۲-۳- پهنای باند
در ارتباطات، تفاوت بین بالا­ترین و پایین­ترین فرکانس­ها را پهنای باند گویند.
در یک شبکه تلفنی پهنای باند۳۰۰۰ هرتز است که از تفاوت بین پایین­ترین فرکانس ارسالی ممکن که ۳۰۰ هرتز است و بالا­ترین فرکانس ممکن که ۳۳۰۰ هرتز می­باشد به وجود می ­آید. در شبکه ­های کامپیوتری بزرگترین پهنای باند به سریع­ترین یا بزرگترین ظرفیت انتقال داده دلالت دارد [۱۸].
۲-۴- توزیع تکی
توزیع تکی اصطلاحی است که به ارتباطی گفته می­ شود که در آن اطلاعات از نقطه­ای به نقطه دیگر انتقال می­یابد. در این حالت تنها یک فرستنده و یک گیرنده داریم و اطلاعات از یک فرستنده به یک گیرنده خاص فرستاده می­ شود. هنوز توزیع تکی به عنوان بیشترین نوع انتقالات در شبکه ­های و اینترنت کاربرد دارد. شکل ۲-۳ نمونه ­ای از توزیع تکی را نشان می­دهد.
شکل ۲-۳- توزیع تکی
۲-۵- توزیع همگانی
توزیع همگانی به ارتباطی گفته می­ شود که در آن اطلاعات از یک نقطه به تمام نقاط فرستاده می­ شود. در این حالت تنها یک فرستنده وجود دارد، اما اطلاعات به تمام گیرنده­های مرتبط فرستاده می­ شود. از توزیع همگانی می­توان برای ارسال یک پیام یکسان به تمام کامپیوترها در یک شبکه استفاده کرد. شکل ۲-۴ نمونه ­ای از توزیع همگانی را نشان می­دهد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۲-۴- توزیع همگانی
۲-۶- توزیع چندگانه
توزیع چندگانه به ارتباطی گفته می­ شود که در آن اطلاعات از یک نقطه به مجموعه ­ای از نقاط فرستاده می­ شود در این حالت یک و یا شاید چند فرستنده داشته باشیم که اطلاعات را به گروهی از گیرنده­ها می­فرستند. (تعداد گیرنده­ها می ­تواند یک یا بیشتر باشد) نمونه ­ای از کاربرد توزیع چندگانه در کنفرانس­های تلفنی و ارسال ویدیو یا صدا به گروه خاصی از گیرنده­هاست.
شکل ۲-۵ نمونه ­ای از توزیع چندگانه را نشان می­دهد [۲۳].
شکل ۲-۵- توزیع چندگانه
۲-۷- توزیع قابل اعتماد^[۷۳]
ما نیاز به تعریف دقیقی از توزیع قابل اعتماد داریم. تعریف­های متعددی در این زمینه موجود است. تعریفی کلی در سال ۲۰۰۲ توسط لی^[۷۴] ارائه شد که در آن سه سطح از توزیع قابل اعتماد بسته داده ­ها مشخص شده است که در ادامه آمده­اند:

1. 1. تمام بسته­های داده ­ها رسانده شوند.

1. 1. تمام ترتیب­ها بین بسته­ها نگهداری شود.

1. 1. ترتیب کلی رساندن بسته­ها حفظ شود.

