ﻤﻌﺎﻴﻴﺭ ﺠﻭﺩﺓ ﺍﻟﺨﺩﻤﺔ ﻓﻲ ﺍﻟﺸﺒﻜﺎﺕ ﺍﻟﻼﺴﻠﻜﻴﺔ ﺍﻟﻤﺤﻠﻴﺔ

 Syrian Arab Republic

 الجمهورية العربية السورية

Ministry of Higher Education  وزارة التعـليــم العـالـــــــــي

Syrian Virtual University  الجامعة االفتراضية السورية

معايير جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية

Quality of Service in Wireless Local Area Networks

QoS in WLANs)(

بحث مقدم لنيل درجة الماجستير في علوم الوب

:إعداد

Ali_30203 علي هالل عيسى

:إشراف

الدكتور غسان فلوح

18/8/2014: دمشق في

Syrian Arab Republic

 الجمهورية العربية السورية

Ministry of Higher Education  وزارة التعـليــم العـالـــــــــي

Syrian Virtual University  الجامعة االفتراضية السورية

معايير جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية

Quality of Service in Wireless Local Area Networks

QoS in WLANs)(

درجة الماجستير في علوم الوببحث مقدم لنيل

:إعداد

Ali_30203 علي هالل عيسى

:إشراف

الدكتور غسان فلوح

 18/8/2014: دمشق في

 أ  

: قرار لجنة الحكم على الرسالة -ا  

الجامعة االفتراضية ماجستير علوم الوب

علي هالل عيسى :الباحث اسم

"معايير جودة الخدمة في الشبكات المحلية الالسلكية: "ةالرسال عنوان

"قدمت هذه الرسالة لنيل درجة الماجستير في علوم الوب من الجامعة االفتراضية "

: الرسالة على والحكم المناقشة لجنة

معتصم شفا عمرياألستاذ الدكتور - 1

رئيسا في الجامعة الدولية للعلوم والتكنولوجيا أستاذ

غسان فلوحاألستاذ الدكتور -2

مشرفا في كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية في جامعة دمشق أستاذ

مازن محايري األستاذ الدكتور - 3

عضوا الميكانيكية والكهربائية في جامعة دمشقفي كلية الهندسة أستاذ 2014/ 8 /18 :المناقشة خيتار

الدراسات العليا

أجيزت الرسالة بتاريخ ختم اإلجازة

/ /2008 / /2014

موافقة مجلس الجامعة موافقة مجلس الكلية

/ /2014 / /2014

 ب  

سلكية المحليةمعايير جودة الخدمة في الشبكات الال

QoS In WLANs

 ج  

اإلهداء

الذي ال ينضبلعطف واألملو ا إىل نبع احلنانأمي الغالية إليك. . .

النقاء واحملبة يف نفسي تزرع إليك يا من الطهر والسماحة إىل ينبوعإليك أيب العزيز. . .

وشبايب إىل من حيملون يف عيوم ذكريات طفوليتأخويتكم إلي . . .

قليب إىل من ضاقت السطور من ذكرهم فوسعهمأصدقائي . . .

الفاضل أستاذيإىل غسان فلوح . د

إىل من احتضنتين هذا الكم من السننيوريا احلبيبةس

يف اجلامعة االفتراضية السورية اهليئة التدريسية واإلداريةإىل

زمالئي وزمياليت يف اجلامعة إىل

إجناح هذا العمل ساهم يف إىل كل من حميب العلم واملعرفة إىل كل

.أهدي مثرة عملي املتواضع هذه

 د  

شكر وتقدير

.الشكر هللا أوال على فضله وتوفيقه لي إلتمام هذه الرسالة

: كما أتقدم بوافر الشكر وعظيم االمتنان والتقدير إلى

كلية الهندسة يألتمتة ففي قسم الحواسيب وا أستاذ غسان فلوحاألستاذ الدكتور

، لتفضله باإلشراف على هذه الرسالة ولما بذله من الميكانيكية والكهربائية في جامعة دمشق

طوال فترة إشرافه ليوقت وجهد في توجيه ومتابعة وحرصه الدائم على تقديم الدعم والعون

خير جزاء ومتعه بوافر تعالىفلسيادته كل الشكر واالمتنان وجزاه اهللا , في مرحلة الماجستير

. الصحة والعافية

, األستاذ في الجامعة الدولية للعلوم والتكنولوجيا معتصم شفا عمرياألستاذ الدكتور

فلسيادته كل الشكر .لقبوله المشاركة ورئاسة لجنة المناقشة والحكم على هذه الرسالة

. لعافيةخير جزاء ومتعه بوافر الصحة وا تعالىواالمتنان وجزاه اهللا

في كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية في جامعة مازن محايري الدكتورواألستاذ

فلسيادته كل الشكر . لتفضله بالمشاركة في لجنة المناقشة والحكم على هذه الرسالة ،دمشق

. خير جزاء ومتعه بوافر الصحة والعافية تعالىواالمتنان وجزاه اهللا

الجامعة االفتراضية وجميع أساتذتي وزمالئي لتوجيهاتهم الكريمة لىكما أتقدم بالشكر إ

. وتشجيعهم المستمر

. . . . . . . . . وأخيرا أتقدم بعظيم الوفاء والحب واالمتنان لبلدي الحبيب سوريا

علي هالل عيسى

 ه  

1علي هالل عيسى:الباحث

معايير جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية

2014الجامعة االفتراضية السورية

2غسان فلوح الدكتور: المشرف

ملخص

, تزايد استخدام الشبكات الالسلكية المحلية بشكل كبير جدا في السنوات األخيرة

وأصبحت ضرورة لعمل كثير من الشركات والمؤسسات خصوصا بعد توجه هذه الشبكات

ويأمل المستخدمين أن تؤمن هذه . )Viber, Skype( مثللدعم تطبيقات الزمن الحقيقي

الشبكات جودة الخدمة الكافية لتشغيل هذه التطبيقات بمستوى قريب من المستوى الذي ألفوه

المعتمد في المعيار لكن بروتوكول التحكم بالوصول إلى وسط النقل , في الشبكات السلكية

غير قادر على تأمين متطلبات جودة IEEE 802. 11 ساسي للشبكات الالسلكية المحليةاأل

فهو يعامل جميع التطبيقات بنفس الطريقة بغض النظر عن , الخدمة لتطبيقات الزمن الحقيقي

ويضعها جميعها في رتل واحد بانتظار اإلرسال من يدخل أوال يخرج أوال , متطلباتها

)FIFO( .

                                                            حائز على اإلجازة -السوريةالجامعة االفتراضية –اختصاص علوم الوب –) ماجستير(طالب دراسات عليا , علي هالل عيسى 1

. 2008االفتراضية السورية الجامعة – BITفي تكنولوجيا المعلومات . جامعة دمشق – الهندسة الميكانيكية والكهربائيةكلية قسم هندسة الحواسيب واألتمتة أستاذ في –غسان فلوح . د 2

 و  

 IEEE) أضيف تعديلين جديدين ديثاوح 11e .802 لدعم جودة الخدمة تحديث معياري اعتمادتم

802. 11aa,   IEEE 802. 11ae) , تطبيقات ل جودة الخدمةلدعم المحققة سنقوم بدراسة التحسينات

مشاركة وسط عمل بروتوكول بمقارنةسنقوم و , الحقيقي مقارنة مع المعيار األساسيالزمن

في دعم تطبيقات نقل ساسيمع نظيره في المعيار األ 11e .802المعتمد في المعيار النقل

. VOIP االنترنيت الصوت عبر بروتوكول

و , في بيئات عمل مختلفة وباستخدام أحمال مختلفة OPNETتمت المحاكاة باستخدام المحاكي

في الشبكات المخصصة لتطبيقات متنوعة IEEE 802. 11e بينت النتائج أهمية استخدام المعيار

ما في الشبكات المخصصة لنوع محدد من التطبيقات فإن أ , والتي تعمل في نفس الوقت

كما بينت النتائج قصور المعيار عن تحقيق جودة , استخدام المعيار األساسي يؤمن أداء أفضل

. الخدمة المطلوبة في بعض الحاالت

آلية مرنة لتقييم أهمية التطبيقات وإعطاءها األفضلية بحيث تتيح إعطاء قيم فكرة تم اقتراح

للتطبيقات األقل أهمية الوصول إلى وسط النقل بشكل كما تتيحالتطبيقات ضلية مختلفة لنفسأف

باإلضافة إلى أنها تحل مشكلة ,أسرع في حال عدم وجود حزم التطبيقات ذات األهمية العالية

. التصادم االفتراضي داخل المحطات الداعمة لجودة الخدمة

): Key Words (الكلمات المفتاحية

تابع التنسيق , DCFتابع التنسيق الموزع , QoS جودة الخدمة , WLANلشبكات الالسلكية المحلية ا

. EDCAالموزع المحسن

 و  

قائمــة المحتويات

الصفحة العنوان ترقيم

أ على الرسالة قرار لجنة الحكم ج اإلهداء د شكر وتقدير ه ملخص

اإلطار العام للبحث:الفصل األول ر :تعريف جودة الخدمة1 ر :عوامل ومؤشرات جودة الخدمة 2

ر :زمن التأخير 2.1 ر :لمعدل النق 2.2 ر :عدد محاوالت اإلرسال 2.3 ر :السرية 2.4 ش :استهالك الطاقة 2.5

ش :المشاكل التي تعاني منها القناة الالسلكية 3 ث :جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية 4 ذ الدراسات السابقة 5 غ مشكلة البحث 6 ظ أهداف البحث 7 أأ خطوات البحث 8 أأ مية البحثأه 9

الشبكات الالسلكية:الفصل الثاني :األمواج الكهرطيسية 1

1 الطيف الكهرطيسي 2

4 عرض الحزمة 3

4 انتشار األمواج الكهرطيسية 4

5

 ز  

:المؤثرات التي تتعرض لها اإلشارة الكهرطيسية أثناء انتشارها 55

:االمتصاص 5.16

:االنعكاس 5.26

:االنحراف 5.36

:االنكسار 5.47

:التداخل 5.57

:المسارات المتعددة 5.68

:خسارة المسار 5.78

:التشتت أو التبعثر 5.89

:مناطق فرانيل 69

:Polarization االستقطاب 79

:قنوات اإلرسال في نظم االتصاالت 810

:قنوات اإلرسال السلكية. 8.110

:قنوات اإلرسال الالسلكية 8.210

IEEEالمعهد الدولي لمهندسي الكهرباء واإللكترون 910

OSI نموذج 1011

:الشبكات الالسلكية 1112

مزايا الشبكات الالسلكية 11.114

الشبكات الالسلكية الشخصية 11.214

)Bluetooth )IEEE802. 15. 1شبكات البلوتوث 11.2.114

ZigBee 802.15.4شبكات 11.2.216

WiMAXالشبكات عريضة النطاق 11.317

الشبكات الخلوية 11.417

WLANالشبكات الالسلكية المحلية 11.518

الشبكات الالسلكية المحلية: الفصل الثالث 20 :مكونات الشبكة الالسلكية المحلية وفق المعيار األساسي 1

STA 21لمحطات الالسلكية ا 1.1

Access Point 21نقطة الوصول 1.2

22 قناة االتصال الالسلكية 1.3

22 بنى الشبكات الالسلكية المحلية 2

22 البنية المجهزة 2.1

23 :البنية الغير مجهزة 2.2

 ح  

Extended Service Set 23مجموعة الخدمات الموسعة 2.3

IEEE 802.11: 24المعيار 3

IEEE 802.11b 27معيار الشبكة 4

IEEE 802.11a: 29معيار الشبكة 5

IEEE 802.11g: 30معيار الشبكة 6

n 802.11: 30معيار الشبكة 7

i 802.11 : 31المعيار 8

31 :مقارنة بين أهم المعايير 9

ة المحليةتقييم جودة الخدمة في الشبكات الالسلكي:الفصل الرابع 34 :الطبقة الفيزيائية وفق معيار الشبكات الالسلكية المحلية 1

35 :تقنيات التعديل 1.1

FHSS: 36تقنية القفز الترددي 1.1.1

DSSS: 36الطيف الموزع عبر التتابع المباشر 1.1.2

OFDM: 37ترميز تقسيم التردد المتعامد 1.1.3

37 :ة الطيف الموزع عبر التتابع المباشر والقفز التردديمقارنة بين تقني 1.2

39 :طبقة وصلة البيانات 2

39 هنالك طريقتين للمسح المسح الفعال والمسح الخامل: المسح 2.1

Authentication 41إجراءات المصادقة و التوثيق 2.2

41 مصادقة النظام المفتوح 2.2.1

42 شتركمصادقة المفتاح الم 2.2.2

Association: 42إجراءات االقتران 2.3

CRC Cyclic checksum: 42التفحص الدوري 2.4

RTS / CTS 42إجراءات 2.5

43 التحكم بصرف الطاقة 2.6

Fragmentation 43تجزئة اإلطارات 2.7

43 وثوقية نقل البيانات 2.8

MAC 44: التحكم بالوصول إلى وسط النقل 2.9

44 جودة الخدمة من منظور بروتوكوالت التحكم بالوصول إلى وسط النقل 3

DCF 44تابع التنسيق الموزع 3.1

DCF: 46آلية عمل بروتوكول التنسيق الموزع 3.1.1

RTS/CTS : 48جاهزية االستقبال / مع طلب اإلرسال DCFاستخدام 3.1.2

 ط  

PCF: 49تابع التنسيق المركزي 3.2

51 :دراسة جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية 4

e 802.11: 55معيار الشبكات الالسلكية المحلية 4.1

EDCA 55: بروتوكول التنسيق الموزع المحسن 4.1.1

4.1.2 HCF Controlled Channel Access (HCCA) 57 e802.11. 58المعيار لدعم جودة الخدمة في MACالتحسينات على برتوكوالت 4.2

Contention Free Bursts : 58الرشقات بدون تزاحم - 4.2.1

ACK 60قواعد جديدة إلطار نجاح وصول البيانات 4.2.2

No ACK 60العمل دون الحاجة إلطارات النتظار إطارات نجاح اإلرسال 4.2.3

Block ACK 60رات البيانات انتظار إطار نجاح اإلرسال بعد إرسال مجموعة من إطا 4.2.4

DLP (Direct Link Protocol 60(بروتوكول الوصلة المباشرة 4.2.5

APSD 61توفير الطاقة اآللي 4.2.6

Admission Control 61التحكم بالوصول 4.2.7

4.3 IEEE 802. 11s: 62 4.4 IEEE 802. 11aa : 64 4.5 IEEE 802. 11ae 68

القسم العملي:الخامسالفصل VoIP 70نقل الصوت عبر بروتوكول االنترنيت 1

:الفائدة من استخدام خدمة الصوت عبر بروتوكول االنترنيت 1.171

:طرق إجراء مكالمة الصوت عبر بروتوكول االنترنيت 1.271

ة الالسلكية معامالت جودة الخدمة المدروسة لتطبيقات الزمن الحقيقي في الشبك 1.3

المحلية

73 End to end Delay: 73زمن التأخير الكلي للحزم الصوتية من المرسل إلى المستقبل 1.3.1 Packet Loss 74معدل خسارة البيانات 1.3.2 Jitter 75زمن التأرجح 1.3.3 75 جودة المكالمة بحسيب تقييم المستمع 1.3.4

VOIPالمرمزات المستخدمة في 1.476

OPNET 77الشبكة الالسلكية المحلية في المحاكي 2 :نموذج المحطة الالسلكية 2.1

78 :نموذج نقطة الوصول 2.2

79 80 السيناريو األول3

نتائج السيناريو األول 3.182

83 السيناريو الثاني4

 ي  

نتائج السيناريو الثاني 4.187

88 السيناريو الثالث5 :نتائج السيناريو الثالث 5.1

91 92 السيناريو الرابع6

ناريو الرابعينتائج الس 6.1101

103 السيناريو الخامس7 نتائج السيناريو الخامس 7.1

108 االستنتاجات والتوصيات:الفصل السادس

114 االستنتاجات والتوصيات 1

118 المراجع 2

3 Abstract 120

 ك  

قائمــة الجداول

رقم

الجدول الموضوع

رقم

الصفحة

ق و بعض تطوراته 11 .802المعيار )1.1(

ت للتطبيقات العلمية والطبية ISM Bandالمجاالت الترددية )1.2(

IEEE 11 الدولي لمهندسي الكهرباء واإللكترونأهم معايير المعهد )2.1(

12 802.11نموذج و TCP/IPطبقات النموذج )2.2(

19 مقارنة بين تقنيات االتصال الالسلكي )2.3(

26 تطورات وتعديالت المعيار األساسي للشبكات الالسلكية المحلية )3.1(

27 المعايير التي يتم العمل حاليا إلنجازها )3.2(

31 مقارنة بين أهم تحديثات المعيار األساسي )3.3(

46 قيم الفواصل الزمنية )4.1(

IEEE 802.11aa, 802.11ae 64 التحديات الرئيسية التي تمت معالجتها من خالل )4.2(

802.11aa 65تصنيف المجموعات في المعيار )4.3(

74 زمن تأخير المكالمات الصوتية )5.1(

76 معامالت تقييم جودة المكالمة الصوتية )5.2( 76 جيدةالقيم المقبولة والمثالية لتحقيق مكالمة )5.3( 77 معدل إرسال البيانات بحسب المرمز )5.4( 4معدل النقل وزمن التأخير الوسطي بالنسبة لعتبة تجزئة حزم البيانات عند استخدام )5.5(

81 محطات السلكية 83 المرمزات المستخدمة في خدمة نقل الصوت عبر بروتوكول االنترنيت )5.6( 88 حطات في كل تجربةالبرتوكول المستخدم وعدد الم )5.7( DCF 90و EDCAحجم نوافذ التعارض في البرتوكولين )5.8(

104 التطبيقات العاملة في الشبكة الموسعة )5.9(

109 في المحطات الالسلكية 80.211eاإلعدادات االفتراضية والمعدلة للمعيار  )5.10(

110 الالسلكيةفي نقاط الوصول 80.211eاإلعدادات المعدلة للمعيار  )5.11(

 ل  

قائمــة األشكال

رقم

الشكل

رقم الموضوع

الصفحة

ش النموذج المنطقي لمتحكم الشبكة الالسلكية )1.1(

1 اإلشعاع الكهرطيسي )2.1(

2 انتشار األمواج الكهرطيسية )2.2(

2 .واالرتفاعة وجلمل اطودد ورلتا نيب العالقة )2.3(

4 داخل وخارج األبنية انتشار اإلشارة الكهرطيسية )2.4(

8 المسارات المتعددة )2.5(

9 االستقطاب )2.6(

ZIGBEE 16عمل شبكات )2.7(

)2.8( ISM Band18

AP 21نقطة الوصول )3.1( 23 البنية الالسلكية المجهزة )3.2( 23 البنية الالسلكية غير المجهزة )3.3( ESS 24 بنية الخدمات الموسعة )3.4( 11b 28 .802القنوات الترددية في المعيار )3.5( 802.11b 29عالقة معدل النقل بالمسافة داخل وخارج المباني للمعيار )3.6( 32 االستخدام الفعلي والمتوقع ألهم تحديثات المعيار األساس للشبكات الالسلكية المحلية )3.7( 35 802.11عيار الطبقة الفيزيائية وطبقة وصلة البيانات في الم )4.1( 36 تقنية القفز الترددي )4.2( OFDM 37حوامل ترددات )4.3( 39 من التداخل FHSSمناعة )4.4( 40 المسح الخامل في الشبكات الالسلكية المحلية )4.5( 41 المسح الفعال في الشبكات الالسلكية المحلية )4.6( 43 تجزئة اإلطارات )4.7( DCF 47كول التنسيق الموزع آلية عمل بروتو )4.8()4.9( 47 48 تزايد حجم نافذة التعارض مع إعادة اإلرسال )4.10( 49 االستقبال جاهزية - اإلرسال طلب مع DCF استخدام )4.11( DCF 51تابع التنسيق الموزع )4.12(

 م  

11e 54 .802عرض نوافذ العارض وفق المعيار )4.13( 802.11e 56لموزع المحسن في المعيار بروتوكول التنسيق ا )4.14( 11e 58 .802بنية طبقة التحكم بالوصول إلى وسط النقل وفق المعيار )4.15( 59 إرسال البيانات بدون استخدام الرشقات )4.16( 59 إرسال البيانات باستخدام الرشقات )4.17( DLP 61بروتوكول الوصلة المباشرة )4.18( aa 802.11 66مجموعات الوصول في المعيار )4.19(

IEEE 802. 11aa 67معدل النقل لحزم الفيديو والصوت األساسية والبديلة في المعيار )4.20(

70 محادثة صوتية باستخدام الشبكات الالسلكية المحلية )5.1( 72 طرق إجراء مكالمة صوتية عبر بروتوكول االنترنيت )5.2( SIP 73يس مكالمة صوتية باستخدام بروتوكول مراحل تأس )5.3( OPNET 78نموذج المحطة الالسلكية في المحاكي )5.4( OPNET 79نموذج نقطة الوصول في المحاكي )5.5( 80 بنية الشبكة في السيناريو األول )5.6( 81 عالقة زمن التأخير ومعدل النقل بحجم حزم البيانات )5.7( 82 نسبة لعتبة التجزئةمعدل النقل بال )5.8( 82 زمن التأخير الوسطي بالنسبة لعتبة التجزئة )5.9( 84 بنية الشبكة الختبار المرمزات )5.10( 85 مقارنة زمن التأرجح للحزم الصوتية للمرمزات )5.11( 85 مقارنة االختالف في زمن نقل الحزم الصوتية للمرمزات )5.12( 85 زاتللمرم MOSمقارنة قيمة )5.13( 85 مقارنة زمن تأخير نقل الرزم الصوتية للمرمزات )5.14( 89 مقارنة جودة المكالمات الصوتية عند زيادة عدد المحطات الالسلكية )5.15( 89 ةالمكالمات الصوتية عند زيادة عدد المحطات الالسلكي الزمن الكلي لتأخيرمقارنة )5.16( 89 الصوتية عند زيادة عدد المحطات الالسلكية للمكالمات لمقارنة عدد محاوالت اإلرسا )5.17( 89 عند زيادة عدد المحطات الالسلكية مقارنة معدل نقل الحزم الصوتية )5.18( 90 مقارنة زمن التأخير في الشبكة )5.19( 90 الملفاتمقارنة معدل نقل )5.20( 91 المحطات مقارنة زمن التأخير لحزم الفيديو عند زيادة عدد )5.21( 91 مقارنة معدل نقل حزم الفيديو عند زيادة عدد المحطات )5.22( 93 بنية الشبكة غير المجهزة للسيناريو الثالث )5.23( 93 موسط زمن التأرجح للمكالمات الصوتية )5.24( 93 الصوتية الحزم إرسال زمن اختالف متوسط )5.25( 94 م الصوتيةمتوسط الزمن الكلي إلرسال الحز )5.26(

 ن  

94 زمن التأخير الوسطي إلرسال الحزم في الشبكة )5.27( 95 إضافة حمل تطبيق نقل البيانات إلى الشبكة )5.28( 95 متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية )5.29( 95 متوسط اختالف زمن إرسال الحزم الصوتية )5.30( 96 للمكالمة األولى MOSجودة المكالمة الصوتية بحسب قيمة )5.31( 96 متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية للمكالمة األولى )5.32( FTP 96مقارنة معدل النقل الوسطي في الشبكة عند إضافة حمل )5.33( FTP 97للمكالمة األولى قبل و بعد إضافة حمل MOSمقارنة )5.34( 97 لصوتيةمقارنة الزمن الكلي لتأخير الحزم ا )5.35( 98 بنية الشبكة في االختبار الثاني من السيناريو الثالث )5.36( 99 متوسط زمن التأرجح للمكالمات الصوتية )5.37( 99 متوسط اختالف زمن إرسال الحزم الصوتية )5.38( 99 متوسط اختالف زمن إرسال الحزم الصوتية )5.39( 99 ةي الشبكزمن التأخير الوسطي إلرسال الحزم ف )5.40( 100 التطبيقات تبنية و إعدادا )5.41( 100 متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية )5.42( 100 معدل نقل الحزم الصوتية )5.43( 101 موسط زمن التأرجح للمكالمات الصوتية )5.44( FTP 101معدل النقل الوسطي للمحطة )5.45( 101 للمكالمة األولى MOSب قيمة جودة المكالمة الصوتية بحس )5.46( 103 بنية الشبكة المقترحة للدراسة )5.47( 104 إعداد التطبيقات ونماذج عمل الموظفين )5.48( 106 تجهيزات الطابق الرابع للشبكة الموسعة )5.49( 106 تجهيزات الطابق األول للشبكة الموسعة )5.50( 11e 107 .802صنف من التطبيقات عند استخدام معدل النقل الوسطي في الشبكة لكل )5.51(مقارنة زمن الحصول على وسط النقل في الشبكة لكل صنف من التطبيقات عند )5.52(

11e 107 .802استخدام 107 مقارنة معدل التأرجح للحزم الصوتية )5.53( 107 مقارنة اختالف زمن إرسال الحزم الصوتية )5.54( 108 الكلي للمكالمات الصوتيةمقارنة الزمن )5.55( 108 مقارنة جودة المكالمات الصوتية )5.56( 802.11e 109تداخل مجاالت قيم المؤقت الزمني في المعيار )5.57( 110 و المعيار المعدل 802.11e مقارنة معدل نقل الصوت في المعيار )5.58(

110و المعيار 802.11eة في المعيار مقارنة زمن الوصول إلى وسط النقل للحزم الصوتي )5.59(

 س  

المعدل

و المعيار 802.11eمقارنة زمن الوصول إلى وسط النقل للحزم الصوتية في المعيار  )5.60(

المعدل

111

و المعيار 802.11eمقارنة زمن الوصول إلى وسط النقل لحزم الفيديو في المعيار )5.61(

المعدل

111

111 والمعيار المعدل 802.11eتطبيقات الجهد األفضل في المعيارمقارنة معدل نقل )5.62(

802.11eمقارنة زمن الوصول إلى وسط النقل لتطبيقات الجهد األفضل في المعيار  )5.63(

والمعيار المعدل

111

112 والمعيار المعدل 802.11eمعدل نقل التطبيقات الخلفية في المعيار  )5.64(

والمعيار 802.11eصول إلى وسط النقل للتطبيقات الخلفية في المعيارمقارنة زمن الو )5.65(

المعدل

112

112 والمعيار المعدل 802.11eمقارنة جودة المكالمة الصوتية في الشبكة في المعيار )5.66(

112 والمعيار المعدل 802.11eمقارنة الزمن الكلي لتأخير الحزم الصوتية بين المعيار )5.67(

 ع  

ت البحثمصطلحا

Abbreviations Full Word المقابل بالعربي

QoS Quality of Service جودة الخدمة IEEE Institute of Electrical and

Electronic Engineers معهد مهندسي الكهرباء والميكانيك

WAN Wide Area Network شبكة واسعة MAN Metropolitan Area Network شبكة حضرية LAN Local Area Network شبكة محلية PAN Personal Area Network شبكة الشخصية

MBWA Mobile Broadband Wireless Access الوصول الالسلكي النقال عريض اإلطار DL Data link وصلة البيانات

LLC Logic Link control التحكم بالوصول المنطقي MAC Media Access Control ل إلى الوسطالتحكم بالوصو

PL Physical Layer الطبقة الفيزيائية PLCP Physical Layer Convergence

Procedure إجرائية تقارب الطبقة الفيزيائية

ISM Industrial Scientific Medical صناعي علمي طبي BS Base Station المحطة الرئيسية AP Access Point نقطة وصول BSS Base Station Set مجموعة المحطة الرئيسية ESS Extended Service Set مجموعة الخدمات الموسعة DS Distribution System نظام التوزيع LoS Line-of-sight خط نظر IR Infrared األشعة تحت الحمراء

UWB Ultra-Wideband النطاق العريض FHSS Frequency Hopping Spread

Spectrum ذو القفز التردديالطيف المنتشر

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum الطيف المنتشر ذو التتابع المباشر OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing التجميع بالتقسيم الترددي المتعامد

MIMO Multiple Input, Multiple Output مداخل متعددة مخارج متعددة FIFO First input First Output من يدخل أوال يخرج أوال

TDMA Time Division Multiple Access التقسيم الزمني متعدد الوصول

 ف  

FDMA Frequency Division Multiple Access

التقسيم الترددي متعدد الوصول

CDMA Code Division Multiple Access التقسيم الرمزي متعدد الوصول CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/

Collision Detection تحسس الحامل متعدد الوصول

مع كشف التصادم /CA CSMA/ Carrier Sense Multiple Access/

Collision Avoidance تحسس الحامل متعدد الوصول

مع تجنب التصادمRTS Request To Send طلب اإلرسال CTS c جاهزية االستقبال CW Contention Window نافذة التعارض

Back-Off Back-Off Timer المؤقت الزمني التراجعي NAV Network Allocation Vector شعاع تخصيص الشبكة DCF Distributed Coordination Function تابع التنسيق الموزع PCF Point Coordination Function تابع التنسيق المركزي HCF Hybrid Coordination Function تابع التنسيق الهجين

EDCA Enhanced DCF (QoS- 802. 11e) تابع التنسيق الموزع المحسن AC Access Category مجموعة الوصول

IFS SIFS DIFS PIFS AIFS:

Inter-Frame Space Short Inter-Frame Space DCF Inter-Frame Space Inter-Frame Space Arbitration Inter-Frame Space

الفاصل بين اإلطارات

الفاصل القصير بين اإلطارات

فاصل تابع التنسيق الموزع

فاصل تابع التنسيق المركزيWi-Fi Wireless-Fidelity الهيئة الالسلكية Wi-Gig Wireless Gigabit Alliance تحالف الالسلكي من رتبة الغيغا AES Advanced Encryption Standard معيار التشفير المتقدم CP contention period فترة التزاحم CFP contention free period فترة عدم التزاحم TXOP transmission opportunity فرصة االرسال SSID Service Set Identifier معرف مجموعة الخدمة VoIP Voice Over IP بروتوكول االنترنيت الصوت عبر VoWLAN Voice Over WLAN الصوت عبر الشبكة الالسلكية المحلية WEP Wired Equivalent Privacy السرية المكافئة للسلكي WLAN Wireless Local Area Network الشبكة الالسلكية المحلية WPA Wi-Fi Protected Access الوصول النظام الالسلكي المحلي ذو

المحمي

 ص  

PSTN

Public switched telephone network

الشبكة العامة للخطوط الهاتفية

CWmax

Maximum Contention Window

نافذة التعارض األعظمية

CWmin

Minimum Contention Window

نافذة التعارض األصغرية

MIMO Multiple-Input Multiple-Output

خرج المتعددالدخل وال

الفصل األول

اإلطار العام للبحث

ق

بشكل كبير في اآلونة األخيرة بسبب سهولة المحلية انتشرت الشبكات الالسلكية

. 802.11على المعيار بداية تيث اعتمدح. استخدامها وحرية المستخدم في الحركة والتنقل

Institute of Electrical and الكهرباء واإللكترون الصادر عن المعهد الدولي لمهندسي

Electronic Engineers (IEEE) توالذي يمثل النموذج الالسلكي لمعيار االيثرني IEEE 802. 3

إال أن هذا المعيار ال يؤمن مستوى جودة الخدمة المناسبة والتي ألفها . في الشبكات السلكية

في تطبيقات اوتعود عليها المستخدمين أثناء تعاملهم الطويل مع الشبكات السلكية خصوص

. [10] ذلك المستوى ارتقائها إلى وهم يتوقون إلى. والتطبيقات التفاعليةالملتيميديا

بحيث تالءم متطلبات ) a-b-g(بتطوير عدة إصدارات من المعيار األساسي مثل IEEEقام

والذي e 802.11 ركذلك قام بتطوير المعيا. مختلفة للمستخدمين وسرعات نقل بيانات متعددة

المعيار األساسي إلى Quality of Service )(QOSالخدمة أدخل بعض اعتبارات جودة

تحسين جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية موضع دراسة لوال يزا. 802.11

. واهتمام متزايد

تطوراتهبعض و 802.11 المعيار)1.1(جدول رقم

سرعة نقل البيانات المعيارالمجال الترددي

المستخدم

جيغا هرتز 4 .2 ميغا بت 1-2 802.11

a 802.11 54 جيغا هرتز 5 ميغا بت

b 802.11 5. 5-11 جيغا هرتز 4 .2 ميغا بت

g 802.11 54 جيغا هرتز 4 .2 ميغا بت

ر

:جودة الخدمةتعريف . 1

بالمستوى المطلوب من قبل وضمان تقديم الخدمة دائما اإليفاءهي قدرة الشبكة على

. [19] المستخدمين أو التطبيقات المختلفة العاملة في الشبكة

:عوامل ومؤشرات جودة الخدمة . 2

:زمن التأخير . 2.1

. المستخدم الذي تستغرقه حزم البيانات من لحظة إرسالها حتى وصولها إلىوهو الزمن

التفاعلية من أكثر التطبيقات حساسية لزمنتعتبر تطبيقات الزمن الحقيقي والتطبيقات و

. التأخير

:معدل النقل 2.2

. الشبكة الالسلكية نقلها في واحدة الزمن بإمكانالعدد اإلجمالي الكلي للبتات التي

: محاوالت اإلرسال عدد 2.3

الناجح لها أو إهمالها لتجاوزها للبيانات حتى اإلرسال متوسط عدد محاوالت إعادة اإلرسال

. بها عدد المحاوالت المسموحعتبة

:السرية 2.4

عام أكبر بكثير منها بشكل قابلية االختراق و التنصت على المعلومات في الشبكات الالسلكية

ة و فعلي ةلم تكن هنالك إجراءات هام 802.11 وفي المعيار األساسي. في الشبكات السلكية

غير

عملية

لقسم

هالك

هنا

وفير

سلكية

طاقة

ة و

ت والدخول

مة لجعل عم

إال أن ال,

توفير استه

حيث يعتمد

تقل أهمية تو

الالسل ةجهزأل

قليل هدر الط

ة أو المكررة

على البيانات

وتعديل متقدم

. يدا

قبالهاها واست

يعتبر. بال

, في تغذيتها

ت و, رها هد

ما تكون األ ا

ة للطاقة وتق

انات الفائضة

السلكية

التنصت عة

يات تشفير و

ب وأكثر تعقي

وفي إرساله

واالستقب سال

ى البطاريات

لطاقة وعدم

لكن غالبا .

ميات الموفر

البيا و إرسال

حكم الشبكة الال

ش

مكن بسهولة

استخدام تقني

أصعب ت أمرا

جة البيانات

عمليات اإلرس

علىي تعتمد

دار توفيرنا لل

بائي مباشرة

الخوارزم دام

لتصادمات أو

ج المنطقي لمتح

السرية ويم

وجبلذلك

عند التنصت

ادة في معالج

يكون في ع

الالسلكية التي

ككل على مقد

بالتيار الكهرب

استخد يجب

انات نتيجة ال

النموذج) 1.1(

الحفاظ على

ل. الشبكة

ات األصلية

:لطاقة

لكهربائية عا

الك الطاقة ي

في األجهزة ا

الالسلكية كك

ب زة المتصلة

طاريات لذلك

البيا ة إرسال

(الشكل

ية البيانات

صرح به إلى

جاع المعلوما

استهالك ال

لك الطاقة ال

ر من استهال

ف جدا ة هاما

حياة الشبكة

األجهزة في

دة على البط

مة عن إعادة

. ت التحكم

لحماي

المص

استرج

2.5

تستهل

األكبر

الطاقة

زمن

الطاقة

معتمد

الناجم

بيانات

ت

:المشاكل التي تعاني منها القناة الالسلكية 3

. تعدد مسارات وصول البيانات الناتج عن االنعكاسات •

. تشويه اإلشارة نتيجة العوائق •

وبسبب . ويتناسب عكسا معه اإلرسال سارويتعلق بطول م :تضعيف اإلشارة •

التضعيف توجد صعوبة في كشف التصادم كما هو الحال في شبكات االيثرنيت لذلك

. [24] تستخدم الشبكات الالسلكية تقنيات تعمل على تجنب التصادم

أن معظم التداخل مع األمواج الكهرومغناطيسية للشبكات الالسلكية المجاورة خصوصا •

المخصص لألغراض الالسلكية التجارية تستخدم نفس المجال التردديالشبكات

. )Industrial Scientific Medical )ISM Bandالعلمية الطبية الصناعية

ة لذلك ال يمكننا توقع أداءها بشكل تأثر اإلشارة الكهرومغناطيسية بالعوامل الجوي •

. صحيح

للتطبيقات العلمية والطبية ISM Bandالمجاالت الترددية ) 1.2(جدول رقم

التردد األعلى التردد األدنى األعلىالتردد التردد األدنى

6, 765kHz 6, 795kHz 902MHz 915MHz 13, 553kHz 13, 567kHz 2. 400GHz 2. 500GHz

26. 957MHz 27. 283MHz 5. 725GHz 5. 875GHz 40. 65MHz 40. 7MHz 24GHz 24. 25GHz

83. 996MHz 84. 04MHz 61GHz 61. 5GHz 167. 992MHz 168. 008MH 122GHz 123GHz 443. 05MHz 433. 92MHz 244GHz 246GHz

من جهة أخرى من منظور الحمل يتألف حمل الشبكة عادة من تطبيقات وبيانات عديدة تختلف

First (FIFO) من يدخل أوال يخرج اوال وتقنية, فيما بينها من حيث متطلبات جودة الخدمة

Input First Output واحد رتلباستخدام البيانات في المعيار األساسي المستخدمة في إرسال

ث

بين وبالتالي يجب دراسة األولوية لتقديم الخدمة وعمل مفاضلة فيما ,غير مناسبةلجميع الحزم

. بحسب متطلبات التطبيقات وأهميتها لتخديمها بالشكل األمثل حزم البيانات

:جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية 4

من اعتماد الشبكات الالسلكية كانت تلك الشبكات تمتلك عرض حزمة األولىفي المراحل

ولكن مع . في البداية من انتشارها الذي حد األمرعالي وكذلك ثمن مرتفع أقليل ومعدل خط

بدأت تلك الشبكات باالنتشار وبدأت الشركات بتضمين . تطور التقنيات وانخفاض التكاليف

المستخدمون أاتصال السلكية وبد تكرو األخرىأجهزة الحواسب واألجهزة المحمولة

ولكن تعامل المستخدمين المسبق مع الشبكات السلكية واعتيادهم عليها جعلهم أكثر , بالتزايد

ألداء الشبكات أو موازيا ابأداء الشبكات الالسلكية قريلتطوير تقنيات جديدة تجعل تطلبا

. السلكية

تشغيل تطبيقات الزمن الحقيقي كالمكالمات الصوتية المباشرة أو إلىحيث يتطلع المستخدمون

يشغلون عبر الشبكات الالسلكية المحلية وبجودة مقبولة بنفس الوقت الذي, مكالمات الفيديويةال

وفي هذه الحالة . كتطبيقات البريد االلكتروني وخدمات نقل الملفات. التطبيقات األخرى فيه

. األخرىبالتطبيقات تطبيقات الزمن الحقيقي أفضلية في تقديم الخدمة مقارنة إعطاءالبد من

غير لمتصلينالحوار بين افيها نقل حزم المكالمة الصوتية لدرجة يصبح تأخر مثاليفقد وإال

بينما [20]. ميلي ثانية 150تجاوز تأخير الحزم الصوتية إذا سيئاحيث يصبح االتصال , اممكن

بالتالي على التقنيات والمعايير أن تأخذ و ,يمكننا تأخير نقل حزم البريد االلكتروني فترة أطول

البيانات وفي أفضلية تقديم الخدمة بعين االعتبار هذا االختالف في متطلبات معايير األداء لهذه

. لها

خ

لم يكن يفرق بين نوع و أخر من حزم البيانات حيث يمكن أن تصطف حزم األساسيالمعيار

بيانات دونما تأخير في رتل واحد طويل بانتظار إرسالها إرسالالبيانات الهامة والتي يجب

لكن تم , تشغيل التطبيقات التفاعلية باستخدام هذا المعيار باإلمكانوبالتالي لم يكن , أقل أهمية

وهو المعيار الذي يختص ويهتم بموضوع جودة الخدمة e802.11تدارك األمر في المعيار

هذا المعيار حيث قام . واختالف التطبيقات في حاجاتها بالنسبة لبارامترات جودة الخدمة

األمر الذي مكن م الخدمة لألصناف حسب الترتيبفي تقي األولوية وإعطاءبتصنيف التطبيقات

. [16] فاعليةتمن تشغيل تلك التطبيقات ال

بروتوكول التنسيق وسط النقل هما للتحكم بالوصول إلىد المعيار األساسي بروتوكولين حد

إلىالمعتمد على التزاحم في الوصول Distributed Coordination Function (DCF) الموزع

وهو مشاركة وسط النقلمركزي يعتمد على المحطة المركزية في واألخر. النقلوسط

أداؤه غير إال أن, تقديم الخدمة ولكن بالنسبة للمحطة وليس للبيانات أفضليةيعطي نوع من

Point Coordination Functionوهو بروتوكول التنسيق المركزي ,عتمدما ي جيد ونادرا

)PCF( . التنسيق الموزع إن بروتوكولDCF ال سابقا ذكرناولكن كما , انتشارا األكثرهو

وسط إلىعتمد التزاحم في الوصول ي أنهوبما . للتطبيقات يعطي أفضلية في تقديم الخدمة

سوف تتنافس في الحصول على ها إرسال تريدو لتي لديها بياناتا جميع المحطات إنالنقل ف

حيث ستقوم باالنتظار لفترة عشوائية , شاغرا وسط النقل أصبح أنوسط النقل عندما ترى

.[8] جميعها اإلرسالمحدودة وتحاول

(EDCA)وأصدر تابع التنسيق الموزع المحسن الطريقة هذه بتحسين e802.11 المعيار قام

Enhanced DCF مةالخد جودة متطلباتاختالف دعموالذي ي .

ذ

: منظورين من الخدمة جودة متطلبات إلى النظر ويمكن

كما يتوقعه التطبيق أداء جودة إلى هنا يشير :التطبيق أو المستخدم منظور من •

أو الصوتية المحادثة كجودة. مستوى الخدمة بتدني يشعر أن المستخدم دون

. الفيديوية الصورة وضوح

أو للتطبيقات تقدمها الشبكة التي الخدمة مستوى إلى يشير :الشبكة منظور من •

. التأخير وزمنالسرية و النقل معدل مثل بارامترات بعدة والممثلة المستخدمين

الدراسات السابقة 5

للشبكات الالسلكية المحلية في شبكة تحوي حمل 802.11eالمعيار بتقييم أداء [1]قام الباحث

عدل نقل التطبيقات لية األهمية وتطبيقات منخفضة األهمية والحظ انخفاض مالتطبيقات ع

المنخفضة األهمية بشكل ملحوظ إلفساح المجال لنقل التطبيقات ذات األهمية األعلى كتطبيقات

.الزمن الحقيقي

للعمل في شبكة مخصصة للتعليم 802.11b قام الباحثون بتقييم أداء المعيار [2]وفي البحث

في نفس الوقت مع حساب التأخير االلكتروني لمعرفة عدد الطالب الذين يمكنهم العمل سوية

Optimized Network استخدم المحاكي. الزمني لطلب صفحات الويب عند زيادة الحمل

Engineering Tool )OPNET( طالب 50وأظهرت النتائج قدرة الشبكة على تخديم.

درس الباحث تفاعل بروتوكول مشاركة وسط النقل في المعيار األساسي مع [3]وفي البحث

. تغير الحمل ووجد انه مازال بحاجة إلى التفاعل الديناميكي مع تغير الحمل

ض

في شبكة موسعه تحوي جزء سلكي 802.11bدرس الباحث أداء المعيار [4]وفي البحث

د االلكتروني وأظهرت النتائج محدودية تخدم تطبيقات ويب وتطبيقات البري, وجزء السلكي

.المعيار في تقديم نوعية الخدمة المناسبة

لية جديدة لتحسين جودة الخدمة للتطبيقات العالية األهمية آطور الباحث [5] وفي البحث

تعتمد اآللية على . 802.11eلية بالمعيار والمنخفضة األهمية في نفس الوقت وقارن هذه اآل

ل الوصول إلى وسط النقل بحيث يعطي فرصة إرسال للتطبيقات المنخفضة تعديل بروتوكو

أظهرت النتائج التي قام بها من خالل المحاكي . األهمية كما يعطيها للتطبيقات المهمة

QualNet تحسين ملحوظ في معدل نقل التطبيقات المنخفضة األهمية مع انخفاض بسيط في

.ت العالية األهميةمعدل نقل وزمن تأخير بيانات التطبيقا

وعتبة التجزئة جاهزية االستقبال/درس الباحث تأثير حزم جاهزية اإلرسال ] 9[ثحوفي الب

.b 802.11 على أداء الشبكة الالسلكية المحلية المعتمدة على المعيار

قام الباحث بمقارنة أداء بروتوكوالت الوصول إلى وسط النقل في المعيار [4]وفي البحث

من حيث معدل النقل األعظمي للشبكة وزمن التأخير 802.11eوالمعيار 802.11األساسي

ومعدل خسارة البيانات عند زيادة عند زيادة عدد المحطات الالسلكية المتحركة في الشبكة

وأظهرت النتائج تحسن عمل الشبكة عند استخدام ns-2.29تمت المحاكاة باستخدام المحاكي .

.802.11eالمعيار

درس الباحث عد المكالمات الصوتية عبر بروتوكول االنترنيت التي يمكن [12]وفي البحث

في 802.11eعند تطبيق جودة الخدمة الموصفة في المعيار 802.11gتحقيقها في المعيار

غ

ثانية وعندما يعمل في وضع التوافق مع / ميغابت 54الحالة العادية عندما يعمل بمعدل نقل

.ودرس تأثر الشبكة عند إضافة حمل لبيانات قليلة األهمية, 802.11b المعيار

مشكلة البحث 6

حيث تعمل ضمن مجال . تعاني الشبكات الالسلكية المحلية قلة عرض الحزمة المتاح

و , ترخيص العلمية والطبية وهو ال يحتاج إلى لألغراضمخصص مجاني ترددي

هو بالنسبة لنا هنا األهم ءالشيباعتبار أننا محكومون باستخدام مجال ترددي محدد فان

. بشكل كفؤ بين المحطات الالسلكية لتحقيق جودة الخدمة المطلوبةهذا المجال استثمار

التطبيقات تختلف فيما بينها من حيث متطلباتها من معامالت جودة الخدمة أنومن المعلوم

المطلوب هو أخذ اختالف هذه فولذلك , التأخير المسموح نل المطلوب وزمكمعدل النق

بحيث تتيح الشبكة مصادرها للتطبيقات األهم ثم لتطبيقات األقل , المتطلبات بعين االعتبار

أو بمعنى آخر تخديم التطبيقات بحيث تؤمن الشبكات معامالت تهاتفي بمتطلبا لكيأهمية

. بالنسبة لهذه التطبيقات جودة الخدمة األكثر حساسية

أو المحادثة الصوتية عبر بروتوكول االنترنيت ال يسمح بحصول تأخير فنقل الصوت مثال

صبح تجودة المحادثة بالتدني ثم تبدأ ذلكألنه بعد ,[20] ميلي ثانية 200أكثر من

استخدامنا عند بينما , ميللي ثانية 400عندما يصبح زمن التأخير المحادثة غير ممكنة

فيه يهمنا الذيقدر الال يهمنا حدوث تأخير بسيط في استقبال البيانات ب يالبريد االلكترون

. صولها بدون أخطاءو

ظ

جودة تلم يهتم باختالف معامال IEE 802.11 المعيار األساسي للشبكات الالسلكية المحلية

802.11e تم تطوير المعيارو األمرلكن تم تدارك هذا , الخدمة للتطبيقات ولم يفرق بينها

وركز هذا المعيار بشكل . المختص بدعم جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية

. وسط النقل في المعيار األساسي ىأساسي على تطوير بروتوكوالت التحكم بالوصول إل

,802.11aa هما, 802.11 اثنين من التعديالت والتحسينات إلى المعياروحديثا تم إضافة

802.11ae جودة الخدمة سينحعمل على توكالهماQoS الالسلكية المحليةفي شبكات .

إما توسيع آلليات وتقنيات موجودة مسبقا في المعيار األساسي كانتالحلول المقترحة

لذلك فمن المهم للباحثين فهم اآلليات . أو إدخال وإضافة لتقنيات جديدة, 802.11

لكن يجب دراسة فيما إذا كانت هذه التحديثات كافية لإليفاء بمتطلبات األنواع و. الجديدة

. المختلفة للتطبيقات

أهداف البحث 7

المعيار مع و التحسينات المحققة بالمقارنة IEEE 802.11e الهدف من هذا العمل هو تقييم أداء

ضمن الزمن الحقيقيتطبيقات ل تقديم جودة الخدمة المطلوبةفي IEEE 802.11 األساسي

. الشبكة بيئات عمل مختلفة وظروف مختلفة لحمل

تسليط الضوء على التحسينات المقدمة والجوانب المغفلة في فيوسوف يسهم هذا العمل

تساعد في التطوير المستقبلي لعمل الشبكة الالسلكية التي قتراحاتاالتقديم المعايير الجديدة و

. المحلية

أ أ

البحث خطوات 8

راسة التقنيات واآلليات التي تساعد على تحسين جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية د -

. المحلية

. ن جودة الخدمةيإجراء المقارنة بين التقنيات المختلفة لتحس -

. واالقتراحات الحصول على النتائج وإعطاء المالحظات -

أهمية البحث 9

غير قادر على تأمين IEEE 802.11 DCFبروتوكول مشاركة الوسط في المعيار األساسي

فهو يعامل جميع التطبيقات بنفس الطريقة بغض النظر عن , متطلبات جودة الخدمة للتطبيقات

. )FIFO(متطلباتها ويضعها جميعها في رتل واحد بانتظار اإلرسال

IEEEلدعم جودة الخدمة دراسات كثيرة لتحسينه وتم اعتماد تحديثات معيارية أنجزت

802.11 EDCA, لكن يجب دراسة فيما إذا كانت هذه التحديثات كافية لإليفاء بالمتطلبات

. أو مازالت بحاجة إلى تعديل المتنوعة للتطبيقات

سيكون اهتمامانا بشكل أساسي حول تطبيقات الزمن الحقيقي وبشكل خاص تطبيق نقل

يره ومتزايدة بسبب اإلقبال الشديد من لما له من أهمية كب. الصوت عبر بروتوكول االنترنيت

في دعم ولتقييم عمل بروتوكوالت مشاركة وسط النقل. قبل المستخدمين على تطبيقاته

سنقوم بإجراء المحاكاة باستخدام المحاكي . االنترنيتتطبيقات نقل الصوت عبر بروتوكول

OPNET في شبكات متنوعة وفي ظروف عمل مختلفة .

الفصل الثاني

 الشبكات الالسلكية

1

وهو ,يشير مصطلح الالسلكي بالتعريف إلى إرسال البيانات عبر الموجات الكهرطيسية

الشبكات وبما أن. يسمح للمستخدمين باالتصال ببعضهم البعض بدون وجود اتصال مادي

التطرق إلى ماهيتها على اإلشارات الكهرطيسية في عملها لذا البد من تعتمد الالسلكية

:وخصائصها أوال

 :ألمواج الكهرطيسيةا .1

حقلو حقل كهربائي: تتكون األمواج الكهرطيسية أو اإلشعاع الكهرطيسي من حقلين

ينتشران في الفضاء الحر وهما متعامدان مع بعضهما البعض وهما أيضا عموديان مغناطيسي

.على جهة االنتشار

اإلشعاع الكهرطيسي )2.1(الشكل

فهي قادرة وسط ناقل لالنتشار، ضوء وهي ال تحتاج إلىتنشر األمواج الكهرطيسية بسرعة ال

القوى الكهرطيسية من القوى المتشكلة بين الشحنات أتنشو .على االنتشار حتى في الفراغ

بالقوة الكهربائية في حين والتيارات الكهربائية حيث تسمى القوة بين الشحنات الكهربائية

.[6] الكهرطيسيةة تدعى القوى بين التيارات الكهربائية بالقو

2

انتشار األمواج الكهرطيسية) 2.2(الشكل

الخواص ترتبط هذه .تردد وطول موجة محددين تمتلك الموجة سرعة معينة باإلضافة إلى

:البعض وفق المعادلة التاليةببعضها

طول الموجة x التردد= السرعة

جزء المكافئ لهذه النقطة في موجة ما وال يمثل طول الموجة المسافة بين نقطة معينة من

أما التردد فهو عدد األمواج .الموجة التي تليها، مثل المسافة بين أعلى قمتي موجتين متتاليتين

) الثانية/متر(بوحدة تقاس السرعة .الزمن الكاملة التي تمرر خالل نقطة معينة في واحدة

تمتلك .ول الموجة باألمتارفي حين يقاس ط) Hertz الثانية أو الهرتز/دورة(ـ والتردد بال

الموجة وأبعد أو المطال وهي المسافة بين مركز خاصية أخرى تدعى السعة األمواج أيضا

. يوضح الشكل العالقة بين التردد وطول الموجة واالرتفاع .نقطة من إحدى قمتيها

. واالرتفاعة وجلمل اطودد ورلتا نيب العالقة) 2.3(الشكل

3

الكهرطيسية عند المستقبل بشدة اإلشارة المرسلة ويعبر عن الطاقة تتعلق شدة اإلشارة

:المستقبلة بالعالقة التالية

تقاس بالمتر المربع وهي المساحة التي يغطيها هوائي المرسل A :حيث

:W شدة الموجة الكهرطيسية وتقاس بالواط في المتر المربع

طول الموجة الكهرطيسية: λ, ربح هوائي االستقبال Gr : , إلرسالربح الهوائي ا Gt:حيث

: [24] فتكون الطاقة المستقبلة مساوية) 1.1(نعوض في المعادلة

(1.3)

وبالتالي يمكن حساب خسارة الطاقة لموجة ذات تردد معين بحسب المسافة بين المرسل

لكن المعادلة السابقة تهمل التأثيرات الكثيرة التي . المعادلة السابقة والمستقبل عن طريق

.تتعرض لها اإلشارة الكهرطيسية أثناء انتشارها

حيث تختلف شدة اإلشارة المستقبلة بحسب المكان الذي يتم فيه إرسال البيانات ويبين الشكل

.سب التردد المستخدم التالي اختالف شدة اإلشارة المستقبلة داخل وخارج المباني بح

4

انتشار اإلشارة الكهرطيسية داخل وخارج األبنية ) 2.4(الشكل

الطيف الكهرطيسي .2

يدعى مجال الترددات هذا .تنتشر األمواج الكهرطيسية ضمن مجال واسع من الترددات

شكل ، ويلناو يعتبر الضوء أكثر األجزاء المألوفة من هذا الطيف بالنسبة الكهرطيسي بالطيف

الجزء المرئي من طيف الترددات الكهرطيسية و يستخدم مصطلح راديو للداللة على جزء

تسمى المنطقة الواقعة بين و. غيغاهرتز 300هرتز وحتى 3مجال الترددات من ضمن الطيف

غيغاهرتز وحتى 1تتراوح تردداتها بين ,اء باألمواج الميكرويةالراديو واألشعة تحت الحمر

.غيغاهرتز300

5

عرض الحزمة .3

حزمة الترددات كلما و كلما ازدادت المساحة المتاحة ضمن .يشكل مقياسا لنطاق الترددات

يتم التركيز في ,معينة ازدادت كمية البيانات التي يمكننا تحميلها على هذه الحزمة في لحظة

علمية سياق الشبكات الالسلكية بشكل رئيس على الحزم المخصصة لألغراض الصناعية، ال

غيغاهرتز 2.4الحزمة ك ,والتي ال تتطلب الحصول على ترخيص ISMوالطبية

802.11b/g, 5الحزمة و.X 802.11غيغاهرتزa . هناك أيضا نطاقات الترددات التالية

. غيغاهرتز 3.5 .ميغاهرتز 915 :والمستخدمة على نطاق أضيق

انتشار األمواج الكهرطيسية .4

هويغنز مبدأاألمواج هو د من فهمها الستيعاب آلية انتشار إن من أهم المبادئ التي ال ب

Huygens أية نقطة من موجة ما وكأنها نقطة بداية يمكن النظر إلىينص على أنه والذي

تصور هذه يمكن .جديدة لمجموعة من األمواج الكروية المولدة في اتجاه انتشار الموجة

الموجة المنتشرة بالتالي يمكن اعتبار و على شكل واجهة للموجة ةاألمواج الكروية مجتمع

مشكلة من حاصل جميع األمواج الثانوية المتشكلة من نقاط الوسط الناقل التي عبرتها هذه

األمواج الالسلكية أو األمواج المائية : هويغنز على جميع أشكال األمواج مبدأينطبق .الموجة

على استيعاب مفاهيم االنكسار، مناطق المبدأساعدنا هذا ي ,أو األمواج الصوتية أو الضوء

هويغنز أيضا مبدأيوضح . بين المرسل والمستقبل للنظر و عدم ضرورة وجود خط فرينيل،

سبب عدم انتقال الضوء أو األمواج الالسلكية، أو أية موجة كهرطيسية ضمن مسارات

.[19] مستقيمة

6

:ارهاانتش أثناء الكهرطيسية اإلشارة لها تتعرض التي المؤثرات .5

:[6][24] كثير من العوائق وأهمها أثناء انتشارها إلى تتعرض اإلشارة الكهرطيسية

.متعددة مساراتال ,خسارة المسار ,االنحناء ,التشويش, االنكسار ,االنعكاس ,االمتصاص

 :االمتصاص 1.1

انتقال الطاقة تتضاءل األمواج الالسلكية و تضعف عند مرورها عبر مادة ما، مما يؤدي إلى

مقدار القدرة المفقودة على تردد هذه األمواج وطبيعة يعتمد و. المادة التي تنتقل عبرها إلى

) والذي يقاس بالديسيبل في المتر(عادة ما يستخدم معامل االمتصاص المادة المخترقة،

بشكل عام بأن المواد الناقلة تملك قدرة عالية على . لتوصيف تأثير المادة الناقلة على اإلشعاع

من المواد عالية االمتصاص و يعتبر الماء أيضا. متصاص اإلشارة، وبشكل خاص المعادنا

لألمواج الالسلكية ذات الترددات الخاصة بالشبكات الالسلكية و يمكننا في مجال الشبكات

للتأثير القوي لهذه المواد فإن تغيرا ونظرا الالسلكية اعتبار المعادن والماء مواد ماصة مثالية

. في األحوال الجوية قد يتسبب في تعطيل الوصلة الالسلكية طابسي

:االنعكاس 1.2

ث على معدنية، كما يحدالسطوح ال يحدث االنعكاس في الترددات الراديوية بشكل رئيسي على

وتنعكس الموجة المرتدة بنفس الزاوية التي . سطح الماء أو المواد األخرى المالئمةك السطوح

.يحدث االنعكاس على السطوح المستوية والسطوح المنحية أيضالسطح وا وردت فيها إلى

7

االنحراف 1.3

تعتمد على حقيقة أن اإلشارة الكهرطيسية النتشر باتجاه واحد فقط وهذا ما نالحظه عند

هويغنز حيث يمكن اعتبار مبدأانحناء اإلشارة عند الزوايا ويمكننا تفسير هذا التصرف بحسب

بطول يتعلق االنحراف ,أنها منبع جديد لإلشارة الكهرطيسيةكل نقطة من سطح الموجة وك

من االنحراف الموجة وتمتلك اإلشارات ذات طول الموجة الكبير قابلية أكبر بكثير على

اإلشارات ذات طول الموجة األقصر وتستغل األمواج تأثير االنحراف لالنحناء حول الزوايا

ا نستفيد من تأثير االنحراف لتجاوز العوائق لكن بالرغم من إنن .أو عبر الفتحات في حاجز ما

المنحرفة أقل بكثير من قدرة الموجة حيث أن طاقة الموجة االنحراف يتسبب في إضعاف

لكن اإلشارات الكهرطيسية المستخدمة في الشبكات الالسلكية . طاقة واجهة الموجة األساسية

صير لذلك فهي أقل قدرة بكثير على المحلية تعمل بتردد من رتبة غيغا هرتز وطول الموجة ق

. االنحناء عند الزوايا ويتطلب استخدامها خط نظر بين المرسل والمستقبل

االنكسار 1.4

تختلف عنها في قرينة أخرى إلىوهو تغيير األمواج لمسارها عندها انتقالها من منطقة

. االنكسار

التداخل 1.5

بعضها أما المتعاكسة بالطور تضعف األمواج ذات التردد نفسه والمتوافقة بالطور تقوي

يشترط لحدوث هذه .بعضها ويمكن أن تلغي الموجتان بعضيهما إذا كانتا بنفس المطال

أن تمتلك األمواج نفس المطال ) اإللغاء التام أو التضخيم األعظمي(الظاهرة بصيغتها المثلى

8

، الالسلكية االتصاالتواجه العقبات التي ت من أهم التداخلعالقة طور ثابتة ويعتبر إضافة إلى

موجتين عند التقاء مساري ف, كمراكز المؤتمراتبالمستخدمين السيما في المناطق المكتظة

في المطال متباعدتين بشكل عكسي فإن كال منهما تفني األخرى ويتعذر حينها متساويتين

تين لتشكيل موجة هاتين الموج لكن االحتمال األكبر هو أن تندمج .استقبال اإلشارة الالسلكية

ت الترميز المختلفة باإلضافة تستخدم تقنيا .مشوهة تماما ال يمكن استثمارها فعليا لنقل البيانات

بشكل لكنها ال تستطيع التخلص منها التداخلاألفنية المتعددة لتجاوز اآلثار السلبية لمشكلة إلى

. كامل

 :المسارات المتعددة 1.6

لمستقبلة عبر عدة مسارات مختلفة نتيجة االنكسار أو ا الجهة إلىقد تصل اإلشارة نفسها

تصل النسخة األساسية من اإلشارة في وقت ما وتصل النسخ تالمسارا ونتيجة لتعدد .غيره

المرتدة من اإلشارة في وقت الحق هذا التأخير الزمني يؤثر على اإلشارة األساسية ويصعب

. من جديد إلرسالا إعادة على المستقبل كشفها مما يضر المرسل إلى

المسارات المتعددة)2.5(الشكل

حيث يمكن استغالل تأثيرات المسارات . فائدة لكن تم تطوير التقنيات لتحويل هذه المشكلة إلى

Non Line من الممكن تحقيق وصالت ال تتبع خطا للنظر. المتعددة لتجاوز عقبات خط النظر

9

Of Sight )NLOS ( منيعة بما فيه الكفاية ضد تأثيرات تعدد باستخدام تقنيات السلكية

. 11n .802 المسارات عبر استثمار هذه التأثيرات للمساهمة في نقل اإلشارة كما في المعيار

:خسارة المسار 1.7

وتقاس هذه , مع مربع المسافة ومربع التردد تتناسب خسارة القدرة في الفضاء الطلق طردا

.الخسارة بالديسيبل

 عثرالتشتت أو التب 1.8

تتشتت الموجة عندما تصادف في طريقها أجساما غير منتظمة الشكل وأبعادها قريبة من طول

.الموجة وعند التشتت تفقد الموجة جزء من طاقتها ويحدث تغير في اتجاهها وطورها

:مناطق فرانيل .6

لمحور هويغنز بعين االعتبار مالحظة أنه حتى النقاط الواقعة خارج ا مبدأيمكننا إذا ما أخذنا

.ستقوم بإشعاع بعض القدرة باتجاه النقطة المستقبلة ,المباشر بين نقطتين

.وبالتالي يمكن وصول اإلشارة بين نقطتين ليس بينهما خط نظر بسبب وجود العوائق

Polarization االستقطاب .7

هاتجا توصيف وغايته الكهرطيسية، لألمواج أيضا الهامة الخصائص أحد االستقطاب يعتبر

.الكهربائي الحقل شعاع

10

االستقطاب) 2.6(الشكل

إن إهمال االستقطاب في هذه الحالة قد .تبرز أهمية االستقطاب عند تثبيت اتجاه الهوائيات

على الرغم من استخدامنا لهوائيات ممتازة، تسمى حصولنا على إشارة ضعيفة جدا يؤدي إلى

. هذه الحالة حالة عدم توافق

في نظم االتصاالت قنوات اإلرسال .8

 :السلكية قنوات اإلرسال. 1.9

والجهة المصدر: االتصال طرفي بين للوصل المادية الوسيلة السلكية اإلرسال قنوات تعد

من الالسلكية اإلرسال قنوات وتتألف .وأهمها المعلومات نقل وسائل أقدم وهي المقصودة،

ناقلين سلكين من يتألف الذي لالنق خط األنواع هذه وأبسط ، بأنواعها كافة النقل خطوط

. الكبالت ذات األلياف الضوئية ,الكبالت المحورية ,الكبالت الهاتفية ,الخطوط الهوائيةك

:الالسلكية قنوات اإلرسال 1.10

11

الالسلكية على خواص انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الهواء تعتمد قنوات اإلرسال

. ودةلتحقق االتصال بين المصدر والجهة المقص

 IEEE واإللكترون الكهرباء لمهندسي الدولي المعهد .9

باالتصاالت الدولية المتعلقة هو منظمة دولية ال تهدف للربح وهو المطور األساسي للمعايير

مجموعة ا استخدام المعايير طور المعهد العديد من المعايير و من أكثر .المعلومات انةتق و

.[10] 11 .802 و الشبكات الالسلكية المحلية 3 .802الشبكات السلكية المحلية معايير

IEEEأهم معايير المعهد الدولي لمهندسي الكهرباء واإللكترون ) 2.1(الجدول

وصفه المعيار

IEEE 802.3معيار االيثرنيت

IEEE 802.11معيار الشبكات الالسلكية

IEEE 802.15 معيار الشبكات الشخصية

IEEE 802.16 النطاق الواسعمعيار شبكات

IEEE 802.20 معيار شبكات النطاق الواسع المتنقلة

Open System Interconnection (OSI) نموذج .10

Open "نظام التوصيل المفتوح" البيانات ضمن الشبكة في نموذج تدفقيتم تقسيم 1.10.1

System Interconnection OSI بعضها البعض عدة طبقات مستقلة عن إلى.

األعلىطبقة من هذه الطبقات باستثمار الخدمات المتاحة من الطبقة تقوم كل حيث

يتيح هذا الفصل [11]. تليهاوتقوم في الوقت ذاته بتوفير الخدمات للطبقة التي ,منها

12

بين الطبقات تصميم مجموعات فعالة وموثوقة من بروتوكوالت االتصال والتي يعتبر

Transmission Control .نقلالتحكم بال أكثرها شيوعا عائلة بروتوكوالت

Protocol / Internet Protocol)(TCP/IP تمثل مجموعة البروتوكوالت و

بتحديد TCP/IPنموذج يهتمال .التطبيق العملي للنموذج الطبقي لالتصاالت

ستخدامها ضمن شبكة محددة بل يكتفي بتفويض كل مهمة االبروتوكوالت التي سيتم

يوضح و. واحدة من الطبقات المحددة ضمن النموذج طبقة من مهام االتصال إلى

ونموذج الشبكات الالسلكية المحلية المعتمدة المعتمدة فنموذجالطبقات )2.2( الجدول

.802.11على المعيار

802.11ونموذج TCP/IPطبقات النموذج ) 2.2(جدول لا

TCP/IPIEEE 802.11

طبقة التطبيقات طبقة التطبيقات

طبقة النقل طبقة النقل

(TCP, UDP)

طبقة التحويل طبقة الشبكة

(DSDV, AODV, DSR)

(LLC) 802.1 طبقة وصلة البيانات

------------------------------

802.11 (MAC) (PCF, DCF)

,Infrared, FHSS, DSSS) 802.11 الطبقة الفيزيائيةOFDM, HR−DSS)

:الشبكات الالسلكية .11

13

الالسلكية بحسب عدة عوامل أهمها عرض الحزمة المطلوب أن تقدمه تختلف تقنيات الشبكات

والمسافة الواجب تغطيتها والمجال الترددي الذي يمكنها استخدامه وفيما إذا كان هذا المجال

تم .وكذلك كمية الطاقة الكهربائية المتاحة للعمل .لذلك ترخيص أو ليس بحاجة بحاجة إلى

:[7]سلكية ومن أهمها تطوير العديد من التقنيات الال

ومن ) Wireless Personal Area Network )WPAN الشبكات الالسلكية الشخصية

. 1 .15 .802أشهرها البلوتوث المعتمد على المعيار

. 11 .802المعتمدة على المعيار )Wireless-Fidelity)WIFI الشبكات الالسلكية المحلية

. 16 .802لى المعيار المعتمدة ع Wi Maxشبكات النطاق العرض

.Long Term Evolution 4G. LTE ,5G و حديثا 3Gوالشبكات الخلوية

عملت الشبكات الالسلكية بطبولوجيا تشبه الشبكات السلكية من حيث وجود محطة بداية

الطبولوجيا .مركزية ووجود عدة محطات فرعية تتصل مع بعضها من خالل المحطة المركزية

:بحسب حركتهاأنماط من المحطات الالسلكية الفرعية الثةثالسابقة تفترض

وفيها يجب أن يكون المستقبل في موقع محدد كي يستقبل اإلرسال :المحطات الثابتة -

. الموجه من المحطة المركزية

. كما في البلوتوث: الحركة ضمن نطاق تغطية المحطة المركزية -

كما في الشبكات ,ط وصولالحركة ضمن عدة محطات السلكية مركزية تدعى نق -

. الالسلكية المحلية

طبولوجيا الشبكات وهي األخيرة اآلونة في اهتماما متزايدا تلقى بدأت طبولوجيا أخرى وهنالك

.و الشبكات المعشقة الغير مجهزة

14

في هذه الطبولوجيا ال توجد محطة مركزية وتمتلك جميع المحطات الالسلكية االمتيازات

خدم أو زبون أو نقطة تحويل وفي هذه الطبولوجيا يمكن توصيل الرسائل بين نفسها لتعمل كم

المحطات الالسلكية المتباعدة وخارج نطاق تغطية بعضها البعض باستخدام عدة محطات

الالسلكيةكما يمكن للمحطات ,مكننا توسيع شبكتنا بشكل مستمريو بذلك ,السلكية وسيطية

أو انتهاء بطارية عدد من المحطات الالسلكية في الشبكة بالعمل حتى بعد تعطل االستمرار

تعتبر شبكات الحساسات الالسلكية من أهم بسبب وجود عدة مسارات إليصال البياناتوذلك

ويمكن بناء شبكات موسعة تحوي عشرات أالف ,الشبكات التي تعتمد هذه الطبولوجيا

. الالسلكية الحساسات

مزايا الشبكات الالسلكية 1.11

. نة الحركةمرو

. يمكن بناء شبكات دون أي تجهيز مسبق

.قلة التكلفة

تأمين اتصاالت مؤقتة لشبكات سلكية في حال فشل هذه األسالك بتوفير االتصال

.المطلوب ألي سبب كان

.بناء شبكات في األمكنة المعزولة التي يصعب توصيلها بأسالك

 الشبكات الالسلكية الشخصية 1.12

15

زة، مثل التليفون والكمبيوتر وملحقاته واألجهزة الشخصية الرقمية في حيز تستخدم لربط األجه

أمتار في مكان العمل أو بالمنزل أو أثناء تنقل الفرد باستخدام الحاسبات 10صغير حوالي

.Bluetooth, ZigBee :الشبكاتهذه هم أو. المحمولة

) Bluetooth )IEEE802. 15. 1 بلوتوثشبكات ال 1.12.1

قنية اتصال للمسافات القصيرة باستخدام الترددات الراديوية صممت في البداية البلوتوث هي ت

IEEEلألجهزة الشخصية المحمولة لالستعاضة عن كبل نقل البيانات وقام المعهد خصيصا

. 2002في العام بتطوير التقنية لتصبح معيار للشبكات الالسلكية الشخصية

ير منخفضة التكلفة وموفرة للطاقة ولها القدرة على القصحقق البلوتوث تقنية اتصال للمدى ي

جيغاهرتز 2.4يعمل البلوتوث ضمن المجال , النفاذ خالل الجدران وكثير من العوائق األخرى

سبع الشبكة النجمية والتي تدعم ما يصل إلىويستخدم تقنية القفز الترددي ضمن طبولوجيا

ويمكن للمحطة المركزية أن تتصل Piconetوتدعى مع محطة مركزية واحدةتتواصل نقاط

.Scatternet [10] وعندها نحصل على أكثرمع محطة مركزية أخرى أو

Adaptiveهي القفز الترددي المتكيف يتم االعتماد على تقنية محدثة للقفز التردد حديثا

Frequency Hopping AFH للعمل لتحقيق المناعة من التداخل ترددا /79/الذي يستخدم

. مع أجهزة البلوتوث األخرى وكذلك مع األجهزة الالسلكية المحلية المحيطة

ن والذي أم) 2.1(بلوتوث ثم اإلصدار بلوتوث )2(تم تحديث تقنية البلوتوث وأصدر اإلصدار

م مع ) 10( ميغا بت في الثانية ضمن مدى مقداره ) 2( معدل نقل بيانات عالي يصل حوالي

,تحسين التشفير والتوثيق باإلضافة إلى اإلشارةدى عند استخدام مكرر إمكانية زيادة هذا الم

16

الحديثة من تقنية البلوتوث العمل مع اإلصدارات ويمكن لألجهزة التي تعمل وفق اإلصدارات

.القديمة بشكل جيد

والذي يهتم بشكل أساسي بتوفير 802.15.4كما تم إصدار خاص من معيار البلوتوث

االهتمام بجودة الخدمة والسرية وصرف إلى Bluetooth SIGجموعة و تسعى م .الطاقة

مع اإلبقاء على التوافق UWBوتعمل المجموعة أيضا على تطوير تقنية . الطاقة وزيادة المدى

ميغا بت في الثانية ضمن 100حوالي مع تقنية البلوتوث وذلك لتحقيق معدل نقل يصل إلى

.م 10المدى القصير

ZigBee 802.15.4شبكات 1.12.2

,الطاقةلتوفير أكبر قدر من الطاقة عبر استخدام تقنيات توفر في استهالك صممت خصيصا

ميزاته أيضا التكلفة القليلة ومرونة ومنالالسلكية في شبكات الحساسات حاليا ويستخدم

وهو 802.15.4بتطوير المعيار 802.15قامت مجموعة المهام الرابعة للمعيار . الشبكة

في استهالك الطاقة وقليل التكلفة والتعقيد يعمل ار لالتصاالت قصيرة المدى منخفض جدامعي

جيغاهرتز وقد قام هذا المعيار بتوصيف الطبقة الفيزيائية ISM 2.4ضمن المجال الترددي

.بتطوير هذا المعيار ليشمل الطبقات األعلى Zigbeeثم قامت . وطبقة وصلة البيانات

17

ZIGBEE [7] مل شبكاتع) 2.7(الشكل

ويعد هذا المعيار مناسبا جدا للعمل في بيئة الحساسات الالسلكية والتي تتغذى على البطاريات

.ويعتمد زمن حياتها على مقدار توفير هذه الطاقة

WiMAX عريضة النطاق الشبكات 1.13

لنظام اتصال السلكي نقطة لعدة نقاط 802.16المعيار IEEEطورت مجموعة عمل ضمن

غيغا هرتز من أجل االتصال لمسافات 66 إلى 10عريض النقاط في المجال المرخص من

50كم إذا لم يكن هنالك خط نظر بين المرسل والمستقبل وتصل حتى 10بعيدة تصل حتى

التطوير جرى على الطبقتين الفيزيائية وطبقة مشاركة وسط النقل . كم إذا كان هنالك خط نظر

هذا على االتصال العالمي المشترك عبر الموجات الدقيقة) WiMAX (ويطلق تجاريا اسم

وطبقة التحكم PHY الفيزيائيةالطبقة – أدنى طبقتين للشبكة المعيارويشمل . 16 .802المعيار

وسط النقل في بروتوكوالت التحكم بالوصول إلى تهتم .DLC( [7][6](في وصلة المعطيات

WiMAX الوصل بين , من هذه الطرق .ت بعيدة بطرق مختلفةبتوفير البيانات عبر مسافا

IEEE 802. 16-2004وهي مبنية على المعيار .نقطتين، واالتصال باألجهزة الالسلكية المتنقلة

18

-IEEE 802. 16 للربط غير المتنقل، والمعيار Wireless MAN المتوسطة الخاص بالشبكات

احة إنشاء شبكات السلكية ذات نطاق والهدف من هذه التقنية هو إت. للربط المتنقل 2005

وهي .باإلنترنت وتصفح الويب بدون استخدام وصالت سلكيةالمستخدمين عريض لتوصيل

. لخدمات األقمار االصطناعية بديال حال توفر أيضا

الشبكات الخلوية 1.14

.داراإلص إلىهنالك أربعة أجيال من الشبكات الخلوية قيد التشغيل والجيل الخامس في طريقة

لالتصاالت 1979أصدر عام Advanced Mobile Phone System (AMPS( الجيل األول

Group Special( أصدر الجيل الثاني 1982وفي عام ,FMالصوتية التماثلية باستخدام تعديل

Mobile (GSM يعتمد االتصاالت الرقمية ويعمل ضمن المجال الترددي MHz 900 وقد لقي

لدعم خدمة الوسائط المتعددة الجيل الثالث كتطوير للجيل الثاني إصدارثم تم .واسعا اانتشار

من مختلف معايير واألجيال الالحقة تقوم على تشكيل هيكلية طبقات مجمعة ومتعاونة .[19]

.WPAN 2G 3G WIMAX WLANاالتصاالت

  Wireless Wide Area Network (WLAN)الشبكات الالسلكية المحلية 1.15

ضمن المجاالت الترددية التي IEEE 802.11المحلية وفق المعيار لشبكات الالسلكيةتعمل ا

الحصول على ترخيص، وهي تدعى تركت مفتوحة لالستخدامات العامة دون الحاجة إلى

حيث تقوم الحكومات عادة بتطبيق قوانين . ISM حزمة التطبيقات الصناعية والعلمية والطبية

المتبقية من الطيف الكهرطيسي والتي قد يكلف الحصول على صارمة على غالبية األجزاء

19

اإلذاعي (ترخيص للعمل ضمنها مبالغ طائلة، السيما تلك المستخدمة ألغراض البث

على الرغم من ذلك فإن .االتصاالت الصوتية واتصاالت نقل البيانات إضافة إلى )والتلفزيوني

دون الحاجة إلى ISM والعلمية والطبية اعيةغالبية الدول تتيح استخدام حزم التطبيقات الصن

. ترخيص

ISM Band)2.8(الشكل

مقارنة بين تقنيات االتصال الالسلكي )2.3(جدول رقم

الشبكات الالسلكية البلوتوث

Wi-Fi المحلية

WiMAX الشبكات الخلوية

عشرات الكيلومترات كم 10 م 100 م 10 المدى

348 من أكثر ثا/ميغابت 70 ثا/ميغابت 54 ثا/ميغابت 1. 2 عرض الحزمة

اتصال ثا لكل/كيلوبت

االستخدام

النموذجي

الذكية األجهزة وصل

ومع الحواسب مع

بعضها

الحواسب وصل

مع المحمولة

السلكية الشبكات

الالسلكية ألجهزة وصل

األبراج مع المدن في

السلكية

الهواتف وصل

األبراج مع المحمولة

السلكية

الالسلكية التقنية

المستبدلة

USB

DSL الكابالت المحورية 3. 802االيثرنيت

الفصل الثالث

الشبكات الالسلكية المحلية

20

من أنجح تطبيقات 802.11تعتبر الشبكات الالسلكية المحلية المعتمدة على المعيار

وهي النموذج الالسلكي لمعيار الشبكات Wi-Fiالشبكات الالسلكية وتعرف تجاريا باسم

. لدعم حرية الحركة 802.3السلكية

ثم تم إصدار , 1997في العام بدايةتم إصدار المعيار األساسي للشبكات الالسلكية المحلية

ناحيث أصبح وتحسيناته مضم , واسعا إقباالولقي هذا المعيار 2003نسخة منقحة منه عام

.[10] هواتف النقالةوال الكفيةي الحواسب المحمولة واألجهزة ف

دعم المعيار األساسي سرعة نقل بيانات تصل إلىو, تم تطوير المعايير بشكل كبير وسريع

Mb/s2 مع استخدام تقنية مصفوفة و في الثانية تميغا ب 54ثم تجاوزت سرعة النقل

في التحسينات الجديدة على المعيار أصبح باإلمكان الوصول لسرعة نقل MIMOالهوائيات

وفي التحديثات األخيرة وصلت السرعة إلى رتبة , في الثانية تميغا ب 300بيانات تتجاوز

الستثمار المجال الترددي WIFIبالتعاون مع Wi-Gig تطلع هيئة حيث ت غيغابت في الثانية

غيغابت في الثانية وذلك / 7/غيغا هرتز للوصول إلى معدل نقل بيانات يصل حتى/ 60/

حيث يهتم كل تحديث للمعيار األساسي بمعامل أداء معين أو .WIFIبالتعاون مع هيئة

. يار على هذا األساسمجموعة معامالت ضمن ظروف عمل معينة ويعدل المع

:مكونات الشبكة الالسلكية المحلية وفق المعيار األساسي 1

Station(STA) •المحطات الالسلكية -

Access Point (AP) •نقط الوصول -

Wireless Medium •قناة االتصال الالسلكية -

21

Distribution System(DS) •نظام التوزيع -

 STAالمحطات الالسلكية 1.1

كون األساسي في الشبكات الالسلكية والتي تحتوي على بطاقة الشبكة الالسلكية العاملة هي الم

هاتف أو جهاز أو محموال اثابت اويمكن لهذه المحطة أن تكون حاسب. 802.11وفق المعيار

. تحتوي على كرت الشبكة الالسلكي أخرىأو أية أجهزة محمول

  Access Point •نقطة الوصول 1.2

حتوي يكل هذا الجهاز نقطة اتصال بين المحطات الالسلكية فيما بينها وبين الشبكة السلكية يش

من جهة ومن جهة أخرى يحتوي 802.11 عادة على كرت شبكة السلكي يعمل وفق المعيار

ةأن تربط مجموع من الممكنو . 802.3كرت شبكة سلكي يعمل وفق معيار االيثرنيت ىعل

. [30] شبكة السلكية كبيرة ها البعض لبناءيبعضمن نقاط الوصول

يربط محطات . يصل بين محطات المستخدمين افتراضي كتقوم نقطة الوصول بتوفير سل

. المستخدمين ببعضها البعض كما يربط هذه المحطات بالشبكة السلكية

APنقطة الوصول ) 3.1(الشكل رقم

22

 قناة االتصال الالسلكية 1.3

الكهرطيسية التي تحمل حزم البيانات بين المحطات اإلشارة السلكية لنقل تستخدم القناة ال

تطوير عدد من التوصيفات للطبقة الفيزيائية للعمل بوقد قام المعيار األساسي ,الالسلكية

:باستخدام القناة الالسلكية وهي

.العمل باستخدام األمواج الراديوية -

. العمل باستخدام األمواج الميكروية -

. تحت الحمراء األشعةمل باستخدام الع -

بنى الشبكات الالسلكية المحلية 2

. )Base Station Set )BSS البنية المجهزة -

.Independent Base Station Set (IBSS) مجهزةالبنية الغير -

. )Base Station Set Extended )EBSS بنية الخدمات الموسعة -

البنية المجهزة 2.1

ستخدام نقطة وصول السلكية فيما بينها با الالسلكيةجميع المحطات البنيةفي هذه تتصل

اطالالسلكية في الشبكة الوصول إلى الشبكة السلكية عبر نق ويمكن للمحطات , مركزية

.[10] بالشبكة السلكية المتصلةالوصول

23

البنية الالسلكية المجهزة) 3.2(الشكل

  :مجهزةالبنية الغير 2.2

تغطيتها بشكل نطاق وضمن بعضها البعض مع الالسلكية المحطات جميع هذه البنية في تتصل

بنمط الند للند أيضا البنية هذه وتعرف مركزية السلكية وصول نقطة إلى الحاجة ودون مباشر

Peer-to-Pee , نتيجة التصادموينخفض أداء الشبكة عند زيادة عدد المحطات .

لكية غير المجهزةالبنية الالس) 3.3(الشكل

 Extended Service Setمجموعة الخدمات الموسعة   2.3

و .التغطية نطاق لزيادة المجهزة الشبكات من مجموعة من تتشكل الموسعة الخدمات مجموعة

االتصال إلى ؤمن للمحطات إمكانية الحركة والتنقل ضمن مجال تغطية الشبكة باإلضافةت

. [30] بالشبكة السلكية

24

ESS بنية الخدمات الموسعة) 3.4(الشكل

:IEEE 802.11المعيار 3

. )والطبية والعلمية الصناعية( ISM الترددات نطاقات ضمن 802.11 معايير معظم تعمل

وكون هذه اآلخرين، المستخدمين من متنوعة مجموعة قبل منا النطاق هذ تقاسم ويجري

نطاق على لالستخدام يجعلها مثالية الذي األمرضمنها للعمل ترخيص إلى ال تحتاج النطاقات

OSIاألولى والثانية من نموذج الطبقتينوتعديالته IEEE 802.11معيار اليشمل . واسع

IEEE 802.11حدد المعيار األساسي , الفيزيائية وطبقة وصلة البيانات وهما الطبقةالمعياري

Carrier (CSMA/CA)م تصادالتجنب بتحسس الناقل مع الحامل إلىبروتوكول الوصول

Sense Multiple Access/ Collision Avoidance وسط النقل إلىكآلية الوصول .

802.11a, مثل. على نطاق واسع تانتشر للمعيار األساسي هناك عدد من التعديالت

802.11b, 802.11g 802.11معيار وn ميغا 600إلى وصلالذي أمن معدالت نقل للبيانات

25

ومصفوفة الهوائيات في اإلرسالوذلك باستخدام تقنية مصفوفة الهوائيات في . الثانية في تب

.MIMO) Multiple Input, Multiple Output ( [11]"مداخل متعددة مخارج متعددة" االستقبال

في يغا بتغال رتبة من بيانات نقل معدل ما يؤمن الجديدة المعايير ومن ,التطوير واستمر

.مختلفة أوقات في تطويره وتم مختلفة، سمات لديه المعايير هذه من معيار كل. الثانية

يستخدم الذي 802.11b المعيار 802.11 المعيار هو للمعيار معتمد تحديث أول كان

الصناعية لألغراض المخصص المجال من غيغاهرتز 2.4 الترددي المجال في الترددات

هذا المعيار وانتشر , الثانية في ميغابت 11 بحدود نقل لمعد يقدم والذي ،)ISM( والعلمية

. تكلفته رخص بسبب كبير بشكل

تغطي. IEEE 802.11المعدلة والمطورة عن المعيار األساسي المعايير من كبير عدد هناكو

وجودة األمن لجوانب معايير إلى باإلضافة الالسلكية، الشبكات تحسين مجال في كثيرة جوانب

. تحديثات المعيار األساسي للشبكات الالسلكية المحلية) 3.1(ويوضح الجدول .الخدمة

26

[18][25] تطورات وتعديالت المعيار األساسي للشبكات الالسلكية المحلية )3.1(جدول

توصيف المعيار التاريخ

1999 802.11b غيغاهرتز 2.4 نطاق فييعمل الالسلكية الشبكة حامل ISM إلى تصل اناتبي نقل معدل مع

الثانية في ميغابايت 11

2001 802.11a زجيجا هرت 5 نطاق في يعمل الالسلكية الشبكة حامل ISM إلى صلي ياناتب نقل معدل مع

الثانية في ميغابايت 54

2003 802.11g غيغاهرتز 2.4 النطاق في يعمل الالسلكية الشبكة حامل ISM تصل بيانات نقل معدل مع

. الثانية في تميغاباي 54 إلى

2004 802.11h بالطاقة التحكم Power control .

2004 802.11i التوثيق والتشفيرAuthentication and encryption .

2004 802.11j البيني التشبيك Interworking .

2005 802.11e جودة الخدمة وتحديد األولوياتQuality of service and Prioritization

2006 802.11f تسليمآلية ال Handover .

2008 802.11k الراديوية الموارد قياسات تحسين Radio resource measurement enhancements .

2008 802.11r 11 .802 عدة معاييرعمل من االستفادة عمل المعيار علىi, 802. 11e 802. 11k

. من والسريع بين نقاط الوصول الالسلكيةواالنتقال األ لتحقيق السرية وجودة الخدمة

2008 802.11y تحديث للمعيار a802.11 ضمن المجال الترددي البيانات بطاقة عالية إرسال علىللعمل3650, 3700 MHz

2009 802.11n غيغاهرتز 5 و 2.4 نطاقات في يعمل الالسلكية الشبكة حامل ISM بيانات نقل معدل مع

. الثانية في ميغا بت 600 إلى يصل

2009 802.11w اإلدارة حزم بمجال العمل .

2010 802.11p الركوب و اإلسعاف سياراتك( للمركبات الالسلكي االتصال لتأمين(

2010802.11u الخلوي كشبكة 802.11 المعيار ال تعتمد التي الشبكات مع التشبيك .

2010 802.11v الالسلكية الشبكة إدارة .

2010 802.11Z لدعم الوصلة المباشرة .

2011 802.11s التشبيك الكامل للشبكات الموسعة

2011 802.11ae 802.11 أيضا كما المعيارe الخدمة جودة تحسين إلى يهدف

2012 802.11aa التفاعلي والصورة الصوت نقل عندمن اجل تحسين جودة الخدمة .

2012 802.11adغيغاهرتز 60 حتىتصل جدا عالية نقل معدالت إلى وصولال إلى أيضا يهدف

2013 802.11ac إضافة طريق عن, غيغاهرتز 6 تتجاوز اجد عالية نقل معدالت إلى للوصول يهدف

. 802.11n المعيار على تحسينات

2014 802.11af ويدعى أيضاWhite-Fi, Super Wi-Fi المجال غير في يمكن الشبكات الالسلكية المحلية العمل

MHz 790 ,54 ضمن المجال UHF VHFضمن نطاق البث التلفزيوني المستخدم

27

:المعايير التالية و يتم العمل حاليا النجاز

المعايير التي يتم العمل حاليا إلنجازها) 3.2(جدول

المعيار

- IEEE Std P802.11ai

- IEEE Std P802.11ah

- IEEE Std P802.11aj

- IEEE Std P802.11aq

- IEEE Std P802.11ak

- IEEE Std P802.11ax

)802.11a, 802.11b, 802.11g 802.11n( واسع نطاق استخدامها على يتم التي المعايير منو

IEEE 802.11b معيار الشبكة 4

المطور عن المعيار األساسي و يعمل األولوهو المعيار 1999هذا المعيار عام إصدارتم

Direct اشربغاهرتز وباستخدام تقنية الطيف المنتشر ذو التتابع المغي 2.4ضمن المجال

Sequence Spread Spectrum )(DSSS . تقسيم طيف الترددات إلى رمعياال هذا في يتم

,IEEE 802.11bفي المعيارين , أجزاء متساوية الحجم منتشرة على طول الحزمة تدعى أقنية

g لكن ال يمكن استخدامها فقط زميغا هرت )5(تساوي افيما بينهالمسافة قناة )11(يوجد

المتجاورة ستتراكب فوق بعضها البعض مما قد يتسبب القنواتجميعا في نفس المنطقة ألن

.)3.5(كما يتضح من الشكل أو التداخل في حدوث التشويش

28

11b [24] .802الترددية في المعيار القنوات) 3.5(الشكل

يتضمن . ال تتراكب فوق بعضها البعض 11و 6، 1 حظ أن القنواتنال) 3.5( من الشكل

لدعم نقل البيانات بسرعات أكبر 802.11عن المعيار األصلي تحسينات 802.11bمعيار

الناقل إلىيستخدم هذا المعيار نفس أسلوب الوصول و. )في الثانية تميغا ب 11و .5 5(

ن ألي بطاقة للشبكة الالسلكية متوافقة مع معيار يمك ,802.11المحدد في المعيار األصلي

802.11b في الثانية، إال أنها ستقوم بتخفيض تميغا ب )11(نظريا أن تنقل البيانات بسرعة

الدنيا لنقل تعتبر السرعات حيث. في حزم البيانات في حال حدوث أي ضياعهذه السرعة

ينخفض معدل النقل بحسب المسافة بين ولذلك. [6] للتداخل والتخفيت البيانات أقل حساسية

المحطات الالسلكية ألنه عند زيادة المسافة سيزداد التخفيت وضياع الحزم ويبين الشكل التالي

داخل 802.11bمعدل النقل بالنسبة للمسافة بين المحطات الالسلكية المعتمدة على المعيار

.وخارج األبنية

29

802.11b [24]ة داخل وخارج المباني للمعيار عالقة معدل النقل بالمساف)3.6(الشكل

:IEEE 802.11a معيار الشبكة 5

غيغاهرتز ويستخدم 5يعمل ضمن حزمة التردد , األساسيوهو التطوير الثاني للبروتوكول

Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM تقنية ترميز تقسيم التردد المتعامد

. في الثانية تميغا ب 54وغ سرعة قصوى لنقل البيانات تعادل مما يعطيه القدرة على بل

تميغا ب 6و 9، 12، 18، 24، 36، 48نقل البيانات ل سرعات مختلفة إلى هايمكن تخفيض

الواسع الذي حققه االنتشار a802.11لم يبلغ معيار لكن . في الثانية إذا ما اقتضت الحاجة

ي مختلف استخدامه نطاق تردد تخدام هذا المعيارمن معوقات اسف. IEEE 802.11bنظيره

IEEEتواجد المعيار السابق وكذلك [11] عن المعيار األساسي وعدم توافقيته للعمل معه

802.11b ة التي صممت وفقا لهذا ، وعلى نطاق واسعالمعيار و ضعف المنتجات األولي

.غيغاهرتز 5في حزمة الترددات القوانين األكثر صرامةكذلك

30

:IEEE 802.11g معيار الشبكة 6

يعمل هذا , 2003 في حزيران من عام هتم اعتماد , وهو التحديث الثالث للمعيار األساسي

يستخدم نفس تقنية الترميز المعتمدة في و , غيغاهرتز 2.4ضمن حزمة الترددات المعيار

. ي الثانيةميغابت ف 54 إلىليؤمن سرعة نقل بيانات تصل )802.11a )OFDMمعيار

استخدامإلى فإن هذا المعيار يعود 802.11bلضمان التوافقية مع المنتجات العاملة وفق معيار و

يعود و. في الثانية تميغا ب 5.5و 11عند سرعات نقل البيانات DSSSتقنيات الترميز

مع يتهتوافق إلىبالدرجة األولى IEEE 802.11gالواسع الذي حظي به معيار باالنتشارالفضل

11b .802يعاني هذا المعيار من نفس مشكلة لكن . 802.11bالتجهيزات العاملة وفق معيار

. وذلك نتيجة استخدامه لنفس حزمة الترددات بالتداخلفيما يتعلق

:11n .802معيار الشبكة 7

نظرية قصوى لنقل سرعة إلى للوصول يهدفو 2009هذا المعيار في العام إصدارتم

10و 802.11bمن معيار مرة 40ي الثانية مما يجعله أسرع ف تميغا ب 540انات تعادل البي

يعتمد المعيار الجديد على نفس التعديالت السابقة لمعيار 802.11a.[6] [11]من معيار مرات

. )MIMO(الخرج المتعدد -يكمن في استخدام تقنية الدخل المتعدد مع فارق أساسي 802.11

نفس إلرسالبميزة هامة تكمن في قدرتها على استخدام عدة مرسالت تقنيةال ذهه تتمتع حيث

يقوم هذا الترميز بإرسال .SDMسيل البيانات، تدعى هذه الميزة بترميز التقسيم الفضائي

مما يؤدي إلى حدة من عرض الحزمةالبيانات المستقلة ضمن قناة وا تدفقاتمجموعة من

ويمكن لنقاط الوصول التي . البيانات المرسلةتدفقات ازدياد عدد زيادة قدرة نقل البيانات ب

31

ميغابت وحتى 6.5من معدالت نقل مختلفة/ 60/تعمل و فق هذا المعيار العمل باستخدام

بما أن الهوائيات لكن . [6]ميغا بت في الثانية وذلك لتحقيق التوافقية مع المعايير السابقة 300

طلب تجهيزات خاصة لذا فإن كلفتها أكبر من كلف الهوائيات تت MIMOالعاملة وفق تقنية

. المتوافقة مع بقية معايير الشبكات الالسلكية

: 802.11i المعيار 8

حيث وتشفيرالمتعلقة بأمن الشبكات الالسلكية من توثيق األموريختص هذا المعيار بكافة

بدأت وقد )AES) Advanced Encryption Standard معيار التشفير المتقدماستخدم

. بشكل عمليبتطبيقه تالشركابعض

:مقارنة بين أهم المعايير 9

[19] المعيار األساسيأهم تحديثات مقارنة بين ) 3.3(جدول رقم

المعيار

التردد

غيغا

هرتز

تقنية الترميز

السرعة

القصوى لنقل

ثا/مب البيانات

مالحظات

802.11a 5 OFDM 54 ال يوجد جودة . لةقنوات غير متداخ 8

. للخدمة

802.11b 2.4 DSSS, CCK 11 11 قناة متداخلة .

802.11g 2.4 OFDM,

CCK ,DSSS

54 متوافق مع معيار . قناة متداخلة 11

802.11b .

n 802.11 2.4 OFDM 360 /540

السابقة بإضافة 802.11يعتمد على معايير

ئيات التي تستخدم عدة هوا MIMOتقنية

إلتاحة قدرة أعلى لنقل واستقبال إرسال

. البيانات عبر استخدام الترميز الفضائي

32

ألهم معايير الشبكات الالسلكية المحلية منذ االستخدام الفعلي والمتوقع )3.6(ويبين الشكل

:2017وحتى 2010العام

[17] للشبكات الالسلكية المحلية ياساالستخدام الفعلي والمتوقع ألهم تحديثات المعيار األس) 3.7(الشكل

الفصل الرابع

تقييم جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية

33

تقييم جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية

هي من أكثر التكنولوجيا 11 .802المعتمدة على المعيار الالسلكية المحلية الشبكات

جميع األجهزة وغالبا . المستخدمة شيوعا في هذه األيام لتأمين وصول السلكي لإلنترنت

زة مجه) . . وغيرها , لحواسب اللوحيةا, الهواتف الذكية , الحواسب المحمولة(المحمولة

كبديل عن كروت الشبكة WLAN في البداية صممت . WLANبمستقبالت وأجهزة بث

بأولوية ) ومشاركة الملفات كالويب(الزمن غير الحقيقي واستخدمت فقط لنقل حزم السلكية

. النوعية والجودة حيثمنخفضة من

الصوت (قاد إلى ظهور ونمو حركة نقل الملتميديا لكن التطور الحاصل في تطبيقات اإلنترنت

. ). . الخ, األلعاب عبر اإلنترنت , الفيديو , VOIPعبر اإلنترنت

من حيث متطلباتها طبيقات الملتميدياتحيث يختلف نقل تطبيقات الزمن غير الحقيقي عن نقل

سارة الحزم من ناحية زمن التأخير المنخفض واحتمالية خ QoSالحازمة لجودة الخدمة

و بكافة األحوال دعم جودة . والحد األصغري من عرض الحزمة أو معدل النقل , المنخفضة

. 11 .802الخدمة لم يكن مضمنا في المعيار األساسي

لذلك بذلت العديد من الجهود خالل العقد األخير لتحسين دعم جودة الخدمة في المعيار

الذي قدم آليات 11e .802د والتعديالت كان المعيارواحد من أول و أهم هذه الجهو . 802.11

المحسنالموزع تابع الوصول إلى القناة : متعددة لدعم جودة الخدمة متضمنا تابعي تنسيق هما

EDCA وتابع الوصول إلى القناة الهجين HCCA باإلضافة إلى آليات متكاملة لسماحيات

. التحكم

34

11aa .802المعيار هما , 11e .802المعيار ت إلىأضيف اثنين من التحسينا جدا وحديثا

من خالل تأمين الدعم إلرسال البث QoSوكالهما حسن جودة الخدمة , 11ae .802 , والمعيار

وتحسين أولوية , ضمن الشبكة والتغلب على التداخل , المتعدد وتحسين تدفق الصوت والفيديو

. إطارات اإلدارة

, 11 .802توسيع آلليات وتقنيات موجودة مسبقا في المعيار األساسي الحلول المقترحة هي إما

. لذلك فمن المهم فهم اآلليات الجديدة . أو إدخال وإضافة لتقنيات جديدة

:وفق معيار الشبكات الالسلكية المحلية الفيزيائيةالطبقة 1

يرغب المرسل بإرسالها الطبقة الفيزيائية بمهمة نقل اإلشارات الرقمية للبيانات التي تقوم

مع ترميز البيانات يتتعامل الطبقة الفيزيائية بشكل رئيس و , المستقبل بشكل صحيح إلى

على نقل البيانات ضمن بشكل كبيرويعتبر اختيار تقنية الترميز من العوامل الهامة التي تؤثر

ة نقل البيانات التي كلما كانت البيانات مرمزة بفاعلية أكثر كلما ازدادت سرعف , معيار محدد

من جهة أخرى فإن استخدام تقنية ترميز فعالة يتطلب تجهيزات متطورة قادرة , يمكن تحقيقها

. [22] على ترميز وفك ترميز البيانات

: الالسلكيةطرق عند اتصالها بالقناة الفيزيائية عدة تستخدم الطبقةوفق المعيار األساسي و

ردد و تسمى أحيانا موجات الراديو عالية التردد ضيقة النطاق موجات الراديو أحادية الت - 1

Narrow-Band High-Frequency Radio .

