یک رویکرد برد برد : حداکثر کردن عملکرد وای‌فای با استفاده از نظریه بازی
اتصال به شبکه برقراری ارتباط در جوامع مدرن در طول دو دهه گذشته بسیار مهم شده است. با افزایش چشمگیر تعداد لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها و گوشی‌های هوشمند، اکثر مردم امروزه انتظار دارند که در انواع فضاهای عمومی و خصوصی به اینترنت وای‌فای رایگان دسترسی داشته باشند. برخی از مثال‌های رایج شامل فرودگاه‌ها، رستوران‌ها و کتابخانه‌ها هستند، اما حتی پارک‌ها، قطارها و متروها نیز در برخی شهرها وای‌فای ارائه می‌دهند.
با این حال، اکثر محیط‌های بی‌سیم بر اساس استانداردهای WLAN IEEE802.11 ایجاد می‌شوند. این استانداردها از لحاظ مهندسی بسیار عالی هستند، اما با مشکلاتی روبه‌رو هستند که می‌تواند عملکرد آنها را برای تمام کاربران در شبکه کاهش دهد.
به عنوان مثال، اگر یک کاربر آهسته به یک شبکه محلی بی‌سیم (WLAN) متصل شود، نرخ انتقال آهسته او می‌تواند بر نرخ توان خروجی سایر کاربران تأثیر بگذارد، زیرا کاربران با استفاده از کانال‌های ارتباطی نقطه دسترسی (AP یا “راوتر”) به صورت انتقالی از آن استفاده می‌کنند. علاوه بر این، کاربران هنگام تلاش برای ارتباط با AP می‌توانند با یکدیگر تداخل ایجاد کرده و عملکرد یکدیگر را تحت تأثیر قرار دهند.
دانشمندان چندین راهبرد را برای کاهش تأثیر این مشکلات و بهبود توان خروجی کلی نقاط دسترسی (AP) ارائه کرده‌اند. برخی از این روش‌ها همکارانه هستند، به این معنی که کاربران می‌توانند توسط AP تشویق شوند تا موقعیت خود را تغییر دهند و بدین ترتیب توان خروجی سیستم را بهبود ببخشند.
اگرچه این استراتژی به طور قطع یک راهکار قابل امید است، اما بسیاری از تکنیک‌های موجود نمی‌توانند به طور همزمز ازدواج نظریه بازی در نظر داشتن تداخل بین کاربران و نرخ انتقال هر کاربر به طور همزمان پاسخ دهند. به منظور برطرف کردن این محدودیت‌ها، یک تیم تحقیقاتی که شامل دکتر سومیکو میاتا، استادیار در موسسه فناوری Shibaura (SIT) است، یک روش جدید اتصال به نقاط دسترسی بیشتر با استفاده از نظریه بازی توسعه داده‌اند. آخرین مقاله‌ای که توسط یو کاتو از موسسه SIT نوشته شده و با همکاری جیکوان شیه و توتومو موراسه از دانشگاه ناگویا منتشر شده است، در مجله باز IEEE از جامعه ارتباطات منتشر شده است.
نظریه بازی یک شاخه از ریاضیات است که به طور اصلی به تجزیه و تحلیل تصمیمات و تصمیم‌گیری، به ویژه در چارچوب‌های واضح و تعریف شده (“بازی‌ها”) با قواعد، اقدامات ممکن و عامل‌ها، می‌پردازد. به طور معمول، هدف در تحلیل نظریه بازی شناسایی استراتژی‌های بهینه است.
توضیح دکتر میاتا درباره محیط‌های ارتباطی بی‌سیم
دکتر میاتا توضیح می‌دهد: “در محیط‌های ارتباطی بی‌سیم که چندین کاربر وجود دارند و باید مورد بررسی قرار گیرند، نظریه بازی یکی از مناسب‌ترین نظریه‌ها برای تحلیل است.” “در رویکردی که در مقاله ما پیشنهاد شده است، موقعیت کاربری که بیشترین توان خروجی سیستم را بیشینه می‌کند، با استفاده از آنچه به عنوان ‘بازی پتانسیل’ شناخته می‌شود، که یک نوع مدل در نظریه بازی است، تعیین می‌شود.”
مدل بازی پتانسیل توسعه داده شده، که تابع هدف آن بیشینه کردن توان خروجی سیستم است، انگیزه‌های تمام کاربران را در یک تابع تکیه کرده است. به این ترتیب، و خلاف روش‌های قبلی، تأثیر موقعیت کاربران جدیدی که به یک WLAN متصل می‌شوند بر کاربران موجود در نظر گرفته می‌شود. علاوه بر این، رویکرد جدید همچنین با محاسبه احتمال تداخل بسته‌ها، تداخل بین کاربران را در نظر می‌گیرد.
محققان روش پیشنهادی خود را برای اتصال به AP، که مستقیماً بر اساس مدل بازی پتانسیل آنها بود، با روش‌های قبلی اتصال به AP مقایسه کرده‌اند. آنها توان خروجی AP حاصل از هر روش را در تنوع گسترده‌ای از سناریوها با موقعیت‌های کاربری مختلف تحلیل کردند. به این ترتیب، ثابت کردند که روش پیشنهادی آنها تقریباً همیشه منجر به بهبود توان خروجی نسبت به تکنیک‌های دیگر می‌شود و در برخی موارد بهبود عملکرد سیستم تا ۶٪ می‌رسد.
اگرچه در هر موقعیتی امکان دارد راوتر کاربران موجود یا جنکند که حرکت کنند، استراتژی پیشنهادی در برخی محیط‌ها قابل استفاده است.
دکتر میاتا توضیح می‌دهد: “روش ما می‌تواند یک گزینه پتانسیل برای خدمات وای‌فای در کلاس‌ها و کتابخانه‌ها باشد به دلیل ویژگی‌های بدون محدودیت مکانی و ترافیک انسانی کم. سیستم وای‌فای بر اساس موقعیت‌های بهینه کاربران برای افزایش کل توان خروجی و تشویق آنها به عمل همکارانه محاسبه خواهد کرد.”
در کل، روش‌های مانند روش توسعه یافته در این مطالعه به دلیل تعداد بی‌شماری دستگاه‌های قابل اتصال به وای‌فای که امروزه وجود دارند، اهمیت دارند.
“سیستم‌های AP باید کارآمد در استفاده از منابع شبکه خود باشند. تکنیک پیشنهادی یک فناوری مهم برای دستیابی به شهرهای هوشمند است، جایی که همه چیز به اینترنت متصل است.” به این نتیجه می‌رسد دکتر میاتا.
برای کسب اطلاعات مفید و کاربردی در سئوتک همراه باشید.
اولین دیدگاه را شما بنویسید