انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر (2)

از بخش قبل می دانیم که یک گره‌ی رله ای نیاز دارد تا قیمت خود را پس از تغییر قیمت سایر گره های رله ای، تغییر دهد.
شنبه، 23 اسفند 1393
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر (2)
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)

 

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون




 

همگرایی تابع به روز رسانی توزیعی قیمت

از بخش قبل می دانیم که یک گره‌ی رله ای نیاز دارد تا قیمت خود را پس از تغییر قیمت سایر گره های رله ای، تغییر دهد. در نتیجه برای هر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) خود را به روزرسانی می کند بنابر این مزیت انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) آن در معادله‌ی زیر صدق می کند:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
این تساوی برقرار است اگر وتنها اگر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به مقدار بهینه برسد.
پس از بازچینی معادله‌ی (37) ما داریم:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
برای محاسبه‌ی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در معادله‌ی (38)، هر گره‌ی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به اطلاعات بازخوردی لحظه ای در مورد انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) که از گره‌ی منبع بوجود می آیند، توجه می کند که این ها شبیه به همان هایی است که برای تبادل اطلاعات در کنترل انرژی تکراری مورد نیاز است[28]. پس به روزرسانی قیمت های گره های رله ای می تواند بوسیله‌ی یک تساوی برداری در زیر تعریف گردد:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
که در آن
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است که انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) نشان دهنده‌ی قیمت گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ، و
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است که I_i (p) نشان دهنده‌ی محدودیت رقابت قیمتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) نسبت به سایر گره های رله ای است. بنابراین برای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) گره‌ی رله ای در گروه انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) با محدودیت های رقابتی در معادله‌ی (39)، میانکنش های به روزرسانی قیمت ها می تواند به صورت زیر بیان شود:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
تفسیر. اگر K گره‌ی منبعی که با انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) نشان داده شوند، در شبکه موجود باشد، فرض کنید که قیمت گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) وقتی به گره‌ی منبعی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) کمک می کند برابر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) باشد (
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) انرژی مترادف آن است). سپس بازی مرحله‌ی خریدار برای هر گره‌ی منبعی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) مانند موردی که یک گره‌ی منبعی بود، ضروری است. به هر حال بازی مرحله‌ی فروشنده پیچیده تر می شود زیرا اکنون گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) نیازمند انتخاب تعداد K قیمت( انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ) است تا مقدار بهره بری خود را ماکزیمم کند:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
اگر گره های رله ای رفتار یکسانی با همه‌ی گره های منبعی داشته باشند(برای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) باشد)، گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) درخواست قیمت یکسانی(انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ) می دهند و این مهم نیست که کدام گره‌ی رله ای به گره‌ی منبع کمک کرده است. پس سودمندی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به صورت ساده عبارت است از:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
و الگوریتم پیشنهادی هنوز کارایی دارد. که باید برای آن از تابع به روز رسانی قیمت اصلاح شده استفاده شود:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
به هر حال اگر گره های رله ای به صورت متفاوت با گره‌ی منبع در تبادل باشند، پس هر یک از گره های رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) نیازمند قیمت به روزرسانی شده‌ی k انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) هستند. مانند زیر :
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
بنابراین اگر گره های چندگانه در شبکه وجود داشته باشد، الگوریتم پیشنهادی هنوز قابل استفاده است:
بازی مرحله‌ی خریدار برای هر گره‌ی منبعی به همان صورتی که برای یک گره‌ی منبعی تکی نیاز است، مورد نیاز است؛ تنها تغییر در بازی مرحله‌ی فروشنده گره های رله ای است که تابع به روز رسانی قیمتی برای این موارد بر طبق معادلات (43) و (44) است.
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
ما در آینده همگرایی میانکنش های موجود در معادله‌ی (40) را به وسیله‌ی اثبات این مسئله نشان می دهیم که تابع به روز رسانی قیمت I(p) یک تابع استاندارد است.
تعریف 2. یک تابع I(p) تابعی استاندارد است اگر برای تمام p≥0، خواص زیر صادق باشند:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)

