پروپوزال طراحی یک الگوی تخصیص کانال مبتنی بر polling با استفاده از آتاماتای یادگیر

تخصیص ایستای کانال در شبکه ها موجب کاهش کارایی در استفاده کاربران از منابع شبکه می شود؛ به همین دلیل مدل های پویای تخصیص کانال به عنوان یک راهکار کارآمد برای حل این مشکل پذیرفته شده و درحال توسعه هستند. در این مدل ها، منابع شبکه بصورت پویا در اختیار کاربران قرار می گیرد. کارایی شبکه بطور مستقیم با استراتژی تخصیص کانال مورد استفاده در شبکه رابطه دارد. بنابراین یک استراتژی کارآمد در تخصیص کانال به کاربران می تواند مستقیما گذردهی شبکه را بهبود بخشیده و کانال هایی با اعتماد بالاتر و دوره استفاده بیشتر را در اختیار کاربران شبکه قرار دهد. استراتژی های انتخاب و تخصیص کانال عموما با سه چالش عمده روبرو هستند :

 1- ماهیت پویای کانال ها: در صورت تخصیص یک کانال به کاربران و بازگشت کاربران دارای مجوز، وضعیت کانال تغییر کرده و کاربران بدون مجوز باید کانال انتخاب شده را ترک کنند.

 2- تنوع عملکرد کانال ها: کانال های دارای بازه فرکانسی مختلف، نرخ داده و برد رادیویی متفاوتی خواهند داشت و این ویژگی عمل انتخاب و تخصیص کانال به کاربران در کاربردهایی مانند مسیریابی را مشکل می کند.

 3-  عدم وجود کانال کنترلی مشترک در سیستم های رادیوشناختی: بدلیل ماهیت پویای کانال و امکان تغییر وضعیت آن در هر لحظه، امکان استفاده از یک کانال به عنوان کانال کنترلی مشترک در شبکه های رادیو شناختی وجود ندارد و این امر باعث بروز مشکل در ردوبدل بسته های کنترلی بین کاربران رادیوشناختی می شود.

یکی از راهکارهای پویا برای تخصیص کانال به کاربران، روش های مبتنی بر polling می باشد. در مدل ایستای تخصیص کانال TDMA ، کانال تخصیص یافته به یک کاربر حتی در صورتی که کاربر مورد نظر فعالیتی انجام ندهد اشغال خواهد ماند. با فرض اینکه امکان رد و بدل پیام هایی در رابطه با وضعیت کاربر بین کنترلگر سیستم TDMA و کاربران وجود داشته باشد؛ در اینصورت می توان از بازه زمانی متعلق به کاربر خاموش برای کاربر بعدی استفاده کرد. این حالت از تخصیص کانال را polling می نامند. 

مسئله اساسی در روش های مبتنی بر polling، زمانبندی صحیح برای تخصیص کانال مناسب به کاربران مناسب است. این عمل به وضعیت کانال و شناخت رفتار کاربران وابسته است. بنابراین با استفاده از تکنیک هایی که عمل تخصیص کانال را براساس شناخت محیط انجام می دهند مناسب خواهد بود. در مواجهه با محیط هایی پویا از این قبیل، استفاده از شیوه های یادگیری تقویتی کاراتر خواهد بود. در یادگیری تقویتی یک عامل یادگیرنده در طی یادگیری با فعل و انفعالات مکرر با محیط، به یک سیاست کنترل بهینه می‌رسد. کارایی این فعل و انفعالات با محیط بوسیله بیشینه (کمینه) بودن پاداش (جریمه) عددی که از محیط گرفته می‌شود، ارزیابی می‌گردد. مزیت اصلی یادگیری تقویتی نسبت به سایر روشهای یادگیری عدم نیاز به هیچگونه اطلاعاتی از محیط است . یکی از روشهای یادگیری تقویتی، آتوماتای یادگیر  است . با استفاده از این روش می توان الگوریتمی برای تخصیص کانال به کاربران مبتنی بر polling ارائه نمود. پیش بینی می شود بتوان با استفاده از قابلیت یادگیری تقویتی در آتاماتای یادگیر یک الگوی کارآمد به منظور تخصیص کانال به کاربران ارائه نمود.

هدف کلی از انجام این تحقیق ارائه یک الگوی جدید به منظور تخصیص کانال مبتنی بر polling با استفاده از آتاماتای یادگیر می باشد. برای رسیدن به این هدف، باید اهداف کاربردی زیر برآورده گردد:

• ارائه یک مدل آتاماتای یادگیر مبتنی بر پاداش و جریمه برای تخصیص بهینه کانال به کاربران

• کاهش نرخ بدون استفاده در شبکه با استفاده از روش پیشنهادی

• افزایش گذردهی شبکه با استفاده از راهکار تخصیص کانال مبتنی بر polling