ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تحسين أداء الشبكات اللاسلكية WiMax باستخدام خوارزمية موازنة الحمل

Improving the Performance of WiMax Networks using Load Balancing Algorithm*

3337   1   91   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2015
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

يزداد انتشار الشبكات اللاسلكية يومًا بعد يوم، و أصبحت معظم الشبكات الحالية لاسلكية نظرًا إلى سهولة تركيبها و عدم حاجتها لبنية تحتية، و هذا لايعني إلغاء دور الشبكات السلكية بل تأتي مكملة لها. و بوجود أنواع الشبكات كّلها ابتدأ من الشبكات الشخصية والمحلية (PANs and LANs) إلى الشبكات الواسعة (WAN) و لاسيما شبكة الإنترنت، أصبح توجه البحث العلمي اليوم إلى التركيز على تحسين جودة الخدمة فيها (QoS) و التفكير بدمج هذه الشبكات لتتكامل مع شبكة الإنترنت التي تعد العمود الفقري (backbone) لكل شبكة تريد تبادل المعلومات و تشاركها مع غيرها على مستوى العالم. يركز هذا البحث على تحسين جودة الخدمة في الشبكات اللاسلكية عريضة الحزمة (Broadband) التي تغطي المدن و هي WiMax ذات المعيار (IEEE 802.16e) التي تدعم الحركية (mobility) وقد تستخدم هذه الشبكة لربط المناطق البعيدة مع مراكز المدن و تسمى شبكة نقطة لنقطة(Point-to-Point) أو أنها تقوم بتغطية المدن و تسمى شبكة نقطة لعدة نقاط (Point-to-Multipoint) و تستخدم هذه الأخيرة لربط عدة شبكات لاسلكية ولاسيما المحلية ذات البنية التحتية (Wi-Fi: Wireless Fidelity) المكتظة بالمستخدمين و المسماة بالبقع الساخنة (Hotspots) , في حين يطلق على كل خلية من خلايا شبكة WiMax التي تغطي المدن بالمنطقة الساخنة (Hotzone) . قترحنا خلال بحثنا، نموذجًًا لنظام يقوم بموازنة الحمل (معدل النقل data rate ) بين المحطات القاعدية (BSs : Base Stations) لخلايا الشبكة WiMax. و يقصد بذلك تبادل الطرفيات بين المحطات القاعدية المتجاورة بهدف جعل الحمل في كل محطة قاعدية مساويًا لحمل المحطات الأخرى، و بذلك نحسن من أداء الشبكة و نزيد من عرض المجال المتاح لكل طرفية، فضلا عن زيادة عدد المستخدمين (العملاء) الممكن تخديمهم. و هذا النفع يعود على المستخدم من حيث تحسين جودة الخدمة المقدمة إليه من جهة ومن جهة أخرى يزداد ربح مزود الخدمة، ناهيك عن السمعة الجيدة التي ينالها من قبل مستخدميه، الشيء الذي يدفع مزيدًا من المستخدمين للاشتراك في هذه الشبكة دون غيرها. يمكن لنظام موازنة الحمل المقترح أن يكون نظامًا موزعًا يوضع في كل محطة قاعدية، أو نظامًا مركزيًا يوضع فقط في مخدم مركزي مستقل يتصل مع المحطات القاعدية كّلها، و توضع في هذا النظام خوارزمية موازنة الحمل التي تتألف من عدة خطوات ينفذها المتحكم الموجود في النظام المقترح، و يجب أن تكون عملية موازنة الحمل سريعة كفاية و كذلك إجرائية التسليم (Hanover procedure) بين المحطات القاعدية حتى لا تؤثر سلبًا في جودة خدمة العملاء ول اسيما الذين يقومون بتطبيقات زمن حقيقي .

المراجع المستخدمة
IEEE 802.11 Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 1999
G. Bianchi, I. Tinnirello, "Improving Load Balancing mechanisms in Wireless Packet Networks," IEEE Internationl Conference on Communications, vol. 2, pp. 891-895, April 2002
Fanglu Guo et al. Scalable and Robust WLAN Connectivity Using Access Point Array, in Proc. of 2005 International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN 2005), June 2005
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يشكل النطاق العريض اللاسلكي نقطة الالتقاء بين اثنتين من أكثر قصص النمو أهمية في صناعة الاتصالات . حيث حققت خدمات النطاق العريض نجاحاً كبيراً في السنوات الأخيرة وهو الأمر ذاته الذي حصل مع تقنيات الاتصالات اللاسلكية . وقد جاءت تقنية WiMAX كإحدى تقنيات الجيل الرابع للاتصالات لتجمع بين إيجابيات كل من النطاق والاتصال اللاسلكي لتشكل بذلك تقنية واعدة لحل الكثير من مشاكل محدودية نطاق التغطية أو محدودية سرعة نقل البيانات أو التكلفة الزائدة التي تعاني منها معظم التقنيات الحالية لتوفير مختلف خدمات النفاذ إلى الإنترنت .
تتجه الأبحاث الحالية نحو المزيد من التطوير في الشبكات اللاسلكية، و ذلك نتيجة النمو في احتياجات المستخدمين كدعم تطبيقات الزمن الحقيقي، و جودة الخدمة و خصوصاً معدل نقل عالي للبيانات، و غيرها. ما دفع بمزودي خدمة الشبكات العمل على مكاملة العديد من موارد الشبكات المختلفة، و السعي لدعم خدمة الاتصال في أي مكان و زمان. من هنا تأتي أهمية هذا البحث الذي يهدف إلى دراسة عملية التسليم الشاقولي (Vertical Handover) كخطوة مهمة و ضرورية لتأمين حركة العقد المتحركة (MN(Mobile Nodes بين الشبكات اللاسلكية WiFi و WiMax باستخدام المعيار IEEE802.21، أو ما يسمى تقنية التسليم المستقل عن الوسط MIH (Media Independent Handover)، و الذي طُوّر في كانون الثاني 2009. في هذا البحث، تم تقييم أداء التسليم الشاقولي بين هاتين الشبكتين آخذين بالاعتبار عدة معاملات مثل: ضياع البيانات، و التأخير الناتج عن عملية التسليم، و معدل التدفق. و ذلك باستخدام المحاكي (NS2(Network Simulator version2)) و الذي يتضمن دعم لتقنية MIH من قبل المعهد الوطني للمعايير و التقانة (NIST) National Institute of Standard and Technology.
تقدم برامج المحاكاة المستخدمة ضمن مجال شبكات الحساسات اللاسلكية تمثيلاً عن النظام الحقيقي دون الحاجة للقيام بعملية نشر فعلية للعقد وما يترافق مع ذلك من تكاليفٍ باهظة, وتكون العمليات المباشرة المعرفة ضمن الطبقة الفيزيائية في معظم هذه البرامج ضمنية وغي ر مقدمة بشكلٍ واضح، وهذا ما دفعنا إلى بناء نواة لنظام منصة محاكاة افتراضية، لنكون بذلك قادرين على محاكاة عمليات البروتوكولات والخوارزميات المطبقة ضمن شبكات الحساسات على مستوى وحدة المعالجة المركزية. تهدف منصة المحاكاة المقترحة إلى مراقبة تنفيذ العمليات على المستوى المنخفض للبنية الفيزيائية لعقد الحساسات مع القدرة على التعديل عند هذا المستوى. وباعتبار أن أمن التوجيه يشكل أحد أهم التحديات ضمن شبكات الحساسات، لذا سنطبق ضمن هذا العمل إحدى خوارزميات أمن التوجيه ضمن الواجهة المتعلقة بمنصة المحاكاة المقترحة ومراقبة التنفيذ على المستوى المنخفض لعمليات المعالج، الأمر الذي يتيح لنا إمكانية اكتشاف نقاط الضعف والعمل على تحسين الخوارزميات وتطويرها. طُبِّقت ثلاثة سيناريوهات لتقييم أداء منصة المحاكاة المقترحة، حيث بينت النتائج مرونة وفعالية عالية لهذه المنصة في تتبع سير العمليات المنجَزة ضمن عقد الحساسات على مستوى لغة الـ Assembly.
تبحث هذهِ المقالة في إمكانيةِ إعطاءِ صفةِ التنقليةِ للتعديلاتِ المُنفّذة على الخوارزميةِ الديناميكية، و ذلك عن طريق تطبيؽق تملك التعديلات على الخوارزميةِ الستاتيكية. تَّم استخدام المُحاكي NS-2 من أجل مقارنةِ أداءِ الخوارزمياتِ القياسية مع أدائِها ب عدَ إدخال التعديلاتِ على آلياتِ عملها. تُظهر النتائج تفوّقاً للخوارزمياتِ المعدّلة على الخوارزمياتِ القياسية لاسيما مع ازدحاِم الشبكة.
غالباً ما يتم نشر شبكات الحساسات اللاسلكية بشكل عشوائي مما يجعل إمكانية تحديد مواقع العقد المنشورة أمراً غاية في التعقيد، و هو ما يسمى مشكلة تحديد مواقع العقد. إن أهمية معلومات مواقع العقد تأتي من السهولة التي تقدمها هذه المعلومات في عمليات التوجيه و التحكم بالشبكة، الأمر الذي ينعكس بشكل من الأشكال على عمل الشبكة بشكل صحيح. في الوقت الحاضر، ظهر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي يعد أهم نظام تحديد المواقع، لكن تكلفة إضافته إلى كل عقدة باهظة، لاسيما في التطبيقات التي تعتمد على شبكات كبيرة الحجم، كما سيتسبب بزيادة حجم العقدة، لذا يمكن تجهيز عدد قليل من العقد بـ GPS، و التي ستساهم بدورها في مساعدة العقد الأخرى على معرفة مواقعها.سندرس في هذه البحث خوارزمية نظام تحديد الموقع (APS) المستخدمة في شبكة الحساسات اللاسلكية تحت الماء، و فيها تكون هناك بعض العقد مجهزة بـ GPS، و التي تساهم في تحديد مواقع العقد الأخرى المتبقية في الشبكة. و سيتم اختبار فعالية استخدام هذه الخوارزمية في تحديد موقع العقدة اعتماداً على المسافة المحسوبة من قبل عقد المرساة القادرة على تحديد موقعها.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا