الگوریتم زمان­بندی در دوسطح^[۶۷]
این الگوریتم در دو سطح درجهت فروسو طراحی شده است. ایده­ سطح بالاتر این الگوریتم بر اساس نظریه کنترل خطی زمان گسسته بوده و در سطح پایینی از دو الگوریتم زمان­بندی یکی برای انتخاب کاربران بلادرنگ و دیگری برای کاربران غیربلادرنگ استفاده شده است. در این الگوریتم، زمان به عنوان یک دنباله­ی بی ­پایان از فریم­ها نظر گرفته می­ شود. عملکرد این الگوریتم به­گونه ­ای است که در ابتدای هر فریم، براساس الگوریتم زمان­بندی سطح فریم ^[۶۸]میزان اطلاعاتی که هر منبع اطلاعات باید در مدت زمان فریم جاری یعنی ۱۰ میلی­ثانیه ارسال کند، محاسبه می­ شود. سپس در سطح پایین­تر الگوریتم با توجه به نوع ترافیکی که کاربران دارند از الگوریتم PF یا MT بر اساس نوع ترافیک استفاده می­ شود. دو سطح طراحی شده این الگوریتم در شکل زیر به صورت مصور قابل مشاهده است]۳۱[:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل‏۳‑۲ ساختار مصور الگوریتمTLS [31]
سطح بالایی زمان­بندی
الگوریتم FLS که در بالاترین سطح این الگوریتم قرار دارد، با بهره گرفتن از استدلال نظریه­ کنترل خطی زمان گسسته، طراحی شده است. در سیستم در نظر گرفته شده برای این الگوریتم، فرض شده است که کانال بی­سیم بین Nجریان ترافیک فعال تسهیم شده­است. بسته­ها برای ارسال شدن در صف­های تشکیل شده در ایستگاه مبنا مربوط به هر جریان منتظر می­مانند تا سیاست مشخص الگوریتم در ابتدای هر بازه­ی زمانی ارسال اجرا شده و بلوک منابع موجود به کاربران منتخب تخصیص یابد. FLS نیازهای همه صف­ها را در شروع هر فریم با یک ساختار حلقه­ بسته کنترل، ارزیابی می­ کند. نقش الگوریتم زمان­بندی FLS در سطح بالایی الگوریتم برای ارزیابی کل اطلاعاتی که منبع بلادرنگ iام باید در kامین فریم ارسال کند، ، با بهره گرفتن از ساختار کنترل حلقه بسته است. به همین منظور یک ساختار حلقه بسته برای محاسبه­ی این مقدار در ادامه معرفی خواهد شد. برای محاسبات ابتدا پارامترهای مورد نیاز برای
محاسبه­ی به این صورت تعریف می­شوند که، ، بیانگرکل اطلاعاتی است که باید در فریم kام توسط کاربر iام ارسال شود و به عنوان زمان شروع امین فریم برای امین منبع در نظر گرفته می­ شود. بازه­ی نمونه­برداری برابر با است که برابر با طول فریم یعنی است. رابطه­ ۳-۱۹ رفتار منبع اطلاعات صف iام را مدل می­ کند:
(۳-۱۹)
در رابطه­ ۳-۱۹، برابر با طول iامین صف در زمان ، طول iامین صف در زمان ، برابر با میزان اطلاعاتی است که در طول فریم kام باید ارسال گردد و نیز میزان اطلاعات اضافه­شده به صف در طول فریم kام است. در واقع این رابطه­ بیان می­ کند که اختلاف طول صف کاربر مشخص iام در فریم (k+1)ام و فریم kام برابر با اختلاف تعداد بیتی که در طول فریم به صف اضافه شده و مقدار بیتی که کاربر باید در طول فریم ارسال کند، می­باشد. همانطور که پیشتر بیان گردید، در ابتدای فریم kام، FLS کل اطلاعات ارسالی توسط جریان iام در فریم درنظر گرفته شده را محاسبه می­ کند. حال با توجه به آنچه در ابتدای بخش بیان گردید، نیاز به طراحی یک قانون کنترل است. از طریق قانون کنترل می­توان میزان اطلاعاتی که کاربر باید در فریم kام ارسال کند تا حد تاخیر فراهم شود، محاسبه می­ شود. علاوه بر فراهم آوردن حد تاخیر، پایداری ورودی محدود، خروجی محدود^[۶۹] سیستم که به صورت رابطه­ی۳-۱۹ تعریف شده است، نیز باید فراهم گردد. پایداریBIBO به این معنی می­باشد که دامنه­ خروجی سیستم با فرض محدود بودن دامنه­ ورودی از یک حدی بیشتر نمی­ شود. روند محاسبات با در نظر گرفتن قانون کلی کنترل مطابق رابطه­ ۳-۲۰ شروع می­ شود :
(۳-۲۰)
معادله­ ۳-۲۰، به این معنی است که مقدار اطلاعاتی که باید توسط جریان iام در طول فریم kام ارسال شود با فیلتر کردن سیگنال از طریق یک فیلتر خطی تغییرناپذیر با زمان با پاسخ ضربه­ی بدست­آمده است.
فرض استراتژی طراحی برای پیدا کردن تابع مناسب بوده که پایداری BIBO را برای سیستم برقرار کند و تاخیر صف­ها را نیز ضمانت می­ کند. این خاصیت بیان می­ کند که FLS هرگز یک پهنای باند نامحدود را تخصیص نمی­دهد زیرا دامنه­ ورودی سیستم به علت عدم تولید یک نرخ نامحدود بسته، محدود است.
نظریه­ی۱:سیستم BIBO پایدار است و تاخیر صف برای iامین صف کوچکتر از بازه­ی نمونه­برداری خواهد شد، اگر پاسخ حلقه بسته به صورت عبارت ۳-۲۱ است:
(۳-۲۱)
در رابطه­ ۳-۲۱، طول پاسخ ضربه بوده به صورتیکه رابطه­ ۳-۲۲ برقرار است:
(۳-۲۲)
با در نظر گرفتن اینکه هر بازه­ی نمونه­برداری به اندازه­ طول بکشد، حد بالای تاخیر صف به صورت رابطه­
۳-۲۳ است:
(۳-۲۳)
حال می­توان تابع انتقال را طراحی نمود. در حقیقت، رابطه­ ۳-۲۱ برای پاسخ ضربه­ی سیستم هنگامی مورد استفاده قرار می­گیرد که تابع انتقال کنترل کننده به صورت رابطه­ ۳-۲۴ باشد:
(۳-۲۴)
این موضوع خیلی مهم است که ایده­ پیشنهاد شده قادر است که حد تاخیر را در حضور اختلال زودگذر کانال نیز ضمانت کند. منظور از اختلال این است که یک کاربر نتواند کل اطلاعات محاسبه شده­ توسط FLSرا تا پایان فریم جاری، ارسال کند. اگر یک کاهش ناگهانی در کیفیت کانال اتفاق بیفتد ارسال اطلاعات با مشکل مواجه می­ شود. برای حل این مشکل الگوریتم FLS، زمان­بندی آن­ها را در فریم بعدی انجام می­ شود. بنابراین با این کار از انقضای زمان پایان بسته­ها جلوگیری می­ کند.با توجه به مقدار بدست آمده برای با قرار دادن این مقدار در رابطه­
۳-۲۴ و عکس تبدیل Z گرفتن از آن، تعداد بیتی که هر کاربر در فریم kام باید ارسال کند به صورت رابطه­ ۳-۲۵ بدست می ­آید:
(۳-۲۵)
در رابطه­ ۳-۲۵، به نوع ترافیک وابسته است که برای ترافیک­های صدا مقدار ۱۱ و برای ترافیک­های ویدئو مقدار ۹ درنظر گرفته شده است. ضریب در این سیستم برای مدل فیلتر زمان گسسته مورد استفاده قرار گرفته است. مقدار ضریب مشخص می­ کند چطور اطلاعات قرار گرفته در صف روی بازه نمونه­برداری متوالی گسترش یافته است. این مقادیر از رابطه­ ۳-۲۶ محاسبه می­ شود:
(۳-۲۶)
سطح پایین­تر زمان­بندی کننده
برای هر ۱۰بازه­ی زمانی ارسال که تشکیل دهنده یک فریم می­باشند، سطح پایین­تر مطابق با الگوریتم زمان­بندی (PF)^[70] بلوک منابع را به کاربران غیر بلادرنگ و الگوریتم بیشترین گذردهی به کاربران بلادرنگ تخصیص می­دهد. در kامین بازه­ی زمانی ارسال فقط جریان­هایی که هنوز کل اطلاعات محاسبه­شده­­شان توسط الگوریتم FLS، یعنی را در بازه­ی زمانی ارسال قبلی ارسال نکرده ­اند در همان فریم زمان­بندی شده و اطلاعاتشان را ارسال می­ کنند. بنابراین یک منبع اطلاعات که کل اطلاعات محاسبه شده­اش از طریق الگوریتم FLS را ارسال کرده است، فرصت ارسال را تا شروع فریم بعدی از دست خواهد داد. حال در هر بازه­ی زمانی ارسال بین کاربرانی که بین آنها زمان­بندی صورت می­گیرد. ابتدا کاربران دارای ترافیک بلادرنگ انتخاب و از طریق الگوریتم بیشینه گذرده زمان­بندی می­شوند و با توجه به شرایط کانال که در این الگوریتم در هر ۲ بازه­ی زمانی ارسال یک­بار توسط کاربران به ایستگاه مبنا گزارش داده می­ شود و مقدار سیگنال به نویزشان بلوک منبع دریافت می­ کنند. بعد از تخصیص بلوک منابع به کاربران بلادرنگ اگر بلوک منابعی باقی مانده بود به کاربران غیربلادرنگ که از طریق الگوریتم عدالت نسبی
زمان­بندی شده ­اند، تخصیص می­یابد. الگوریتم عدالت نسبی بلوک منابع را در جهت فروسو به کاربر غیربلادرنگی که دارای بهترین مقدار است، تخصیص می­دهد. مقدار مربوط به iامین کاربر در jامین زیرکانال از رابطه­ ۳-۲۷ محاسبه می­ شود.:
(۳-۲۷)
در رابطه­ ۳-۲۷، و به ترتیب بیشترین نرخ اطلاعات قابل دسترس و متوسط نرخ اطلاعات تخمین­زده شده می­باشند. همچنین توجه کنید که مقدار در هر بازه­ی زمانی ارسال با استفاده رابطه­ ۳-۲۸ محاسبه­ می­ شود:
(۳-۲۸)
در رابطه­ ۳-۲۸، نشان­دهنده نرخ اطلاعات بدست آمده توسط کاربر در بازه­ی زمانی ارسال قبلی می­باشد.
الگوریتم M-EDF-PF^[71]
الگوریتم بعدی که با الگوریتم پیشنهادی مقایسه شده و در این قسمت به صورت کامل معرفی خواهد شد، الگوریتمی با نام M-EDF-PF نام دارد. این الگوریتم ساختاری با پیچیدگی کم دارد و به صورت ترکیبی از دو الگوریتم­ نزدیکترین EDF و PF طراحی شده است تا کیفیت سرویس را برای ترافیک­های بلادرنگ نظیر ارسال صدا از طریق اینترنت^[۷۲] و ویدئو در جهت فروسو بالا ببرد]۳۲[.
