WiLDNet؛ شبكات المسافات الطويلة العالية الأداء

تعاني المناطق الريفية في أغلب دول العالم ضعفًا في شبكات الاتصالات، كذلك تميل تغطية الأقمار الصناعية إلى الانخفاض على نحو كبير في المناطق النائية عن المدينة؛ إذ تتطلب هذه المناطق تكاليف باهظة الثمن لزيادة عرض النطاق الترددي اللازم لرفع معدلات الإرسال، ولذلك؛ وُجِدت شبكات المسافات الطويلة WiFi-based Long Distance Networks (واختصارًا WiLDNet) بوصفها خطوةً على طريق حل هذه المشكلة (1).

يُعدّ مصطلح Wi-Fi من أشهر المصطلحات المتداولة في وقتنا الحالي، ويشير هذا المصطلح إلى تقنية من تقنيات الاتصالات الشبكية اللاسلكية التي تتيح لمختلف الأجهزة (كالحواسيب، والأجهزة المحمولة، والمعدات مثل الطابعات وكاميرات الفيديو) التفاعل مع الإنترنت، وذلك بمجرد إنشاء شبكة تستخدم موجّهًا لاسلكيًّا يسمح للأجهزة المتوافقة بتبادل المعلومات فيما بينها (2).

وعلى الصعيد التقني، يحدد معيار IEEE 802.11* البروتوكولات التي تتيح التواصل بين الأجهزة، بما في ذلك الموجّهات اللاسلكية (wireless routers)، ونقاط الوصول اللاسلكية (wireless access points).

(2)

مفهوم نقطة الوصول (Access Point (AP

تُعدّ نقطة الوصول بمثابة منفذ يسمح للأجهزة اللاسلكية بالاتصال بالشبكة؛ مما يسهّل توصيل الأجهزة الجديدة عبر الإنترنت، ويوفر دعمًا مرنًا للمستخدمين المتنقلين.

تدعم نقاط الوصول اللاسلكية معايير IEEE المختلفة، ومن ثم دعم عدد أكبر من القنوات ذات المجالات الترددية المتفاوتة (2).

مساوئ شبكات Wi-Fi

تعاني شبكات Wi-Fi التقليدية ضعفَ أداء عمليات الإرسال والنشر في الزمن الحقيقي، وذلك مردّه إلى عدة عوامل (1,3,4):

• وجود أوجه قصور أساسية لدى بروتوكول 802.11 MAC الحالي، وذلك عند استخدامه مسافات طويلة.
•  معدل الفقد (loss) العالي والمتغير؛ مما يحد بشدة من الإنتاجية (throughput) من طرف إلى طرف (end-to-end).
• مشكلة التداخل (interference).

شبكات المسافات الطويلة WiLDNet

انطلاقًا من العوامل السابقة، أوجد مجموعة من الخبراء ما يسمّى شبكات المسافات الطويلة WiLDNet، وذلك بمثابة خطوة على طريق حل هذه المشكلات (1,3,4).

تُعدّ شبكات المسافات الطويلة WiLDNet إحدى أنواع شبكات الـ Wi-Fi، وخلافًا لشبكات Wi-Fi التقليدية؛ تستخدم هذه الشبكات طريقة التوصيل نقطة إلى نقطة (point-to-point) ذات الوصلات المتعددة القفزات؛ إذ يمكن أن يصل طول كل وصلة إلى 100 كم، ومن أبرز مساعي العلماء في تطوير هذه الشبكات:

1. تحسين النقل عبر الوصلات الطويلة باستخدام الإقرارات المجمعة (Bulk  (Acknowledgments: وذلك عن طريق التحكم بإرسال الطرود والإقرارات  (acknowledgments) على شكل نبضات باستخدام آلية stop-and-wait؛ مما يقلل من زمن المكوث في قناة الإرسال underutilization. (4)
2. تحسين تصميم بروتوكول TDMA في البيئات ذات الفقد العالي: تحوّل بروتوكول الـDataLink من CSMA إلى TDMA؛ مما قلل -على نحو كبير- من معدل فقدان الحزم (4).

نقاط القوة:

حققت مساعي العلماء العديد من المزايا، نذكر منها:

• حسّنت شبكات WiLDNet في إنتاجية TCP/ UDP بمقدار 5-2 أضعاف مقارنةً بأفضل إنتاجية يمكن تحقيقها بواسطة معيار 802.11 التقليدي (1).
• خفضت شبكات WiLDNet من معدلات ضياع الحزم على نحو كبير مقارنةً بشبكات Wi-Fi التقليدية (1). 
• التكيف العالي المستوى مع متطلبات الأداء (عرض النطاق الترددي، والتأخير الزمني للإرسال) (1,4).
• تكاليف أقل بكثير مقارنةً بطرائق التوصيل التقليدية السابقة (1).

التحديات والرؤية المستقبلية:

على الرغم من أنّ انخفاض تكاليف شبكات الـ WiLD يشكل عاملًا فعالًا للغاية في اعتمادها ولا سيما في المناطق الريفية وضواحي المدن، لكنّه لا يزال يثير توفير تغطية شبكية ذات أداء عالٍ في العالم الحقيقي عديدًا من التحديات البحثية مثل:

•  التخطيط الأمثل لتوصيلات المسافات الطويلة.
• تصميم بروتوكولات MAC.
• تحديد الشبكة الأمثل لتوفير جودة الخدمة سواء لمجموعة متنوعة من التطبيقات، أو لعمليات الإدارة عن بعد، أو تحديد سماحية الخطأ -fault tolerance في حالة فشل الارتباط.

*معاييرIEEE Standards -IEEE:

تُعد IEEE المنظمة المهنية الرائدة في العالم التي ترعى وتطور أحدث التقنيات العالمية، اعتمادًا على مجموعة من المعايير التقنية المدروسة-IEEE Standards التي يضعها خبراء لتنظيم وتوجيه حركة البحث العلمي، وذلك بهدف تعزيز الابتكار التكنولوجي والتميز لصالح البشرية (5).

المصادر: