دسترسی به طیف به صورت غیرمتمرکز در شبکه های با کاربران دارای اولویت های مختلف مبتنی بر مکانیزم حراج

STUDENT

DEGREE

YEAR

In recent years, due to the increasing demand for wireless communications and the bandwidth limitations as the primary resource, new approaches for optimal bandwidth utilization such as Ultra Wide Band (UWB) and Cognitive Radios (CR) have been introduced. This study focuses on some aspects of the Cognitive Radios. One of the most important concepts in Cognitive Radios is the Spectrum Sharing among different users. The goal of this concept is to maximize the overall revenue (e.g. throughput, Quality of Service (QoS), etc.) achieved by the network. Game Theory is one of the tools that can be used for analyzing and designing these processes. One of the main goals in dividing a supply among some demanding users is fairness. Auctions, as a part of Game Theory, are used for distribiting the users' shares in a decentralized manner. In this approach, any contestant with regard to his requirements will pay for the resource and the fairness is applied so that everyone will be acquiescent. In the communication theory perspective, this need is called Quality of Service-QoS. Distribuetd spectrum allocation among the requesting users, based on the well-known methods in Auction Theroy, is addressed in this work. Methods for applying current MAC protocols (e.g. WiMAX, WLAN, etc.) will be studied. Some important concepts in Game Theory, especially Mechanism Design, as an important part, and methods for using these concepts will be introduced. The proposed algorithm description follows these preliminaries. This distributed algorithm is based on Auction Theory and executed by the network users. These users are Key Words: Decentralized Spectrum Access, Auction Theory, Multi ltr"

در سال های اخیر, به دلیل رشد بی سابقه تقاضای استفاده از ارتباطات بی سیم و همچنین محدودیت پهنای باند به عنوان منبع اصلی مورد نیاز, روشهایی به منظور استفاده بهینه از پهنای باند ارائه شده اند. از جمله این روش ها میتوان به UWB و رادیوی هوشمند (CognitiveRadio) اشاره کرد. در این تحقیق, به مطالعه و بررسی رادیوی هوشمند پرداخته می شود. یکی از مباحث مهم در رادیویهوشمند, به اشتراک گذاشتن طیف, بین کاربران مختلف شبکه, به منظور بیشینه کردن بازدة کل شبکه است. از جمله ابزارهای مورد استفاده برای نیل به این منظور, تحلیل ساختارها و طراحی سیستم ها بر اساس نظریه بازی ها (Game Theory) میباشد. برقراری نوعی عدالت از جمله اهدافی است که همواره در تقسیم یک منبع بین چند خواهان مطرح بوده است. از جمله روش های دسترسی به منبع به صورت غیرمتمرکز, استفاده از یکی از زیرشاخه های علم نظریه بازی ها با نام مکانیزم های حراج میباشد. بدین ترتیب, هر فرد خواهان, با توجه به حد نیاز خود به منبع (در سیستم های مخابراتی از این حد با نام کیفیت سرویس (QoS) یاد میشود) هزینه میکند و عدالت به نحوی که برای همه کاربران رضایت بخش باشد, اعمال خواهد شد. در این تحقیق, با استفاده از یکی از روش های مطرح در حراج, کاربران شبکه بی سیم به صورت توزیع شده به طیف دسترسی پیدا میکنند. در ابتدا به بررسی روش های موجود برای پیاده سازی لایه MAC برای کاربران شبکه های بی سیم (از جمله WiMAX و WLAN ) پرداخته می شود. سپس, روش های ارائه شده برای حل این مسأله که از نظریه بازی ها بهره برده اند بررسی خواهند شد. در ادامه, الگوریتم ارائه شده تبیین می گردد. این الگوریتم که به صورت توزیع شده و توسط کاربران موجود در شبکه بی سیم اجرا میشود, مبتنی بر تئوری حراج بوده و نحوه دسترسی به طیف را برای دو نوع کاربر موجود در شبکه مشخص میکند. این دو دسته عبارتند از کاربران اصلی که مجوز استفاده از طیف را دارند و کاربران دسته دوم که در صورت عدم تمایل کاربران اصلی به استفاده از طیف و با هماهنگی آن ها - از طریق حراج- اقدام به استفاده از طیف مینمایند. شبیه سازی الگوریتم برای انواع شبکه های بی سیم در محیط مجازی و مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از راه حل بهینه مسأله, مرحله دیگر تحقیق را تشکیل میدهد. برای دستیابی به پاسخ ایده آل از الگوریتم هائی که فرض بر وجود یک واحد مرکزی در شبکه میگذارند - این واحد مرکزی با هزینه بالائی تمامیاطلاعات شبکه را در اختیار دارد - و مسأله تخصیص طیف به کاربران مختلف را به صورت بهینه یا شبه بهینه حل میکنند, بهره برده می شود. کلمات کلیدی: 1-دسترسی غیرمتمرکز به طیف 2-تئوری حراج 3-شبکه های با کاربران دارای اولویت های مختلف 4-رادیو هوشمند