علوم رایانشی

علوم رایانشی

انتخاب رله آگاه به مهلت زمانی، صف و کانال در شبکه‌های رله‌ای میانگیردار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
زهرا خانی سرقین 1
جواد حاجی پور 2
شهریار لطفی 3
1 کارشناس ارشد علوم کامپیوتر، دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 استادیار گروه علوم کامپیوتر، دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3 استاد گروه علوم کامپیوتر، دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
10.22034/csj.2024.192412
چکیده
یکی از راهکارهای مناسب برای مقابله با کیفیت پایین پیوند‌‌های بین گره‌‌ها در شبکه‌‌های بی‌‌سیم، استفاده از یک یا چند گره واسط به نام رله بین مبدا و مقصد است. یکی از مسائل مهمی که در این زمینه وجود دارد، انتخاب رله مناسب به منظور انتقال قابل اطمینان، تأخیر کم و کاهش احتمال قطعی در شبکه است. در این مقاله، یک راهکار جدید انتخاب رله در شبکه‌‌های رله‌‌ای میانگیردار ارائه شده است که در آن وزن پیوند‌‌ها براساس شرایط کانال‌‌ها و طول صف‌‌های میانگیرهای مبدا و رله‌‌ها تعیین شده و همچنین آستانه‌‌ای برای مهلت زمانی بسته‌‌های حساس به تاخیر در نظر گرفته می‌‌شود. اگر مبدا یا یکی از رله‌‌ها بسته داده حسا‌‌س به تاخیر با مهلت زمانی کمتر از آستانه داشته باشد، براساس مهلت زمانی باقی‌‌مانده آن، رله مناسب به همراه عملکرد آن یعنی دریافت یا ارسال بسته داده مشخص می‌‌شود؛ درغیر این‌‌صورت، لینک دارای بیشترین وزن، انتخاب شده و براساس آن رله مناسب انتخاب و عملکرد آن مشخص می‌‌شود. نتایج حاصل از مقایسه راهکار پیشنهادی با راهکارهای مرجع نشان می‌‌دهد که راهکار پیشنهادی می‌‌تواند علاوه بر کاهش تعداد بسته‌‌های حساس به تاخیر حذف شده، منجر به بهبود میزان سرویس‌‌دهی بسته‌‌های حساس به تاخیر و غیرحساس به تاخیر شود.
کلیدواژه‌ها
شبکه‌‌های رله‌‌ای
رله‌‌های میانگیردار
انتخاب رله
کانال بی‌‌سیم
حساسیت‌‌ به ‌‌تاخیر
موضوعات
  1. Kurose, J. F., Ross, K. W., Computer Networking: A Top-Down Approach. Addision Wesley, 2017.

 

  1. Meulen, V. D., Edward, C., “Three-terminal Communication Channels”, Advances in Applied Probability, Vol. 3, pp. 120-154, 1971.

 

  1. Kramer, G., Gastpar, M., Gupta, P., “Cooperative Strategies and Capacity Theorems for Relay Networks”, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 51, pp. 3037-3063., 2005.

 

  1. Zlatanov, N., Ikhlef, A., Islam, T., Schober, R., “Buffer-Aided Cooperative Communications: Opportunities and Challenges”, IEEE Communications Magazine, Vol. 52, pp. 146-153, 2014.

 

  1. Hajipour, J., Ruby, R., Mohamed, A. and Leung, V. C. M., “Buffer-Aided Relaying Improves Both Throughput and End-to-End Delay”, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, pp. 1-17., 2015.

 

  1. Hajipour, J., Leung, C., Niya, J. M., “Context-Aware Relay Selection in Buffer-Aided Wireless Relay Networks”, IEEE Communications Letters, Vol. 20, pp. 2502-2505, 2016.

 

  1. Nasir, H., Javaid, N., Raza, W., Imran, M., Naseer, N., “Outage Probability of Hybrid Decode-Amplify-Forward Relaying Protocol for Buffer-Aided Relays”, IEEE International Conference on Communications (ICC), pp. 1-6, 2019.

