تحسين أداء شبكات Wi-MAX باستخدام الهوائيات الموجهة وخوارزميات إدارة الموارد

Abstract: using directed antennas in a WiMAX network, with the standard method of connection between the SS subscriber station and the RS Relay station which was based on the distance between nodes, becomes useless. Hence, we need for a new method of linking different from its being dependent on distance, It is not necessary for a user to link with nearest relay station.

Since the new method will not adopt a standard based on distance, it was necessary to consider a set of new standards aimed at comprehensively improving network efficiency, such as increasing throughput, reducing network delay and reducing interference during link assignment SS-RS.

The first search expansion algorithm has been proposed to form a tree structure that directs the communication path between subscriber and base station through relay stations in a multi-hop network scenario.

Then a second algorithm was proposed that works to achieve load balancing between relay stations, and finally a third algorithm was proposed that directs the stations ’radiation according to the path of minimum interference.

the opnet modular program was used to implement and analyze the performance of the proposed algorithms, and the results showed a remarkable improvement in throughput and minimizing delay, which are the two main metrics of measuring network performance.

Keywords: First Search Breadth Algorithm, pointing antennas, relay stations, multi-hop network, throughput, delay.

المستخلص: عند استخدام الهوائيات الموجهة في شبكة WiMAX يصبح غير مجدي استخدام الطريقة القياسية المعتمدة على المسافة لربط طرفية المستخدم subscriber station مع محطة الترحيل Relay station مما يستدعى تطوير طريق أخرى. 

يقترح البحث لربط العقد طرق لا تعتمد على المسافة، بهدف التحسين الشامل لأداء الشبكة (زيادة الإنتاجية، تقليل تأخير الشبكة وتقليل التداخل عند تخصيص الموارد الراديوية) من خلال اعتماد خوارزميات للتحكم بالطوبولوجيا والتداخل وموازنة الحمولة بحيث نرفع الحد الأدنى لمعدل بيانات الشبكة مع الحفاظ على تخديم جميع المستخدمين SSs.

الخوارزميات المقترحة مناسبة للاستخدام عندما يكون لكل المشتركين SS معدل بيانات ثابت مع عدالة وإنصاف في توزيع الموارد.

إن معدل بيانات الارتباط سيكون معتمداً على توجيهية الهوائي المستخدم فإذا كان عرض الحزمة مرنًا ومتغيرًا يمكن لكل RS دعم معدل بيانات مختلف.

تم اقتراح خوارزمية البحث عن الأفضل أولا لتشكيل بنية شجرية توجه مسار الاتصال بين المشترك والمحطة القاعدية عبر محطات الترحيل في شبكة متعددة القفزات، ولتحسين أداء هذه الخوارزمية ومعالجة التحميل الزائد على بعض العقد تم اقتراح خوارزمية مطورة تضمن تحقيق توازن أفضل للحمولة، كما تم اقتراح تطويرات لتوجيه إشعاع المحطات وفق المسار الأقل تداخلاً.

تم استخدام برنامج opnet modular لتنفيذ وتحليل أداء الخوارزميات المقترحة وبينت النتائج تحسن واضح في الإنتاجية throughput وتقليل التأخير delayكأهم المعايير المعتمدة في قياس أداء الشبكات 

الكلمات المفتاحية: خوارزمية البحث عن الأفضل أولا، الهوائيات الموجهة، محطات الترحيل، الشبكة متعددة القفزات، الإنتاجية، التأخير.