كفاءة بروتوكولات توصيل الرسائل في الشبكات اللاسلكية

تولي البحوث العلميه في هذه الايام اهتماما كبيراً بالشبكات الجوالة ذاتية التنظيم حيث أن هناك تنوعاً كبيراً في التطبيقات التي تتطلب استخدام مثل هذا النوع من الشبكات. هذه التطبيقات تتخذ معا نفس السمة المميزة وهي سرعة الانتشار في أماكن لا تتوفر بها أى بنية تحتية تدعم أي نوع من أنواع الإتصالات أو نقل المعلومات ومن أمثلتها تلك التطبيقات المستخدمة في التغطية بالمناطق النائية وعمليات البحث والإنقاذ وميادين المعارك... الخ.

تتطلب تلك التطبيقات حداً أدنى من جودة الخدمة يضمن تنفيذاً جيداً لشتى أنشطتها خصوصاً تلك التطبيقات التي تعتمد على مفاهيم الوسائط المتعددة من الصوت والفيديو وباقي البيانات الأخرى.

تكمن صعوبة التعامل مع تلك الشبكات في سمة طوبوغرافيتها الدائمة التغير التي تؤدى إلى صعوبة في تجميع والوثوق بدقة البيانات الدالة على حالة الشبكة، هذا بالإضافة إلى وجود أكثر من نوع من القيود المتعلقة بحساب المسارات المطلوبة لتوجيه الرسائل عبر تلك الشبكات. ونظرا لتصنيف درجة التعقيد لمشكلة التوجيه في ظل وجود اكثر من قيد في بيئة جوالة عشوائية كبيئة الشبكات الجوالة ذاتية التنظيم - فى مراجع متعدده- على أنها مشكلة مكتملة غير ذات حدود زمنية (NP-Complete ) ، فقد أقترح اللجوء إلى الوسائل الاسترشادية والتقريبية والتقديرية عند مواجهة مثل هذا النوع من المشكلات خاصة عند ازدياد حجم الشبكة من حيث عدد الوحدات الجوالة حيث تزداد صعوبة المشكلة بدرجة كبيرة جداً.

هذا وقد قدمت طرق استرشادية كثيرة باستخدام تقنيات الذكاء الإصطناعى لحل مثل تلك المشكلات والتي تتطلب أيجاد حل من بدائل متعددة لتعظيم الفوائد في ظل وجود قيود كثيرة.

وكان من أهداف هذه الرسالة دراسة مدى مواءمة أحد هذه الأساليب للتطبيق في مشاكل جودة خدمة التوجيه.

تعتبر الخوارزمات الوراثية احد الوسائل المتاحة التي تتميز بسرعة إعداد وتقويم الحلول في زمن قياسي وبلا مجهود أو تكلفة كبيرين.

حققت الرسالة هذه الاهداف في ستة فصول. في الفصل الأول، تم عرض مقدمة عامه مع تقديم الفروض الثابتة في شتى مباحث تلك الرسالة وأهم الانجازات التي تم التوصل اليها.

في الفصل الثاني، تم تقديم النوعين الرئيسيين من الشبكات الجوالة وعقدت مقارنة بين الشبكات اللاسلكية الجوالة الخلوية والشبكات اللاسلكية الجوالة ذاتية التنظيم من حيث الشكل والتركيب والخصائص. كما عرضت مفاهيم جودة الخدمة ومكوناتها الرئيسية في البيئات الجوالة، وكذلك نماذج مكونات جودة الخدمة في الشبكات اللاسلكية الجوالة ذاتية التنظيم.

في الفصل الثالث، تمت دراسة جودة خدمة التوجيه و المشكلات المرتبطة بها و تم عرض أكثر من دراسة لتقسيم بروتوكولات و خوارزمات التوجيه في تلك الشبكات.

في الفصل الرابع، تم عرض خوارزم التوجيه الجاس المبنى على التصاريح (Ticket-Based Probing) كاحد أكفاء الخوارزمات المستخدمة فى خدمة التوجية. ثم أقترحت بعض التعديلات على هذا الخوارزم بغرض تقليل عدد رسائل التحكم بالنسبة لعملية التوجيه عن طريق أدخال أستراتيجيات جديدة لإنهاء عملة بحث المسارات. وأظهرت المحاكاة الدقيقة لتلك التعديلات فعالية كبيرة عند مقارنتها بآداء الخوارزم بدونها.

في الفصل الخامس، والخاص بدراسة تطبيق الخوارزميات الوراثية في خدمة التوجيه في الشبكات الجوالة ذاتية التنظيم ، تم اقتراح خوارزمين وراثيين لهذا الغرض. في الحاله الأولي تم تطبيق اسلوب مبسط للخوارزمات الوراثية فى التوجيه الأحادى المصدرى، يعتمد على تمثيل الوحدات الجوالة نفسها فى التركيب الجينى للكروموسومات، وقد ادي استخدام هذا الخوارزم الي زيادة نسب نجاح التوجية وقلة تكلفته. يهتم الخوارزم الوراثى الأخر بجودة خدمة التوجيه المصدرى المقيد بالزمن للتوزيع الأحادى في الشبكات الجوالة ذاتية التنظيم. وقد بني هذا الخوارزم على تمثيل وراثى جديد، هذا التمثيل يعتمد على إستخدام الروابط بين الوحدات الجوالة بدلا من إستخدام الوحدات الجوالة نفسها فى التمثيل الجينى للصبغيات في الخوارزم. التمثيل الجينى الجديد للصبغيات في الخوارزم نتج عنه مزايا كثيرة حسّنت العمليات الوراثية الأخرى في الخوارزم، وكانت النتائج التي تم الحصول عليها - نتيجه للمحاكاة الدقيقة للخوارزم المقترح - قيمة وواعدة حيث كان الاداء أكثر إيجابية مقارنة بالخوارزميات الأخرى خصوصا في تلك الحالات التى يكون فيها قيود جودة الخدمة أكثر صرامة بالإضافة إلى الأداء الجيد فى باقى حالات قيود جودة الخدمة.

في الفصل السادس، تم تقديم ملخص لما ورد في الفصول السابقة بالإضافة إلى مقترح بالدراسات المستقبلية المرتبطة بهذه الدراسة.

و كانت أهم الإنجازات التي تم التوصل هي:

1. اقتراح تعديلات على خوارزم التوجيه الجاس المبنى على التصاريح: (Ticket-Based Probing)

2. يحافظ على آدائه الجيد مع تقليل عدد رسائل المجسات اللازمة لعملية التوجيه.

3. اقتراح حل مبنى على إستخدام الخوارزمات الوراثية وتطبيقه في مشكلة التوجيه الأحادى المصدرى فى الشبكات اللاسلكية الجوالة ذاتية التنظيم.

4. اقتراح خوارزم وراثى يهتم بجودة خدمة التوجيه المصدري في الشبكات اللاسلكية الجوالة ذاتية التنظيم