تركيب بهينه مسيريابي و اختصاص دامنه ارسال در شبكه‌هاي بي‌سيم اقتضائي

Optimal Combination of Routing and Transmission Range Assignment in Wireless Ad Hoc Networks

يك شبكه بي‌سيم اقتضائي، مجموعه‌اي از گره‌هاي بي‌سيم با انرژي كم است كه بايد بدون زيرساخت و مديريت متمركز بتوانند با انعطاف‌پذيري بالايي با يكديگر ارتباط داشته باشند. دامنه و قدرت ارسال گره‌ها نقش مهمي در توان مصرفي اين شبكه‌ها ايفا مي‌كند و الگوريتم‌هاي اختصاص دامنه تلاش مي‌كنند كه دامنه ارسال بهينه‌اي را براي گره‌ها مشخص كنند. البته، اختصاص دامنه بر روي توپولوژي شبكه بي‌سيم و مسئله مسيريابي تأثير مي‌گذارد. اگرچه در تحقيقات مختلف، مسيريابي و اختصاص دامنه به‌صورت جداگانه مدنظر قرار گرفته، اما ثابت شده است كه بكار بستن هم‌زمان مسيريابي و اختصاص دامنه باعث بهبود كارآيي شبكه خواهد شد. در اين مقاله، تركيب مسئله اختصاص دامنه و مسيريابي در شبكه‌هاي بي‌سيم به‌صورت يك بهينه‌سازي غيرخطي مدل شده است كه مي‌تواند به درك كامل‌تر مسئله به محققان كمك كند و به‌عنوان معياري براي طراحي الگوريتم‌هايي در آينده قرار گيرد، با اين حال، حل مسئله بهينه‌سازي ارائه شده نياز به يك مديريت متمركز دارد و براي شبكه‌هاي بي‌سيم بزرگ غيرعملي و غيرممكن است. بنابراين در اين مقاله با استفاده از روش زيرگراديان و تكنيك تفكيك، يك الگوريتم توزيع‌شده براي حل مسئله اختصاص دامنه و مسيريابي ارائه شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه الگوريتم پيشنهادي نسبت به حالت بهينه، مصرف توان و تأخير بيشتري دارد، اما قابليت اطمينان شبكه را بهبود مي‌دهد.

A wireless ad hoc network consists of a collection of wireless nodes with bounded energy that is capable communicating with each other reliably without the use of a network infrastructure or any centralized administration. Transmission range and power of nodes play a dominant role in energy consumption and range assignment, algorithms try to specify an optimal transmission range for nodes. Transmission range effects on network topology and the optimal route between nodes. Although routing and range assignment have been considered by researchers separately, there is a few highlights research about employing routing and range assignment jointly while this combination leads in improving network performance. In this paper, the combination of range assignment and routing problem is modeled as an optimization problem. Although, the mathematical formulation can help us to estimate the problem characteristic and figure out the firmness of it, solving this optimization problem is impossible and impractical in the large-scale wireless network. By utilizing sub-gradient and decomposition methods, a distributed algorithm is proposed where applied range assignment and routing problem jointly. Simulation results show that the distributed algorithm has more power consumption and delay with respect to optimal model but it provides more reliability for networks.