تحسين أداء الشبكات اللاسلكية WiMax باستخدام خوارزمية موازنة الحمل

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 .

تحسين جودة الخدمة لتطبيقات الزمن الحقيقي و غير الحقيقي عبر شبكة الانترنت

تُصنف الخدمات التي يطلبها المستخدمون عبر شبكة الانترنت إلى نوعين أساسيين، خدمات تعمل بالزمن الحقيقي مثل تطبيقات الفيديو و الصوت بالزمن الحقيقي و هي تستخدم بروتوكول (UDP (Unit Datagram Protocol، و خدمات أخرى تعمل بالزمن غير الحقيقي مثل تطبيقات تصفح الويب (HTTP (Hiyber Text Transfer Protocol و نقل الملفات FTP) File Transfer Protocol) و تستخدم بروتوكول TCP( Transmission Control Protocol). يتم في هذا البحث دراسة و تحليل الخوارزميات التي تحسن جودة الخدمة لمختلف هذه التطبيقات، فمن أجل تطبيقات الزمن الحقيقي يتم استخدام قواعد الرتل التي تعطي أفضلية لهذه الخدمات و تحقق أقل تأخير زمني، أما من أجل تطبيقات الزمني غير الحقيقي فيتم دراسة خوارزميات التحكم بالازدحام التي تحقق أفضل أداء لعملية النقل الموثوق بوجود الازدحام عبر شبكة الانترنت. تم استخدام برنامج المحاكاة Opnet 14.5 لمحاكاة الخدمات المختلفة عبر شبكة الانترنت، و تبين نتائج الدراسة الحصول على أقل تأخير زمني لخدمة الصوت، و تحقيق معدل إرسال عالي لتطبيق FTP بوجود ضياع للرزم في الشبكة.