دانلود رایگان ترجمه مقاله الگوریتم مسیریابی تعادل بار برای شبکه های مش بی سیم چند کاناله – ACM 2015

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
شبکه های مش بی سیم ( (WMN شبکه های بی سیم چند منظوره با اتصال مش هستند. یک WMN از گره دروازه، روتر مش و مشتریان مش تشکیل شده است. روترهای مش از مش اصلی با تحرک کم و معمولا هر روتر با چند کارت رابط بی سیم مجهز شده است (آکیلدیز و وانگ، 2005؛ پاتک و دوتا2011).
IEEE 802.11 کنترل دسترسی رسانه (MAC) کار گروهی 2003، IEEE 802.11) پروتکل اغلب در WMN ها استفاده می شود که روترها با یک کانال کار می کنند. برای کانال تک، حداکثر میزان داده در لایه MAC برای IEEE IEEE 802.11 ) a / g 802.11 گروه کاری2003) 54Mbps است و عمق واقعی برای لایه کاربردی تقریبا نصف است(رانی والا و چیوه 2005). تداخل گره های مجاور نیز سرعت انتقال را کاهش می دهد.
بنابراین، مشکل افزایش ظرفیت شبکه مهم است. زمانیکه پروتکل لایه فیزیکی a / b / g IEEE 802.11 ، IEEE 802.11) کارگروهی 2003)، چندین کانال عمود را فراهم می کند، کارت های رابط بی سیم روترهای مش می توانند به طور همزمان در چندین کانال ارتقایی عمل کنند که می تواند ظرفیت و عملکرد WMN ها را افزایش دهد.
در WMN های چند کاناله، بار شبکه با تعداد کاربران افزایش می یابد. برخی از روترها، به ویژه روترهای داغ، ممکن است گره ها متراکم شوند و لینک های مرتبط با آنها، لینک های باریک هستند. هنگامی که گره های متراکم وجود دارند، احتمال وقوع تاخیر طولانی مدت و افت بسته ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
به هر حال، پروتکل های مسیریابی برای WMN ها استفاده می شود، مانند AODV (پرکینز و همکاران، 2003) و HWMP (کیم و همکاران، 2012)، تأثیر گره های گرم را در نظر نگیرید. در زمان شکل گرفتن حالت بارگذاری، آن تا زمان کاهش یا تنظیم مسیرهای جدید، حفظ خواهد شد. بنابراین، چالش عمده ای در طراحی پروتکل مسیریابی در WMN های چند کاناله، بارتوازن شبکه در بین روترها برای جلوگیری از تراکم می باشد.
برای WMNs، مشکل توازن بار را می توان به دروازه تعادل بار و توازن بارگذاری روتر تقسیم کرد (خوان و همکاران 2012، توکیتو و همکاران 2009). با شرایط ترافیکی فعلی، تعادل بار دروازه، روتر های مرتبط با دروازه ها را انتخاب می کند و روترهای (مسیریاب) توازن بار، مسیر را برای جریان انتخاب می کند. اخیرا، محققان مسیریابی توازن-بار را (LBR) برای WMN های چند کاناله پیشنهاد کرده اند (نارایان، 2013؛ لی و همکاران 2009، هی و همکاران، 2012؛ جانگ و همکاران، 2009؛ ولونز و ژو، 2011؛ سینگ و لوبیال، 2012). متریک مسیریابی لایه ای جدید خطی توسط نارایان (2013) با هدف تخمین تداخل، بارگذاری و تأخیر پیوند به صورت موثر برای بهبود عملکرد پیشنهاد می شود.
یک پروتکل LBR برای شبکۀ مش چند رادیویی ) LBM ) )لی و همکاران.، 2009) برای توازن بار ترافیکی بین کانال ها طراحی می شود، که در آن مسیر متریک LBM از بار ترافیکی و تداخل تشکیل می شود. در این مقاله مسئله مجموعه غالب متصل توازن بار ( LBCDS ) بحث می شود (هی و همکاران2012)، که ساخت LBCDS و تخصیص توازن بار مغلوب به غالب به طور همزمان بررسی می شوند. طرح مسیریابی دانگل Anycast مبتنی بر میدان احتمالی توزیع شده (جانگ و همکاران.، 2009) می تواند درتوازن بار بین دروازه ها و گره های مش کمک کند. ولونز و ژو (2011) فرمولبندی مسیریابی قوی نسبت-عملکرد را برای شبکه های چند رادیو، چند کانال توسعه می دهد که از نیازهای ترافیکی قابل پیش بینی در منطقه استفاده می کنند.
