Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسین منشئی (استاد راهنما) ولید سعد (استاد مشاور) بهروز مهام (استاد مشاور) حسین سعیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Naderi Soorki
مهدی نادری سورکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Design of Novel Cooperative Applications in Device-to-Device Communication based on Game Theory
Device-to-device (D2D) communication is one of the promising solutions to increase the efficiency of future wireless cellular networks. Using cooperative device relaying, mobile devices can realize distributed D2D networks. However, one of the main challenges in the D2D networks is implementing D2D applications in a way that selfish users autonomously relay others’ data. Thus, in this research, the interaction among mobile users is theoretically modeled by game theory. Then, the distributed protocols for D2D applications are designed. For the non-cooperative applications, the collaborative real-time content-delivery and on-line cooperative virtual multiple-input-multiple-output antenna protocols are proposed. On the average, the collaborative real-time content-delivery protocol increases the energy efficiency up to 42% with respect to the multi-cast scenario; and, the on-line cooperative virtual multiple-input-multiple-output antenna protocol increases the energy efficiency up to 35% with respect to the single-input-multiple-output antenna protocol. For the cooperative application, a distributed algorithm is designed to find stable coalitions of machine type devices under stochastic change of the cellular network. The simulation results show that the proposed distributed coalition formation algorithm respectively optimizes the energy consumption and fail ratio up to 36% and 31% with respect to the non-cooperative scenario. Key Words 5G cellular network, device-to-device tier, game theory, mechanism design.
در سال‌های اخیر افزایش تقاضا برای نرخ داده بالاتر و ظرفیت بیشتر شبکه سلولی، منجر به طراحی نسل بعدی شبکه‌های سلولی بیسیم تحت عنوان شبکه‌های ‌سلولی نسل پنجم شده است. معماری پیشنهادی برای شبکه‌های نسل پنجم، یک شبکه چند لایه شامل: لایه سلول بزرگ به همراه ایستگاه‌های رله، لایه سلول‌های بسیار کوچک و فوق‌العاده کوچک، و لایه‌‌ی دستگاه به دستگاه می‌باشد. در لایه دستگاه به دستگاه یکی از چالش‌های اصلی در پیاده‌سازی سرویس‌های جدید، نحوه شکل‌گیری گروه‌‌های همکاری در کاربردهای مشارکتی و همچنین انگیزه‌سازی برای تضمین همکاری در کاربردهای غیرمشارکتی بین دستگاه‌ها می‌باشد. لذا در این پژوهش با رویکرد ارائه راه‌حل‌های توزیع شده، به بررسی تئوری تعامل میان موبایل‌ها (پایه تئوری)، تصمیم‌گیری خودکار و مستقل دستگاه‌های بیسیم با استفاده از اطلاعات محلی با بار سیگنالینگ کم (عملیات توزیع شده) و طراحی مدل‌هایی که منجر به تعیین پارامتر‌ها برای دستگاه‌های مستقل بی‌سیم و مطلوبیت سراسری مورد نظر سیستم شود (طراحی مکانیزم) توجه شده است. در زمینه کاربردهای غیرمشارکتی، دو پروتکل توزیع گروهی داده مشترک بلادرنگ و تشکیل گروهی آنتن مجازی چند ورودی چند خروجی پیشنهاد شده است. در پروتکل توزیع گروهی داده مشترک بلادرنگ، مکانیزم‌های خود تنبیهی نرخ و لغو، پیشنهاد شده است که موبایل‌ها را مجبور به همکاری در رله داده‌ها به سایر اعضای گروه می‌کند. به صورت متوسط پروتکل توزیع گروهی داده مشترک بلادرنگ یازده انرژی مصرفی را تا 42% نسبت به سناریوی سنتی همه‌پخشی افزایش می‌دهد. در پروتکل تشکیل گروهی آنتن مجازی چند ورودی چند خروجی، ایستگاه پایه به عنوان میانجی مورد اعتماد، به موبایل‌های خودخواه در همکاری با یکدیگر تحت عدم اطمینان از حضور یکدیگر در گروه همکاری، کمک می‌کند. سپس به منظور تضمین همکاری میان‌موبایل‌ها در هر گروه همکاری، مکانیزم خودتنبیهی راه‌انداز-گریم پیشنهاد شده است. پروتکل پیشنهادی تشکیل گروهی آنتن مجازی چند ورودی چند خروجی بازده انرژی را به صورت متوسط تا 35% افزایش می‌دهد. در زمینه کاربردهای مشارکتی، مساله تشکیل گروه‌های همکاری میان ماشین‌ها با در نظر گرفتن تغییرات تصادفی شبکه به صورت یک بازی ائتلافی با تابع فرم مشخصه تصادفی، مدل شده است. در حل بازی مدل شده، یک الگوریتم توزیع شده برای بدست آوردن ائتلاف‌های پایدار طراحی شده است. نتایج شبیه‌‌سازی نشان می‌دهد، الگوریتم توزیع شده تشکیل ائتلاف‌های تصادفی، هنگامی که ماشین‌ها به صورت دسته‌ای توزیع شده‌اند، می تواند به ترتیب انرژی مصرفی و نرخ ازدحام را تا 36% و 31% نسبت به حالت غیر همکارانه، بهبود دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی