الشبكات النقالة تلقائية التشكيل هي عبارة عن شبكات دون بنية تحتية وهي قابلة للنشر والتكوين الذاتي بسرعة ولا تحتاج إلى دعم مركزي, تتكون الشبكات النقالة تلقائية التشكيل من مجموعة من العُقد المتنقلة التي تعمل كجهاز توجيه ومضيف في نفس الوقت و تكون قادرة
على نقل حركة المرور من عقدة إلى أخرى , وتتحرك العُقد في الشبكة بسرعة وحركة عشوائية مما يسبب تغير مستمر في طوبولوجيا الشبكة.
إن مسألة التوجيه في الشبكة واختيار المسار الأفضل بين العقد من أكثر الأمور التي تجذب انتباه الباحثين في مجال الشبكات النقالة وذلك بسبب أهمية عملية التوجيه وتأثيرها على أداء الشبكة وتشكل عملية التوجيه تحدياً كبيراً نتيجة محدودية التقنيات اللاسلكية المستخدمة وتغير الطوبولوجيا بشكل كبير نتيجة حركة العقد.
تم التركيز في هذا البحث على تحسين أداء بروتوكول OLSR الاستباقي من أجل اختيار المسار الأفضل للتوجيه الذي يحقق أقل نسبة تأخير زمني في الشبكة ويؤمّن أفضل نسبة تسليم للرزم خلال عملية الإرسال. تم استخدام خوارزمية مستعمرة النمل من أجل اختيار أفضل مسار بالاعتماد على عاملين أساسيين لتقييم المسارات وهما طول المسار و إنشغالية العقد الموجودة ضمن المسار, حيث تم بناء شبكة الشبكات النقالة تلقائية التشكيل باستخدام المحاكي NS2.35 وتم تنفيذ عدة سيناريوهات لاختبار أداء البروتوكول المحسن من حيث زيادة عدد العقد المتحركة في الشبكة وزيادة سرعة العقد المتحركة في الشبكة , وقد أظهرت نتائج الاختبار تقليل التأخير الزمني في الشبكة وزيادة نسبة تسليم الرزم.
تحظى شبكات الـ MANET اليوم باهتمام العديد من الباحثين في مجالات الاتصالات و الشبكات، نظراً لسهولة إنشاء مثل هذا النوع من الشبكات، و انتشارها الواسع في مختلف المجالات العلمية و التطبيقية، حيث عمد الباحثون إلى اقتراح العديد من بروتوكولات التوجيه في هذه
الشبكات و ما زالت عملية تطويرها جارية إلى يومنا هذا، حيث أن الهدف من عملية التطوير هو جعل هذه الشبكات أكثر أمنا و استقرارا بسبب أنها معرضة بشكل كبير للاختراق من قبل أي عقدة أخرى موجودة في محيط الشبكة نظراً لأن عوامل الأمان ضعيفة فيها.
تم تصنيف هذه البروتوكولات حسب طريقة عملها إلى ثلاثة أصناف هي الصنف التفاعلي الذي يعتمد على إرسال رسائل تحكم عبر الشبكة من أجل تحديث المسارات التي تصل بين أي عقدتين فيها، و الصنف الاستباقي الذي يعتمد على اكتشاف المسار عند الحاجة إليه فقط دون اللجوء إلى رسائل التحكم عبر الشبكة، و الصنف الهجين الذي يجمع بين الصنفين السابقين فيقوم بتجزئة الشبكة إلى عناقيد حيث تتراسل العقد ضمن العنقود الواحد وفق الأسلوب التفاعلي بينما تتراسل العقد التي تتبع لعنقودين مختلفين وفق الصنف الاستباقي.
تم في هذا البحث محاكاة شبكة الـ MANET من خلال إخضاع عملية توليد الرزم إلى توزع احتمالي أسي مع تغيير قيمة البارامتر 14(خ±)"> افتراضي من أجل الحصول على الأداء الأفضل عند تغير عدد العقد مع الأخذ بعين الاعتبار بارامترات المردود و الحمل و التأخير الزمني.
سنرى ضمن الدراسة التالية ما يلي:
أهمية شبكات الحساسات اللاسلكية و تطبيقاتها
أهمية جودة الخدمة فيها و خاصةً تقليل استهلاك الطاقة
الحاجة إلى بروتوكول بسيط للتوجيه يقلل من صرف الطاقة قدر الإمكان و هو LEACH
تحسين جودة الخدمة التي يقدمها بروتوكول LEACH عن طريق دراسة عدة سيناريوهات
للتحسين
تم في هذا البحث التعرف على بروتوكولات التوجيه المحسنة و التي تدعم عدة مسارات بين العقدة المصدر
و العقدة الهدف.
تتكون الشبكات اللاسلكية النقالة من مجموعة من العقد المتحركة و المتعاونة، إذ بإمكان
كل عقدة التحرك بشكل عشوائي و بسرعة معينة في أي اتجاه دون الاعتماد على مدير
مركزي. لهذا النوع من الشبكات العديد من الاهتمامات البحثية لاستخداماتها في المجال
العسكري
و في حالات الطوارئ و الكوارث الطبيعية. تكمن المشكلة الأساسية التي تعانيها
هذه الشبكات في عملية التوجيه و ذلك لعدم وجود بنية تحتية ثابتة، إذ تتولى كل عقدة
مسؤولية التوجيه. لذلك تم في السنوات الأخيرة اقتراح العديد من بروتوكولات التوجيه
التقليدية لهذا النوع من الشبكات، لكن هذه البروتوكولات لا تدعم جودة الخدمة في بيئات
مختلفة. قامت بعض الدراسات بالتحسين على بعض هذه البروتوكولات لتدعم جودة
الخدمة مع بيئات محددة، نقوم في هذا البحث بعرض دراسة مرجعية وافية على بعض
بروتوكولات التوجيه المحسنة.
لقد قمنا في هذا البحث باستخدام المحاكي NCTUns6.0 لمحاكاة عمل هذا النوع من
الشبكات و ذلك نظرا لصعوبة تنفيذ السيناريو في العالم الحقيقي . حيث تم استخدام بروتوكولين
توجيه (شعاع المسافة الموائم ADV , شعاع المسافة عند الطلب النقال AODV) على
مجموعة من ا
لسيناريوهات التي تحاكي إلى حد ما الواقع. تم دراسة أداء و وثوقية الشبكة
بناءاً على عدد من المعايير, لنجد أن بروتوكول شعاع المسافة الموائم ADV يتلاءم مع
الشبكة كلما زادت بنيتها و آلية حركة العقد تعقيداً, حيث يقوم بتعديل حمل التوجيه من خلال
تنوع حجم و تردد تحديثات التوجيه استجابةً لتدفق البيانات و حركية العقد.
Throughput
الإنتاجية
MANET
VANET
شعاع المسافة عند الطلب النقال
شعاع المسافة الموائم
شبكات العقد النقالة
شبكات المركبات النقالة
التصادمات
الرزم المرمية
متوسط توصيل الرزم
متوسط التأخير طرف إلى طرف
متوسط حمل التوجيه
المحاكي NCTUns 6.0
NCTUns 6.0 simulator
AODV
ADV
collisions
drop packets
Packet delivery ratio
المزيد..
تعرف الMANET على انها شبكة من الأجهزة المحمولة اللاسلكية, و التي تتخاطب فيما بينها دون الحاجة إلى إدارة مركزية.
تعد شبكات العربات المتنقلة شكلاً من شبكات الـ Ad Hoc المتنقلة، لكن عقد هذه الشبكة هي عربات ذات تجهيزات خاصة تجعلها قادرة على الاتصال فيما بينها. تحتاج هذه الشبكات لتطبيق برتوكولات توجيه تضمن وصول الرسائل إلى الوجهة المطلوبة و تحقيق الهدف من التطبيق.
نقدم فـي هذا الـبحث تحلــيلاً لأداء عـدد من أهـــم بروتــوكولات التوجـيه المــستخدمـة في هـذه الـشبكـات و هي البـروتوكـولات AODV و DSR و OLSR. يعتمد هذا التحليل على بارامترات مختلفة مثل نسبة تسليم الرزم و التأخير نهاية الى نهاية بهدف الوصول إلى أفضل بروتوكول يمكن استخدامه في حال كانت الشبكة منخفضة الكثافة.
لتحقيق هذا الغرض استخدمنا المحاكي OPNET_17.5، و اعتماداً على نتائج المحاكاة التي حصلنا عليها و بالتحليل و المقارنة لهذه البروتوكولات عند كثافة عقد منخفضة مختلفة وجدنا أن البروتوكول AODV هو الأفضل من بين البروتوكولات المدروسة ضمن الشروط المحددة في هذه الدراسة.
تعد بروتوكولات التوجيه الهرمية المعتمدة على العنقدة الديناميكية إحدى الطرق المستخدمة لحفظ الطاقة و إطالة زمن حياة شبكات الحساسات اللاسلكية، إلا أن أغلب الأبحاث تقوم بإهمال الطاقة المستهلكة خلال عمليتي انتخاب الرؤوس و تشكيل العناقيد في الشبكة.
قمنا ف
ي هذا البحث بدراسة طاقة الحمل الزائد الذي تتسبب به بروتوكولات التوجيه الهرمية المعتمدة على العنقدة الديناميكية كالبروتوكول LEACH، و دراسة أثره على فترة الاستقرار في شبكات الحساسات اللاسلكية.
كما تم اقتراح حل للحد من استهلاك هذه الطاقة و ذلك من خلال تقليل الطاقة المستهلكة في عمليتي العنقدة و انتخاب الرؤوس. تبين لنا من خلال نتائج المحاكاة أن الطاقة المستهلكة في مرحلة الإعداد للبروتوكول LEACH تُنقِص من فترة الاستقرار و تزيد من عدد العقد الميتة في شبكات الحساسات اللاسلكية، و أن استخدام الحل المقترح قد عمل على الحد من استهلاك الطاقة أثناء عملية انتخاب الرؤوس و تشكيل العناقيد بشكل واضح مقارنةً بالطريقة العادية المتبعة في البروتوكول LEACH، مما زاد من فترة الاستقرار و عدد العقد الحية في الشبكة.
أدت كل من التكلفة المنخفضة و سهولة نشر شبكات الحساسات اللاسلكية إلى جعلها خياراً جذاباً للعديد من التطبيقات مثل تطبيقات مراقبة البيئة و التعقب في الزمن الحقيقي و الأمن و غيرها. و لكن في الواقع تتغذى عقد هذه الشبكات من البطاريات و تملك قيودا على الذاك
رة , و عرض الحزمة المتاح , و القدرة على المعالجة, مما جعلها توصف بأنها شبكات ذات طبيعة مقيدة للموارد و هذا ما فرض مجموعة من التحديات على تصميم و أداء هذه الشبكات . إن سعة البطارية المحدودة في عقد الحساسات جعل موضوع استهلاك الطاقة بفعالية و كفاءة تحدٍ رئيسي في هذه الشبكات. لذا توجب على بروتوكولات التوجيه أن تستخدم الطاقة بفعالية بهدف إطالة عمر الشبكة .
قمنا في هذه البحث بإجراء محاكاة لمجموعة من بروتوكولات التوجيه الهرمية و هي LEACH,SEP,DEEC,TEEN و تقييم أدائها مقارنة ببروتوكول النقل المباشر DT و ذلك في شبكات WSN المتجانسة و المتباينة باستخدام الماتلاب.