قضیه‌ی 2

تابع به روز رسانی قیمت I(p) یک تابع استاندارد است.
در منبع، یک اثبات بیان شده که در آن بردارهای ابتدایی امکان پذیر شروع شده است. بردار انرژی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) پس از n بار تکرار الگوریتم کنترل انرژی بدست آمده که این بردار به سمت نقطه ای ثابت همگراست.همانگونه که در بخش قبلی مورد بررسی قرار گرفت، این طبیعی است که گره های رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) را به عنوان قیمت اولیه در نظر گیرند زیرا پایین رفتن انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) زیر مقدار انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) باعث تولید بهره وری انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) منفی می شود در حالی که با تنظیم انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در بالای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ممکن است در خطر کنارگذاشتگی بوسیله‌ی گره‌ی منبع در همان ابتدای کار باشد.بنابراین ما فرض می کنیم که بردار قیمت اولیه برابر
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است. تکرار به روزرسانی قیمت های استاندارد یک توالی غیرکاهشی از بردارهای قیمتی
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) بوجود می آورد که به نقطه‌ی یکتای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) همگرا هستند.
از رابطه‌ی (37) ما می دانیم که برای گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ، سودمندی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در رابطه‌ی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) برای هر زمان بعد ازاینکه انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) قیمتش را به روز ذرسانی می کند، صادق است. پس از آنکه بردار انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) همگرا شد، هیچ رله ای نمی تواند بیش تر از سودمندی بیش تر را با تغییر قیمتش بوجود آورد و این بدین معناست که برای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است.از (27) و (28) ما می دانیم که انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) دقیقا بردار قیمت بهینه است. همانگونه که خاصیت 1 نشان می دهد، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) محدب است بنابراین گره‌ی منبع می تواند به تدریج انرژی را از صفر افزایش دهد و مقدار بهینه‌ی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) را پیدا کند. از این رو اگر قیمت های تمام گره های رله ای انتخابی به مقدار بهینه‌ی شان همگرا باشند، پس گره‌ی منبع به همان نسبت انرژی بهینه خریداری می کند. بنابراین یک بار دیگر می گوییم که انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) همگراست، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به SE همگرا هستند. این بد نیست که بگوییم اگرچه حل های حالت بسته‌ی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در معادله‌ی (25) و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در معادله‌ی (28) تابع CSI هستند؛ در اجرای عملی بازی، گر ه‌ی منبع می تواند مقدار بهینه‌ی انرژی را با افزایش تدریجی انرژی خریداری شده از هر یک از گره های رله پیدا کند و این افزایش تدریجی انرژی خریداری شده تا جایی ادامه یافته که انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به دلیل خاصیت 1 به مقدار ماکزیمم خود برسد. در واقع دلیلی که ما حل شکل بسته‌ی معادله‌ی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) را به عنوان تابع CSI در نظر گرفتیم این است که نشان دهیم که سودمندی گره های رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) همگرا هستند( خاصیت 3). و از این رو اثبات می شود که گره های رله ای می توانند از الگوریتم به روز رسانی قیمتی پیشنهاد شده استفاده کنند و به طور تدریجی به قیمت بهینه‌ی
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) همگرا شوند( قضیه‌ی 2). از این رو تنها علامت های میان یک گره‌ی رله ای منفرد و گره‌ی منبع قیمت های لحظه ای و انرژی نظیر با آن است و هیچ CSI ی نیاز نیست.علاوه بر این هیچ تبادل اطلاعاتت قیمتی میان گره های رله وجود ندارد. بنابراین بازی پیشنهادی توازن خود را به روش توزیعی با اطلاعات محلی بدست می آورد.
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)

مقایسه با روش بهینه‌ی متمرکز

برای بیان کارایی بخش تئوری روش بازی پیشنهادی، ما در ابتدا یک مسئله‌ی تخصیصی انرژی بهینه‌ی متمرکز را با راه حل های به شکل بسته مورد بررسی قرار می دهیم و سپس مقایسه‌ی عددی کاربری را در فصل بعد بیان می کنیم.
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
فرض کنید که منابع سیستمی بوسیله‌ی تمام N گره رله ای موجود در اشتراک باشند. همچنین باید گفت ما می توانیم مسئله‌ی تخصیصی انرژی بهینه‌ی متمرکز را به صورت زیر بنویسیم:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
که انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در معادلات (3) و (8) به ترتیب تعریف شدند.
به دلیل آنکه انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) یک تابع افزایشی اکید از x است، تابع هدف (45) را بازآرایی می کنیم. و بواسطه‌ی این کار یک مسئله‌ی بهینه سازی هم ارز بدست می آوریم.
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
که انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) هستند
حل معادله‌ی (46) می تواند به صورت زیر باشد:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
که λ یک ثابت انتخابی است که در برگیرنده‌ی کل محدودیت های کلی انرژی است و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به صورت زیر تعریف می گردد:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
برای انجام یک مقایسه‌ی منصفانه در تئوری روش بازی پیشنهادی، ما می توانیم a ( دریافت بر واحد نرخ ) را تغییر دهیم. تا به طور معادل تفاوت محدودیت های انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) را در روش متمرکز بیان کنیم. این دلیل در زیر آورده شده است: وقتی a بسیار بزرگ باشد، پرداخت کلی M در U_s ناچیز است انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ؛ پس مصرف بهینه‌ی انرژی مسئله در رابطه‌ی(13) برابر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است. در روش متمرکز وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) باشد مسئله موازنه است. برعکس وقتی a بسیار کوچک باشد، پرداخت کلی نرخ انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ناچیز می شود(
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ؛ پس در این مورد انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است. در روش تمرکزی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) یعنی مسئله موازنه است. بنابراین با تغییر a در گستره‌ی وسیع ما می توانیم نرخ های بهینه‌ی قابل دسترسی که موجب پدید آمدن مصرف انرژی کلی متفاوت می شوند را بدست آوریم و بتوانیم به طور منصفانه کارایی این دو روش را مقایسه کنیم.
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
به هر حال روش تخصیص انرژی بهینه‌ی متمرکز نیازمند پردازش و علامت دهی قابل توجهی است زیرا این کار نیازمند این است که CSI کامل شود یعنی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) موجود باشند.در فصل بعد ما نشان می دهیم که روش توزیعی پیشنهادی ما می تواند کارایی قابل مقایسه ای داشته باشد در حالی که تنها علامت دهی های میان گره‌ی منبع و گره های رله ای تنها اطلاعاتی در مورد قیمت ها و مصرف انرژی ها را انتقال می دهد.

نتایج شبیه سازی و تحلیل

برای ارزیابی کارایی روش پیشنهادی در ادمه نتایج حاصل از شبیه سازی یک مورد تک رله ای، دو رله ای و چند رله ای آورده شده است. سپس ما مقایسه‌ی کارایی روش پیشنهادی با روش متمرکز ارائه کرده ایم. در نهایت ما در مورد اثرات فاکتور پهنای باند صحبت می کنیم.