. Spread-Spectrum Radio االنتشاريموجات راديو الطيف - 2

35

. Infraredموجات األشعة تحت الحمراء - 3

لما هو عليه في مشابه إشاراته في شبكات الكمبيوتر بشكل بإرسال الراديوي االتصاليعمل

إشاراته باستخدام تردد معين و يقوم الجهاز فالجهاز المرسل يقوم بإرسال شبكات اإلذاعة ،

, المستقبل بضبط تردده ليتوافق مع تردد الجهاز المرسل لكي يتمكن من استقبال اإلشارات

ددات مدى التر تستطيع أنظمة الراديو أحادي التردد العمل باستخدام أي تردد ينتمي إلى

[7]. الراديوية

802.11الطبقة الفيزيائية وطبقة وصلة البيانات في المعيار )4.1(الشكل

:تقنيات التعديل 1.1

نقل البيانات ضمن على ركبي ليعتبر اختيار تقنية التعديل من العوامل الهامة التي تؤثر بشك

على IEEE 802. 11يير تعتمد تقنيات التعديل المختلفة المستخدمة في معا و. محدد معيار

واحد من " بت" أكبر عرض للحزمة يلزم نظريا إلرسال استخدام إلىفكرة بسيطة للغاية تهدف

:فيما يلي أكثر هذه التقنيات شيوعا التداخل والبيانات للتغلب على

36

:Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS تقنية القفز الترددي 1.1.1

بشكل االنتقاللمدة معينة، ومن ثم دواح دضمن ترد إلرسالا مبدأعلى FHSSتعتمد تقنية

المرسل حيث يقوم آخر، أي أن التردد الحامل لإلشارة سيتغير مع الزمن تردد إلىعشوائي

الضجيج ضدوهذا التعديل أكثر مناعة . مسبق لمحدد بشك للتسلس تبعا بتغيير التردد دوريا

يحقق المرسل التزامن مع المستقبل . رسلةويصعب التجسس عليه وكشف المعلومات الم

. [6] وزمنها االنتقاالتبفضل مرشدات تحتوي تسلسل

2.400والتي تمتد من )IEEE 802. 11 )ISMتقسم حزمة الترددات المحددة في معايير

ويتم التنقل بين زميغا هرت 1منها قناة عرض كل 79 إلىغيغاهرتز 2.4835وحتى

. ميللي ثانية 400 ىإل 300الترددات كل

تقنية القفز الترددي) 4.2(الشكل

:Direct Sequence Spread Spectrum DSSS الطيف الموزع عبر التتابع المباشر 1.1.2

يتم حيث. من البيانات في مقابل كل بت Bitsسلسلة من البتات إرسال DSSSتتطلب تقنية

يحمل القيمة تفي حين يستبدل كل ب بسلسلة محددة من البتات 1يحمل القيمة بتاستبدال كل

37

بتا 11من ةسلسل 802.11تحدد مواصفات الطبقة الفيزيائية لمعايير حيث. بسلسلة متممة 0

. 0لتمثيل الرقم ) 01001000111(والسلسلة المتممة 1لتمثيل الرقم ) 10110111000(

:OFDMترميز تقسيم التردد المتعامد 1.1.3

. مختلفة تمتعددة في نفس الوقت لكن عبر ترددا سال إشاراتإر أعلى مبد FDMيعتمد ترميز

. عبر عدد من الترددات المتعامدة المختلفة يقوم مرسل واحد باإلرسال OFDMفي ترميز

الترددات المتعامدة هي ترددات مستقلة من جهة روابط الطور النسبي بين هذه حيث أن

ورة في جميع مكوناته إلنتاج إشارات تقنيات ترميز متط OFDMيستخدم ترميز . الترددات

. التداخلتتمتع بمناعة عالية ضد

OFDMحوامل ترددات )3. 4(الشكل

من عدد من الحوامل الجزئية المتعامدة والتي يتم OFDMتتألف اإلشارة الحاملة في ترميز

. ترميز كل منها بشكل مستقل

:الترددي والقفزاشر الطيف الموزع عبر التتابع المب تقنية بين مقارنة 1.2

هذه تقوم . من التقانة األخرى أكثر استخداماالطيف الموزع عبر التتابع المباشر تقنيةتعتبر

بياناتها المشفرة عبر مجموعة من ترددات الراديو في الوقت نفسه و تقوم أيضا بإرسال التقنية

38

ضليل األجهزة المستقبلة غير بإضافة بتات من البيانات المزورة التي ليس لها أي فائدة سوى ت

الترددات يعرف الجهاز المرخص له باالستقبال مسبقا. البيانات المرخص لها باستقبال هذه

التي ستحتوي على بيانات صالحة فيقوم بجمع هذه البيانات و استبعاد اإلشارات غير

. الصالحة

هناك يكون و ، آخر إلى تردد من بسرعة تنتقل اإلشارات فإن الترددية القفزات تقانة أما في

تنظيم في معين نموذج استخدام على المستقبل والجهاز المرسل الجهاز بين مسبق تفاهم

. أخرى و قفزة كل بين تفصل التي الزمنية الفترات و المختلفة الترددات بين القفزات

المباشر و ذلك نتيجة تعد سعة نطاق البث في تقانة القفزات الترددية أكبر منها في تقنية التتابع

من قبل القفزات الترددية بعكس تقنية لالستخدامألن كل الترددات في النطاق تكون متاحة

. التتابع المباشر التي تستخدم مجموعة من الترددات و لكن ليس كلها

يعتبر بنوعيه االنتشاري الطيف راديو نظام أن فنالحظ الكهرومغناطيسي للتداخل أما بالنسبة

مكن توضيح ذلك بأن اإلشارات يتم وي [6] األخرى األنظمة من هذا التداخل ضد مناعة ثرأك

بثها عبر ترددات مختلفة و بالتالي فإن أي تداخل قد يتم مع أحد هذه الترددات دون غيرها مما

و التي تكون موزعة على ترددات مختلفة مع مالحظة أنه مع زيادة ,ال يؤثر في اإلشارة ككل

لزيادة معدل استخدام ل البيانات عبر الترددات المختلفة يزداد معدل التداخل نظرامعدل نق

اعتراض إشارات راديو من جهة أخرى فان , الترددات المعرضة للتداخل في وقت معين

ممكن و لكن التجسس على هذه اإلشارات شبه مستحيل و خاصة أن االنتشاريالطيف

و ال يعرف التفريق بين فة المستخدمة في اإلرسالالمتجسس ال يعرف الترددات المختل

. المزورةالبيانات الصالحة أو

39

التداخلمن FHSSمناعة ) 4.4(الشكل

:طبقة وصلة البيانات 2

: هذه الطبقة عديدة أهمها وظائف

:المسح الفعال والمسح الخامل ,هنالك طريقتين للمسح: المسح 2.1

بمسح الحوامل الترددية للبحث عن المحطة المركزية سلكية الال في المسح الخامل تقوم المحطة

إطارات فالمحطات المركزية تقوم بشكل مستمر بإرسال. إشارةالتي تصلها منها أقوى شدة

تحتوي معلومات عن المحطة المركزية ومعرف خدمة الشبكة Beacon Framesإرشاد تسمى

محطة المركزية ونوع التشفير المستخدم ومعدل النقل المدعوم وعنوان ال. SSIDالالسلكية

40

)WEP, WPA (تقوم المحطات ضمن إطار التغطية للمحطات , الخ . [24] ونوع الشبكة

. المركزية بتقييم هذه اإلشارات واختيار المحطة المركزية األفضل لتخديمها

المسح الخامل في الشبكات الالسلكية المحلية) 4.5(الشكل

100يقدر ب و الذيالمحطات المركزية إرسالال تنتظر المحطة الالسلكية في المسح الفعال

وتنظر Probe Request Frameإطارات بل تقوم بإرسال, إحداهاميلي ثانية لتقوم باختيار

. الختيار المحطة المركزية Response Frame Probeإطارات

41

ليةالمسح الفعال في الشبكات الالسلكية المح) 4.6(الشكل

Authenticationإجراءات المصادقة و التوثيق 2.2

:تستخدم الشبكات الالسلكية نوعين من المصادقة

Sharedمصادقة المفتاح المشترك , Open System Authentication مصادقة النظام المفتوح

Key Authentication [10]

مصادقة النظام المفتوح 2.2.1

إطارترسل أحد المحطتين أنلبيانات ويتطلب عن اتفاق بين محطتين لتبادل ا عبارةهو

تكمل المحطة , يعلمها أن نظام المصادقة هو النظام المفتوح األخرىالتوثيق للمحطة

, المحطة األولى لبدء التراسل المصادقة إلى إطار إرسالوتعيد اإلجراءات األخرى

. هذا النظام يعاني السرية المنخفضةلكن

42

تركمصادقة المفتاح المش 2.2.2

يتطلب مفتاح محدد معروف من قبل المحطتين اللتين سوف تتبادالن البيانات ومجهول بالنسبة

Wired Equivalent" السرية المكافئة للسلكي " للمحطات األخرى للمحافظة على السرية

Privacy )WEP(, إال أن هذه الطريقة لحماية السرية ضعيفة وتعرضت للكثير من االختراقات

بتقنيات أفضل مثل WEPالعمل على تطوير إجراءات السرية حيث تم استبدال لذلك جرى

(WPA) Wi-Fi Protected Access" النظام الالسلكي المحلي ذو الوصول المحمي " WPA2 .

:Associationإجراءات االقتران 2.3

البيانات البإرسبعد المصادقة يجب أن تقترن المحطة الالسلكية بالمحطة المركزية قبل البدء

Association Responseو Association Requestوذلك عن طريق تبادل حزم االقتران

. بين المحطة الالسلكية و المحطة المركزية التزامنواالقتران ضروري لضبط

:CRC Cyclic Checksum الدوري التفحص 2.4

. وذلك لكشف األخطاء خالل تراسل البيانات وتخزينها

Request To Send/ Clear To Send جاهزية اإلرسال/لب اإلرسالط إجراءات 2.5

)RTS / CTS(

. وذلك للتخلص من مشكلة المحطة المخفية

43

التحكم بصرف الطاقة 2.6

إلرسالال تكون المحطة بحاجة عن طريق الدخول في وضع توفير الطاقة عندما

.البيانات

Fragmentation اإلطاراتتجزئة 2.7

أقل حجما إطارات البيانات التي تتجاوز عتبة معينة إلى طاراتإوهي عملية تقسيم

. الفاشل لها اإلرسالعند ها إرسال إلعادةلتقليل عرض الحزمة والزمن المطلوب

تجزئة اإلطارات) 4.7(الشكل

وثوقية نقل البيانات 2.8

ية من أجل وثوقتعاني الشبكات الالسلكية من فقد البيانات نتيجة التصادم والتداخل والضجيج و

هذه البيانات بالشكل الصحيح وهذه ما يقوم به بروتوكول الشبكات يجب ضمان إعادة إرسال

TCP هو أن نحل المشكلة في الطبقات السفلى األفضللكن الحل في الطبقات العليا .

44

لتحقيق ACK RTS CTS في المعيار األساسي باستخدام إطارات MACيقوم بروتوكول

. نقل البياناتلأعلى وثوقية

Media Access Control ):( MACإلى وسط النقلالتحكم بالوصول 2.9

.PCFوالمركزي . DCFوسط عن طريق تابعي التنسيق الموزع يتم التحكم بالوصول إلى

: النقل وسط إلى بالوصول التحكم بروتوآوالت منظور من الخدمة جودة 3

البروتوكوالتو المركزيةكوالت البروتو :وعين ن إلى الناقل إلىتقسم بروتوكوالت الوصول

المحطات إلىيتطلب استخدام النوع األول محطة مركزية لترتيب الوصول , الموزعة

أما . النوعهذا إلى PCFال يحصل تصادم وينتمي لها بحيثاألخرى للقناة وإتاحة القناة

جميع المحطات التي لديها ف ,ةالقنا النوع الموزع فيعتمد التنافس والتزاحم في الوصول إلى

DCFتتنافس وتتزاحم في سبيل الحصول على القناة وينتمي بروتوكول بيانات بحاجة لإلرسال

. هذا النوع إلى

DCFتابع التنسيق الموزع 3.1

في المعيار األساسي واستخدام هذا البروتوكول MAC الرئيسي للطبقةوهو البروتوكول

DCFيستخدم . PCFكول مع البروتوكول المركزي االختياري يأتي هذا البروتوو. إجباري

45

قبل التطرق ذكرهاوهنالك مجموعة من المفاهيم يجب . القناة للوصول إلى CSMA/CAآلية

:[9]آلية عمل البروتوكول وهي إلى

- Inter Frame Space IFS

حسس القناة الالسلكية انتظارها بعد أن تت على المحطةوهو الفترة الزمنية التي يجب

وقد حدد المعيار األساسي مجموعة من الفترات . بياناتها شاغرة وقبل البدء بإرسال

الزمنية تختلف فيما بينها مع العلم أن الفترات األقصر تتيح نوع من األفضلية

:وحدد المعيار أربع فترات زمنية وهي . القناة للوصول األسرع إلى

- :Short Inter Frame Space SIFS

لبياناتها وهي فترة كافية المحطة إرسالوهي الفترة الزمنية األقصر المستخدمة بعد

. االستقبال إلى من وضعية اإلرسال المحط المرسلة لتتحول

- PIFS (Point Coordination Function IFS) :

وهي الفترة الزمنية التي تنتظرها المحطة المركزية عند محاولتها الحصول على القناة

. فترة زمنية مضافا إليها واحدة الفترة الزمنية أقصر إلىو يساوي وه

- )DIFS (Distributed Coordination Function IFS :

الفترة إطارات البيانات والتحكم وهي تساوي إلى تستخدم هذه الفترة الزمنية عند إرسال

. ترة الزمنيةإليها واحدة الف الخاصة بالمحطة المركزية مضافا PIFSالزمنية

46

- ) EIFS (Extended IFS:

وهي أطول فترة زمنية مستخدمة وتستخدم من قبل المحطة التي وصلتها بيانات لم

. عليها التعرف تتمكن من

ويوضح الجدول التالي قيم هذه الفواصل الزمنية

قيم الفواصل الزمنية) 4.1(جدول

a 802.11 b/g 802.11 رقم األفضلية االستخداملفاصل الزمنيا

IFS

1 16µs 10µs RTS、CTS、ACK SIFS

2 25µs 30µs PCF PIFS

3 34µs 50µs DCF DIFS

4 43µs 70µs إعادة اإلرسال EIFS

:DCFبروتوكول التنسيق الموزع آلية عمل 3.1.1

قوم فإذا كانت شاغرة ت CSMA/CAبداية تتحسس المحطة الالسلكية قناة االتصال باستخدام

شعاع تخصيص " البيانات مباشرة وتقوم باقي المحطات بتأخير إرسالها زمنا يساوي بإرسال

Backoffوتقوم بتحديد مؤقت زمني . )(Network Allocation Vector NAV" الشبكة

Timer 0[ من مجال زمني ممتد من تختاره عشوائيا ,CW[ حيثCW هي نافذة

. Slotمن واحدات الفترة الزمنية االتعارض ويمثل هذا المؤقت عدد

47

تقوم أوال حيث تقوم المحطة بعد كل واحدة فترة زمنية بتحسس الناقل فإذا وجدته شاغرا

, وبعدها تقوم بإنقاص المؤقت عدة واحدة كل مرة تجد فيه القناة شاغرة DIFSبانتظار فترة

.حطة باإلرسالفإذا بقيت القناة شاغرة حتى تصفير العداد عندها تقوم الم

DCFآلية عمل بروتوكول التنسيق الموزع )4.8(الشكل

: [16]وعندها نحن أمام حالتين

وذلك يتم بتلقي المحطة المرسلة إطار نجاح اإلرسال للبيانات الناجح إذا تم اإلرسال •

. من المحطة المستقبلة فان المحطة المرسلة ستنتهج نفس الخوارزمية من جديد

نتيجة التصادم وذلك يكتشف من خالل عدم تلقي المحطة المرسلة رسالإذا فشل اإل •

الذي اختارت النافذةمن المحطة المستقبلة وعندها فان عرض إلطار نجاح اإلرسال

:قت يتم مضاعفته وفق القانونؤمنه المحطة المرسلة الم

DCFإرسال البيانات وفق البروتوكول )4.9(الشكل

48

. فاشلة إرسالكيف يزداد عرض النافذة بعد كل محاولة ويبين الشكل التالي

تزايد حجم نافذة التعارض مع إعادة اإلرسال ) 4.10(الشكل

. CWminهي القيمة الدنيا لنافذة التعارض : kحيث

. عدد محاوالت إعادة اإلرسال: iو

. CWmaxعظمية لعرض النافذة العتبة األ وتستمر المضاعفة حتى الوصول إلى

: RTS/CTS االستقبالجاهزية / طلب اإلرسالمع DCFاستخدام 3.1.2

المحطة حيث تبدأتستخدم هذه الطريقة عند وجود المحطات الالسلكية المخفية لتخفيف التصادم

تستقبل المحطة . RTS إطار طلب اإلرسال البيانات بإرسال الالسلكية والتي ترغب بإرسال

وعندما تستقبل . CTS االستقبالإطار جاهزية بإرسال عليه دالطلب وترد إليهاالمرسل

. [8] البيانات بإرسال تبدأالمحطة المرسلة هذا اإلطار

إطار جاهزية نفإ اإلرسال جميع المحطات الالسلكية في الشبكة سوف تستمع إلىن و بما أ

وجب يت ةزمنية و يتضمن هذا اإلطار قيم. جميع هذه المحطات سيصل إلى CTS اإلرسال

وتضمن . RTS لطلب اإلرسال رأي إطا على جميع محطات الشبكة انتظارها قبل إرسال

49

مرسلة تبياناتها دون أن تصطدم بإطارا ن من إرسالكالنقطة الالسلكية ستتم نهذه اآللية بأ

. أخرىط من نقا

ف إذا لم تكن هنالك محطات مخفية في الشبكة فيفضل عدم استخدام هذه اآللية ألنها تضي

وإطارات إطارات طلب الموافقة على اإلرسال على الشبكة بسب إرسال إضافيا حمال

وبشكل عام عند استخدام هذه التقنية يجب الموازنة بين الحمل اإلضافي الناتج عن , االستقبال

استخدام هذه التقنية مع الحمل الذي ستسببه وجود المحطات المخفية والتي ستتسبب بحمل

. البيانات إعادة إرسال ن االضطرار إلىإضافي ناشئ ع

االستقبال جاهزية - اإلرسال طلب مع DCF استخدام )4.11(الشكل

:PCFتابع التنسيق المركزي 3.2

يتطلب عمله وجود محطة مركزية وهو ال يعتمد التزاحم بل يعتمد على اختيار المحطة التي

ختارت بعض المحطات في الشبكة فإذا ا. من قبل المحطة المركزية يسمح لها باإلرسال

وسيتم تقسيم . العمل وفق هذا البروتوكول فسيتم العمل في الشبكة باستخدام كال البروتوكولين

:[9] يحتوي كل منها على Super Frames المجال الزمني إلى

50

. PCFمن أجل عمل Contention Free Period CFP عديم التعارضمجال •

. DCFمن أجل عمل Contention Periodمجال التعارض •

للحصول على القناة وباستخدام DCFحيث تستخدم مثال المحطة المركزية بداية بروتوكول

وخالل المجال المتاح لها تقوم باالستعالم عن المحطات التي تريد PIFSالفترة الزمنية

. كي تعطيها الدور اإلرسال

51

:حلية الم الالسلكية الشبكات في الخدمة جودة دراسة 4

في المعيار MAC وسط النقل في المعيار األساسي بروتوكوالت التحكم بالوصول إلى

وبسبب ضيق عرض النطاق ,األساسي ال تهتم بقديم خدمة متناسبة مع نوع التطبيق

يجعل من هذه األمر الذي المخصص واصطفاف الحزم في رتل واحد في انتظار اإلرسال

الحقيقي كالمحادثة الصوتية عبر بروتوكول البروتوكوالت غير مناسبة لعمل تطبيقات الزمن

الزمن الالزم 1/3االنترنيت والمؤتمرات الفيديوية حيث يضيع في المعيار األساسي حولي

كل إطار بعد كل إرسال لنقل البيانات على تجزئة الحزم وانتظار إطارات نجاح اإلرسال

أثناءالزمن الضائع إضافة إلى لزمن الضائع أثناء المزاحمة في الحصول على القناة وا

. إعادة اإلرسال التصادم واالضطرار إلى

52

DCFتابع التنسيق الموزع ) 4.12(الشكل

:نفترض شبكة باإلعدادات التاليةل

يوجد , ةاألساسي CSMA/CAال توجد في الشبكة مشكلة المحطات المخفية لذلك نستخدم

. ترسل كل منها حزم بطول محدد Nلدينا عدد من المحطات الالسلكية في الشبكة عددها

ها وهي تتنافس فيما بينها للحصول على القناة وعندما حطات جميعا لديها حزم تريد إرسالالم

الحزمة واحد ناجح فقط وعليها التنافس من جديد إلرسال تحصل على القناة تحجزها إلرسال

. اليةالت

وحتى يعبر عن الفترة الزمنية من اللحظة التي تكون فيها الحزمة جاهزة لإلرسال: التأخير

وهذه الفترة قد تطول بسبب عدة عوامل كانتظار الحزم فترة طويلة في , الناجح لها اإلرسال

ل ونفترض هنا أن لك. وكذلك اصطدام الحزم فيما بينها. الحزم األخرى رتل بانتظار إرسال

.p [29]حزمة معامل احتمالية تصادم مستقل وليكن

هي كمية البيانات التي تنتقل عبر الشبكة في فترة زمنية محددة هي :. Sمعدل نقل البيانات

الثانية واحدة الزمن

Tp= Length of a packet زمن تمرير الحزمة

Tslot=Length of one slotزمن واحدة الفترات الزمنية

Tdifs=Length of DIFS اإلطارات الزمن بين-

53

Tsifs=Length of SIFS األقصرزمن االنتظار

. Tack=Length of ACK زمن تمرير إطار نجاح اإلرسال

بعرض نافذة التعارض الصغرى وعدد متعلقة Sومعدل النقل ρوهنا يكون احتمالية التصادم

:كالتالي MACالمحطات في الشبكة وبارامترات

والذي يتزايد قيمته عند التصادم mد طول نافذة التعارض من خالل البارامتر نحد حيث

حجم نافذة التعارض األعظمية ويتم ذلك وفق العالقة حتى الوصول إلى Cwوتتزايد معه قيمة

وفق العالقة بالتأخيرويتعلق معدل نقل البيانات

فكلما زاد التأخير قل معدل النقل الذي يمكن تحقيقه

54

لتعويض نجدبا

أن من أكثر المعامالت المؤثرة في زمن التأخير وبالتالي معدل النقل هو البارامتر نالحظ هنا

CWmin , ب االهتمام بمعايرة هذا البارامتر بشكل صحيح ويمكننا من خالل ضبط لذلك يج

ارامتر قيمته إعطاء نوع من األفضلية للحزم التي ال تحتمل تأخير وذلك بتصغير قيمة هذا الب

وهذا ما قام به التحسين على البروتوكول , مقارنة مع حزم أخرى تتحمل قيم تأخير أعلى

. 11e .802األساسي لطبقة وصلة البيانات في المعيار

11e .802عرض نوافذ العارض وفق المعيار )4.13(الشكل

تطبيقات من خالل ضبط كما نالحظ من الشكل السابق فقد تم تعيين األولوية و األفضلية بين ال

لمشاركة وسط النقل ال يفرق بين DCFالبروتوكول لكن , عرض نافذة التعارض األصغرية

لم يعتمد بشكل أيضااالختياري PCFالبروتوكول أنمتطلبات جودة الخدمة للتطبيقات كما

وهو يؤمن مشاركة الوسط دون التزاحم بين واسع بسبب ضعف الدعم والتوصيف له

55

و مع ذلك , أوالو كان محاولة لدعم التطبيقات الحساسة للتأخير عن طريق انتخابها تالمحطا

. كال البروتوكولين ال يؤمن جودة الخدمة المناسبة لعمل تطبيقات الزمن الحقيقي

:11e .802 المحلية الالسلكية الشبكات معيار 4.1

تطوير بروتوكوالت طور المعيار لتحسين دعم جودة الخدمة للمعيار األساسي واختص ب

MAC حيث طور البروتوكول , بشكل رئيسيHCF وهو يتضمن ويحسن بروتوكوالت

وللبروتوكول نمطين , ةلدعم جودة الخدم DCF -PCF مشاركة الوسط في المعيار األساسي

:[16] للعمل

• EDCA بروتوكول التنسيق الموزع المحسن وهو تطوير لبروتوكولDCF .