الگوریتم M-EDF-PFالگوریتمی می­باشد که از ترکیب الگوریتم­های EDF و PF تشکیل شده است. به علت اینکه دو الگوریتم EDF و PF در بخش­های ۳-۳-۱ و ۳-۳-۲ بیان شدند، در این بخش بیان نمی­شوند. الگوریتم
M-EDF-PF هر دو ویژگی آگاه از شرایط کانال و هم آگاه از کیفیت سرویس را دارا است. همچنین هر دوی ویژگی عدالت با توجه به وجود الگوریتم PF و ضمانت حد تاخیر با توجه به وجود الگوریتم EDF را دارا بوده و یک تعادل خوب بین گذردهی، عدالت و کیفیت سرویس را برقرار می­سازد. به منظور این­که الگوریتم انعطاف­پذیر باشد تا ویژگی­های جریان­های مختلف را درنظر بگیرد، پارامترهای قابل تنظیم برای این الگوریتم معرفی شده است. الگوریتم M-EDF-PF برای زمان­بندی ترافیک­های بلادرنگ نظیر ویدئو و ارسال صدا از طریق اینترنت مناسب است. در این الگوریتم ابتدا رابطه­ای به صورت رابطه­ ۳-۳۱ تعریف می­ شود که از طریق آن بتواند با تغییر دادن پارامترهای موجود در رابطه متناسب با ترافیک­های مختلف آن­ها را مورد استفاده قرار داد :
(۳-۳۱)
همچنین در هر بازه­ی زمان­بندی این الگوریتم کاربران را براساس معیار به صورت رابطه­ ۳-۳۲ گزینش می­ کند:
(۳-۳۲)
در رابطه­ ۳۲-۳ مقدار از رابطه­ ۳-۳۰ محاسبه شده است. همچنین در رابطه­ ۳-۳۱ ، و پارامترهای قابل تنظیم هستند که با تنظیم آن­ها می­توان ترافیک­های مورد نظر را با توجه به حساسیت­شان به تاخیر تولید نمود، . یک تابع کاو افزایشی بوده و شیب نمودارش با تغییر پارامترهای قابل تنظیم تغییر می­ کند. مطابق با ویژگی­های ترافیک­های متفاوت، پارامترهای قابل تنظیم متفاوت می ­تواند قرار گیرد تا مقادیر معیار با زمان­بندی تخصیص یابد. همانطور برای ترافیک­های بااولویت بالاتر ، معیاری که مقدارش بالاتر است می ­تواند با قرار دادن پارامترهای قابل تنظیم بدست آید.
در این الگوریتم در هر بازه­ی زمانی ارسال کاربری که دارای بیشترین مقدار معیار است، انتخاب شده و بلوک منبع دریافت می­ کند و نقطه­ی ضعفی که برای این الگوریتم می­توان برشمارد، همین است که در هر بازه­ی زمانی ارسال فقط به یک کاربر بلوک منبع داده می­ شود و درواقع پهنای باند هدر می­رود.
الگوریتم FBAQ
سومین الگوریتمی که بیان خواهد شد یک الگوریتم عادلانه بر اساس استفاده از پارامترهای کیفیت سرویس برای شبکه ­های LTE است که به اختصار نام آن FBAQنامیده می­ شود. در این الگوریتم یک معیار برای کاربران بلادرنگ به نام،AMLWDF^[73] مورد استفاده قرار گرفته است که عوامل تاخیر، نرخ آنی ارسال، متوسط نرخ ارسال، محدودیت­های تاخیر، اولویت نشان­هنده­ی کلاس کیفیت سرویس^[۷۴] و عدالت را همزمان در نظر می­گیرد. برای بیان این الگوریتم مقدماتی لازم است که ابتدا این مقدمات و سپس اصل الگوریتم بیان می­ شود]۳۳[.
AMLWDF
CQI یک استاندارد اندازه ­گیری کیفیت کانال شبکه ­های ارتباطی بی­سیم می­باشد. CQI بالاتر نشان­دهنده کیفیت کانال بهتر می­باشد و CQI پایین­تر نشان­دهنده شرایط نامناسب کانال است. کاربران دارای کیفیت کانال بهتر قادر می­باشند که از تکنیک­های مدولاسیون سطح بالاتر نظیر QAM برای ارسال اطلاعات­شان استفاده کند. برعکس، کاربران دارای شرایط نامناسب کانال از تکنیک مدولاسیون پایین­تر نظیر QPSK برای ارسال اطلاعات­شان استفاده می­ کنند. استاندارد ۳GPP سرویس­های LTE را به دو دسته­ی ضمانت­کننده­ نرخ بیت^[۷۵] و عدم ضمانت­ نرخ بیت^[۷۶]با شناسایی­کننده­ کیفیت سرویس متفاوت مطابق با جدول ۳-۲ تقسیم ­بندی می­ کند:
جدول‏۳‑۲انواع سرویس در شبکه ­های LTE