الگوریتم نوین کنترل ازدحام مبتنی بر مدیریت بافر جهت بهبود مسیریابی در شبکه های ادهاک سیار

شبکه های موردی سیار (MANET) به عنوان یکی از پویاترین و انعطاف پذیرترین انواع شبکه های بیسیم شناخته می شوند که بدون نیاز به زیرساخت مرکزی یا نقاط دسترسی ثابت عمل می کنند. در این شبکه ها، گره های سیار مانند دستگاه های همراه یا حسگرها به طور مستقیم و به شکل چندپخشی با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و یک شبکه موقت تشکیل می دهند. ویژگی های منحصر به فرد MANETها از جمله خودسازماندهی، پیکربندی خودکار و تحرک بالای گره ها، آنها را برای کاربردهایی چون عملیات امداد و نجات، ارتباطات نظامی و محیط های هوشمند ایده آل ساخته است. با این حال، چالش هایی همچون مدیریت تحرک، مسیریابی کارآمد و تامین امنیت، زمینه های تحقیقاتی گسترده ای را در این حوزه ایجاد کرده اند. کنترل ازدحام یک چالش مهم در لایه انتقال شبکه های سیار است. با وجود تحقیقات گسترده، این مسئله همچنان حل نشده باقی مانده است. مطالعات متعددی تلاش کرده اند تا با ادغام راه حل ها با لایه کنترل دسترسی متوسط (MAC) و پروتکل های مسیریابی به کنترل ازدحام بپردازند، اما این رویکردها با محدودیت های مختلفی مواجه شده اند. این مقاله یک مکانیسم نوین کنترل ترافیک و مدیریت هوشمند منابع در شبکه های ادهاک سیار (MANET) ارائه می دهد. رویکرد پیشنهادی با عنوان الگوریتم مدیریت صف پویا مبتنی بر اولویت بندی تطبیقی (APQM) طراحی شده است که از یک چارچوب تخصیص بافر هوشمند (IBAF) بهره می برد. در این چارچوب، بسته ها نه تنها بر اساس نوع بلکه با در نظر گرفتن وضعیت زنده ماندن گره ها، سطح انرژی باقی مانده و معیارهای کیفیت سرویس (QoS) پویا، اولویت دهی و زمان بندی می شوند. سیستم پیشنهادی، ترافیک شبکه را به پنج دسته مجزا و با قابلیت تنظیم پویای آستانه ها طبقه بندی می کند: (۱) بسته های حیاتی کنترل مسیریابی، (۲) بسته های مدیریت و همگام سازی شبکه، (۳) جریان های داده ای با تاخیر حساس مانند صوت و ویدئو، (۴) جریان های داده ی تحمل پذیر نسبت به تاخیر و (۵) ترافیک متعارف. هسته مرکزی الگوریتم APQM بر پایه یک سیاست حذف انتخابی چندمعیاره (MC-DP) استوار است که در شرایط بروز یا پیش بینی ازدحام به جای حذف ساده بسته ها از صف های کم اولویت، اقدام به تنظیم نرخ ارسال، فشرده سازی انتخابی هدرها یا حذف گزینشی بسته ها با کمترین تاثیر بر قابلیت اطمینان جریان می نماید. کارایی پروتکل پیشنهادی تحت سناریوهای متحرک سازی و ترافیکی گوناگون و معیارهایی از قبیل نرخ تحویل، تاخیر انتها به انتها، توان مصرفی و طول عمر شبکه را با دو الگوریتم پیشرفته معاصر مقایسه می کند: الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر یادگیری تقویتی عمیق (DRL-AODV) و الگوریتم مدیریت صف مبتنی بر منطق فازی (FQM-AODV). نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پروتکل پیشنهادی APQM به ویژه در شرایط تراکم بالای گره ها و نرخ های تولید ترافیک متغیر با مدیریت فعالانه تر بافر و اتخاذ تصمیم های حذف تعدیل هوشمندانه تر، بهبود معناداری در کارایی شبکه و توازن بهینه بین معیارهای عملکردی کلیدی ایجاد می کند. نتایج شبیه سازی ها و پیاده سازی ها نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با سایر پروتکل ها عملکرد بهتری دارد. نتایج حاکی از افزایش عملکرد، کاهش تاخیر انتها به انتها، افزایش سرعت ارسال و دریافت داده، افزایش امنیت ناشی از کاهش هدررفت داده و بهبود کنترل ازدحام و افزایش طول عمر الگوریتم پیشنهادی نسبت به سایر پروتکل ها می باشد.

کلیدواژه ها:

شبکه های ادهاک ، سیار ، کنترل ازدحام ، افزایش طول عمر شبکه ، بهبود مسیریابی ، کاهش تاخیر انتها به انتها