عنوان پایان‌نامه
ذخیره سازی پخش شده همکارانه در شبکه های پشتیبان
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3145;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79948;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3145;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79948
- تاریخ دفاع
- ۰۲ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- احمد شعبانی باغانی
- استاد راهنما
- احمد خونساری, وحید شاه منصوری
- چکیده
- در سال‌های اخیر تقاضا برای سرویس‌های چند رسانه‌ای در شبکه‌های جدید افزایش چشمگیری داشته است و انتظار می‌رود در آینده‌ای نزدیک به ترافیک غالب شبکه‌های موبایل تبدیل شود. از طرفی ظرفیت لینک شبکه‌های موبایل به علت کمیاب بودن منابع بیسیم محدود است و در نتیجه قادر به پاسخ گویی این حجم از تقاضا نمی‌باشد. روش‌های مرسوم برای افزایش ظرفیت بسیار هزینه‌بر و نیازمند مطالعات و استانداردهای زیادی است. ذخیره‌سازی یک روش کارا برای کاهش ترافیک بر روی لینک اصلی شبکه است. این روش با بهره‌گیری از حافظه‌های موجود در شبکه، مانند حافظه‌ی خود کاربران، محتواهای محبوب را در نزدیکی کاربران انتهایی قرار می‌دهد و از این طریق، ترافیک ایجاد شده روی خط اصلی شبکه را کاهش می‌دهد. در این پایان نامه، به بررسی ذخیره‌سازی کد شده در شبکه‌های دستگاه به دستگاه متحرک می‌پردازیم. یک شبکه‌ی دستگاه به دستگاه شامل تعدادی کاربر که هر کدام قابلیت ذخیره‌سازی تعدادی محتوا را دارند فرض می‌کنیم. با هدف بهبود توان عملیاتی، شبکه را به تعدادی زیر سلول کوچکتر تقسیم می‌کنیم تا بتوانیم از داشتن ارسال‌های همزمان در شبکه بهره ببریم. برای جلوگیری از تداخل کاربرانی که در زیر سلول‌ها مختلف قرار دارند از مدل حذف تداخل 4-TDMA استفاده می‌کنیم. با در نظر گرفتن یک مدل حرکت کاملا تصادفی برای کاربران نشان می‌دهیم، مساله را به صورت تعمیمی از مساله‌ی جمع آوری کوپن بیان می‌کنیم و زمان لازم برای برآورده شدن درخواست کاربران شبکه را به صورت تقریبی بدست می‌آوریم. اثبات می‌کنیم برخلاف شبکه های ثابت، در شبکه‌های دستگاه به دستگاه متحرک با بهره‌گیری از حرکت می‌توانیم بهره‌ی عمومی ذخیره‌سازی را با بهره‌ی استفاده‌ی مجدد از منابع به صورت قانون مقیاس گذردهی ترکیب کنیم. درستی نتایج بدست آمده را با استفاده از شبیه سازی نشان می دهیم. در فصل دیگری از پایان‌نامه به مساله‌ی بیشینه‌سازی توان عملیاتی در شبکه‌های دستگاه به دستگاه دارای ذخیره‌سازی کد شده می‌پردازیم. با در نظر گرفتن زیر سلول‌هایی با مساحت دلخواه و مدل کردن مساله به صورت تعمیم پیچیده‌تری از مساله‌ی جمع آوری کوپن، به تحقیق در مورد تعداد زیرسلولی که توان عملیاتی شبکه را بیشینه می‌کند می‌پردازیم. نشان می‌دهیم که مساله‌ی پیدا کردن این زیر سلول‌ها دارای پیچیدگی بالایی است بنابراین با بهره‌گیری از روش‌های ابتکاری سعی می‌کنیم بک رابطه برای این مقدار بر حسب پارامترهای شبکه بیابیم. در نهایت، الگوریتمی را برای کمینه کردن زمان مورد نیاز برآوده شدن درخواست کاربران ارائه می‌دهیم. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که الگوریتم ارائه شده به میزان چشمگیری زمان مورد نیاز شبکه را کاهش می‌دهد.
- Abstract
- The demand for multimedia services in modern networks has experienced exponential growth in recent years and it is expected to dominate the mobile traffic in near future. On the other hand, the link capacity of mobile networks is limited due to the scarce wireless resources. Traditional methods for increasing capacity are very expensive and generally need an extensive study. Caching is a popular technique that uses available storage capability of the mobile devices to relieve this traffic tension in high peak hours of network operation. In this thesis, we investigate the coded caching technique in the mobile Device-to-Device (D2D) networks. We consider a D2D caching network consists of K destination nodes (users), each with a cache of size M files. There is no central controller (base station) in the network and nodes can directly communicate with each other. For improving throughput, we split the network into some sub-cells in order to exploit simultaneously transmission over the network. Interference between parallel transmission has been aligned thanks to 4-TDMA approach. By assuming a random mobility model for users, we model the problem with an extension of Coupon Collector problem (CCP) and calculate the required time for satisfying user’s requests approximately. We prove that in contrast to the static scenario the coded multi-casting gain and the spatial reuse gain can be attained simultaneously, in terms of the throughput scaling law. We validate our models through simulation results. Furthermore, we investigate throughput maximizing problem in D2D coded caching networks. We consider sub-cells with arbitrary size and model the problem with a more complex version of CCP. By using a heuristic method, we find an expression for an optimal number of sub-cells. Finally, we propose a heuristic algorithm for minimizing the time that is needed for satisfying users. We show with exploiting this method we can decrease the time significantly. Keywords: Coded Caching, Device-to-Device Networks, Mobility, Throughput.