مسئله یتک رله ای

در اینجا یک زوج متشکل ازگره های مسافتی و منبعی(s,d) وجود دارد و تنها یک گره‌ی منبعی r در شبکه موجود می باشد. گره‌ی مسافتی (d) در مختصات(0m, 0m) یافت می شود و گره‌ی منبع (s) در مختصات(100m, 0m) قرار دارد.ما مختصات y را برای گره های رله ای در25m ثابت کردیم و تغییر مختصات x آن در گستره‌ی [-250 m, 300 m] است. فاکتور اتلاف انتشار ( propagation loss factor) در 2 تنظیم شده است. انرژی انتقال یافته عبارت است با: انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) . مقدار نویز( noise level) نیز برابر: انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) . و ما گاف ظرفیت را برابر 1 قرار دادیم(Γ=1)، W=1 MHz ، منفعت بر واحد انرژی نیز عبارت است از: c=0.2. در شکل 1a، ما قیمت بهینه برای هر گره‌ی رله ای r و انرژی بهینه خریداری شده بوسیله‌ی گره‌ی منبع s را نشان دادیم. در این شبیه سازی گره‌ی رله ای r در طی خط حرکت می کند. ما مشاهده کردیم که وقتی گره‌ی رله ای r نزدیک گره‌ی منبع است ( درm 100،m 0 )، منبع می تواند انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) بالاتری در بازی بدست آورد و بدین وسیله رله می تواند به طور مطلوب تری به کره‌ی منبع کمک کند. به هر حال رله نمی تواند به دلخواه قیمت خود را تعیین کند و بتواند بدین وسیله امکاناتش را بهبود دهد. همانگونه که در خاصیت 2 و 3 نشان دادیم، انرژی بهینه‌ی P_r^* که منبع از گره‌ی رله خریداری می کند با انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) کاهش می یابد و منفعت انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در p محدب است. به دلیل آنکه هدف گره رله ای ماکزیمم کردن منفعت خود انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) است، باید به جای ارقام بالا، قیمت p به دقت انتخاب گردد. همین طور که کاهش قیمت p می تواند خرید بیشتری از منبع را موجب شود، گره‌ی رله ای r قیمتش را کاهش می دهد تا میزان منفعت U_r را بالا ببرد.وقتی گره‌ی رله ای r حرکت کرده و به نزدیکی گره‌ی مسافت (d) در (0 m, 0 m) می رسد، گره‌ی رله ای r می تواند مقدار کمی انرژی برای رله کردن داده های گره‌ی منبع مصرف کند، پس گره‌ی رله ای r یک قیمت بالا را به وسیله‌ی فروش این مقدار کم انرژی و برای افزایش منفعت ، تنظیم می کند. به هر حال حتی اگر قیمت بالاتر از حالتی باشد که به منبع نزدیک است، منفعت U_r هنوز از وقتی که رله به مقصد خود چسبیده است، کمتر است. وقتی گره‌ی رله ای r حرکت خود را به سمت خارج از گره‌ی هدف(d) ادامه دهد، گره‌ی منبع s خرید سرویس ها را متوقف می کند زیرا ادامه‌ی درخواست و کمک از گره‌ی رله ای دیگربرای گره‌ی منبع اقتصادی نیست. به طور مشابه وقتی گره‌ی رله ای r در جهت عکس حرکت کند و در نقطه‌ی دوری از گره‌ی منبع قرار گیرد، گره‌ی منبع دوباره خرید را از گره های رله قطع می کند.
در شکل 1b ، ما به ترتیب منافع بهینه‌ی گره‌ی رله ای r و گره‌ی منبع s که می توان با استفاده از بازی پیشنهادی بدست آورد را نشان دادیم.وقتی گره‌ی رله ای r نزدیک گره‌ی منبع s است، هر دو گره ماکزیمم منفعت را دارا می باشند.دلیل این امر این است که در اطراف این محل گره‌ی رله ای r می تواند به بهترین حالت گره‌ی منبع را یاری کند و سودمندیش را افزایش دهد. همچنین قیمت بهینه‌ی گره‌ی رله ای در این حالت پایین تر از حالتی است که r در جاهای دیگر است.بنابر این گره‌ی منبع s انرژی بیش تری می خرد که این امر موجب افزایش سودمندی گره‌ی رله ای r می شود.

مسئله‌ی دو رله ای

ما همچنین از شبیه سازی های برای مسئله‌ی 2 رله ای استفاده کردیم و بدین وسیله بازی پیشنهادی را امتحان کردیم. در این شبیه سازی مختصات s و d به ترتیب عبارتند از: (100 m, 0 m) و(0 m, 0 m). گره‌ی رله ای r_1 در مختصات (50 m, 25 m) ثابت شده است. و گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در طول خط بین مختصات های (-250 m, 25 m) و (300 m, 25 m) در حرکت است. برای هر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ما c_i=0.1 قرار دادیم. دیگر تنظیمات مانند همان هایی است که در مسئله‌ی تک رله ای در مورد آنها بحث کردیم.
در شکل 2 ما می توانیم مشاهده کنیم که اگر چه تنها انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) حرکت می کند، قیمت های هر دو گره‌ی رله ای تغییر می کند. و s مقادیر مختلفی از انرژی را از آنها خریداری می کند. این حقیقت به این دلیل است که در بازی پیشنهادی، گره های رله ای بر همدیگر تأثیر می گذارند و با هم رقابت می کنند. رمانی که گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در نزدیکی d ( در مختصات (0 m, 0 m)) قرار دارد، این گره قیمت بالایی را همانند مسئله‌ی تک رله ای درخواست می کند با توجه به این مسئله ، r_1 قیمتش را افزایش می دهد و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) اندکی کاهش می یابد. وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در نزدیکی s و در مختصات (100 m, 0 m) قرار دارد، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) برای کمک به s از r_1 مناسب تر است وU( انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) )^* بسیار بالاست. از این رو برای اینکه منبع s برای خرید خدمت جذب شود، r_1 قیمتش را بسیارکاهش می دهد اما انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) هنوز کاهش می یابد. به دلیل آنکه نزدیک s است در نتیجه می تواند کمک مفیدتری را از گره های رله به s دهد. هر دو مقدار انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) و M در حدود این مکان به مقدار ماکزیمم خود می رسند. وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) از s و یا d دور می شود، قیمت انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) کاهش می یابد زیرا انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) توان رقابتی کمتری نسبت به r_1دارد. وقتی سودمندی کمتراز صفر باشد، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) از رقابت خارج شده و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) می شود. در آن لحظه، r_1 می تواند اندکی قیمتش را افزایش دهد زیرا هیچ رقابت دیگری در کار نیست. به هر حال گره‌ی منبع s از r_1 اندکی انرژی کمتر می خرد. این حقیقت، محرک r_1 برای پاسخ دهی به قیمت بالای را در غیاب رقیب خنثی می کند. در غیر این صورت انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) دوباره به رقابت باز می گردد. در نقطه‌ی انتقال، وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) از رقابت خارج می گردد، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) مقداری متوسط است.توجه کنید که وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به (50 m, 25 m) حرکت می کند( به همان مکانی می رود که r_1 قرار دارد)، مصرف انرژی، قیمت و سودمندی برای هر دو رله یکسان است. این بدان دلیل است که گره‌ی منبع تفاوتی میان آن دو گره رله قائل نشده و هر دو را یکسان در نظر می گیرد.

مسئله‌ی چند رله ای

ما سپس شبیه سازی چند رله ای را انجام دادیم و بوسیله‌ی آن بازی پیشنهادی را آزمودیم. مختصات گره‌ی منبع گره‌ی مسافت به ترتیب عبارت اند از: (100 m, 0m) و (0 m, 0 m). و گره های رله ای به طور یکسان در گستره‌ی فاصله ای [-50 m, 150 m] بر روی محور x و گستره‌ی فاصله ای [0 m, 20 m] قرار گرفتند. در شکل 3 ما می توانیم مشاهده کنیم هنگامی که تعداد کلی گره های رله ای موجود افزایش می یابد، رقابت میان گره های رله ای سخت تر می شود از این رو قیمت میانگین بر واحد گره‌ی رله ای کاسته می شود. گره‌ی منبع مقدار متوسط انرژی خریداری شده را در هنگامی که تعداد گره های رله ای بسیار زیاد نیست( کمتر از 3 تا)، افزایش می دهد زیرا قیمت میانگین کاهش یافته است. وقتی تعداد گره های رله ای بزرگتر شود(بیش از 3 تا)، گره‌ی منبع مقدار انرژی متوسط خریداری شده را کاهش می دهد زیرا آن انرژی را از گره های رله ای بیشتری می خرد. همانطور که پرداخت های کلی برای گره های بیشتر تقسیم می شود. بنابراین گره منبع با افزایش سودمندی همراه می شود.