• HCCA القناة وهو األكثر استخداما تخاب للوصول إلىوهو يعتمد االن .

في HCCAويتم العمل وفق في الفترات المخصصة للتزاحم EDCAحيث يتم العمل وفق

وندعو المحطات التي تستخدم هذه البروتوكوالت بالمحطات الداعمة لجودة . الفترات األخرى

. QSTAالخدمة

EDCA : بروتوكول التنسيق الموزع المحسن 4.1.1

لدعم جودة الخدمة وهو يؤمن مشاركة موزعة طور خصيصا DCFوهو تطوير للبروتوكول

والتي QSTAsومختلفة األفضلية للقناة من قبل المحطات الالسلكية الداعمة لجودة الخدمة

أربعة مجموعات قبل ىأفضليات توزع عل 8وذلك باستخدام تستخدم هذا البروتوكول

. MACطبقة الوصول إلى

56

واحدة من أربعة مجموعات متمثلة يث توسم كل حزمة بيانات برقم أفضلية ثم تحال إلىح

وذلك بحسب أهمية تلك ) يخرج أوال من يدخل أوال( FIFOبأربعة أرتال تعمل كل منها بنظام

.)إذا هنا أصبح هنالك تفريق في متطلبات جودة الخدمة من ناحية التطبيقات(البيانات

11e [30] .802في المعيار بروتوكول التنسيق الموزع المحسن )4.14(الشكل

ولكي يكون هنالك أفضلية في حجز مصادر الشبكة و مراعاة اإليفاء بمتطلبات جودة الخدمة

تعطى المجموعات أو األرتال التي تحمل الحزم الهامة أفضلية في للتطبيقات األكثر أهمية

وبذلك مية وذلك من خالل استخدام فترات زمنية أقلالحصول على القناة من األرتال األقل أه

تصبح كل محطة السلكية داعمة لجودة الخدمة وكأنها مكونة من مجموعة محطات السلكية

افتراضية تختلف فيما بينها من حيث األهمية وتتزاحم فيما بينها للحصول على فرصة

57

شغيل مؤقت زمني مستقل بعد كل منها بت وتبدأ Transmission Opportunities TXOP لإلرسال

AIFS arbitration IFS انتظار كل منها فترة زمنية مساوية إلى

. ذات الطول األقصر AIFSوبذلك تكون المحطة االفتراضية ذات األهمية األكبر تملك

هنا تصادفنا حالة جديدة ففي نفس المحطة الداعمة لجودة الخدمة قد تنهي أكثر من محطة و

ؤقتها الزمني في نفس الوقت وعندها يحصل تصادم ويدعى هذا التصادم بالتصادم افتراضية م

Virtual Collisionوفي هذه الحالة يقوم معالج التصادم ,Virtual Collisionاالفتراضي

Handler في المحطة بإعطاء األولوية للمحطة االفتراضية ذات األهمية األعلى .

4.1.2 HCF Controlled Channel Access (HCCA)

البيانات ضمن الميزة األساسية في هذا البروتوكول هو انتخاب محطات والسماح لها بإرسال

وبذلك يفي بمتطلبات المحطات التي ال يحتمل تدفق بياناتها , الفترة المخصصة للتزاحم

.[14] االنتظار حتى انتهاء فترة التزاحم

يحدد مجموعة من الذي Traffic Specifications (TSPECs) ويحدد ذلك من خالل البارامتر

الخصائص ومتطلبات جودة العمل للتطبيقات مثل معدل النقل المطلوب التأخير حجم حزم

البيانات ومدة الخدمة وبسب قلة عرض الحزمة في الشبكات الالسلكية المحلية وضرورة

والذي اناتالتزاحم في الحصول على القناة تكون هذه الشبكات حساسة الزدحام أحمال البي

ولذلك عند زيادة تحميل القناة تتم زيادة عرض , انخفاض أداء الشبكة الالسلكية يؤدي إلى

حتى وتتم مضاعفتها بعد فشل كل إرسال نافذة التعارض للمحطات التي فشلت في اإلرسال

. حجم نافذة التعارض األعظمية الوصول إلى

58

عمل الشبكة ويقوم بذلك أثناءق األحمال ويجب أيضا التحكم بسماحيات الوصول لتنظيم تدف

Admission-Control باالعتماد على المواصفات المجددة ضمنTSPECs .

11e .802وسط النقل وفق المعيار إلىبنية طبقة التحكم بالوصول ) 4.15(الشكل

. e802.11 المعيار في الخدمة جودة لدعم MAC برتوكوالت على التحسينات 4.2

:تشمل يالت والتحسيناتأهم التعد

: Contention Free Bursts الرشقات بدون تزاحم - 4.2.1

التزاحم بعد سلسلة من اإلطارات دفعة واحدة دون الحاجة إلى تسمح للمحطة الالسلكية بإرسال

وبذلك يتم تحسين جودة الخدمة حيث نوفر TXOPsويتم ذلك خالل الفترة كل إطار إرسال

الشبكات في واستخدام هذه الطريقة مفيد جدا , كل إطار بعد إرسالفي الزمن الالزم للتزاحم

802.11bوأجهزة تعمل وفق المعيار 11g .802التي تحتوي على أجهزة تعمل وفق المعيار

عدة إطارات في الفرصة الزمنية المخصصة لإلرسال إرسال من ألجهزة السريعةل يمكنحيث

59

يبين الشكل التالي سوى إطار خالل هذه الفترة إرسال 11b .802والتي ال يمكن لألجهزة

البيانات بدون استخدام الرشقات إرسال

البيانات بدون استخدام الرشقات إرسال) 4.16(الشكل

البيانات باستخدام الرشقات والشكل التالي إرسال

البيانات باستخدام الرشقات إرسال )4.17(الشكل

60

ACK بياناتقواعد جديدة إلطار نجاح وصول ال 4.2.2

بعد في المعيار األساسي كانت تضطر المحطة الالسلكية انتظار إطار نجاح اإلرسال

أما في المعيار الجديد فهنالك عدة خيارات بحسب متطلبات جودة كل إطار إرسال

. الخدمة

No ACK العمل دون الحاجة إلطارات النتظار إطارات نجاح اإلرسال 4.2.3

يها حساسية عالية لزمن التأخير والتي تحتمل ضياع وهو مناسب للتطبيقات التي لد

. Voice over IPالبيانات مثل جزء من

Block مجموعة من إطارات البيانات بعد إرسال انتظار إطار نجاح اإلرسال 4.2.4

ACK

واحد لمجموعة من اإلطارات وهذه الطريقة تزيد وهنا نستخدم إطار نجاح إرسال

.كل إطار بعد النتظار نجاح اإلرسال ا مضطرينكفاءة استخدام الشبكة حيث لسن

Direct Link Protocol (DLP) بروتوكول الوصلة المباشرة 4.2.5

أرادت محطتين متجاورتين في شبكة مجهزة التخاطب فيما بينهما فان إذا في المعيار األساسي

ن خالل بينما في المعيار الجديد تستطيع م. ذلك يتم بواسطة نقطة الوصول المركزية حصرا

المرور عبر نقطة التخاطب فيما بينها دون االضطرار إلى DLPبروتوكول الوصلة المباشرة

وال حوالي الضعف إلى وبذلك نزيد عرض الحزمة المتاح بين المحطتين الوصول المركزية

م استخدام هذا البروتوكول إال عندما تكون المحطتان ضمن نطاق تغطية بعضهما البعضتي

عندما تكون الوصلة الالسلكية بين المحطتين تحسين جودة الخدمة وخصوصا لىوهذا يؤدي إ

[20]. أفضل منها بين المحطتين ونقطة الوصول

61

DLP المباشرة الوصلة بروتوكول )4.18(الشكل

APSDتوفير الطاقة اآللي 4.2.6

سالعن طريق جدولة إر وهي تطوير آللية توفير الطاقة المعتمدة في المعيار األساسي

وهذه اآللية مناسبة لعمل , إطارات اإلرشاد الحزم باالعتماد على نموذج تكرار إرسال

[8] الصوت عبر بروتوكول االنترنيت تطبيقات نقل

Admission Controlالتحكم بالوصول 4.2.7

عمل المحطات التي يتم انتخابها إلرسال بياناتها وكذلك فرصة تستخدم هذه اآللية لجدولة

حيث يمكن منح فرصة لإلرسال أو Transmission Opportunity TXOP ل محطة اإلرسال لك

. [14]إلغاؤها بحسب ظروف الشبكة

62

وال يعمل في . يفتقر للتنسيق ضمن الخلية HCCAو , على االتصال العشوائي EDCAيعتمد

مة والنقطة الها. غير مرض في هذه الشبكات EDCAالشبكات متعددة القفزات وكذلك أداء

وصفت هذه النقطة في , متعددة القفزات كانت توسيع نموذج القفزة الواحدة األولي إلى نموذج

متعددة القفزاتلكن مشكلة تأمين جودة الخدمة في هذه الشبكات . 11s .802تعديل المعيار

وفي الحقيقة لم تحل المشكلة بشكل كامل حتى . القفزة الواحدةأكثر تعقيدا منه في شبكات

. اآلن

تابع تنسيق , تقديم أو تعريف تابع تنسيق جديد الخطوة األولى في حل هذه المشكلة كانت

والذي سمح بادخار مصادر القناة بطريقة MCCA التحكم في الوصول إلى القناة المعشق

. يستطيع تأمين نوع من جودة خدمة في الشبكات المتعددة القفزات هوو , موزعة

4.3 IEEE 802. 11s:

ول إلى تابع الوص , MCCAتابع التحكم بالوصول إلى الناقل الموزع المعشق 11s .802دمت ق

. للبيانات الدوريلإلرسال MCCAOPsل زمنية تدعى صبحجز فوا الناقل الذي سمح للمحطة

والمحطة المستقبلة لبياناتها Owner MCCAOPوتدعى المحطة التي قامت بالحجز

MCCAOP Responders الن الحجز للمحطات المجاورة بطول قفزتين بحيث ال ويتم إع

وبهذه ,تستطيع المحطة المستقبلة للبيانات والمحطات المجاورة اإلرسال طوال فترة الحجز

الطريقة نعطي األفضلية للمحطة المالكة ونؤمن معدل نقل جيد في الشبكة ونقلل التصادم

دمة مقبولة في الشبكات متعددة القفزاتوبذلك يمكننا نقل ملفات الوسائط المتعددة بجودة خ

[13]

63

في اآلليات المتبعة الختالف األولويات في تدفق الصوت 11e .802وسط النقص في المعيار و

و على سبيل المثال مراعاة كل من المحادثة الفيديوية , )(ACوالفيديو ضمن نفس التصنيف

ضمن لكن, )(ACف الخاص بالفيديو نفس التصني مالبث التلفزيوني اللذان يرسالن باستخدا

بالتالي يجب أن تزود بأولويات , البيانات هذا هناك متطلبات مختلفة لجودة الخدمة نفس تدفق

. البث المتعدد إضافة إلى أن المعيار األساسي لم يتضمن آليات للنقل بموثوقية لتدفق , مختلفة

لتطوير مجموعة من 11aa .802لمواجهة هذه المسألة طورت مجموعة مهام جديدة هي

مشكلة التداخل في 11aa .802عالج , عالوة على ذلك . الصوت والفيديو التحسينات لتدفق

. 11 .802الشبكات الناتجة عن التطور اليومي الكبير لشبكات

11 .802فعدد أنواع إطارات اإلدارة في , مشكلة أخرى منفصلة تلك المتعلقة بإطارات اإلدارة

. كثيرا منذ إطالقه وحتى اآلنازداد

وهذا يمكن أن يتعارض أو . كل إطارات اإلدارة تنقل باألولوية العليا 11e .802 في المعيار

طورت آلية إدارة مرنة 11ae .802لذلك فإن مجموعة المهام , مع نقل حزم الملتميديا يتداخل

. لكل إطار

.11ae, 802 .802المقدمة في المعيارين فيما يلي وصف أولي لحلول جودة الخدمة الجديدة

11aa .

64

IEEE 802. 11aa, 802. 11aeئيسية التي تمت معالجتها من خاللالتحديات الر) 4.2(الجدول

المجال11e .802التحدي في شبكات

الحالية التحسين الحل

البث المتعدد

Multicast

نقص في الموثوقية وآليات

القياس

ع إعادة المحاولة بث المجموعة مGroupcast with Retries

802. 11aa

نقص في االختالفات في Streamingالتدفق

AVتدفقات الصوت والفيديو streams

11aa .802 أولوية تصنيف وصول داخلي

نقص اآلليات للترتيب الجيد Streamingالتدفق

الصوت والمرن لنوعية تدفق

والفيديو

11aa .802 خدمة تصنيف التدفق

التداخل

Interference

العدد الكبير من تطويرات

سبب حدوث 11 .802

التداخل في الشبكات

Overlapping BSS management

802. 11aa

اإلدارة

Management

تنافس جميع إطارات اإلدارة

وتزاحم إطارات الملتميديا

سياسة أساسية إلدارة أولوية

اإلطارات

802. 11ae

4.4 IEEE 802. 11aa :

. 11e .802هي تحسين تدفق الملتميديا في شبكات 11aa .802الهدف من اآللية المقترحة في

أولوية الوصول , (GCR)مع إعادة المحاولة يبث المجموعاتلا: من التحسينات المقدمة

ومجموعة الخدمات األساسية إلدارة التداخل SCSخدمة تصنيف التدفق , للمجموعة الداخلي

OBSS .

65

:عيين األفضلية ضمن مجموعات الوصولت

, هناك حاجة للتفريق بين حزم الفيديو بحد ذاتها , نظرا للتزايد المستمر لمصادر تدفق الفيديو

كحزم الفيديو التابعة لمحادثة فيديوية مثال وحزم الفيديو التابع للبث التلفزيوني والذين ينتميان

.11e .802عيار في الم) التصنيف(إلى نفس مجموعة الوصول

التفريق بين متطلبات جودة الخدمة لهذه الحزم عن طريق آلية 11aa .802مع المعيار يتم

وتطورها من خالل تعيين التقسيم EDCAجديدة لتعيين األفضلية تعتمد على اآللية المتبعة في

QoSث يختلفان من حي) أساسي وبديل(الداخلي لكل من رتل الصوت ورتل الفيديو إلى رتلين

.11e .802المحددة في المعيار )4( من مجموعات بدال) 6(بحيث نحصل على

:وهذه المجموعات هي

11aa .802تصنيف المجموعات في المعيار )4.3(الجدول

رمز المجموعةاالسم بالالتينية االسم بالعربية

Primary Voice (VO) الصوت األساسي

Alternate Voice )(A_VO الصوت البديل

Primary Video )(VI الفيديو األساسي

Alternate Video )(A_VI الفيديو البديل

Best Effort (BE) الجهد األنسب

Background ) (BK الخلفية

الرتل إلىيحدد مجدول المهام المخصص أي من حزم الصوت أو الفيديو سوف يتم تحويلها

حيث يقوم باختيار حزم الصوت , 11Q .802في المعيار كما هو معرف , أو البديل األساسي

66

إلى إلرسالهاالفيديو البديل أوباحتمالية أعلى من اختيار حزم الصوت األساسيأو الفيديو

. EDCAرتل الصوت أو الفيديو كما هو محدد في

وكمثال , وكما أن عملية التفريق بين حزم الفيديو يمكن أن تتم على الحزم التابعة لنفس الفيدي

بحيث توضع الحزم األكثر أهمية في mpegمختلفة لحزمة الفيديو أفضليات إعطاءيمكن

في يمكن أن توضع الرتل األساسي والحزم ذات األهمية المنخفضة في الرتل البديل أو حتى

. أرتال أخرى

aa 802.11 [13]مجموعات الوصول في المعيار ) 4.19(الشكل

آلية سماحيات الوصول المستخدمة في إلى استخدامألفضلية الداخلية تحتاج عملية تعيين ا

. حزم لذلك ال يمكن تطبيقها إال في الشبكات المجهزة والشبكات المعشقةلل 11 .802المعيار

67

نفرض وجود محطة مركزية 11aa .802ولتوضيح آلية تعيين األفضلية الداخلية في المعيار

موعات الستة بشكل متزامن بحيث تمتلئ المجموعات الستة تقوم بإرسال بيانات تنتمي للمج

األساسيالرتل إلى اإلطاراتيقوم بانتقاء Credit-Based Schedulers بالحزم وأن المجدول

للحزم 60% إلى مساوبالنسبة للحزم الصوتية و باحتمال 75% إلى باحتمال مساو

.ا تقدير معدل النقل والناتجبايت يمكنن 1800 اإلطاركان حجم فإذا .الفيديوية

IEEE 802. 11aa [13]معدل النقل لحزم الفيديو والصوت األساسية والبديلة في المعيار )4.20(الشكل

ونالحظ أنه يمكن أن EDCAاألولوية للحزم الصوتية بشكل أفضل من إعطاءنالحظ كيف تم

. ل الحزم الصوتية البديلةيكون معدل نقل الحزم الفيديوية األساسية أكبر من معدل نق

SCSخدمة تصنيف التدفق

68

ن خدمة تصنيف تدفق الحزم تمكننا إف , الوصول الداخلية أفضليةعندما تفعل خدمة تصنيف

وبديلة وهي خدمة اختيارية تعمل في الطبقة الثانية أساسيةحزم إلىمن تصنيف الحزم

.والثالثة

4.5 IEEE 802. 11ae

هذه التحسينات ذادت بشكل . سي الكثير من التعديالت و التحسيناتطرأ على المعيار األسا

أن تعيق أداء تطبيقات اإلطاراتلهذه يمكن و, رئيسي عدد مجموعات إطارات التحكم

.IEEE 802. 11إذا أرسلت بشكل متكرر وبأولوية قصوى في المعيار , أو الفيديو الصوت

:الشبكة عن طريق على تحسين أداء IEEE 802. 11ae عمل المعيار

.آلية أولوية مرنة إلطارات اإلدارة –أ

. برتوكول لتبادل سياسة أولويات اإلطارات –ب

وهي , )QoS )QMF خدمة إطارات اإلدارة الداعمة لجودة الخدمةآلية األولوية هذه تدعى

. الستةتؤمن التحويل بين األنواع األساسية والفرعية إلطارات التحكم و مجموعات الوصول

الخامسالفصل

القسم العملي

69

القسم العملي

قل الصوت عبر سيتم التركيز في القسم العملي على تطبيقات الزمن الحقيقي كتطبيقات ن

وسنقوم , ألنها التطبيقات األكثر حساسية من حيث متطلبات جودة الخدمة, بروتوكول االنترنيت

سي للشبكات باستخدام المعيار األسا بمحاكاة الشبكة الالسلكية المحلية وفق سيناريوهات مختلفة

: IEEE 802.11eوالمعيار المهتم بجودة الخدمة الالسلكية المحلية

السيناريو األول •

دراسة تأثير الحجم األصغري لحزم البيانات على زمن التأخير ومعدل النقل في

.الالسلكية الشبكة

السيناريو الثاني •

.سيناريو مقارنة مرمزات خدمة الصوت عبر بروتوكول االنترنيت

ناريو الثالثالسي •

عندما تكون الشبكة مخصصة 11e .802مقارنة أداء المعيار األساسي والمعيار

.لحمل محدد أثناء زيادة عدد المحطات الالسلكية في الشبكة

السيناريو الرابع •

بروتوكوالت التحكم بالوصول إلى وسط النقل للمعيار األساسي أداء مقارنة

وذلك قبل , وتية عبر بروتوكول االنترنيتفي نقل الحزم الص 802.11eوالمعيار

.FTPوبعد إضافة حزم بيانات لتطبيقات أقل أهمية كتطبيقات نقل الملفات

70

السيناريو الخامس •

في شبكة موسعة تشغل مختلف 802.11eمقارنة أداء المعيار األساسي والمعيار

.التطبيقات

تطبيقات أهم التفاعلي والفيديو VoIP االنترنيت بروتوكول عبر التفاعلي الصوت نقل يعتبر

كي الخدمة جودة معامالت من خاصة متطلبات إلى بحاجة التطبيقات وهذه .الحقيقي الزمن

. صحيح بشكل تعمل

VoIP االنترنيت بروتوكول عبر الصوت نقل .1

ويمثل األخيرة اآلونة في جدا رائجة بروتوكول االنترنيت عبر الصوتية المكالمات أصبحت

بتحويل البرنامج يقوم حيث هذا المجال في التطبيقات أهم SKYPE سكايب الشهير جالبرنام

يجري استخدامه وحديثا. االنترنيت بروتوكول ويرسلها باستخدام حزم إلى الصوتية البيانات

على األجهزة والهواتف المحمولة "المتعددة طباإلضافة إلى تطبيقات أخرى للوسائ"بشكل كبير

.VOWLAN [12] كة االنترنيت عبر معيار الشبكات الالسلكية المحليةالتي تتصل بشب

لذلك يجب االهتمام بأن ال يشكل االتصال عبر معيار الشبكات الالسلكية نقطة ضعف أو عنق

. زجاجة للمكالمات الصوتية عبر بروتوكول االنترنيت

محادثة صوتية باستخدام الشبكات الالسلكية المحلية) 5.1(الشكل

71

قبل تأسيس االتصال وحتى حجز عرض الحزمة كامال العادية الصوتية المحادثات يتم في

فهو يعتمد على حزم البيانات وال يقوم بحجز كامل عرض الحزمة VOIPأما , انتهاء المكالمة

حجز المحطة الستقبال االتصال فقط بل تكون وال يتم أيضا ,مع جميع المحطات بتشاركهبل

. ال تتعلق باالتصال أخرىأو استقبال بيانات إلرسالة والمستقبلة جاهزة المحطة المرسل

لحزم بيانات المكالمة الصوتية األفضليةولذلك يجب االهتمام بجودة الخدمة وتأمين نوع من

.[20] على باقي الحزم

:الفائدة من استخدام خدمة الصوت عبر بروتوكول االنترنيت 1.1

وتكاد عبر بروتوكول االنترنيت منخفضة جدا الصوتية المكالمة تقليل التكلفة حيث أن كلفة -

. ال تقارن مع كلفتها في الشبكة الهاتفية العامة أو شبكة الخلوي

. و أكثر وضوح من االتصال العادي تأمين اتصال سريع -

:طرق إجراء مكالمة الصوت عبر بروتوكول االنترنيت 1.2

ط التلفون العادي بالكمبيوتر أو باالنترنيت لرب ATAاستخدام محول الهاتف التشابهي

[21]. مباشرة إلجراء االتصال

.IP Phones استخدام الهواتف التي تدعم بروتوكول االنترنيت

عبر برامج خر آأو من هاتف محمول إلى أخر إجراء اتصال من كمبيوتر إلى

. مخصصه إلجراء االتصال وهي أبسط طريقة

الشاملة لطرق استخدام االتصال عبر بروتوكول االنترنيت البنيةويبين الشكل التالي

72

االنترنيت طرق إجراء مكالمة صوتية عبر بروتوكول )5.2(الشكل

تقوم الصوتية وتغليفها في حزم ثم اإلشارات بترميزفي الشكل السابق تقوم الهواتف المحمولة

.Wi-Fiكات الالسلكية إلى الشبكة السلكية باستخدام معيار الشب بتوصيلها السلكيا

الذي يقوم بعملية تجهيز المكالمة باستخدام Call Serverرفر المكالمات يس إلى اإلشارةتصل

Session Initiation Protocol (SIP) أو بروتوكول إنشاء الجلسة ,H. 323 لبروتوكو

المتعددةيمكننا من إنشاء وتعديل وإنهاء جلسات الوسائط ويعمل في طبقة التطبيقات الذي

SDP (Session Descriptionوذلك بالتعاون مع بروتوكوالت أخرى مثل بروتوكول

Protocol) لتوصيف الجلسة والبروتوكول RTP Real-time Transport Protocol)

. إلرسال الحزم الصوتية بعد تأسيس المكالمة

73

SIP. ةويبين الشكل التالي مخطط تأسيس المكالمة بحسب بروتوكول تأسيس الجلس

SIPمراحل تأسيس مكالمة صوتية باستخدام بروتوكول )5.3(الشكل

دعوه تحمل الكود الذي مع المتصل به يرسل أوال VoIPعندما يريد المتصل إجراء مكالمة

أو رفض يريد استخدامه في االتصال فإذا قرر المتصل به قبول المكالمة فانه يرد بتأكيد

العامة بالشبكة باستخدام االتصال PBX مخدم استخدام عبر ويمكننا ,إجراء المكالمة الموافقة

. للهواتف

الالسلكية الشبكة في الحقيقي الزمن لتطبيقات المدروسة الخدمة جودة معامالت 1.3

:المحلية

:End to End Delayالمستقبل زمن التأخير الكلي للحزم الصوتية من المرسل إلى 1.3.1

وهو عامل ,هدفها من منبعها إلى الصوتية الحزم وهو الزمن الكلي الالزم لوصول

يجب أن ITUوبشكل عام بحسب الصوتيةمدى صالحية المكالمة دفي تحدي مهم جدا

وأقل من ميللي ثانية حتى يكون االتصال مقبوال 150تكون قيمة زمن التأخير أقل من

. Echo Canceller [20]عند استخدام ملغي الصدى ثانية حتى يكون ممكنا 400

:وهنالك أربع عوامل مسببة للتأخير

74

.اإلشارةالتأخير الناتج عن معالجة •

.الرتلالتأخير في •

.تأخير زمن االنتشار •

.وبالعكس تسلسلية تحويل البيانات التفرعية إلى •

كي علينا العمل ويجب التأخير لزمن حساسية التطبيقات أكثر من الحقيقي الزمن تطبيقات وتعد

الشبكة على الحقيقي الزمن تطبيقات عمل و إال أصبح به المسموح الحد هذا الوقت زال يتجاو

. ممكنا غير

زمن تأخير المكالمات الصوتية) 5.1(جدول رقم

زمن التأخير المقبول نوعية الصوت

ميللي ثانية 80أقل من جيدة

ميللي ثانية 180- 150من مقبول

Packet Loss معدل خسارة البيانات 1.3.2

البيانات ويمثل عدد الحزم الضائعة أو المفقودة عند في إرسال أيتعلق بمعدل الخط

تنتج بشكل أساسي من امتالء المكدس بالحزم وعدم .الهدف البيانات إلى إرسال

وهو يؤثر على جودة اإلشارة الصوتية أو الفيديوية ,استطاعته استقبال حزم أخرى

ولذلك يجب علينا ,الصوت غير مفهوم للمستمع فسيصبح مثال وإذا كان المعدل كبيرا

. ة بحسب التطبيق الذي نعمل عليهالحفاظ على معدل خسارة بيانات أقل من قيمة حدي

75

إال و% 3يجب أن ال يزيد على في المكالمات الصوتية معدل خسارة البيانات : مثال

. في الصوت تقطعفسيالحظ المستمع

Jitterزمن التأرجح 1.3.3

والمسبب الرئيسي لذلك هو يمكننا توقعه الذي التأخير عن الزمني التأرجح مقدار يمثل

ت مختلفة الطول امسار تو وجود طرق مختلفة ذا التأخير المتفاوت في المكدس

تطبيقات. معينا حدا الزمني هذا االختالف ال يتجاوز أن ويجب. الهدف إلىللوصول

يجب أن ال VOIP ففي تطبيقاتختالف لهذا اال عالية بقيم ال تسمح الحقيقي الزمن

. ميللي ثانية 30على تزيد قيمته

المستمع تقييم بحسب المكالمة جودة 1.3.4

يتم حساب قيمته باالعتماد على و المكالمةلتقييم جودة R-value بداية معامل ستخدما

.زمن التأخير والتأرجح ومعدل خسارة البياناتقيم المعامالت األخرى

الحد الفاصل بين المكالمات 50حيث تعتبر القيمة )100 - 0 (بينه تتراوح قيمت

عن جودة المكالمة من تعبر قيمة هذا المعاملال . المقبولة والمكالمات غير المقبولة

لتقييم جودة المكالمة باالعتماد على المستخدم أو المستمع و ,وجهة نظر المستخدم

. MOS هنالك معامل أخر مرتبط به هو معامل

ITUباالعتماد على MOSيوضح الجدول التالي جودة الخدمة بحسب قيمة

Telecommunication [21]

76

معامالت تقييم جودة المكالمة الصوتية) 5.2(الجدول

جودة االتصال بحسب المستمعين الدنياMOSقيمةR-VALUE قيمة

جدا راضين 34 .4 90

راضين 03 .4 80

ر راضينبعض المستمعين غي 60 .3 70

الكثير من المستمعين غير راضين 10 .3 60

تقريبا كل المستمعين غير راضين 58 .2 50

:القيم المقبولة والمثالية لتحقيق مكالمة جيدة )5.3(لوديوضح الج

القيم المقبولة والمثالية لتحقيق مكالمة جيدة) 5.3(الجدول

معامل جودة الخدمة

VOIP

لمثاليالمتوسط ا المتوسط المقبول

ms 20 أقل من ms 60أقل من JITTERالتأرجح

ms 50أقل من ms 150أقل من زمن وصول الحزم

%1أقل من 5%أقل من معدل خسارة الحزم

VOIP في المستخدمة المرمزات 1.4

, المستخدمة لترميز الصوت والفيديو في تطبيقات الزمن الحقيقي المرمزاتهنالك عدد من

إشارة رقمية وعند استقبالها تقوم بإعادة ارة التماثلية للصوت في المرسل إلىتقوم بتحويل اإلش

.Hالمستخدمة هي المرمزاتوبالنسبة للفيديو فان أهم . إشارة تماثلية في المستقبل تحويلها إلى

[27] 261 - H. 263 .

77

هذه وتختلف. G. 711, G. 729a, G. 723 التالية المرمزات عادة VOIPفي تستخدم

وهي تحقيقه يمكن الذي النقل ومعدل المطلوب الحزمة عرض حيث فيما بينها من لمرمزاتا

. المنقول الصوت نوعية يمكننا إجراؤها وكذلك التي المكالمات عدد على تؤثر بالتالي

.فيما بينها مقارنة التالي ولدالج ويبين

معدل إرسال البيانات بحسب المرمز) 5.4(جدول رقم

رسال البياناتإ معدل المرمز

G. 711 64 kbps 

G. 723. 1 5 .3 kbps

G. 729A 8 kbps

GSM-FR 13 kbps

OPNETالشبكة الالسلكية المحلية في المحاكي 2

األساسي المعيار على باالعتماد المحاكي الالسلكية المحلية في الشبكة نماذج صممت

. ارالمعي تحسينات دعم الحديثة اإلصدارات في وتم. 802.11

عملها ليةآو النماذج لبارامترات الدقيقة بالتفاصيل فيمكننا التحكم عالية بمرونة النماذج وتتميز

بإنشائها نقوم سيناريوهات خالل دراستها من نود التي تولدها والمعامالت التي والبيانات

.جالنموذ وتطبيقها على

78

:OPNET Optimized Network Engineering Toolالمحاآي أوبنت 2.1

OPNET Inc هو برنامج خاص بمحاكاة شبكات الكمبيوتر وشبكات االتصاالت من شركة

في Alain Cohenكمشروع تخرج للطالب 1986سنة OPNETكانت بداية المحاكي

Marcثم بالتعاون مع أخيه MIT Massachusetts Institute of Technologyجامعة

تم تحويله الى مشروع تجاري وتم إصدار أول Steven Baraniuk الدراسةوصديقه في

.1986نسخه منه عام

موظف في عدد من الدول وأصبحت من أهم الشركات في 600حوالي الشركةتحوي واآلن

.العالم

االتصال وأجهزةمن قبل الطالب والباحثين من أجل دراسة شبكات االتصال OPNETيستخدم

البرمجة غرضية التوجه من أجل سهولة OPNETتمد ويع ,والبروتوكوالت والتطبيقات

.التصميم والتعديل

من قبل الطالب والباحثين والشركات المصنعة للتجهيزات الشبكية من أجل OPNETيستخدم

يمتلك و .االتصال والبروتوكوالت والتطبيقات وأجهزةدراسة وتطوير نظم شبكات االتصال

حيث يمكننا من ,اإلطالقأهم برامج المحاكاة على العديد من المميزات التي تجعل منه من

خالل بيئة عرض مرئيه سلسة من محاكاة مختلف أنواع الشبكات السلكية والالسلكية بأنواعها

.الموسعةوالمتوسطة وحتى والمحليةالشخصية

ويتيح لغير المختصين بناء الشبكات ومحاكاتها بسهوله وإجراء االختبارات والتعديل على

ارمترات في نفس الوقت الذي يتيح فيه للمستخدمين المختصين بناء شبكات معقده مع الب

79

ويتم بشكل , جديدة بحسب متطلبات االختبار شيفراتأو إضافة ةالبرمجي الشيفرةإمكانية تعديل

.المعايير والبروتوكوالت الجديدة في النسخ الحديثة وإضافةمستمر تطوير

:سية هي النمذجة والمحاكاة والتحليلثالثة وظائف أسا OPNETيمتلك

النمذجة •

مجموعة ضخمة من نماذج أجهزة االتصال والتشبيك الجاهزة OPNETيقدم

.أجهزة جديدة إضافة إمكانيةمع

المحاكاة •

.ثالثة من أهم تكنولوجيا المحاكاة OPNETيستخدم

التحليل •

.OPNETات ونتائج المحاكاة يمكن تحليلها بسهولة عن طريق بيان

نتائج المحاكاة عن طريق المخططات التي يمكن المستخدم تغيير OPNETويقدم -

تصدير نتائج المحاكاة كبيانات إمكانية OPNETوكذلك يؤمن ,نوعها بحسب متطلباته

.نصية لالستفادة منها في برامج أخرى

OPNETأهم ميزات المحاكي 2.2

.السريعةالمحاكاة -

.العديد من المكونات والنماذج مع الكود البرمجي الموافق -

.واجهة محببة للمستخدم -

.سهل االستخدام بالمقارنة مع البرامج األخرى -

80

.متوافق مع معايير الشبكات السلكية و الالسلكية -

.تمثيل سهل للشبكات -

.الموجودة القدرة على نمذجة الشبكات الموسعة ودعم توسع الشبكات -

.التعديل في بارامترات الشبكة والنماذج والتطبيقات إمكانية -

.القدرة على البرمجة ليست شرطا عند استخدامه -

.مناسب جدا للطالب و الباحثين وللشركات المشغلة للشبكات -

.بت 64بت و 23دعم نظم التشغيل -

.االستفادة من مكونات ونماذج مكتبات برمجية خارجية إمكانية -

.رجة عالية في دقة نتائج المحاكاةد -

.إمكانية الربط مع إكسل لتحليل النتائج بحسب حاجات المستخدم -

من قبل العديد من المنظمات والشركات المصنعة للتطبيقات ومجربا موثوقا حال OPNETيقدم

ة على الشبكية وأجهزة الشبكات واالتصاالت لتقييم أداء واختبار الشبكات والتطبيقات العامل

. لذلك قمنا باعتماده كمحاكي للشبكة الالسلكية المحلية, الشبكة قبل تنفيذها عمليا

81

:المحطة الالسلكيةنموذج 2.3

ON/OFF متقطع بشكل بيانات يولد حمل مولد نموذج - التالية النماذج بداخله النموذج يحوي

من نماذج اشتقاق ضاأي ويمكننا الحزم وحجم اإلطفاء وزمن العمل بزمن يمكننا التحكم

. لنا جديد مرجعي كنموذج وحفظه بارامتراته وتعديل األساسي النموذج

محطة – عادية محطة(يحويها التي والنماذج الالسلكية المحطة نموذج التالي الشكل ويبين

. )مخدم

OPNETنموذج المحطة الالسلكية في المحاكي )5.4(الشكل

82

: الوصول نقطة نموذج 2.4

. السلكية االيثرنيت بشبكة الالسلكية الشبكة يصل كراوتر ليعم

OPNETنموذج نقطة الوصول في المحاكي )5.5(الشكل

83

السيناريو األول 3

على زمن التأخير ومعدل النقل في دراسة تأثير الحجم األصغري لحزم البيانات

الشبكة

ثم باستخدام ثمانية ةسيتم االختبار في شبكة مجهزة باستخدام أربعة محطات بداي

ميغابت في 11بمعدل نقل 11b .802تعمل هذه المحطات وفق المعيار ,محطات

صغري لحزم ألحيث ستتم مقارنة معدل النقل وزمن التأخير عند زيادة الحجم ا الثانية

. بايت/ 6144/بايت وحتى / 256/البيانات من

:بنية الشبكة

ريو األولبنية الشبكة في السينا )5.6(الشكل

84

استخدام أربعة حواسب عندنتائج المحاكاة -

محطات السلكية 4بالنسبة لعتبة تجزئة حزم البيانات عند استخدام معدل النقل وزمن التأخير الوسطي )5.5(الجدول

رقم

التجربة معدل النقل الوسطي األصغري لحزم البياناتالحجم

زمن التأخير الوسطي

ميللي ثانيه

1 256 447 0.4

2 512 836 0.6

3 1024 1068 0.8

4 2048 1058 0.9

5 4096 729 1

6 6144 620 1

بحجم حزم البيانات عالقة زمن التأخير ومعدل النقل) 5.7(الشكل

85

محطات السلكية 8إعادة التجربة باستخدام

محطات السلكية 8ستخدام معدل النقل وزمن التأخير الوسطي بحسب الحجم األصغري لحزم البيانات عند ا

زمن التأخير الوسطي بالنسبة لعتبة التجزئة) 5.9(الشكل معدل النقل بالنسبة لعتبة التجزئة) 5.8(الشكل

نتائج السيناريو األول 3.1

ن معدل النقل يبدأ بالتزايد حتى حد معين ثم يبدأ إنالحظ أنه عند زيادة حجم الحزمة ف

,بالتناقص

ند زيادة حجم الحزم فوق حد معين فان إعادة إرسال هذه الحزم عند وذلك بسبب أنه ع

وسينخفض معدل النقل بشكل كبير عندما تكون الوصلة طويال التصادم سيستغرق وقتا

.أما بالنسبة لزمن التأخير فنالحظ زيادة زمن التاخير مع زيادة حجم الحزم. الالسلكية ضعيفة

86

وفيها حجم الحزم مساو 3نالحظ أن التجربة رقم قل جيد مقبول ومعدل ن تأخيرولتحقيق زمن

.تحقق معدل نقل جيد وزمن تأخير مقبول/ 1024/إلى

السيناريو الثاني 4

مقارنة مرمزات خدمة الصوت عبر بروتوكول االنترنيت

ر بروتوكول االنترنيتمرمزات خدمة نقل الصوت عب

إشارة رقمية الصوتية التماثلية إلى شارةفي المرسل بترميز و تحويل اإل المرمزاتتقوم

بفك الترميز وإعادة تحويل اإلشارة الرقمية المرمزاتوعند االستقبال يقوم مناسبة لإلرسال

.تماثلية ةاشار إلى

فيما بينها بتقنية ترميز وضغط البيانات المتبعة عرض الحزمة المطلوب المرمزاتتختلف

المستخدمة المرمزاتصوتية ويضح الجدول التالي أهم لعملها مما يؤثر على جودة المكالمة ال

خدمة نقل الصوت عبر بروتوكول االنترنيت المرمزات المستخدمة في) 5.6(الجدول

النقلمعدل المرمز

G729A 8 KBPS

G723. 1 KBPS 5 .3

G711 KBPS 64

GSM-FR KBPS 13

سبة للعمل في الشبكة الالسلكية المحلية سنقوم بمقارنة هذه المرمزات إليجاد المرمز األكثر منا

87

بنية الشبكة المقترحة

الشبكة المقترحة مكونة من عدة محطات السلكية تعمل وفق المعيار األساسي للشبكات

تقوم كل منها بإجراء اتصال صوتي عبر بروتوكول االنترنيت باستخدام , الالسلكية المحلية

ويبين . يتم االتصال بمحطات سلكية تستخدم نفس المرمزات ,مرمزات مختلفة للحزم الصوتية

.بنية الشبكة) 5.9(الشكل

بنية الشبكة الختبار المرمزات) 5.10(الشكل

88

مخططات السيناريو الثاني

االختالف في زمن نقل الحزم مقارنة )5.12(الشكل زمن التأرجح للحزم الصوتية للمرمزات مقارنة )5.11(الشكل

لصوتية للمرمزاتا

زمن تأخير نقل الرزم الصوتية مقارنة ) 5.14(الشكل للمرمزات MOSقيمة مقارنة)5.13(الشكل

للمرمزات

89

G. 723. 1تقييم أداء المرمز -

2.55عند استخدام هذا المرمز مساوية إلى MOSمن نتائج المحاكاة نجد أن قيمة

و متوسط زمن التأخير ,الحزم الصوتيةوقيمة منخفضة للتأرجح واختالف زمن نقل

ال يمكن الحصول على مكالمة جيده عند أي, ميللي ثانية 120 الكلي مساوي إلى

. ضمن ظروف عمل هذه الشبكة استخدام هذا المرمز

G. 711تقييم أداء المرمز -

واختالف مع أقل قيم للتأرجح ,ممتازةوهي قيمة 55 .3 مساوية إلى MOSقيمة

.ميللي ثانية 62 ومتوسط زمن التأخير الكلي مساوي إلى حزم البيانات زمن تأخير

G. 729Aتقييم أداء المرمز -

يعاني هوو ممتازةوهي قيمة 3.7 عند استخدام هذا المرمز مساوية إلى MOSقيمة

متوسط زمن و, لكن ضمن الحدود المقبولة مرتفعمن تأرجح واختالف زمن تأخير

. وهي قيمة جيدة ميللي ثانية 61 ىالتأخير الكلي مساوي إل

GSM-FRتقييم أداء المرمز -

وهي أيضا قيمة جيده ومع قيم تأرجح صغيره وقيم 1 .3 مساوية إلى MOSقيمة

ومتوسط زمن التأخير الكلي ,من باقي المرمزات الختالف زمن تأخير الرزمأعلى

. ميللي ثانية 81 مساوي إلى

90

نتائج السيناريو الثاني 4.1

يليه G. 711أن أفضل مرمز يؤمن مكالمة صوتية جيدة بحسب التجربة هو المرمز نالحظ

مع G. 723. 1مكالمة هي عند استخدامنا المرمز للجودة قل وأ ,GSM-FRالمرمز

. السابقة معدل فقد البيانات ضمن الحدود المقبولة عند استخدام أي من المرمزات أنالمالحظة

91

ثالثالالسيناريو 5

عندما تكون الشبكة مخصصة لحمل محدد 11e .802 والمعيار يمقارنة أداء المعيار األساس

أثناء زيادة عدد المحطات الالسلكية في الشبكة

عند زيادة عدد المحطات وزيادة الحمل في عدة حاالت 11e .802سندرس تعامل المعيار

بالمعيار األساسي ومقارنته بأداء

. صصة للمكالمات عبر بروتوكول االنترنيتعندما تكون الشبكة مخ .1

. تكون الشبكة مخصصة لخدمة نقل الملفات عندما .2

. عندما تكون الشبكة مخصصة للفيديو .3

+مكالمات صوتية + نقل بيانات . عندما تكون الشبكة مخصصة لتطبيقات مختلفة .4

. فيديو

البرتوكول المستخدم وعدد المحطات في كل تجربة )5.7(الجدول

عدد المحطات البروتوكول المستخدم تجربةال

1 DCF 2

2 EDCA 2

3 DCF 4

4 EDCA 4

5 DCF 8

6 EDCA 8

7 DCF 16

8 EDCA 16

92

الشبكة مخصصة للحزم الصوتية: االختبار األول .1

مقارنة جودة المكالمات الصوتية عند)5.15(الشكل

زيادة عدد المحطات الالسلكية 

المكالمات الزمن الكلي لتأخيرمقارنة ) 5.16(الشكل

الصوتية عند زيادة عدد المحطات الالسلكية 

للمكالماتمقارنة عدد محاوالت اإلرسال)5.17(الشكل

 الصوتية عند زيادة عدد المحطات الالسلكية

عند مقارنة معدل نقل الحزم الصوتية )5.18(الشكل

زيادة عدد المحطات الالسلكية 

يحقق جودة مكالمات صوتية أفضل عندما يزداد عدد المحطات الالسلكية DCF حظ أننال

ويزداد الحمل في الشبكة وذلك بسبب ضيق نافذتي التعارض المخصصة للمكالمات الصوتية

مما يزيد احتمالية تصادم الحزم DCFمقارنة بنافذتي التعارض المخصصة ل EDCAفي

) 5.17(وهذه مبين في الشكل

93

. فقط FTP الشبكة مخصصة لخدمة نقل الملفات: االختبار الثاني .2

مقارنة زمن التأخير في الشبكة)5.19(الشكل  

الملفاتمقارنة معدل نقل ) 5.20(الشكل  

نفس عرض نافذتي التعارض EDCA Backgroundو EDCA Best Effortمجموعتا تمتلك

نما تمتلك مجموعتا الصوت والفيديو عرض نافذة يب DCFاألصغرية واألعظمية المخصصة ل

لكل من ويبين الجدول التالي حجوم نافذة التعارض, هما األفضليةئعطاتعارض أقل منها إل

DCF وEDCA

DCFو EDCAحجم نوافذ التعارض في البرتوكولين )5.8(الجدول

حجم نافذة التعارض األصغرية المجموعه أو الصنف

CWmin

التعارض حجم نافذة

CWmaxاألعظمية

DCFCWmin CWmax

EDCA voice(CWmin +1)/4-1 (CWmin +1)/2-1

EDCA video(CWmin +1)/2-1 CWmin

EDCA best effortCWmin CWmax

EDCA backgroundCWmin CWmax

صل تمتلك أفضلية للوصول إلى القناة من هاتين المجموعتين بسبب أن الفا DCFومع ذلك فان

.الزمني لوصولها إلى القناة أقل من الفاصل الزمني لوصول المجموعتين

94

:الشبكة مخصصة لنقل ملفات الفيديو التفاعلي: االختبار الثالث .3

مقارنة زمن التأخير لحزم الفيديو عند)5.21(الشكل

 زيادة عدد المحطات

مقارنة معدل نقل حزم الفيديو عند ) 5.22(الشكل

 زيادة عدد المحطات

عند زيادة عدد المحطات EDCAيتفوق على أداء DCF أيضا نالحظ أن أداء البروتوكول

.الالسلكية و عندما تكون الشبكة مخصصة لنقل الفيديو فقط

 :نتائج السيناريو الثالث 5.1

حمل مخصصعندما تكون الشبكة مخصصة فقط لنقل المخططات السابقة نجد أنه إلىبالنظر

يمكن اإلبقاء نهإمن البيانات كالمكالمات الصوتية أو المكالمات الفيديوية أو خدمة نقل البيانات ف

ن المعيار الجديد لن يقدم أداء أل استخدام المعيار األساسي في الشركات التي تستخدمه على

الستبدال كروت فال داعي عند زيادة عدد المحطات الالسلكية لذلك بكثير خصوصا أفضل

. و دفع تكلفة إضافية 11e .802المعيار جودة الخدمة الموصفة في الشبكة بكروت جديدة تدعم

95

الرابعناريو يالس 6

802.11eمقارنة بروتوكوالت التحكم بالوصول الى وسط النقل للمعيار األساسي والمعيار

ات وذلك قبل وبعد إضافة حزم بيان, في نقل الحزم الصوتية عبر بروتوكول االنترنيت

FTPلتطبيقات أقل أهمية كتطبيقات نقل الملفات

:وسيتم االختبار في حالتين

. االختبار في شبكة غير مجهزة - 1

. االختبار في شبكة مجهزة - 2

:في حالتين DCF, EDCAالبروتوكولين في كل اختبار يتم مقارنة

. قطالشبكة مخصصة للمكالمات الصوتية ف -

. FTPدراسة تأثر المكالمات الصوتية عند إضافة حمل نقل بيانات -

االختبار في شبكة غير مجهزة -1

بنية الشبكة

96

بنية الشبكة غير المجهزة للسيناريو الثالث) 5.23(الشكل

مخططات السيناريو الثالث

الصوتية الحزم إرسال زمناختالف متوسط) 5.25(الشكل وسط زمن التأرجح للمكالمات الصوتيةتم) 5.24(الشكل

97

زمن التأخير الوسطي إلرسال الحزم في ) 5.27(الشكل متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية) 5.26(الشكل

الشبكة

. نالحظ أن كال المعيارين يؤمنان جودة مكالمات صوتية جيدة وأداؤهما متقارب

Best_Effort [0]تندرج تحت التصنيف FTPواآلن سنضيف لحمل الشبكة حمل أخر وهو

و سنرى إذا كانت الشبكة قادرة على إجراء المكالمات الصوتية لنالحظ تأثيره على عملها

. بشكل جيد

إعدادات تطبيق نقل البيانات المستخدم

. دقيقة 20ة واحدة ويستمر حتى نهاية زمن المحاكاة قتدفق حمل نقل الملفات بعد دقي أيبد