تمام تعریف­ها نیاز دارند که فرستنده یک بسته داده را ارسال کند و تمام گیرنده­های موجود در توزیع چندگانه آن را دریافت کنند. در صورتی که چند بسته داده ارسال شود که گیرنده­های آن­ها مشابه یا متمایز باشند، هیچ تضمینی وجود ندارد که ترتیب خاصی برای دریافت بسته­ها حفظ شود. به عنوان مثال اگر فرستنده دو بسته را ارسال کند، گیرنده مایل است که را قبل از دریافت کند در حالی که ممکن است تمایل داشته باشد با ترتیب عکس بسته­ها را دریافت کند (یعنی را قبل از دریافت کند). حال آن­که رساندن تمام بسته­ها می ­تواند به عنوان کم­ترین نیاز هر مکانیزم توزیع قابل اعتماد در نظر گرفته شود، در برخی موارد شرط­های دقیق­تر و سخت­گیرانه­تری مورد نظر می­باشد، به عنوان مثال ممکن است ترتیبی که بسته­ها دریافت می­شوند به عنوان شرط مورد نیاز در توزیع قابل اعتماد باشد برای نمونه می­توان به گونه ­ای از توزیع چندگانه اشاره کرد که در آن بسته­ها، اعمال روی داده ­ها را به روز­ رسانی می­ کنند. اگر دو گیرنده این بسته­های به روز رسانی را با ترتیب­های متفاوت دریافت کنند، نتایج متفاوت خواهند بود. به عنوان مثال فرض کنید که یک متغیر صحیح با مقدار اولیه ۱۰ داریم. اگر بسته به گیرنده بگوید که مقدار را دو برابر کند و بسته از گیرنده بخواهد که ۵ واحد به اضافه کند، مقدار نهایی بعد از اینکه ابتداو سپس را دریافت کند، ۲۵ خواهد بود، به صورت مشابه مقدار نهایی گیرنده که ابتدا و سپسرا دریافت کرده است ۳۰ خواهد بود، زیرا ابتدا ۵ واحد بهاضافه کرد و بعد از آن مقدار آن را دو برابر نمود.
تفاوت بین تعریف­های دوم و سوم توزیع قابل اعتماد در قید پذیرش بسته­های متفاوت است. جدی­ترین تعریف، تعریف سوم است که ترتیب بین تمام بسته­های توزیع چندگانه تعریف می­ شود (که می­توانند از فرستنده­های یکسان یا متفاوت فرستاده شده باشند) و اجبار می­ کند که تمام گیرنده­ها تمام بسته­ها را دقیقا به ترتیب دریافت کنند. ترتیبی که در آن بسته­های توزیع چندگانه به تمام گیرنده­ها فرستاده می­شوند، ترتیب کلی^[۷۵] نامیده می­ شود.
تعریف دوم کمی ضعیف­تر است و ترتیبی را اجرا می­ کند که به آن ترتیب جزئی^[۷۶] روی بسته­های توزیع چندگانه رسانده شده گفته می­ شود که درآن روی تمام بسته­ها قید ترتیب نداریم. به صورت بسیار مختصر، این تعریف می­گوید که اگربتواند روی تاثیر بگذارد، تمام گیرنده­ها بایدرا پیش از دریافت کنند، در صورتی که هیچ تاثیری روی نداشته باشد گیرنده­ها می­توانند بدون ترتیب خاصی بسته­هایو را دریافت کنند. بسته می ­تواند روی بسته این چنین تاثیر بگذارد:

1. 1. بعد از توسط فرستنده­ای یکسان ارسال شود.

1. 1. هنگامی توسط فرستنده ارسال شود کهدریافت شده باشد.