سرعت همگرایی بازی پیشنهادی

همانطور که در بخش 3.4 توضیح داده شد، گره های رله ای پس از آنکه تعداد انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) تااز آنها بوسیله‌ی گره‌ی منبع انتخاب شدند، شروع به افزایش قیمت هایشان ( انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ) از انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) می کنند. بردار قیمت آنها در زمانt برابراست با:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) . از معادله‌ی (25) می فهمیم که مقدار انرژی بهینه‌ی خریداری شده بوسیله‌ی گره‌ی منبع در زمان t می تواند به صورت زیر بیان گردد:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
برای بدست آوردن انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) و به روز رسانی قیمت هایشان، گره های رله ای انتخاب شده در یک زمان هر یک از p_i (t) ها را به اندازه‌ی δ_i افزایش می دهند. گره‌ی منبع این قیمت را دریافت کرده و (∂P_(r_i)^*)/(∂p_i ) رابا استفاده از رابطه‌ی زیر محاسبه می کند:
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2)
علامت های تقریبی بالا از گره منبع را در معادله‌ی(38) جایگذاری می شود که صورت کسر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) (t) در معادله‌ی(49) تعریف شده است گره های رله ای می تواند P(t+1)=I(p(t)) را نتیجه دهند.
در فرایند به روز رسانی بالا، گره‌ی منبع می تواند مقدار تقریبی مشتقات را به وسیله‌ی معادله‌ی (50) برای همه‌ی گره های رله ای در یک زمان و بدون نیاز به تکرار یک به یک محاسبه کند. بنابراین این فرایند می تواند به عنوان یک تکرار دیده شود که به تعداد گره های رله بستگی ندارد. پس ما وقتی شبیه سازی ها را انجام می دهیم که دو با چهار گره‌ی رله ای برای کمک کردن به گره‌ی منبع و مشاهده‌ی رفتار همگرایی بازی پیشنهادی وجود داشته باشد. در شکل 4a این دیده می شود که این روش پیشنهادی همگرایی با سرعت بالایی به سمت SE، p^* دارد. این در کمتر از 15تکرار انجام می شود تا اینکه بردار قیمت p به مقدار بهینه‌ی خود همگرا گردد( وقتی دو گره در سیستم وجود داشته باشد که در این حالت a=1 ( a بیان کننده‌ی دریافت بر واحد نرخ است که پس از 10 باز تکرار برای a=0.2 است). علاوه بر این در شکل 4b رفتار همگراییR_(s,r,d) برای بهینه سازی نرخ انتقال با استفاده ازP_r^* و p^* به نظر سریع می باشد( اکسپوتنسیالی است.).در نهایت ما a=1 ثابت قرار دادیم و تعداد گره های رله ای را به سه و چهار افزایش دادیم و نشان دادیم که رفتار همگرایی قیمت ها در شکل های 4c و 4d به ترتیب چگونه است.ما می توانیم ببینیم که تعداد تکرارها در هنگامی که گره های بیش تری در سیستم موجود است، تقریبا ثابت است.

مقایسه با روش بهینه سازی متمرکز

برای مقایسه کارایی بازی ارائه شده با روش متمرکز ما دو شبیه سازی به صورت زیر انجام دادیم:
دو گره‌ی رله ای وجود دارد که تشکیل یک زوج مرتب (s,d) را می دهند. یکی از گره های رله ای در مختصات (50 m, 25 m) ثابت شده و دیگری در دو شبیه سازی به ترتیب در مختصات های (60 m, 25 m) و (40 m, 25 m) قرار می گیرد. برای روش متمرکز در معادله‌ی(45)، ما
انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) قرار داده و اجازا دادیم تا انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در گستره‌ی[ 10,20] mW تغییر کند.سپس ما می توانیم یک منحنی از نرخ های ماکزیمم به محدودیت های مصرف انرژِ کلی بدست آوریم. برای روش توزیعی، همانگونه که در بخش قبلی توضیح دادیم، با تغییر a و وجود همان محدودیت های قبلی، ما می توانیم همچنین مصرف انرژی کلی متفاوت و نرخ های ماکزیمم مربوطه را بدست آوریم.در شکل های 5a و 5b ما مشاهده کردیم که بازی پیشنهادی تحت مصرف انرژی یکسان، نرخ هایی مشابه با روش متمرکز بوجود می آورد.

