ما هي تقنية وظيفة PCF وتقنية وظيفة DCF في شبكات الحاسوب

تُعد شبكة المنطقة المحلية اللاسلكية “WLAN” بانها شبكة صغيرة تتكون من نقاط وصول ومحطات، حيث تشبه نقاط الوصول المحطات الأساسية والمحطات، مثل العملاء أو محطات العمل أو أجهزة الكمبيوتر أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وكلاً من “DCF” و”PCF” هما نوعان من أنواع الوصول المتوسط “​​802.11″ و”DCF” تعني وظيفة التنسيق الموزعة و”PCF” تعني وظيفة تنسيق النقاط.

ما هي وظيفة تنسيق النقاط PCF

وظيفة تنسيق النقاط “PCF”: هي تقنية اختيارية تُستخدم لمنع الاصطدامات في معيار “WLAN” المستند إلى “IEEE 802.11” بما في ذلك “Wi-Fi“، كما إنّها تقنية طبقة فرعية للتحكم في الوصول المتوسط ​​”MAC” تُستخدم في المناطق، والتي يتم فيها استخدام الوصول المتعدد لاستشعار الموجة الحاملة مع تجنب الاصطدام “CSMA / CA”.

يتم استخدام “PCF” بالإضافة إلى وظيفة التنسيق الموزعة الإلزامية “DCF”، حيث يتم استخدامه في نظام التحكم المركزي، وهو موجود في نقطة الوصول “AP” للشبكة اللاسلكية بحيث أنّ نقطة الوصول هي بشكل عام جهاز توجيه لاسلكي ينسق اتصال الشبكة.

• “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless Local Area Network” و”AP”  هي اختصار لـ “Access Point”.

• “DCF” هي اختصار لـ “Distributed coordination function” و”MAC”  هي اختصار لـ “Media Access Control”.

• “CSMA / CA” هي اختصار لـ “Carrier-sense multiple access with collision avoidance” و”PCF”  هي اختصار لـ “Point coordination function”.

أولاً: ميزات وظيفة تنسيق النقاط PCF

• إنّها وظيفة اختيارية توجد في الجزء العلوي من “DCF” الإلزامي.

• يعمل كل من “PCF” و”DCF” في وقت واحد.

• يوفر وصول القناة إلى المحطات باستخدام طريقة الاقتراع والاستجابة وبالتالي التخلص من الحاجة إلى الخلاف.

• يتم إجراء الاقتراع بواسطة منسق النقطة “PC” الموجود في نقطة الوصول المركزية “AP”.

• تنتظر المحطة مساحة نقطة بين الأرتال “PISF” قبل الإرسال.

• عادةً ما يكون “PISF” أصغر من المساحة البينية الموزعة “DIFS” كما هو مستخدم في “DCF”.

• تقوم أجهزة الكمبيوتر باستطلاعات الرأي بطريقة “round – robin” لتوفير الوصول إلى المحطات في الشبكة اللاسلكية.

• تصدر “AP” إطار تحكم خاص يسمى إطار منارة لبدء وتكرار الاقتراع.

ملاحظة:“DIFS” هي اختصار لـ  “distributed inter-frame space” و”PISF” هي اختصار لـ “Point inter-space frame”.

ثانياً: مبدأ عمل وظيفة تنسيق النقاط PCF

• يرسل الكمبيوتر إطار منارة بعد انتظار “PIFS”.

• يصل إطار المنارة إلى كل محطة في الشبكة اللاسلكية.

• إذا كان لدى “AP” بيانات لمحطة معينة، وعلى سبيل المثال المحطة “X”، فإنّها ترسل البيانات ومنحة إلى المحطة X.

• عندما تحصل المحطة “X” على المنحة من “AP”، وإذا كان لديها إطار بيانات لـ “AP” فإنّها تنقل البيانات والإقرار “ACK” إلى “AP”.

• عند تلقي البيانات من المحطة X ، ترسل نقطة الوصول “ACK” إليها.

• يرسل “AP” بعد ذلك إلى المحطة التالية، وعلى سبيل المثال المحطة Y.

• إذا كان لدى “AP” بيانات لـ Y، فإنّه يرسل البيانات ويمنح إلى Y، وإلا فإنه يرسل المنح إلى Y فقط.

• عند تلقي منحة من “AP”، ترسل المحطة Y بياناتها إن وجدت إلى نقطة الوصول.

• تستمر هذه العملية لجميع مراكز الاقتراع.

• في نهاية منح الوصول إلى جميع المحطات، ترسل نقطة الوصول “ACK” إلى المحطة الأخيرة.

• ثم يقوم بإعلام جميع المحطات بأنّ هذه هي نهاية الاقتراع.

ما هي تقنية وظيفة التنسيق الموزع DCF

تقنية وظيفة التنسيق الموزع “DCF”: هي بروتوكول يستخدم استشعار الموجات الحاملة جنباً إلى جنب مع توجيه اتصال رباعي لزيادة الإنتاجية مع منع تصادم الحزم، كما يُعرَّف تضارب الحزمة على أنّه أي حالة تتلقى فيها العقدة أكثر من حزمة واحدة في وقت واحد، ممّا يؤدي إلى عدم تلقي أي حزمة بشكل صحيح.

بروتوكول “802.11” هو بروتوكول الشبكات اللاسلكية الأكثر شهرة والأكثر استخداماً في التطبيقات الحقيقية، وبشكل أساسي “802.11” عبارة عن بروتوكول تحكم في الوصول إلى الوسائط “MAC” لتفادي الاصطدام “CSMA / CA” باستخدام واجهة مادية لانتشار الطيف التتابعي المباشر “DSSS”.

• “DSSS” هي اختصار لـ “Direct sequence spread spectrum”.

أولاً: خوارزمية وظيفة التنسيق الموزع DCF

الوظائف الأساسية لـ “802.11” هي كما يلي أنّ العقدة لديها بيانات تحتاج إلى نقلها، حيث سينتظر وقت تراجع عشوائي، وهذا هو عدد عشوائي من الفترات الزمنية الموجودة داخل نافذة الخلاف، حيث إذا شعرت العقدة في أي وقت أن عقدة أخرى تستخدم القناة، فستوقف مؤقتها مؤقتاً حتى تنتهي العقدة الأخرى من الإرسال.

عندما ينتهي وقت التراجع فإنّ العقدة “تستشعر” القناة لتحديد ما إذا كانت هناك عقدة أخرى ترسل أم لا، حيث إذا كانت القناة واضحة فسوف تنتظر لفترة قصيرة وتستشعر القناة مرة أخرى وأمّا إذا كانت القناة لا تزال مجانية فسوف ترسل طلباً لإرسال “RTS” إلى الوجهة، كما ستستجيب الوجهة برسالة إرسال واضحة “CTS” إذا كانت متاحة لتلقي البيانات أي إذا كانت لا تتلقى بيانات من عقدة أخرى.

بالنسبة إلى حاسة الناقل في “DCF” و”PCF”، فإنّ معنى الموجة الحاملة إلى استشعار الوسيط من قبل المحطة لمعرفة ما إذا كانت الوسيلة مشغولة بمحطة أخرى أم أنّها حرة في الإرسال، حيث هناك آليتان أساسيتان لاستشعار الوسط:

• افحص الطبقة 1، أي الطبقة المادية للتحقق من وجود الموجة الحاملة.

• وظيفة تحسس الناقل الظاهري أي ناقل تخصيص الشبكة “NAV”.

من الأفضل التحقق من كلتا الآليتين أعلاه لتحديد حالة الخمول للوسيط و”NAV” هو في الأساس مؤقت يتم تحديثه بواسطة المحطة بناءً على مدة الإطار، كما يحتوي كل إطار “802.11” على حقل مدة وعادةً ما يكون هذا المجال أكبر بما يكفي لرعاية إرسال رتل “WLAN” وكذلك استقبال رتل “ACK”.

كما يتم إرسال إطاراً، حيث يقوم بتحديث قيمة “NAV” الخاصة به التي تساوي مدة إطار “MAC” الذي يتم إرساله، ويضمن أيضاً أنّه لا يرسل الإرسال حتى يصبح “NAV” صفراً وإنّه بمجرد تعيين “NAV” يمكن للمحطات تحديثه بشكل أكبر بشرط أن تتجاوز مدة الإطار القيمة المحددة حالياً لـ “NAV”، حيث إذا كانت مدة الإطار أقل من “NAV” المحددة بالفعل فلن يتم تغييرها أو تعديلها.

• “CTS” هي اختصار لـ “Common Type System”.

• “NAV”  هي اختصار لـ “network allocation vector”.

• “RTS”  هي اختصار لـ “Request to Send”.

الفرق بين تقنية وظيفة PCF وتقنية وظيفة DCF

هناك قاعدتان رئيسيتان يمكن تطبيقهما على جميع عمليات النقل بناءً على مفهوم “DCF” وهذه القواعد هي:

• يمكن بدء الإرسال على الفور إذا كان الوسيط خاملاً لمدة تزيد عن فترة “DIF”، كما يتم إجراء استشعار الناقل مع كل من طبقة “PHY” وكذلك باستخدام “NAV”.

• إنّ الوسيط مجاني لمدة لا تقل عن الفترة التي تعادل “DIFS” إذا تم استلام الإطار السابق بدون أخطاء.

• في حالة وجود أخطاء يجب أن يكون الوسيط خالياً لمدة تساوي “EIFS”.

• في حالة وجود وسيط مشغول وغير مجاني يجب على “STA” الانتظار حتى تصبح القناة مجانية أو خاملة.

• يعتبر الانتظار في “802.11” بمثابة تأجيل وصول في حالة تأجيل الوصول.

• ينتظر “STA” أن يصبح الوسيط مجانياً لمدة تعادل “DIFS” وستستعد للتراجع الأسي.

ملاحظة:هناك اختلاف بين أنواع الوصول إلى وسيط “DCF” و”PCF” المحددة في معيار “IEEE 802.11 WLAN”، وهذه هي آليات تنفيذ “CSMA / CA” في الشبكة المحلية اللاسلكية، حيث يشير “CSMA / CA” إلى الوصول المتعدد بحساس الناقل مع تجنب الاصطدام.

ملاحظة:“STA” هي اختصار لـ “Spanning Tree Algorithm” و”EIFS”  هي اختصار لـ “Extended Inter-frame Space”.