در این موارد می­گویند که بر مقدم است. از آن­جایی که این رابطه ترتیبی را برای تمام بسته­ها اجبار نمی­کند، به آن ترتیب جزئی گویند [۱۰].
فصل سوم
توزیع قابل اعتماد کد محور در شبکه ­های بی­سیم
مقدمه
توزیع قابل اعتماد کد محور، انتشار بدون اتلاف داده ­ها از یک فرستنده به گروهی از گیرنده­ها، دارای کاربرد­های وسیعی می­باشد. اخیرا از کد­گذاری شبکه­ ها در توزیع قابل اعتماد در شبکه ­های بی­سیم استفاده شده است، جایی­که چند بسته از دست رفته با گیرنده­های متمایز تحت عمل با هم ترکیب می­شوند و مجددا تحت یک انتقال ارسال می­گردند، که در کاهش پهنای باند بسیار موثر است. از آن­جا که عمل ساده نمی­تواند فرصت­های بالقوه کد­گذاری را کاملا بکار گیرد و یافتن مجموعه بهینه از بسته­های از دست رفته برای عمل یک مساله بهینه سازی است، در این فصل به بررسی عمل­های کد­گذاری کلی­تری می­پردازیم و به صورت اخص دو طرح جدید را نیز ارئه می­کنیم. طرح استاتیک که یک بسته کد­گذاری شده را مرتبا انتقال می­دهد تا هنگامی که تمام گیرنده­هایی که تمایل به دریافت این بسته دارند، این بسته را دریافت کنند و طرح پویا که در آن بسته کد­گذاری شده بعد از دریافت توسط یک یا چند گیرنده به روز رسانی می­ شود. سپس با بررسی تحلیلی و شبیه سازی شده این دو طرح، نشان می­دهیم که طرح­های مورد بحث قرار گرفته، پهنای باند مورد نیاز را نسبت به طرح­های کد محور دردسترس بسیار کاهش می­ دهند، به خصوص در حالتی که بسته­های از دست رفته و تعداد گیرنده­ها زیاد باشد.
۳-۱- تاریخچه
پهنای باند یکی از مسایل مهم در شبکه ­های بی­سیم است. تکنیک­های کد­گذاری شبکه که به گره­های شبکه این امکان را می­دهد که عمل کد­گذاری را روی داده ­ها انجام دهند، تاثیر بسیاری در کاهش پهنای باند و مصرف انرژی در شبکه ­های بی­سیم دارند، این مساله در سال ۲۰۰۰ توسط آلسود^[۷۷] بررسی شد[۱]. امروزه تلاش­ های قابل توجهی در خصوص استفاده از کد­گذاری شبکه­ ها در نمونه­های ارتباطی متفاوت صورت گرفته است. یو^[۷۸] در سال ۲۰۰۵ نشان داد که تغییر اطلاعات مستقل بین دو گره در یک شبکه بی­سیم می ­تواند توسط کد­گذاری شبکه و توزیع فیزیک محور صورت گیرد[۲۷]. لی^[۷۹] در سال­های ۲۰۰۴ و ۲۰۰۵ به بررسی حالاتی از چندین توزیع تک گیرنده پرداخت و دریافت که کد­گذاری شبکه تنها می ­تواند فوایدی حاشیه­ای داشته باشد[۱۳، ۱۴]. کاتی^[۸۰] در سال ۲۰۰۶ کد­گذاری را ارائه داد که در آن کد­گذاری بر اساس معماری شبکه صورت می­گیرد () و به صورت موثری بازده شبکه را در شبکه ­های بی­سیم بالا می­برد[۹]. در سال­های ۲۰۰۶ و ۲۰۰۷ ، سنگوپتا^[۸۱] به بررسی
