ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تحسين أداء البروتوكولات الاستباقية في الشبكات النقالة تلقائية التشكيل باستخدام خوارزميات الذكاء الصنعي

Improving the Performance of Proactive Protocols in Manets Networks Using Artificial Intelligence Algorithms

853   0   1   0.0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2021
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Ammar Ghareeb




اسأل ChatGPT حول البحث

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.


ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية تحسين أداء بروتوكول OLSR الاستباقي في الشبكات النقالة تلقائية التشكيل (MANETs) باستخدام خوارزمية مستعمرة النمل (ACO). تعتبر الشبكات النقالة تلقائية التشكيل شبكات ديناميكية تتغير طوبولوجيتها باستمرار بسبب حركة العقد. يركز البحث على تقليل التأخير الزمني وزيادة نسبة تسليم الرزم من خلال اختيار أفضل مسار للتوجيه بناءً على طول المسار وانشغالية العقد. تم استخدام المحاكي NS2.35 لاختبار الأداء في سيناريوهات مختلفة تتضمن زيادة عدد العقد وسرعة حركتها. أظهرت النتائج تحسنًا في تقليل التأخير الزمني وزيادة نسبة تسليم الرزم، ولكن مع زيادة في نسبة الفائض بسبب زيادة رسائل التحكم.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم الورقة البحثية تحسينًا مهمًا في أداء بروتوكول OLSR باستخدام خوارزمية مستعمرة النمل، مما يساهم في تقليل التأخير الزمني وزيادة نسبة تسليم الرزم. ومع ذلك، يمكن أن تكون هناك بعض النقاط التي تحتاج إلى مزيد من الدراسة. على سبيل المثال، زيادة نسبة الفائض قد تؤثر سلبًا على أداء الشبكة في البيئات ذات الموارد المحدودة. كما أن الاعتماد على خوارزمية واحدة قد لا يكون كافيًا لتحسين جميع جوانب الأداء، ومن الممكن دراسة استخدام خوارزميات هجينة لتحقيق نتائج أفضل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون هناك حاجة لدراسة تأثير العوامل البيئية مثل الضجيج والتداخل على أداء البروتوكول المحسن.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟

    الهدف الرئيسي هو تحسين أداء بروتوكول OLSR الاستباقي في الشبكات النقالة تلقائية التشكيل من خلال تقليل التأخير الزمني وزيادة نسبة تسليم الرزم باستخدام خوارزمية مستعمرة النمل.

  2. ما هي العوامل الأساسية التي تم الاعتماد عليها لتقييم المسارات؟

    العوامل الأساسية هي طول المسار وانشغالية العقد الموجودة ضمن المسار.

  3. ما هي الأدوات المستخدمة لاختبار أداء البروتوكول المحسن؟

    تم استخدام المحاكي NS2.35 لاختبار أداء البروتوكول المحسن.

  4. ما هي النتائج الرئيسية التي توصل إليها البحث؟

    أظهرت النتائج تقليل التأخير الزمني وزيادة نسبة تسليم الرزم، ولكن مع زيادة في نسبة الفائض بسبب زيادة رسائل التحكم.


المراجع المستخدمة
Sirisala,S. ; Ramakrishna,S. Survey: Enhanced Trust Management for Improving QoS in MANETs. First International Conference on Artificial Intelligence and Cognitive Computing India. Vol 2,2018, p 255–263
Gautam, G. and Sen, B., 2015. Design and simulation of wireless sensor network in NS2. International Journal of Computer Applications, 113(16).
قيم البحث

اقرأ أيضاً

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.
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 والمحل ية (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 .
تطورت شبكات الحاسوب كثيراً خلال السنوات القليلة الماضية من ناحية التزايد الكبير في كميات البيانات المتبادلة عبر الشبكة بسبب تزايد عدد الأجهزة المترابطة، و التي يمكن ان تتبادل البيانات في اطار الشبكة و هذا ما ادى الى ظهور ما يُعرف بمشكلات الازدحام Con gestion و أظهرت دراسات حول بعض هذه المشاكل أن السبب الأكبر يقع في تنفيذ قواعد الإرسال، و هذا ادى الى ظهور أنواع متعددة من البروتوكولات في أنظمة الاتصالات و شبكات الحواسيب لضرورة التعامل مع الأنظمة الحاسوبية المختلفة, و بذلك ظهرت أيضاً الحاجة إلى ضرورة وجود آليات للتمييز بين الحواسيب العديدة في الشبكة الواحدة , و العديد من التطبيقات ضمن النظام الواحد : و العديد من نسخ هذه التطبيقات , حيث يسبب ذلك في كثير من الأحيان أخطاء على مستوى البت الخانة (bit) و مستوى الرزم ((packet ,رزم مفقودة ,رزم مكررة , رزم وردت بشكل عشوائي, و الأهم ظهور الازدحام في الشبكة. يهدف هذا البحث الى تحديد كيفية تحسين أداء الشبكة بالتخلص من الازدحام و ذلك بالاستفادة من الخوارزميات المستخدمة في تجنب الازدحام الذي قد يحصل في الشبكات التي تعتمد بروتوكول TCP حيث أن الهدف من هذه الخوارزميات هو الوصول الى الاستقرار في الشبكة من خلال العمل على تحقيق مبدأ حفظ الرزمة. و لذلك و ضمن هذا الاطار أيضاً تم دراسة، و مقارنة بعض الخوارزميات المستخدمة في تجنب الازدحام بشكل عام دون الاعتماد على بروتوكول معين او صنف خدمة محدد .
شبكات Ad-hoc فتحت بعدا جديدا في الشبكات اللاسلكية. فإنها تسمح للعقد اللاسلكية التواصل في غياب الدعم المركزي . في هذه الشبكات لا توجد بنية تحتية ثابتة لان العقد متحركة بشكل مستمر مما يسبب تغير مستمر و ديناميكي في الطبولوحيا. تختلف برتوكولات التوجيه في شبكات Ad-hoc عن برتوكولات الانترنت العادية المصممة من أجل الشبكات اللاسلكية ببنية تحتية ثابتة , برتوكولات التوجيه في شبكات MANET تواجه تحديات كبيرة بسبب التغير الدائم في الطبولوجيا , الارتباط الغير متماثل , انخفاض الطاقة اللازمة للانتقال، الطبولوجيا المتغيرة , و حركية العقد المستمرة و تعتبر هذه التحديات من القضايا المهمة التي تميز شبكات MANET . توفر بروتوكولات التوجيه حلول توجيه جيدة تصل إلى مستوى مقبول و معظمها تم تصميمها و تنفيذها لتوجد الحلول المناسبة لمشاكل الشبكات اللاسلكية من حيث الطبولوجيا المتنقلة و الحركية في العقد . و مع زيادة أنواع بروتوكولات التوجيه المستخدمة في الشبكات المحمولة أصبح من الضروري دراسة فاعلية كل نوع من البروتوكولات و في هذا البحث تمت المقارنة بين الأنواع الأكثر شهرة للبرتوكولات ( الاستباقية , التفاعلية , الهجينة ) تم تقييم أداء الشبكة لكل نوع البروتوكولات كلا على حده من حيث المردود Throughput, حركية التوجيه Routing Traffic Sent, الحمل Load, التأخير Delay و تحديد أي من هذه البروتوكولات مناسب لكل حالة .
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.
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