اثر فاکتور پهنای باند

همانگونه که در بخش قبلی توضیح داده شد، برای شبکه های با محدودیت پهنای باند، پهنای باند باسد در بین گره‌ی منبع و گره های رله ای تقسیم گردد. اگر انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) از تعداد N گره های رله ای موجود ( انتخاب شده بوسیله‌ی گره‌ی منبع)بیشتر باشد، پس در معادله‌ی ( 10 )، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) می شود که این مسئله تأیید کننده‌ی این است که فاکتور پهنای باند در زمانی که گره های رله ای گره منبع را یاری می کنند، کاهش می یابد. بنابراین استفاده‌ی کمتر گره های رله ای ممکن است باعث افزایش زیاد U_s برای گره‌ی منبع شود.بنابراین برای شبکه های با محدودیت پهنای باند، این کافی نیست که گره منبع تنها یک تعداد از رله ها را انتخاب کند.در عوض پس از آنکه گره‌ی منبعی s گره های رله ای N^' را با استفاده از معیارهای کنارگذاشتن رله انتخاب می کند، s به طور مداوم تلاش می کند تا زیرگروهی از N^' را انتخاب کند که
U_s^* برای هر آزمایش بهینه باشند و زیرمجموعه ای از گره های رله ای را انتخاب می کند که باعث تولی
U_s^* بزرگتری شوند. در این بخش ما شبیه سازی هایی برای مشاهده‌ی اثر تغییر فاکتور پهنای باند انجام دادیم.
ما a=0.85 در نظر گرفتیم، گره‌ی رله ای r_1 در مختصات ( 100 m, 5 m) و گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) در طول خط میان مختصات های (-250 m, 5 m) و (300 m, 5 m) در حرکت است. در شکل 6 ما مشاهد کردیم که U_s^* ایجادی بوسیله‌ی گره‌ی منبع تحت 4 سناریو بدست می آید.یعنی وقتی که هیچ گره‌ی رله ای، گره‌ی رله ای انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) ، گره‌ی رله ای r_1 و یا هر دوی آنها برای کمک مهیا باشند. ما می بینیم که وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) به سمت r_1 و گره‌ی منبعی s حرکت کند( یعنی محور x خطوط انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) درفاصله‌ی تاکتیکی)، هر دو
r_1 و انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) برای گره‌ی s سودمند هستند.علاوه بر این همانگونه که مورد مسئله‌ی چند رله ای در بخش 4.3 توضیح داده شد، رقابتی میان دو گره رله ای وجود دارد. میانگین انرژی بوجود آمده از گره‌ی رله ای در مقایسه با مسئله‌ی تک رله ای بسیار زیادتر است در حالی که میانگین پرداخت پایین تر است. از این رو اگر چه انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) تنها 1/3 است اما برای i=1, 2، انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) هنوز از انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) بزرگتراست و هر دو گره‌ی رله ای انتخاب می شوند. وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) از s دور می شود، از انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) مزیت کمتری پیدا کرده و درخواست قیمت بالاتری می کند. بنابراین انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) کاسته شده و کوچکتر از U_s می شود که در آن انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) برابر ½ است. بنابراین انتخاب r_1 به تنهایی بهتر از انتخاب هر دو گره‌ی رله ای است.وقتی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) از s دور شود، مزیت های استفاده‌ی s از آن از بین می رود. از این رو انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) کنارگذاشته می شود و فاکتور پهنای باند از 1/3 به ½ تغییر می کند. بنابراین دو پستی و بلندی انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) وقتی مختصات x انتخاب رله‌ی توزیعی و کنترل قدرت برای شبکه های ارتباطی مشارکتی با چندین کاربر(2) تقریباm 70 m , 140 است.

نتیجه گیری

در این مقاله ما یک روش تئوری بازی برای تخصیص منبع توزیعی در شبکه های ارتباطاتی چند کاربره پیشنهاد کردیم. هدف ما پاسخ گویی به دو سوال است: در چه چیزی باید از رله استفاده شود؟ و چه میزانی از انرژی برای رله ها نیاز است تا بوسیله‌ی آن انتقال در ارتباط مشارکتی ایجاد شود؟ ما از یک بازی استراکبرگ برای برسی مزایای گره‌ی منبع و گره های رله ای استفاده کردیم. روش پیشنهادی نه تنها به گره منبع کمک می کند تا گره های بهبنه را انتخاب کند، بلکه همچنین کمک می کند تا گره های رله ای درخواست قیمت بهینه را داشته باشند و سودمندی را ماکزیمم کنند. با توجه به نتایج شبیه سازی، گره های رله ای نزدیک تر به گره‌ی منبع می توانند نقشی مهم در افزایش سودمندی گره‌ی منبع داشته باشند از این رو گره‌ی منبع انرژی بیش تری از این گره های رله ای انتخاب شده می خرد.اگر تعداد کل گره های رله ای موجود افزایش یابد، گره منبع می تواند ارقام سودمندی بالاتری بدست آورند و پرداخت میانگین به گره های رله ای کاسته می شود زیرا میزان رقابت گره های رله ای افزوده شده است. این مسئله همچنین نشان داده شد که تخصیص منبعی توزیعی می تواند کارایی قابل قیاسی با روش متمرکز داشته باشد( بدون آنکه نیازمند اطلاعات CSI باشد). شبکه‌ی بر اساس روش پیشنهادی ما می تواند تعمیم داده شود وبه عنوان یکی از یک رکن اساسی در شبکه های وایرلس و hoc مورد استفاده قرار گیرد و بواسطه‌ی آن مشارکت در میان گره های توزیعی رونق یابد.
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.



 

 



ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط