ارایه یک الگوریتم کارا برای حل مساله زمان‌بندی منصفانه تخصیص کانال به کاربران در شبکه‌های بی سیم

نویسندگان
doi
10.22034/csj.2024.209430
چکیده

تضمین کیفیت ارایه خدمات و خدمات بدون تاخیر در شبکه‌های بی‌سیم در مواردی مانند خودروهای خودران و ارتباط زنده اینترنتی بسیار اهمیت دارد. روش تخصیص کانال به کاربران تاثیر بسیار زیادی در کیفیت ارایه خدمات به کاربران دارد. تعیین روش تخصیص کانال و زمان‌بندی آن با توجه به هدف‌هایی مانند افزایش گذردهی، کاهش تاخیر ارسال داده مشخص می‌گردد. تامین هم‌زمان این اهداف به دلیل ناهم‌سو بودن آن‌ها امکان‌پذیر نیست. برای تضمین کیفیت، باید کمینه پهنای باند و یا نسبت انتقال[1] کاربران تضمین شود که ممکن است باعث کاهش گذردهی شبکه گردد. در این مقاله، برای تضمین کیفیت خدمات با حفظ گذردهی شبکه، مسئلة زمان‌بندی تخصیص کانال به کاربران با هدف تخصیص منصفانه بیشینه-کمینه فرمول‌بندی خواهد شد. در ادامه یک الگوریتم کارا به نام [2]RA-F برای حل مسئلة ارایه شده است که آن را در زمان چند جمله‌ای  حل می‌کند. برای ارزیابی عمل‌کرد این الگوریتم پنج محک در نظر گرفته شد که عبارتند از:‌ 1- تضمین کمینه مقدار نسبت انتقال داده، 2- میانگین نسبت انتقال داده تخصیص داده شده به کاربران، 3- تعداد اسلات زمانی تخصیص داده شده به هر کاربر 4-اختلاف نسبت انتقال داده با جواب بهینه و 5- زمان اجرا. الگوریتم RA-F با در نظر گرفتن این پنج محک با الگوریتم‌های [3] DRL، [4] max-s و [5] NFP مقایسه شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که برای الگوریتم RA-F با در نظر گرفتن محک اول، دست‌کم 14 درصد از کاربران نسبت به سه الگوریتم دیگر، کمینه نسبت انتقال داده لازم برای تضمین کیفیت خدمات را دریافت می‌کنند. در مورد محک دوم، دست‌کم 12 درصد مقدار نسبت انتقال داده در الگوریتم RA-F نسبت به بقیه بیشتر است. همچنین در الگوریتم RA-F تعداد اسلات زمانی تخصیص داده شده به کاربران دست کم 21 درصد بیشتر از بقیه الگوریتم‌های ذکر شده است. در مقایسه با جواب بهینه مسئلة تخصیص منصفانه، در الگوریتم RA-F حدود 70 درصد از کاربران می‌توانند نسبت انتقال بهینه را دریافت کنند. این در حالی است که این مقدار در بقیه الگوریتم‌های مقایسه شده در این مقاله کمتر از 59 درصد است. زمان اجرای الگوریتم RA-F حدود 39 درصد نسبت به حل مسئلة تئوری کاهش داشته است. این نتایج عددی و تحلیلی نشان می‌دهد که الگوریتم پیشنهادی نسبت به الگوریتم‌های موجود کارآیی بهتری دارد. Transmission rate. Resource Assignment-Max-Min-Fairness. DRT-Max-Min Fairness UARA scheme. Max-SINR User Association algorithm. Normalized Fixed Point (NFP) iterative algorithm.