عنوان پایان‌نامه
تخصیص محتوا-آگاه منابع برای ترافیک مجتمع در شبکه های بی سیم
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر -نرم افزار
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E2061;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53491
- تاریخ دفاع
- ۲۷ تیر ۱۳۹۱
- دانشجو
- علی صحتی
- استاد راهنما
- احمد خونساری
- چکیده
- امروزه شبکه های بی سیم با امکان دستیابی به نرخ داده بالا و پوشش منطقه ای وسیع، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده اند. علاوه بر سرویس های داده ای سنتی، شبکه های بی سیم قابلیت انتقال ترافیک مربوط به سرویس های بی درنگ جدید مانند جریان سازی صوت، ویدئو و دیگر کاربردهای چند رسانه ای را دارند. ویژگی اصلی این کاربردها نیازمندی های کیفیت خدمات آنها مانند محدودیتهای تاخیر و نیاز به پهنای باند بالا می باشد. به منظور برآورده کردن این نیازمندی ها، مدیریت و تخصیص کارای منابع محدود شبکه تبدیل به امری ضروری می شود. در این پایان نامه، تخصیص نرخ بر پایه بیشینه سازی بهره وری شبکه را برای کاربردهای جریان سازی که دارای نوع خاصی از توابع بهره وری نامقعر می باشند درنظر می گیریم. به منظور حل مسئله بهینه سازی نامحدب حاصل، از تکنیک تغییرمتغیر و روش جدید برنامه ریزی محدب متوالی استفاده شده است. سپس الگوریتمی توزیع شده و تکراری که با حل دنباله ای از مسائل محدب بدست می آید ارائه شده است. در نهایت با بهره گرفتن از این الگوریتم به نقطه بهینه محلی مسئله نامحدب اولیه رسیده ایم. در ادامه مسئله تخصیص نرخ مورد نظر با استفاده از رویکرد انصاف بهره وری-تناسبی هم بررسی شده و نتایج آن با روش اول مقایسه شده است. سپس مسئله تخصیص نرخ فوق در لایه انتقال را در یک طراحی بین لایه ای به منظور تخصیص توامان نرخ و توان در شبکه های بی سیم چندگامه در نظر گرفته ایم. با استفاده از رویکرد تجزیه دوگان، الگوریتمی توزیع شده ارائه شده است که به نقطه بهینه محلی مسئله تخصیص بین لایه ای منابع در لایه های انتقال و فیزیکی همگرا می شود. در بخش دیگر پایان نامه، با توجه به اهمیت متفاوت فریم های مختلف در یک جریان ویدئویی، از تابع بهره وری محتوا-آگاه و متغیر با زمان برای تخصیص نرخ این کاربردها استفاده کرده ایم. بدین منظور از قالب بیشینه سازی پویای بهره وری شبکه استفاده شده است و نیازمندی کیفیت خدمات این کاربردها به صورت قیدی برای جلوگیری از خالی شدن بافر پخش در گیرنده لحاظ شده است. در نهایت الگوریتمی توزیع شده و تکراری پیشنهاد شده که با سرعت مناسبی به نقطه بهینه سرتاسری مسئله تخصیص نرخ محتوا-آگاه همگرا می شود.
- Abstract
- Nowadays wireless networks have received a great deal of research attention due to their recent achievements of high data rate and large coverage. In addition to traditional data services, wireless networks have the potential to deliver exciting new real-time services such as voice over IP (VoIP), video streaming and other multimedia services. These applications are characterized by their Quality of Service (QoS) requirements such as high bandwidth and tight delay constraints. Therefore, efficient management and allocation of the network's limited resources to support QoS requirements becomes an important issue. In this thesis, we consider network utility maximization (NUM) based rate allocation for streaming applications with a class of non-concave utility functions. We then deal with the resulting non-convex NUM using transformation techniques and a new approach called sequential convex programming with DC constraints (SCP-DP). Then we present a distributed rate allocation algorithm obtained by solving the sequence of convex problems in an iterative manner. The proposed algorithm converges to a locally optimal solution of the original non-convex problem. We also compare the results of the proposed algorithm with the rate allocation according to utility-proportional fairness criterion. Finally, we consider the aforementioned rate allocation problem in a cross-layer design of joint congestion control and power control for multihop wireless networks with interference-limited link rates. Using dual decomposition approach, a distributed algorithm is presented that converges to the local optimum of the cross-layer resource allocation problem. In the sequel, considering the fact that different frames in a compressed video carry different levels of importance, we introduce a content-aware time-varying utility function for video traffic. Using the proposed utility function, we formulate a Dynamic Network Utility Maximization problem for the rate allocation of video streams where it takes into account QoS demand of video streams in terms of buffer underflow avoidance. Finally an iterative and distributed algorithm is proposed which converges to the global optimum of the content-aware rate allocation problem. Keywords: Rate Allocation, Convex/Non-Convex Optimization, Cross-Layer Design, NUM, Iterative Methods, Content-Awareness, Continuous Playback, Multi-Hop Wireless Networks
