PROGRAMMA PRIN 2022 - Bأندو PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 فبراير 2022
TITOLO DEL PROGETTO: LOREN - التحكم في الازدحام بزمن تأخير منخفض للتطبيقات الآنية عبر الإنترنت
CODICE CUP D53D23000960006
الميزانية: € 135.200
P.I. أو مسؤول U.R.: Prof. Ing. Saverio Mascolo
وحدات بحث أخرى أو وحدات فرعية محتملة: لا سابينزا، روما
وصف موجز للمشروع
صُمم التحكم في الازدحام في شبكات تبديل الرزم تاريخياً لتجنب التحميل الزائد مع ضمان الاستخدام المرتفع للشبكة في الوقت نفسه، ونُفذ من خلال التحكم في الازدحام في بروتوكول TCP.
يتطلب الانتشار المتزايد اليوم للتطبيقات الآنية، مثل مؤتمرات الفيديو والواقع الافتراضي والتحكم عن بُعد، بما في ذلك عبر الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض (LEO)، التحكم في زمن الاستجابة أيضاً. وفي هذا السياق، يهدف المشروع إلى تطوير خوارزمية قادرة على التحكم في كل من الازدحام وتأخيرات الإرسال.
يعتمد النهج المقترح على نظرية التحكم لتصميم حلول يمكن إثبات خصائص استقرارها وكفاءتها رسمياً. ويمكن تطبيق الخوارزمية على الشبكات السلكية وعلى سيناريوهات الجيل الخامس (5G) التي تتسم بدرجة عالية من التباين والاتصال المتقطع، حيث تكون بروتوكولات TCP التقليدية أقل فعالية. ومع الالتزام بمبدأ الطرف إلى الطرف، تؤخذ أيضاً في الاعتبار وظائف الشبكة المتقدمة مثل الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN)، والتحسينات عبر الطبقات، والقياس عن بُعد داخل النطاق.
الغرض
يهدف المشروع إلى تجاوز قيود بروتوكول TCP التقليدي، بالاستفادة من نظرية التحكم لتطوير بروتوكول جديد بزمن تأخير منخفض. كما يسعى إلى دمج التحكم على مستويات مختلفة من مكدس الشبكة، من طبقة النقل وصولاً إلى طبقة التطبيقات، ومعالجة مسائل مثل التزامن في الأنظمة الموزعة، والتكيف الديناميكي للموارد، والتحكم في الازدحام في الاتصالات بين المركبات.
النتائج المتوقعة
تشمل النتائج المتوقعة تطوير إطار نظري متين لنمذجة أنظمة التحكم في الازدحام وزمن الاستجابة وتحليلها، وذلك لحركة البيانات في الزمن الحقيقي. وينبغي أن تُظهر عمليات المحاكاة المتقدمة والاختبارات على شبكات حقيقية، بما في ذلك شبكات الإنتاج ومنصات اختبار 5G، أداءً أفضل من حيث الازدحام واستخدام القناة وزمن الاستجابة.
من الناحية التطبيقية، يهدف المشروع إلى تحسين جودة الاتصالات وموثوقيتها بدرجة كبيرة للتطبيقات الحساسة للوقت، مع آثار علمية وتكنولوجية واجتماعية واقتصادية مهمة.
النتائج المحققة
تم تصميم خوارزمية QUIC-DC (التحكم في التأخير في QUIC) وتنفيذها، وهي قادرة على الاستفادة من تغيّر التأخير أحادي الاتجاه لاستباق حدوث الازدحام، بما يتيح التحكم في تأخير الاصطفاف. وتُظهر التقييمات التجريبية، في بيئات خاضعة للتحكم وبيئات واقعية (بما فيها شبكات الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض LEO)، انخفاضًا ملحوظًا في زمن الاستجابة وفقدان البيانات، مع الحفاظ على الكفاءة والإنصاف.
كما تحققت نتائج مهمة في مجال البث التدفقي: استراتيجية لمزامنة التشغيل موزعة، تستند إلى الإجماع والتحكم المُفعّل بالأحداث، مع خفض عبء الاتصالات؛ وخوارزمية لمعدل البت التكيفي تستند إلى التحكم التنبؤي بالنموذج، وذات تعقيد منخفض، حققت تحسينات في جودة التجربة. وفي سياق 5G NR-V2X، طُوّرت نماذج وخوارزميات للتحكم في الازدحام موجّهة نحو عمر المعلومات، مما يحسّن حداثة البيانات وموثوقيتها.
