطات وسیلهبهوسیله 6و شبکههای چند گامه سلولی7 برای افزایش استفاده مجرد از طیف و ترافیک آغازین در شبکههای لایه زیرین است. این کار به ترافیک سلولی آغازین از ایستگاههای مبنا کمک میکنند و استفاده مجدد از فرکانس فضایی و ظرفیت کلی شبکههای سلولی را افزایش میدهند . در شبکههای بیسیم وسیله محور آینده، وسایل موبایل هوشمند قابلیت اتصال بیسیم به وسایل دیگر را فراهم خواهند کرد و بنابراین به عنوان یک پل با زیر ساخت سلولی عمل خواهند کرد، که باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش ظرفیت سلولی در شبکه میشوند
شبکههای 5G برای حمایت از پیشرفت مورد انتظار در ترافیک موبایل در دهه بعدی با چالشهای قابل توجهی مواجه خواهند شد. این سطوح پیشرفت از یک افزایش 10 برابری در کاربران موبایل به وجود آمده است. سازمانهای بین المللی نیز پیش بینی میکنند که شبکههای 5G باید در مقایسه با شبکههای 4G کنونی، 10-100 برابر وسیلههای اتصال یافته، داشته باشند
این انتظارات و پیش بینیها هدف را به سمت تعریف و طراحی شبکههای 5G کار آمد در آینده هدایت میکنند.
تلاشهای مربوطه بر استفاده از باندهای فرکانس بیشتر، استقرار انبوه سلولهای کوچک و طراحی تکنولوژیهای انتقال پیشرفته تمرکز میکنند. در شبکههای بیسیم وسیله محور آینده، وسایل موبایل هوشمند قابلیت اتصال بیسیم به وسایل دیگر را فراهم خواهند کرد و بنابراین به عنوان یک پل با زیر ساخت سلولی عمل خواهند کرد. یکپارچه سازی ارتباطات سلولی و ادهاک8یا ارتباط کاربر به کاربر به عنوان شبکههای سلولی مولتی هاپ9 در نظر گرفته میشود. شبکههای سلولی مولتی هاپها، وسایل موبایل را به مصرف کنندگان قابلیت اتصال بیسیم در یک لایه زیرین تبدیل می- کنند
این مقاله در سه بخش به شرح زیر بیان شده است.
بخش اول، شامل کلیات پژوهش است. بخش دوم، مروری بر پیشینه پژوهش که در این بخش به بیان مفهوم شبکههای فرصتطلبانه و مسائل مربوط به آن، شبکههای چند گامه سلولی پرداختهایم. بخش سوم، ترکیب شبکه فرصتطلبانه و شبکه سلولی را توضیح دادهایم. و بخش چهارم، ارزیابی عدد مسئله میباشد.
-1 مروری بر پیشینه پژوهش
در دنیای ارتباطات و افزایش روز افزون ارتباطات بیسیم برای ایجاد ارتباط میان دستگاهها میتوان از دو روش استفاده نمود، فناوری بیسیم و جابجایی کاربران به عنوان رسانهی انتقال داده، که در روش فناوری بیسیم به دلیل هزینه زیاد، سختی ایجاد زیر ساخت و پایین بودن سرعت گسترش شبکه، عمومیت ندارد. در مقابل میتوان از خود کاربران به عنوان رسانهای برای انتقال داده استفاده نمود. که انتقال داده وابسته به فرصت برخورد میباشد، که بوسیله جابجایی گرهها بوجود میآید. استفاده از این روش برای برقراری ارتباط نوع جدیدی از شبکه به نام شبکه فرصتطلبانه10را ایجاد می کند.
در این مطالعه برای کمک به شبکههای فرصت طلبانه از شبکههای سلولی11کمک گرفته شده، شبکههای سلولی، شبکه مخابرات رادیویی است که ناحیه تحت پوشش آن به بخشهای متعددی که سلول نامیده میشود تقسیم شده است، درون هر کدام از سلولها یک ایستگاه فرستنده و گیرنده در موقعیت ثابتی قرار داده شده تا کاربران درون سلول ارتباط برقرار کنند.
-1-1 شبکههای فرصتطلبانه
شبکههای فرصتطلبانه یکی از موضوعاتی است که در دههی اخیر از سوی جامعهی علمی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این شبکهها گرههای متحرک قادر به برقراری ارتباط به صورت غیر همزمان بوده و بیشتر مواقع یک مسیر انتها به انتها میان مبدا و مقصد وجود ندارد. در ابتدا تعریف کاملی از ویژگیهای این شبکهها ارائه میشود و سپس معماری و عملکرد این شبکهها تشریح شده است. سپس کاربردهای آن به طور خلاصه مورد بحث قرار گرفته و در آخر مثال هایی از این کاربردها آمده است.
در سالهای اخیر استفاده از تلفنهای همراه، رایانههای جیبی12و دیگر دستگاههای سیار با رشد فزایندهای روبه رو بوده است. برای برقراری ارتباط میان این دستگاهها از دو روش استفاده میشود. در یک روش فناوریهای بیسیم و در روش دیگر جابه جایی کاربران به عنوان رسانه انتقال داده به کار میرود. در روش اول به علت هزینه زیاد و سختی ایجاد زیر ساخت-های لازم، سرعت گسترش شبکهها کاهش پیدا میکند.
