تحسين متعدد الطبقات
يُعدّ التحسين متعدد الطبقات حلاً بديلاً عن مفهوم نموذج OSI للاتصالات ، الذي يتسم بتسلسل هرمي صارم وحدود فاصلة دقيقة بين الطبقات. ينقل هذا النهج التغذية الراجعة ديناميكيًا عبر حدود الطبقات، مما يُتيح تعويض أي خلل في المتطلبات والموارد، كالحمل الزائد أو زمن الاستجابة، من خلال أي مدخل تحكم إلى طبقة أخرى تتأثر مباشرةً بالقصور المُكتشف. [ 1 ] [ 2 ]
تُفرض حدود صارمة بين الطبقات في نموذج الشبكات OSI الأصلي، حيث تُحفظ البيانات داخل طبقة محددة. يُزيل التحسين متعدد الطبقات هذه الحدود الصارمة للسماح بالاتصال بين الطبقات، وذلك بالسماح لطبقة بالوصول إلى بيانات طبقة أخرى لتبادل المعلومات وتمكين التفاعل. على سبيل المثال، تُساعد معرفة الحالة الفيزيائية الحالية في تحسين آلية تخصيص القنوات أو استراتيجية طلب إعادة الإرسال التلقائي (ARQ) في طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) لتحقيق أقصى قدر من الإنتاجية. [ 3 ]
خاصةً في توجيه المعلومات مع الطلب المتزامن على سعة محدودة للقنوات، قد تبرز الحاجة إلى مفهوم للتدخل لتحقيق التوازن بين متطلبات مثل نقل الكلام الواضح وأوامر التحكم الديناميكية الكافية. أي تخصيص ثابت للموارد سيؤدي إلى عدم التوافق في ظل ظروف تشغيل خاصة. أي تغيير ديناميكي كبير في تخصيص الموارد قد يؤثر على وضوح الصوت أو استقرار مقاطع الفيديو. مع ذلك، وكما هو الحال مع استراتيجيات التحسين الأخرى، تستهلك الخوارزمية وقتًا أيضًا. [ 4 ]
مبادئ
هناك مبادئ يجب أن يلتزم بها التصميم متعدد الطبقات:
- التفاعلات وقانون العواقب غير المقصودة
- مخطط التبعية
- الفصل الزمني والاستقرار
- فوضى التصميم متعدد الطبقات الجامح
على عكس منهج التصميم المعماري التقليدي، حيث يمكن للمصممين التركيز على مشكلة واحدة دون القلق بشأن بقية طبقات البروتوكول ، يجب توخي الحذر لتجنب التأثيرات غير المقصودة على أجزاء أخرى من النظام. تُعدّ مخططات التبعية مفيدة لحلقات التكيف التي تحدث عند استخدام تصميم متعدد الطبقات. [ 5 ]
التطبيقات
يمكن استخدام تحسين الطبقات المتقاطعة لـ
تشمل مزاياها القدرة العالية على التكيف في شبكة الاستشعار اللاسلكية ومساحة أكبر للتحسين. [ 5 ]
تعديل جودة الخدمة
يُسهم التحسين متعدد الطبقات في تحسين جودة الخدمات في ظل ظروف تشغيلية متنوعة. وتخضع إدارة جودة الخدمة التكيفية هذه حاليًا للعديد من طلبات براءات الاختراع، كما في [ 8 ]. توفر آلية التحكم متعددة الطبقات تغذية راجعة حول معلومات الجودة المتزامنة لضبط معلمات التحكم بشكل تكيفي. ويتم تطبيق مخطط التحكم.
- معايير الجودة المرصودة
- استدلال قائم على المنطق الضبابي بشأن تطبيق استراتيجية التحكم المناسبة
- مدخلات التحكم المحسوبة إحصائياً لإعدادات المعلمات ومفاتيح الوضع
التكيف مع كفاءة استخدام الموارد في الطبقات المتعددة
لا يُعدّ جانب الجودة النهج الوحيد لتكييف استراتيجية التحسين متعددة الطبقات. فالتحكم المُكيّف مع توافر الموارد المحدودة هو الخطوة الأولى والضرورية لتحقيق الحد الأدنى من الجودة. وقد أُجريت دراسات في هذا الشأن، وستستمر. [ 9 ]
تكييف جدولة MAC بناءً على معلمات PHY
قد تستفيد أنظمة الاتصالات التي تحتاج إلى العمل عبر وسائط ذات ضوضاء خلفية غير ثابتة وتداخل من وجود تنسيق وثيق بين طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (المسؤولة عن جدولة عمليات الإرسال) وطبقة PHY (التي تدير الإرسال والاستقبال الفعلي للبيانات عبر الوسائط). [ 10 ] [ 11 ]
في بعض قنوات الاتصال (مثل خطوط نقل الطاقة)، قد يكون التشويش والتداخل غير ثابتين، وقد يتغيران بالتزامن مع دورة التيار المتردد بتردد 50 أو 60 هرتز . في مثل هذه الحالات، يمكن تحسين أداء النظام بشكل عام إذا تمكنت طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) من الحصول على معلومات من الطبقة الفيزيائية (PHY) حول وقت وكيفية تغير مستوى التشويش والتداخل، بحيث تستطيع طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط جدولة الإرسال خلال الفترات الزمنية التي تكون فيها مستويات التشويش والتداخل منخفضة. [ 11 ]
ومن الأمثلة على أنظمة الاتصالات التي تسمح بهذا النوع من التحسين متعدد الطبقات معيار ITU-T G.hn ، الذي يوفر شبكات محلية عالية السرعة عبر أسلاك المنزل الموجودة (خطوط الطاقة وخطوط الهاتف والكابلات المحورية).
مشاكل
قد تنشأ بعض المشكلات مع تصميم وتحسين الطبقات المتقاطعة من خلال خلق تأثيرات غير مرغوب فيها كما هو موضح في [ 12 ] [ 13 ] تم وصف حلول تصميم الطبقات المتقاطعة التي تسمح بالتشغيل الأمثل للأجهزة المحمولة في بيئة لاسلكية غير متجانسة حديثة في [ 14 ] حيث تم الإشارة أيضًا إلى التحديات التقنية الرئيسية المفتوحة في مجال أبحاث تصميم الطبقات المتقاطعة.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ http://www.ece.purdue.edu/~shroff/Shroff/journal/LSS06.pdf
- ↑ "تحسين الأداء عبر الطبقات في شبكات TCP/IP" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 4 يوليو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يونيو 2008 .
- ↑ "مراجعة IETE التقنية : محتوى مدفوع" .
{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link ) - ↑ "تحسين متعدد الطبقات لشبكات الاستشعار عالية الكثافة: قرارات التوجيه السلبي الموزع" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 16 مايو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يونيو 2008 .
- 1 2 اتصالات وشبكات الراديو المعرفي : المبادئ والتطبيق . بيرلينجتون، ماساتشوستس: دار النشر الأكاديمية. 2010. الصفحات 201-234 . ISBN 9780080879321.
- ↑ كارموكار، أشوك (21 نوفمبر 2012). "اتصالات الراديو الخضراء الموفرة للطاقة للتطبيقات التي تتحمل التأخير" . دليل أنظمة المعلومات والاتصالات الخضراء : 183-208 . doi : 10.1016/B978-0-12-415844-3.00007-3 . ISBN 9780124158443.
- ↑ ويميرش، هينك (2016). "التحكم المتعدد في الوصول في الشبكات اللاسلكية". مكتبة أكاديميك برس في الاتصالات المتنقلة واللاسلكية . أكاديميك برس. ص 435-465 . doi : 10.1016/B978-0-12-398281-0.00012-0 . ISBN 978-0-12-398281-0.
- ↑ "توجيه مسار متكامل متعدد الطبقات خالٍ من التصادم - براءة اختراع أمريكية رقم 7339897" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يونيو 2008 .
- ↑ تشانغ، يوتشنغ؛ تشنغ، ليانغ. "تحسين متعدد الطبقات لشبكات الاستشعار" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 21 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه في 30 يونيو 2026 .
- ↑ S. Shabdanov, P. Mitran, C. Rosenberg, “Cross-Laer Optimization Using Advanced Physical Layer Techniques in Wireless Mesh Networks”, in IEEE Transactions on Wireless Communications
- 1 2 غووانغ مياو ؛ غوكونغ سونغ (2014). تصميم شبكات لاسلكية موفرة للطاقة والطيف . مطبعة جامعة كامبريدج . ISBN 978-1107039889.
- ↑ V. Kawadia, PR Kumar, "A warningary perspective on cross-layer design" , in: IEEE Wireless Communications, Volume 12, Issue 1, Feb. 2005.
- ↑ ب. باباديميتراتوس، أ. ميشرا، و د. روزنبرغ، "نهج تصميم متعدد الطبقات لتحسين 802.15.4" ، في: IEEE MILCON 2005، المجلد 3، الصفحات 1719-1726، يونيو 2005
- ↑ ف. فوكالاس وآخرون، "مقترحات تصميم متعددة الطبقات لشبكات الهاتف المحمول اللاسلكية: دراسة استقصائية وتصنيف"
- بروتوكولات OSI