ارائه الگوريتمي جهت كاهش تاخير ذخيره سازي محتوا روي لبه شبكه هاي بي سيم مبتني بر تئوري بازي

كارشناسي ارشد

با ظهور برنامه¬هاي چندرسانه¬اي جديد، ترافيك تحويل محتوا به كاربران شبكه¬هاي سلولي بي¬سيم با افزايش چشمگيري مواجه شده است. انتقال محتوا از سرويس¬دهنده¬هاي اصلي به كاربران سيّار، پهناي باند زيادي از لينك¬هاي پشتي (بَكهال) شبكه را مصرف مي¬كند و ضمناً مي¬تواند منجر به تجربه تأخير زياد از سوي كاربران گردد. براي مواجهه با اين چالش¬ها، ايده ذخيره¬سازي موقت (كَش) محتواهاي محبوب كاربران در تجهيزات موجود در لبه شبكه (مثل: ايستگاه¬هاي پايه كوچك يا SBSها) مطرح شده است. در واقع، نزديك كردن محتوا به كاربران از طريق جانمايي مؤثر آنها در لبه، باعث كاهش تأخير دريافت محتوا توسط كاربران نيز مي¬گردد. در اين پايان¬نامه، مسأله جانمايي كتابخانه¬اي از فايل¬هاي محتوا بصورت ذخيره شده در SBSها به شكل يك مسأله بهينه¬سازي با هدف كمينه كردن متوسط تأخير دسترسي كاربران سيّار مطرح مي¬شود. در طرح مسأله جانمايي محتوا، پارامترهايي مثل شهرت محتوا، وضعيت كانال بي¬سيم و وضعيت پهناي باند لينك¬هاي پشتي به عنوان ورودي مسأله هستند و محاسبه پيكربندي بهينه جانمايي به مقادير اين پارامترها وابسته است. اين پارامترها، ماهيت تصادفي دارند و مقادير لحظه¬اي آنها طي زمان، يك فرآيند تصادفي را شكل مي¬دهند. برخلاف كارهاي پيشين كه بر مبناي بهينه¬سازي برون¬خط (متكي به اطلاعات لحظه¬اي كامل) يا مبتني بر مدل (متكي به مدل احتمالاتي سيستم) هستند، در اين پايان¬نامه، يك رويكرد فارغ از مدل بر مبناي نظريه بازي و يادگيري چندعاملي اتخاذ مي¬گردد. در رويكرد پيشنهادي، محاسبه سياست جانمايي محتوا به صورت توزيع¬شده به خود SBSها محوّل مي¬شود تا بر اساس اطلاعات محلي به طور خودمختار درباره محتوايي كه بايد ذخيره كنند، تصميم بگيرند. مسأله جانمايي محتوا در اين شرايط با استفاده از فرمول¬بندي "بازي پتانسيل" ميان SBSها مدل¬سازي مي¬شود كه در آن، هر SBS در پي ذخيره¬سازي محتوايي است كه متوسط تأخير كاربرانِ در محدوده پوشش خود را كمينه كند. براي محاسبه تعادل نَش بازي، دو الگوريتم پيشنهاد مي¬شود كه مبتني بر روال¬هاي يادگيري چندعاملي ويژه بازي¬هاي پتانسيل هستند. الگوريتم اول در فضاي تصميم توأم و الگوريتم دوم در فضاي تصميم¬هاي مستقل SBSها، يادگيري تعادل را انجام مي¬دهد و به بهاي اندكي تاخير بيشتر، قادر است پروفايل استراتژي جانمايي SBSها را در سناريوهاي با مقياس بزرگ¬تر و حتي در شرايط عدم مشاهده¬پذيري تصميمات ساير SBSها، به سوي تعادل نَش تقريبي سوق دهد. لذا تمركز اين پايان¬نامه بر روش دوم است. نتايج شبيه سازي نشان مي¬دهند كه روش پيشنهادي كه متكي به نظريه بازي است، قادر است با حاشيه تقريبي حدود % 3/36، به روش¬ الگوريتم متمركز با در اختيار داشتن داده¬هاي دقيق لحظه¬اي، نزديك شود. همچنين، عملكرد روش¬ پيشنهادي در سناريوهاي مختلف بر حسب تغييرات پارامتر آماري شهرت محتوا، تعداد SBSها و نيز جمعيت كاربران سيّار آزمايش شده و مورد تحليل قرار گرفته است.

194950

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر وصال حكمي

مهندسي فناوري اطلاعات - تجارت الكترونيك

دكتر محمد فتحيان