کد­گذاری شبکه با عمل بر اساس معماری شبکه پرداخت[۲۰، ۲۷]. تلاش­هایی نیز در خصوص تخمین بازده شبکه­ هایی بی­سیم در حالت کد­گذاری بر اساس ساختار شبکه صورت گرفته است[۱۲، ۱۶، ۲۷]. روای هب^[۸۲] ترکیبات کلی و پیچیده­تری را نسبت به ترکیبات تحت نام کد­بندی شاخص^[۸۳] بررسی کرد[۲۴]. اخیرا تلاش­هایی نیز در خصوص کد­گذاری فیزیک محور شبکه ­های بی­سیم صورت گرفته است[۸، ۳۰]. یو در سال ۲۰۰۵ نشان داد که در یک شبکه سیار استفاده از کد­گذاری شبکه به منظور می­نیمم کردن هزینه توزیع می ­تواند به صورت یک مساله بهینه سازی خطی مدل سازی شود [۲۱]. الگوریتم­های غیر متمرکزی توسط لون^[۸۴] در سال ۲۰۰۶ به منظور ساخت درخت توزیع با هزینه می­نیمم ارائه شدند[۱۷]. پارک^[۸۵] در سال ۲۰۰۶ به بررسی تئوری توزیع چندگانه به وسیله کد­گذاری در شبکه ­های غیر قابل اطمینان پرداخت [۲۲] با توجه به کاربرد کد­گذاری شبکه برای توزیع در شبکه ­های بی­سیم، الگوریتم­هایی احتمالی و قطعی برای توزیع به ترتیب توسط فراگولی^[۸۶][۵، ۶] و لی[۱۳] ارائه شدند که نتایجی مهم در ذخیره سازی انرژی داشتند.
توزیع قابل اعتماد، انتشار بدون اتلاف داده ­ها از یک فرستنده به گروهی از گیرنده­ها، کاربرد­های وسیعی در انتشار داده ­های دادوستد از یک موسسه مالی به مشتری­هایشان دارند. توزیع قابل اعتماد نه تنها از اتلاف داده ­ها جلوگیری می­ کند بلکه تاخیر حاصل از انتقال را نیز مورد اغماض قرار می­دهد. پیش از این برای اطمینان از توزیع قابل اعتماد، منبع به آسانی داده ­های از دست رفته (یعنی بسته­هایی که توسط گیرنده­ها دریافت نشده­اند) را یکی یکی منتقل می­کرد. در سال ۲۰۰۷ نگوین^[۸۷] از کد­گذاری شبکه­ ها برای توزیع در شبکه ­های بی­سیم استفاده کرد و دو طرح استاتیک و پویا را بر اساس کد­گذاری شبکه­ ها اراده داد. ایده­ این طرح­ها بدین صورت است که ابتدا بسته­های از دست رفته را در حافظه ذخیره می­ کنند، سپس به جای ارسال یکی یکی بسته­های از دست رفته، منبع یک مجموعه بهینه از بسته­های از دست رفته با گیرنده­های متمایز را تحت عمل با هم ترکیب می­ کند و تحت یک انتقال این بسته کد شده را ارسال می­نماید. به عنوان مثال، فرض کنید که گره مبدا باید بسته­های را به و بفرستد. گره مبدا در ابتدا بسته­های ، و را یکی یکی ارسال می­ کند تا توسط و دریافت شوند. علاوه بر این فرض می­کنیم که و توانسته ­اند به ترتیب بسته­های ، و ، را با موفقیت دریافت کنند. از آن­جایی که بسته­های از دست رفته که مایل به دریافت آن بود و که تمایل به دریافت آن داشت، دارای گیرنده­های متمایز هستند، گره مبدا به جای ارسال مجدد و جداگانه و ، را ارسال می­ کند. با دریافت توسط ، او می ­تواند با بهره گرفتن از بسته که قبلا آن را دریافت کرده است بسته را احیا کند. به صورت مشابه با دریافت ، نیز قادر به احیای بسته خواهد بود. تفاوت عمده طرح استاتیک و پویا این است که در طرح استاتیک بسته کد­گذاری شده (با عمل) متناوبا ارسال می­گردد تا هنگامی که تمام گیرنده­هایی که تمایل به دریافت این بسته دارند، بسته را دریافت کنند. در حالی که در طرح پویا بسته کد­گذاری شده به منظور بهبود تاثیرات انتقال، در هر انتقال به صورت پویا به روز رسانی می شود. (در بخش ۳-۲-۳ به بررسی این مطلب می­پردازیم) به منظور بیشتر مشخص شدن آنچه گفته شد به بررسی مثالی ساده می­پردازیم. شکل ۳-۱ شبکه­ ای با دو گیرنده و و ۹ بسته را نشان می­دهد. در این مثال بسته­ها با اعداد ۱ تا ۹ مشخص شده ­اند.