سینگ و لوبیال (2012) الگوریتمی را با استفاده از استراتژی برگشت پذیر سازگار برای تحقق توازن بار در میان گره های حسگر و رسیدن به توزیع سر خوشه ای نسبتا یکنواخت درسرتاسر شبکه پیشنهاد دادند. پروتکل مسیریابی پیشنهادی در این مقاله بر اساس توازن بارگذاری روتر است و مسائل را برای به حداقل رساندن اختلاف بار بین روترها بررسی می کند. مدل شبکه برای WMN های چند کاناله با یک دروازه واحد ارائه شده است. بر اساس این مدل، الگوریتم LBR پیشنهاد شده که شامل الگوریتم تخصیص پیوند و الگوریتم انتخاب مسیرتوازن بار می باشد. الگوریتم تخصیص پیوند تمام لینک ها را به کانال ها برای به حداقل رساندن میزان دخالت شبکه اختصاص می دهد. پس از آن، یک الگوریتم انتخاب مسیر توازن-بار برای کاهش اختلاف بار بین روترها پیشنهاد می شود. با استفاده از الگوریتم LBR، جریان جدید مسیر را با تداخل و بار کم انتخاب می کند. بنابراین، بار ترافیک به همان اندازه توزیع شده و عملکرد شبکه بهبود یافته است.
بقیه این مقاله به شرح زیر سازماندهی می شود: در بخش 2، مدل شبکه برای WMN ها ارائه می شود. سپس، الگوریتم تخصیص پیوند در بخش 3 پیشنهاد می شود. در بخش 4، الگوریتم انتخاب مسیر توازن بار پیشنهاد شده است. در بخش 5 نتایج شبیه سازی ارائه و تحلیل می شود. در بخش 6 نتایج اصلی مقاله راخلاصه می کنیم.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1 Introduction

Wireless mesh networks (WMNs) are multi-hop wireless networks with mesh connectivity. A WMN is composed of gateway nodes, mesh routers and mesh clients. Mesh routers form the mesh backbone with low mobility and usually each router is equipped with several wireless interface cards (Akyildiz and Wang, 2005; Pathak and Dutta, 2011). The IEEE 802.11 medium access control (MAC) (IEEE 802.11 Working Group, 2003) protocol is often used in WMNs where routers work with one channel. For single channel, the peak data rate at the MAC layer for IEEE 802.11 a/g (IEEE 802.11 Working Group, 2003) is 54Mbps, and the actual throughput for the application layer is almost half (Raniwala and Chiueh, 2005). Interference from adjacent nodes also decreases the transmission rate. Therefore, the problem of increasing network capacity is important. Since the physical layer protocol of IEEE 802.11 a/b/g (IEEE 802.11 Working Group, 2003) provides multiple orthogonal channels, the wireless interface cards of mesh routers can operate in multiple orthogonal channels simultaneously which can increase the capacity and performance of WMNs. In multi-channel WMNs, the network load increases with the number of users. Some routers, especially the ‘hot’ routers, may become the congested node and the links connected with them will become the bottleneck links. When the congested nodes exist, the probability of long time delay and packets loss increase significantly. However, the routing protocols used for WMNs, such as AODV (Perkins et al., 2003) and HWMP (Kim et al., 2012), do not consider the influence of hot nodes. Once the congested state is formed, it will be maintained until the load reduces or the new paths set up. Therefore, a major challenge in the design of routing protocol in multi-channel WMNs is to balance network load between routers to avoid congestions. For WMNs, the problem of load-balancing can be divided into gateway load-balancing and router loadbalancing (Juan et al., 2012; Tokito et a1., 2009). By current traffic conditions, gateway load-balancing chooses routers associated with gateways and router load-balancing chooses the path for flows. Recently, researchers have proposed load-balancing routing (LBR) for multi-channel WMNs (Narayan, 2013; Le et al., 2009; He et al., 2012; Jung et al., 2009; Wellons and Xue, 2011; Singh and Lobiyal, 2012). A new cross layer routing metric proposed in Narayan (2013) aims at estimating the interference, load and delay of a link efficiently to improve the performance. A LBR protocol for multi-radio mesh network (LBM) (Le et al., 2009) is designed to balance traffic load among channels, in which the route metric of LBM is composed of traffic load and interference. The load-balanced connected dominating set (LBCDS) problem is discussed (He et al., 2012), in which constructing an LBCDS and load-balanced allocating dominatees to dominators are investigated simultaneously. A distributed potential-field-based anycast routing scheme (Jung et al., 2009) can aid in balancing load among gateways and mesh nodes. Wellons and Xue (2011) develops a performance-ratio robust routing formulation for multi-radio, multi-channel networks that exploit traffic demands that fall into a predicted region. Singh and Lobiyal (2012) propose an algorithm by using an adaptive back-off strategy to realise load balance among sensor nodes and achieve fairly uniform cluster head distribution across the network. The routing protocol proposed in this paper is based on router load-balancing and addresses the issues to minimise the load difference among routers. The network model for multi-channel WMNs with single gateway is presented. Based on this model, the LBR algorithm is proposed, including a link allocation algorithm and load-balancing route-selection algorithm. The link allocation algorithm allocates all links to channels to minimise network interference degree. After that, a load-balancing routeselection algorithm is proposed to decrease the load difference among routers. Using the LBR algorithm, the new flows will select the route with low interference and low load. Therefore, the traffic load is distributed uniformly as much as possible and the performance of network is improved. The rest of this paper is organised as follows. In Section 2, we present the network model for WMNs. After that, link allocation algorithm is proposed in Section 3. In Section 4, load-balancing route-selection algorithm is proposed. In Section 5, simulation results are presented and analysed. In Section 6, we summarise the main results of the paper.