 

  1. El‐Rajab, M., Abou‐Rjeily, C., Kfouri, R., “Buffer‐Aided Relaying: A Survey on Relay Selection Policies”, IET Communications, Vol. 14, pp. 3715-3734, 2021.

 

  1. Zlatanov, N., Schober, R., Popovski, P., “Buffer-Aided Relaying with Adaptive Link Selection”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 31, pp. 1530-1542, 2012.

 

  1. Ikki, S. S., Ahmed, M. H., “On the Performance of Cooperative-Diversity Networks with the Nth Best-Relay Selection Scheme”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 58, pp. 3062-3069, 2010.

 

  1. Ikhlef, A., Michalopoulos, D. S., Schober, R., “Max-Max Relay Selection for Relays with Buffers”, IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 3, pp. 1124-1135, 2013.

 

  1. Tian, Z., Chen, G., Gong, Y., Chen, Z., Chambers, J., “Buffer-Aided Max-Link Relay Selection in Amplify-and-Forward Cooperative Networks”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 64, pp. 553-565, 2015.

 

  1. Tian, Z., Gong, Y., Chen, G., Chambers, J. A., “Buffer-Aided Relay Selection with Reduced Packet Delay in Cooperative Networks”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 66, pp. 2567-2575, 2016.

 

  1. Charalambous, T., Nomikos, N., Krikidis, I., Vouyioukas, D., Johansson, M., “Modeling Buffer-Aided Relay Selection in Networks with Direct Transmission Capability”, IEEE Communications Letters, Vol. 19, pp. 649-652, 2015.

 

  1. Oiwa, M., Tosa, C., Sugiura, S., “Theoretical Analysis of Hybrid Buffer-Aided Cooperative Protocol Based on Max–Max and Max–Link Relay Selections”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 65, pp. 9236-9246, 2016.

 

  1. Xu, P., Yang, Z., Ding, Z., Krikidis, I., Chen, Q., “A Novel Probabilistic Buffer-Aided Relay Selection Scheme in Cooperative Networks”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 69, pp. 4548-4552, 2020.

 

  1. Xu, P., Ding, Z., Krikidis, I., Dai, X., “Achieving Optimal Diversity Gain in Buffer-Aided Relay Networks with Small Buffer Size”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 65, pp. 8788-8794, 2015.

 

  1. Lin, S. L., Liu, K. H., “Relay Selection for Cooperative Relaying Networks with Small Buffers”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 65, pp. 6562-6572, 2016.

 

  1. Poulimeneas, D., Charalambous, T., Nomikos, N., Krikidis, I., Vouyioukas, D., Johansson, M., “Delay-and Diversity-Aware Buffer-Aided Relay Selection Policies in Cooperative Networks”, IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), pp. 1-6, 2016.

 

  1. Siddig, A. A. M., Salleh, M. F. M., “Balancing Buffer-Aided Relay Selection for Cooperative Relaying Systems”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 66, pp. 8276-8290, 2017.

 

  1. Raza, W., Javaid, N., Nasir, H., Aurangzeb, K., Khan, Z. A., “Haider, S. I., “BTRS: Buffer-Threshold Based Relay Selection Scheme for Cooperative Wireless Networks”, IEEE Access, Vol. 7, pp. 23089.23099, 2018.

 

  1. Raza, W., Javaid, N., Nasir, H., Alrajeh, N., Guizani, N., “Buffer-Aided Relay Selection with Equal-Weight Links in Cooperative Wireless Networks”, IEEE Communications Letters, Vol. 22, pp. 133.136, 2018.

 

  1. Gong, Y., Chen, G., Xie, T., “Using Buffers in Trust-Aware Relay Selection Networks with Spatially Random Relays”, IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 17, pp. 5818-5826, 2018.

 

  1. Xu, P., Chen, G., Yang, Z., Lei, H., “Buffer-State-Based Probabilistic Relay Selection for Cooperative Networks with Delay Constraints”, IEEE Wireless Communications Letters, Vol. 9, pp. 1855-1859, 2020.

 

  1. Ullah, S., Malik, M. H., Tuysuz, M. F., Hasnain, M., Aydin, M. E., “Max-Gain Relay Selection Scheme for Wireless Networks”, Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 24, pp. 183-191, 2021.