ا بتعديل كمية وحجم البيانت التي يرسلها تطبيق نقل البيانات بحيث يكون هنالك دائما حزم قمن

. وذلك لدراسة تأثيره على عمل الشبكة FTPبيانات

98

الشبكة إلىل تطبيق نقل البيانات حم إضافة) 5.28(الشكل

مخططات السناريو الثالث

متوسط اختالف زمن إرسال الحزم الصوتية) 5.30(الشكل ل الحزم الصوتيةمتوسط الزمن الكلي إلرسا) 5.29(الشكل

99

لمة االولى كاوللم

MOSجودة المكالمة الصوتية بحسب قيمة) 5.31(الشكل

للمكالمة األولى

متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية ) 5.32(الشكل

للمكالمة األولى

FTPيق نقل الملفات التي تشغل تطب معدل النقل للمحطة

FTPحمل إضافةمقارنة معدل النقل الوسطي في الشبكة عند ) 5.33(الشكل

100

MOSويوضح الشكل التالي جودة المكالمات الصوتية بحسب قيمة

FTPحمل إضافةللمكالمة األولى قبل و بعد MOS مقارنة (5.34)الشكل

لصوتية مقارنة الزمن الكلي لتأخير الحزم ا )5.35(الشكل

101

سيناريو شبكة مجهزه ذات حمل مرتفع : االختبار الثاني

بنية الشبكة في االختبار الثاني من السيناريو الثالث )5.36(الشكل

مخططات االختبار الثاني

102

متوسط اختالف زمن إرسال الحزم ) 5.38(الشكل متوسط زمن التأرجح للمكالمات الصوتية) 5.37(الشكل

الصوتية

ةزمن التأخير الوسطي إلرسال الحزم في الشبك) 5.40(الشكل متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية) 5.39(الشكل

تدفق حمل نقل الملفات أيبد, ثقيل على الشبكة لنالحظ تأثيره على عملها FTPنضيف حمل

.دقيقة 20دقائق من زمن المحاكاة 4بعد دقية واحدة ويستمر

103

التطبيقات تإعدادابنية و )5.41(الشكل

معدل نقل الحزم الصوتية ) 5.43(الشكل متوسط الزمن الكلي إلرسال الحزم الصوتية) 5.42(الشكل

104

ftpمعدل النقل الوسطي للمحطة ) 5.45(الشكل موسط زمن التأرجح للمكالمات الصوتية) 5.44(الشكل

للمكالمة األولى MOSالمة الصوتية بحسب قيمة جودة المك)5.46(الشكل

الرابعناريو ينتائج الس 6.1

,FTPضافة حمل إعند EDCA بـ في نقل الحزم الصوتية مقارنة DCFداء أنالحظ تراجع

ميللي ثانية بينما يحافظ 200رسال المكالمات الصوتية ليصل الى حوالي إحيث يزداد زمن

EDCA وكذلك ينخفض تقييم جودة المكالمة بحسب قيمة , ةميللي ثاني 60على زمن ثابت

MOS طوال فترة 7 .3ولى بينما تحافظ على قيمتهها للمكالمة األ 2.6حيث تصل قيمتها الى

105

نفس األهمية في FTPوسبب ذلك هو امتالك حزم ملفات ,EDCAعمل الشبكة عند استخدام

, DCFاستخدام الحصول على وسط النقل ومزاحمتها لحزم بيانات الصوت عند

حيث FTPلكن الحفاظ على أداء جيد للمكالمات الصوتية أتى على حساب نقل حزم تطبيق

الفساح المجال لنقل بيانات الصوت بشكل ملحوظ EDCAعند استخدام ينخفض معدل النقل

. كثر أهميةاأل

106

الخامسالسيناريو 7

موسعة تشغل مختلف التطبيقات في شبكة 802.11e مقارنة أداء المعيار األساسي والمعيار

تابعه لشركة تعمل في بناء مكون من أربعة طوابق ة المقترحة هي شبكة السلكية موسعةالشبك

كل طابق يضم عدد من األجهزة التي تعمل وفق معيار الشبكات الالسلكية المحلية

بنية الشبكة المقترحة للدراسة) 5.47(الشكل

.متساوية راحةلعمل ضمن الشبكة بشكل متزامن مع أوقات ل تم إعداد التطبيقات التالية

107

إعداد التطبيقات ونماذج عمل الموظفين) 5.48(الشكل

فترض أن أوقات العمل والراحة لجميع الموظفين متماثلة ويقوم كل موظف بتشغيل كافة نس

الظروف مع لتبيان حالة الشبكة ضمن هذه .على جهازه بنفس الوقت ةالمتوفرالتطبيقات

. أوقات عملهم يؤثر على النتائج بشكل ملحوظ و المالحظة أن تغيير أماكن الموظفين

تشغل هذه الشبكة العديد من التطبيقات التي تختلف من حيث أهميتها وحمولتها ومتطلباتها من

تضم الشبكة زبائن و مخدمات و, حيث جودة الخدمة المطلوب من الشبكة أن تقدمها لها

:ات و في كل وقت بيانات لتطبيقات عالية األهمية وبيانات لتطبيقات منخفضة األهمية للتطبيق

108

التطبيقات العاملة في الشبكة الموسعة )5.9( الجدول

نوع الحمل التطبيقات التي يشغلونها مجموعة الموظفين

تصفح االنترنيت - المهندسين

البريد االلكتروني -

خدمة نقل الملفات -

telnetجلسات -

ثقيل

خفيف

ثقيل

خفيف

تصفح االنترنيت - الباحثين

البريد االلكتروني -

ثقيل

ثقيل

ثقيل تصفح االنترنيت - موظفي التجارة االلكترونية

قاعدة البيانات الوصول إلى - موظفي المبيعات

البريد االلكتروني -

تصفح االنترنيت -

طباعة الملفات -

خفيف

خفيف

خفيف

خفيف

خفيف المؤتمرات الفيديوية - ي الدعاية و اإلعالنموظف

الصوت عبر بروتوكول  - استعالمات

االنترنيت

خفيف

ولدراسة تأثر حزم بيانات التطبيقات فيما بينها سنقوم بتوزيع المهندسين والباحثين وباقي

يقوم نخصص الطابق الرابع للسيرفر الذي سو, الموظفين على عدة طوابق في بناء الشركة

.بتخديم جميع التطبيقات في الشبكة

109

للشبكة الموسعة الرابع تجهيزات الطابق ) 5.49(الشكل

للشبكة الموسعة األولتجهيزات الطابق ) 5.50(الشكل

110

نتائج المحاكاة

لكل صنف من معدل النقل الوسطي في الشبكة )5.51(الشكل

 11e .802عند استخدام التطبيقات

في وسط النقل الىزمن الحصول مقارنة )5.52(لشكل ا

 11e .802عند استخدام من التطبيقات صنف لكلالشبكة

مقارنة اختالف زمن إرسال الحزم ) 5.54(الشكل مقارنة معدل التأرجح للحزم الصوتية) 5.53(الشكل

الصوتية

111

مقارنة جودة المكالمات الصوتية ) 5.56(الشكل صوتيةمقارنة الزمن الكلي للمكالمات ال)5.55(الشكل

الخامسنتائج السيناريو 7.1

إلرسال الحزم الصوتية من الالزمزمن وهو" زمن التأخير الكلي للحزم الصوتية نالحظ أن

المرسل وحتى المستمع ويشمل زمن تأخير ترميز وفك ترميز البيانات وزمن ضغط وفك

مساو 11b_802حال استخدام في" قل اإلشارة في الشبكةضغط البيانات وزمن تأخير ن

.إجراؤهاوال يمكن والمكالمة غير مقبولة ميللي ثانية وهي قيمة مرتفعة جدا / 275/إلى

ميللي ثانية وقيمة /160/فنجد أن زمن التأخير حوالي 802.11eأما عند استخدام المعيار

ح وزمن اختالف إرسال الحزم الصوتية أقل زمن التأرج و/ 2 /جودة المكالمة ارتفعت فوق

أفضلية الحصول على وسط النقل هي للحزم الصوتية ممكنة كما نالحظ أن وبالتالي المكالمة

.ثم الحزم الفيديوية ثم حزم تطبيقات الجهد األمثل ومن ثم التطبيقات الخلفية

على حساب تخديم التطبيقات تقديم جودة الخدمة المناسبة لتطبيقات الزمن الحقيقي يكون إال أن

قليلة األهمية حيث ينخفض نقل حزم هذه البيانات بشكل كبير كما أن حزم الفيديو تزاحم الحزم

112

المجاالت المتداخلة التي يختار ويوضح الشكل التالي .الصوتية في الحصول على وسط النقل

لنقل التطبيقات فرصه أفضل إلعطاءالمؤقت الزمني التراجعي قيمه منها ووجوب تعديلها

.العالية األهمية والمنخفضة األهمية معا

802.11eتداخل مجاالت قيم المؤقت الزمني في المعيار )5.57(الشكل

ن عمل يفي المحطات الالسلكية وفي نقاط الوصول لتحس EDCAسنقوم بضبط بارمترات

الالسلكية المحلية شبكةال

في المحطات الالسلكية 80.211eمعدلة للمعيار اإلعدادات االفتراضية وال )5.10(الجدول

اإلعدادات المعدلة اإلعدادات االفتراضية المجموعة CWmin CWmax AIFSN CWmin CWmax AIFSN

2 7 1 2 7 3 المجموعة األولى

2 31 7 2 15 7 المجموعة الثانية

3 255 15 3 1023 15 المجموعة الثالثة

4 255 15 7 1023 15 المجموعة الرابعة

113

اإلعدادات لنقاط الوصول

في نقاط الوصول الالسلكية 80.211eاإلعدادات المعدلة للمعيار )5.11(الجدول

CWminCWmax AIFSN المجموعة

1 7 1 المجموعة األولى

1 31 7 المجموعة الثانية

2 255 15 المجموعة الثالثة

3 255 15 المجموعة الرابعة

بعد التعديل نتائج جديدة

  في المعيارمقارنة معدل نقل الصوت) 5.58(الشكل

802.11e و المعيار المعدل

زمن الوصول إلى وسط النقل للحزم مقارنة )5.59(لشكل

و المعيار المعدل 802.11e في المعيارالصوتية

114

مقارنة معدل نقل الفيديو في)5.60(الشكل

المعدلوالمعيار 802.11eالمعيار

زمن الوصول إلى وسط النقل لحزم مقارنة ) 5.61(الشكل

و المعيار المعدل 802.11eالفيديو في المعيار

مقارنة معدل نقل تطبيقات الجهد األفضل) 5.62(الشكل

والمعيار المعدل 802.11eفي المعيار

تطبيقات زمن الوصول إلى وسط النقل لمقارنة ) 5.63(الشكل

والمعيار المعدل 802.11e ضل في المعيارالجهد األف

115

في المعيارمعدل نقل التطبيقات الخلفية) 5.64(الشكل

802.11e والمعيار المعدل

وسط النقل إلىمقارنة زمن الوصول ) 5.65(الشكل

والمعيار المعدل 802.11eللتطبيقات الخلفية في المعيار

ة الصوتية في الشبكةمقارنة جودة المكالم) 5.67(الشكل

والمعيار المعدل 802.11eفي المعيار

نة الزمن الكلي لتأخير الحزم مقار) 5.68(الشكل

والمعيار المعدل 802.11eوتية بين المعيارالص

نالحظ من المخططات السابقة تحسين ملحوظ في معدل نقل التطبيقات األقل أهمية وتحسين

ن يؤثر ذلك على معدل نقل الصوت أو الفيديو في زمن حصولها على وسط النقل دون أ

. ونالحظ أيضا تحسين في جودة المكالمة الصوتية في الشبكة

116

وبالتالي اإلعدادات المقترحة مناسبة لعمل التطبيقات الحساسة لزمن التأخير وتؤدي إلى نقل

.األهميةالمكالمات الصوتية بجودة مناسبة وفي نفس الوقت تحسين معدل نقل البيانات قليلة

الفصل الثالث

النتائج والتوصيات

117  

:االستنتاجات والتوصيات 1

لم يهتم باختالف معامالت IEE 802.11المعيار األساسي للشبكات الالسلكية المحلية

جودة الخدمة للتطبيقات ولم يفرق بينها ولكنه يحقق أداء أفضل من المعيار المختص

بجودة الخدمة في الشبكة الالسلكية المحلية المزدحمة والمخصصة لنقل حمل محدد من

ا مجموعة متنوعة من التطبيقات فيهعمل تأما في الشبكات الالسلكية المحلية التي .ياناتالب

يحقق المعيار المختص بجودة الخدمة أداء أفضل في , العالية األهمية والمنخفضة األهمية

تقديم جودة الخدمة المناسبة للتطبيقات العالية األهمية كخدمة نقل الصوت عبر بروتوكول

G. 711أفضل مرمز يؤمن مكالمة صوتية جيدة بحسب التجربة هو المرمز االنترنيت و

, G. 723. 1وأقل جودة للمكالمة هي عند استخدامنا المرمز , GSM-FRيليه المرمز

ولكن تحقيق جودة الخدمة للتطبيقات العالية األهمية يكون على حساب تخديم التطبيقات

يم نوافذ التعارض والفاصل الزمني للوصول إلى لذلك قمنا بتعديل ق ,ذات األهمية األقل

وسط النقل ووجدنا أن هذه التعديالت مناسبة لعمل التطبيقات الحساسة لزمن التأخير

وتؤدي إلى نقل المكالمات الصوتية بجودة مناسبة وفي نفس الوقت تحسين معدل نقل

.البيانات قليلة األهمية

, م يحقق جودة خدمة كاملة لكل المتطلبات وتطويراته ل 802.11بالمجمل المعيار و

حيث أنه لبى وعالج الكثير من الحاجات والمشاكل ولكنه أغفل أو عجز عن تحديات

.أخرى لم يستطع معالجتها وحلها

118  

والمصنفة تبعا فالبنية الرئيسية للمعيار بنيت على أساس المجموعات واألرتال الموجودة مسبقا

, وتمت معالجة القصور في بعض الحاالت , إلرسال الحزم يةألولويتها للحصول على أفضل

كالتمييز بين األولويات المختلفة للحزم ضمن نفس التصنيف وبالتالي ضمن نفس الرتل المعد

من احتمالية التصادم دلكن ذلك في نفس الوقت ذا, )6(لإلرسال ليزداد عدد األرتال إلى

عدة أرتال مؤقتها الزمني في تنهي مكن أنحيث أنه من الم, الداخلي ضمن نفس المحطة

.إضافة إلى احتمالية فقد البيانات التي قد تنتج عن تكرار ذلك, الوقت نفسه

تقديم جودة خدمة (إن اآللية السابقة لم تستطع مواجهة مشاكل أو تحديات من أنماط محددة

:على سبيل المثال ) مناسبة

ابع لمستخدم معين أو محطة معينة أكثر أهمية يمكن أن تكون حزم تطبيقات الفيديو الت - 1

أو نفس حزم ) 802.11eالتي تأخذ األولوية األعلى في (من حزم تطبيقات الصوت

اجتماع فيديوي لمدير شركة مقارنة بمكالمة (تطبيق الفيديو لمستخدم أو محطة أخرى

في ).بكةصوتية أو تطبيقات فيديو ترفيهي لموظف االستقبال أو آذن يستخدم نفس الش

هذه الحالة حزم تطبيقات المدير أكثر أهمية من تطبيقات موظف االستقبال الذي يقوم

لها نافذة (بإرسال حزم بيانات مشابهة تملك نفس التصنيف أو أحيانا تصنيف أعلى

. وهذا لم يراعى في المعيار السابق).تعارض أصغر

119  

, ن الصوت أو الفيديو في الشبكة وغير مصنفة ضم وجود حزم بيانات هامة جدا - 2

لتحسس حرائق 802.11eكالحزم القادمة من حساسات السلكية تعمل وفق المعيار

.أو قيم ال تحتمل التأخير حيث يجب اتخاذ قرارات سريعة بشأنها

.حالة طائرة استطالع مسيرة تقوم بنقل بث فيديوي مباشر - 3

.يديةتقاطع السكك الحد) تطبيق(حزم البيانات القادمة من عامل - 4

ال تستطيع معالجة هذه الحاالت في األمثلة السابقة نجد أن معايير جودة الخدمة الموجودة حاليا

.مما قد يتسبب بنتائج كارثية نتيجة البطئ الحاصل أو االزدحام والتصادمبالشكل األمثل

ال حزم الحل المقترح هو التفكير في إيجاد آلية ديناميكية مرنة الختيار أفضلية حزم إرس

على تصنيف البيانات قابلة للتخصيص حسب شروط ومتطلبات كل شبكة وتحوي افتراضيا

ولكن بشكل مختلف حيث يجب ,802.11eداخلي لألولويات على غرار ما هو موجود في

حيث يتم قبل ذلك تحديد أولوية , للتصادم أن تصطف الحزم في النهاية في رتل واحد تفاديا

:مثل ) محددات(لى عدة بارامترات الحزم اعتمادا ع

..).1/2/3مستخدم فئة , مدير(أهمية المحطة المرسلة

.نوع حزمة البيانات

).التطبيقات المختلفة األهمية ضمن نفس المحطة(أهمية التطبيق

.زمن ورد الحزمة

120  

 النموذج المقترح لتحسين جودة الخدمة في الشبكات الالسلكية المحلية) 6.1(الشكل

وهو الذي يحدد ) وزن الحزمة(امل السابقة تحدد بمجموعها عدد صحيح ندعوه مثال العو

مع " حيث يقوم تابع معين باختيار الحزمة األعلى أهمية.أولوية الحزمة وأفضلية إرسالها

ويضعها في ,"العلم أن الحزمة تتناقص أهميتها مع مرور الزمن بالنسبة للحزم األحدث

نوافذزم بالبارامترات المثلى لإلرسال من حيث عرض رتل واحد مخصص إلرسال الح

وبالتالي تمتلك الحزم ذات األهمية المنخفضة , وسط النقل إلىالتعارض وفواصل الوصول

.أعلى أهمية بشكل ديناميكي في حال عدم وجود حزم لبيانات ذات أهمية أعلى

121  

:المراجع

1‐‐ Kritika Sharma, Nitin Bhatia and Namarta Kapoor. Article: Performance Evaluation of 802.11 WLAN Scenarios in OPNET Modeler. International Journal of Computer Applications , Foundation of Computer Science, 22(8):30–35, May 2011.  

2‐Salam A. Najim, Ibrahiem M. M. El Emary, and Samir M. Saied ;Performance Evaluation of Wireless IEEE 802.11b used for  E‐Learning Classroom Network; IAENG International Journal of Computer Science, 34:1, IJCS_34_1_7; August 2007. 

3- Dalvi, Ashwini, Pamukumar Swamy, and B. B. Meshram. "DCF Improvement for Satisfactory Throughput of 802. 11 WLAN." International Journal on Computer Science and Engineering 3.7 (2011): 2862-2868. 4‐Belal Ayyoub;'Wired and WLAN Optimal Design Using OPNET™ IT GURU'; Contemporary Engineering Sciences, Vol. 7, no. 6, 263 ‐ 272, 2014. 

5‐ Sarkar, Mahasweta, and Christopher Paolini. "A QoS guaranteeing MAC layer protocol for the" underdog" traffic." EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2011.1 (2011): 1-15.  

6- Available online at: www.itrainonline.org/itrainonline/mmtk. 7- Webb, William, ed. Wireless communications: The future. John Wiley & Sons, 2007. 8- TSAO, Shiao-Li; HUANG, Chung-Huei. A survey of energy efficient MAC protocols for IEEE 802.11 WLAN. Computer Communications, 2011, 34.1: 54-67. 9- Mohammad Hussian Ali, Manal Kadhim Odah. Simulation Study 0f 802.11b DCF Using OPNET Simulator.Eng & Tech Journal, Vol.27,NO6,2009. 10-H. LABIOD, H. AFIFI, C. DE SANTIS;" WI-F, BLUETOOTH, ZIGBEE AND WIMAX TM"; Springer,2007. 11- Bing, Benny, ed. Emerging technologies in wireless LANs: theory, design, and deployment. Cambridge University Press, 2008. 12- Hanley, Gráinne, Seán Murphy, and Liam Murphy. "Performance of VoIP over IEEE 802.11 G DSSS-OFDM Mode with IEEE 802.11 E QOS Support." E-business and Telecommunication Networks. Springer Berlin Heidelberg, 2007. 201-214.

13-Kosek-Szott, Katarzyna, et al. "What's new for QoS in IEEE 802.11" IEEE Network 27.6 (2013): 95-104 14- IEEE Std 802.11e™;" Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications"; The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2005.

122  

15-Garima Malik, Ajit Singh;" Performance Evaluation of WiFi and WiMax Using Opnet ";International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering; Volume 3, Issue 6, June 2013. 16- Natkaniec, Marek, et al. "A survey of medium access mechanisms for providing qos in ad-hoc networks." Communications Surveys & Tutorials, IEEE 15.2 (2013): 592-620.

17- Available online at https://www.abiresearch.com. 18-Available online at http://ieee.org/11. 19- Zheng, Pei, et al. Wireless networking complete. Morgan Kaufmann, 2009.

20- Lin Cai, Yang Xiao, Xuemin (Sherman) Shen,Lin Cai , Jon W. Mark ;" VoIP over WLAN: Voice capac ity, admi ssion control, QoS, and MAC"; INTERNATIONAL JOURNAL OF COMMUNICATION SYSTEMS; Wiley InterScience;491-508 ,2006. 21- Chandrashekar Reddy Palle, Ashwin Mantoor;Karunakar Antham "Peer to Peer VoIP over IEEE 802.11 WLAN "; June 2012. 22-Tom Alexander;"Optimizing and Testing WLANs: Proven Techniques for Maximum Performance " ; Elsevier Inc;2007. 23- Lim, L. W., Malik, R., Tan, P.Y. "A QoS scheduler for IEEE 802.11 e WLANs." Consumer Communications and Networking Conference, 2004. CCNC 2004. First IEEE. IEEE, 2004. 24-García Villegas, Eduardo. "Self-Optimization of Radio Resources on IEEE 802.11 Networks." (2010). 25-Xiangle Xu.Evaluation of Wireless Network Performance in a Multi-Nodes Environment. Unitec Institute of Technology, 2012 . 26- .Wireless Local Area Network (WLAN) Best Practices Guide. Alberta Education. School Technology branch, 2011. Available online at: http://education.alberta.ca/admin/technology/research.aspx. 27-Ana Goulart, Charles Watkins, and Robert Hegedus.Voice over Wireless Local Area Network (WLAN) Performance Analysis.Proceedings of the 2007 Midwest Section Conference of the American Society for Engineering Education. 2007. 28-Qiang Ni, Lamia Romdhani, Thierry Turletti. A Survey of QoS Enhancements for IEEE 802.11 Wireless LAN. Journal of Wireless Communications and Mobile Computing, Wiley. 2004: Volume 4, Issue 5: pp.547-566. 29- Makki, Sinan.Einas. “Quality of Service over WLAN”. Augest 2007. 30- Hameed, Mohsin. "Performance Investigation of IEEE802: 11e for Industrial Wireless Network." (2010).

123  

Abstract

recent years the use of wireless local area networks is increasing rapidly,

and have become a necessity for the work of many companies and

institutions, especially after the orientation of these networks to support

real-time applications, like (Viber, Skype), and the users of these networks hope

sufficient quality of service QoS for the operation of these applications in a level close

to the level at which they are familiar in wired networks, But the medium access

control protocol approved in the basic standard for wireless local area networks IEEE

802. 11 is unable to insure the quality of service requirements for real-time

applications, cause it treats all applications in the same way regardless of their

requirements, and puts them all in one queue awaiting transmission according to rule

"First Input First Output" FIFO.

Standard updates like IEEE 802. 11e and recently the amendments (IEEE 802. 11aa,

IEEE 802. 11ae) was adopted to support the quality of service QoS. We will examine

the improvements achieved to support the quality of service for real-time applications

compared with the basic standard, and we'll compare the medium access control

protocols MAC adopted in standard 802. 11e with his counterpart in the basic

standard in supporting voice over Internet protocol VOIP applications.

The simulation is carried using the OPNET simulator in different network

environments and by using different application loads, the results show the

importance of using the standard IEEE 802. 11e networks devoted to serve variety of

applications operate at the same time, while in the networks devoted to a specific

type of applications, the use of the basic standard provides better performance, also

the results showed the limitation of 802. 11e for achieving the required quality of

service in some cases.

We proposed an idea about flexible mechanism to assess the importance of

applications and to give them importance vector, in order to help us give different

vectors for the same application and this mechanism allows least important

applications to access the medium faster in the absence of application packages with

high importance as well as it solves the problem of virtual collision within stations

supporting quality of service.

in

124  

Key words

Quality of service QoS. Wireless Local Area Network WLAN, MAC, OPNET, DCF, EDCA.