ما هي أنواع بروتوكولات الوصول المتعددة

أهداف بروتوكولات الوصول المتعددة هي تحسين وقت الإرسال وتقليل الاصطدامات وتجنب التشابك، كما أنّ تحويل القنوات عبارة عن مجموعة من الطرق، والتي يتم من خلالها تقسيم النطاق الترددي المتاح بين العقد المختلفة لنقل البيانات المتزامن.

ما هي بروتوكولات الوصول المتعددة

بروتوكولات الوصول المتعددة: هي مجموعة من البروتوكولات التي تعمل في الطبقة الفرعية للتحكم في الوصول المتوسط ​​أي الطبقة الفرعية “MAC” لنموذج “OSI“، حيث تسمح هذه البروتوكولات لعدد من العقد أو المستخدمين بالوصول إلى قناة شبكة مشتركة، كما يتم نقل العديد من تدفقات البيانات الناشئة من عدة عقد عبر قناة الإرسال متعددة النقاط.

• “OSI” هي اختصار لـ “Open-Systems-Interconnection”.

• “MAC” هي اختصار لـ “Media-Access-Control”.

فئات بروتوكولات الوصول المتعدد

1- بروتوكولات الوصول العشوائي

تمنح بروتوكولات الوصول العشوائي أولوية موحدة لجميع العقد المتصلة، كما يمكن لأي عقدة إرسال البيانات إذا كانت قناة الإرسال خاملة، كما لم يتم إعطاء وقت محدد أو تسلسل ثابت لنقل البيانات وبروتوكولات الوصول العشوائي هي:

• ألوها “Aloha”.

• وصول متعدد لاستشعار الناقل “CSMA“.

• وصول متعدد لاستشعار الموجة الحاملة مع اكتشاف الاصطدام “CSMA / CD“.

• وصول متعدد لاستشعار الحامل مع تجنب الاصطدام “CSMA / CA”.

ملاحظة:“CSMA / CA” هي اختصار لـ “Carrier-sense-multiple-access/collision-avoidance”.

ملاحظة:“CSMA / CD” هي اختصار لـ “Carrier-sense-multiple-access/collision-detection”.

2- بروتوكولات الوصول الخاضعة للرقابة

تسمح بروتوكولات الوصول الخاضع للرقابة لعقدة واحدة فقط بإرسال البيانات في وقت معين، وقبل بدء الإرسال تبحث العقدة عن معلومات من العقد الأخرى لتحديد المحطة التي لها الحق في الإرسال، وهذا يتجنب تضارب الرسائل على القناة المشتركة، ويمكن منح المحطة حق الإرسال بالطرق التالية:

• الحفظ.

• الاقتراع.

• التوقف الرمزي.

• التوجيه.

قنوات بروتوكولات الوصول المتعددة

• الوصول المتعدد بتقسيم التردد “FDMA“.

• الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA“.

• الوصول المتعدد بتقسيم الكود “CDMA“.

ملاحظة:“FDMA” هي اختصار لـ “Frequency-division-multiple-access”.

ملاحظة:“CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division-Multiple-Access”.

ملاحظة:“TDMA” هي اختصار لـ “Time-division-multiple-access”.

ما هي أنواع بروتوكولات الوصول المتعددة

تُستخدم بروتوكولات الوصول المتعددة بشكل عام لتنسيق الوصول إلى الارتباط وهنا يمكن للعقد تنظيم نقلها إلى قنوات البث المشتركة باستخدام بروتوكول وصول متعدد، ويتم استخدامه على كل من شبكة “LAN” السلكية واللاسلكية وشبكة الأقمار الصناعية.

ويمكن أن ترسل العقد المتعددة الإطارات في نفس الوقت، حيث إذا كان الأمر كذلك يصطدم الإطار المرسل بجهاز الاستقبال بأكمله، وعندما يكون هناك تصادم لا يوجد إقرار للمستقبل بأنّ الإطار قد تم إرساله أم لا، وبالتالي يتم فقد جميع الإطارات المتورطة في التصادم ويتم إهدار قناة البث أثناء فاصل التصادم ولتصحيح هذه المشكلة تم تطبيق بروتوكول الوصول المتعدد.

العديد من قنوات الوصول المتعددة هي سلك مشترك أي إيثرنت ولاسلكي مشترك وقمر صناعي، كما تنشأ بروتوكولات الوصول المتعددة ليس فقط في أنظمة الاتصالات، ولكن أيضاً في الكثير من الأنظمة الأخرى مثل نظام الكمبيوتر أو مرفق التخزين أو الخادم من أي نوع، حيث يتم مشاركة الموارد من خلال عدد من المستخدمين المستقلين.

تصنيف بروتوكولات الوصول المتعددة

1- بروتوكولات “MAC” الوصول العشوائي

• في بروتوكول الوصول العشوائي “MAC”، ترسل عقدة الإرسال دائماً بكامل قوة القناة.

• عندما يكون هناك تصادم، فإنّ كل عقدة متورطة في التصادم تعيد إرسال إطارها بشكل متكرر حتى يمر الإطار بدون تصادم.

• ولكن عندما تتعرض العقدة لتصادم، فإنّها لا تقوم بالضرورة بإعادة إرسال الإطار على الفور، وبدلاً من ذلك ينتظر تأخيراً عشوائياً قبل إعادة إرسال الإطار.

• تختار كل عقدة متورطة في تصادم تأخيرات عشوائية مستقلة، ولأنّه بعد حدوث تصادم يتم اختيار التأخيرات العشوائية بشكل مستقل، فمن الممكن أن تختار إحدى العقد تأخيراً أقل بما يكفي من تأخيرات العقد الأخرى المتضاربة وبالتالي ستكون قادرة على إرسال إطارها إلى القناة بدون تصادم.

• مثل هذا النظام أكثر عشوائية وليس هناك ما يضمن أنّ المحطة ستكون قادرة على الإرسال في وسط معين بسبب زيادة احتمالات الاصطدام.

• لكن هناك بروتوكولات معينة تساعد في تقليل الاصطدامات مثل ألوها ومشقوق “ALOHA” و”CSMA” و”CSMA-CD” و”CSMA-CA“.

ملاحظة:“MAC” هي اختصار لـ “Media-Access-Control”.

2- بروتوكولات تقسيم القناة أو بروتوكول خال من التعارض

• البروتوكولات المستخدمة في تنسيقه هي تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني “TDM” وتعدد الإرسال بتقسيم التردد “FDM” و”CDMA”، كما يتم تقسيم القناة على أساس التردد ويعتمد الوقت على البروتوكول المستخدم ويستخدم كل مشارك أو مرسل القناة في الوقت أو فترة التردد المخصصة له على وجه التحديد.

• يضمن هذا النوع من التقسيم أنّ لكل مستخدم فترة زمنية أو تردد محددة مسبقاً لاستخدام الوسيط.

• إذا كان هناك عدداً من العقد في “TDM” يتم تقسيم وقت الإرسال إلى عقد “n”، ويتم إعطاء كل عقدة فتحة معينة للإرسال عبر الوسيط.

• في “FDM” يُقسم عرض نطاق التردد إلى فواصل زمنية معينة وترسل كل عقدة إرسالها في هذا التردد المحدد.

• في “CDMA” يتم تخصيص رمز فريد لكل عقدة لإرسالها بحيث يمكن إجراء عمليات إرسال متعددة بين العقد المختلفة ودون التعرض لخطر الاصطدام.

ملاحظة:“TDM” هي اختصار لـ “Time-division-multiplexing”.

ملاحظة:“FDM” هي اختصار لـ “frequency-division-multiplexing”.

بروتوكول الوصول المتعدد لنقل الوسائط المتعددة عبر الشبكات اللاسلكية

يتكون بروتوكول وصول متعدد متقدم لإرسال مجموعة كاملة من إشارات الوسائط المتعددة التي من مجموعات مختلفة من الصوت والفيديو والبيانات والنصوص والصور عبر الشبكات اللاسلكية، ويُطلق على البروتوكول اسم بروتوكول الوصول المتعدد المتقدم لنقل الوسائط المتعددة “AMAPMT”، ويجب استخدامه في طبقة ارتباط البيانات الخاصة بمكدس البروتوكول.

يقوم مبدأ تشغيل البروتوكول في عدد من مخططات التدفق المنطقية، ويمنح البروتوكول الإذن بالإرسال إلى مصدر على أساس مخطط الأولوية الذي يأخذ في الاعتبار معلمة “TTL” لجميع المعاملات، والأولويات القابلة للتحديد المخصصة لجميع المصادر ومعلومات حالة القناة ذات الصلة “CSI” بهذا الترتيب، كما يتم تقييم أداء البروتوكول من حيث جودة معلمات الخدمة مثل نسبة خسارة الحزم “PLR” ومتوسط ​​تأخير نقل الحزم “MPTD” والإنتاجية.

واستخدام نموذج محاكاة يعتمد على حزمة برامج محاكاة “OPNET” يقوم بالتقييم، وفي ظل أحمال مرور مختلفة مع توزيعات ثابتة بمعدلات وصول مختلفة وأحجام معاملات مختلفة، تم الحصول على أنّ الأداء قد تحسن عند استخدام مخطط الأولوية هذا مقارنةً بحالة عدم استخدامه، وتتم مقارنة نتائج “AMAPMT” مع أفضل بروتوكول وصول متعدد متوفر حالياً يسمى “ARCMA”.

• “TTL” هي اختصار لـ “time-to-live”.

• “ARCMA” هي اختصار لـ “Adaptive-Request-Channel-Multiple-Access”.

• “PLR” هي اختصار لـ “Packet-loss-rate”.

• “CSI” هي اختصار لـ “channel-state-information”.

• “OPNET” هي اختصار لـ “Optimized-Network-Engineering-Tools”.

• “AMAPMT” هي اختصار لـ “AMultiple-Access-Protocol-for-Multimedia-Transmission”.

تطور بروتوكولات الوصول المتعددة

في اتصالات البيانات يسعون دائماً إلى زيادة الإنتاجية وهذا يشمل السماح للعقد بنقل المعلومات عبر رابط بث واحد دون التداخل مع بعضها البعض، ولتحقيق ذلك تقوم بروتوكولات الوصول المتعددة بتنسيق الإرسال، وهناك فئات من بروتوكولات الوصول المتعددة والوصول العشوائي والتناوب وتقسيم القنوات. باستخدام بروتوكول الوصول العشوائي، وتحاول كل عقدة الوصول بشكل عشوائي إلى ارتباط البث الكامل دون أي اعتبار للعقد الأخرى.

ويستخدم بروتوكول أخذ الأدوار نوعاً من آلية الدوران والتي تحدد العقدة المسموح لها بالإرسال، ويقسم بروتوكول تجزئة القناة القناة أي فترات زمنية وتردد ورمز ويخصصها بالتساوي، وهناك العديد من بروتوكولات أخذ الدور واثنان منها بروتوكول الاقتراع وبروتوكول تمرير الرمز، ويتطلب بروتوكول الاقتراع تعيين إحدى العقدة كعقدة رئيسية ويستطلع الرئيس كل من العقد.