شبکه های تاخیر پذیر

یک نوع جدید از انتقال داده، که ممکن است در آینده نزدیک به یکی از اجزای مهم اینترنت تبدیل شود، سیستم شبکه های تاخیر پذیر یا شبکه های تحمل تاخیر هستند.

در ادامه به بررسی این نوع انتقال خواهیم پرداخت.

 

TCP و سایر پروتکل های انتقال بر این فرض استوار هستند که فرستنده و گیرنده در تمام مدت با یک مسیر کاری و فعال به یکدیگر متصل هستند، در غیر اینصورت انتقال داده ناممکن است.

اما در برخی شبکه ها، اغلب چیزی به عنوان مسیر انتها-به-انتها وجود ندارد.

یک نمونه آن شبکه های فضایی متشکل از ماهواره های مدار پایین (LEO) است که به طور مرتب از دید ایستگاه های زمینی خارج شده و کمی بعد دوباره وارد دید آنها میشوند.

هر ماهواره فقط در زمان های مشخصی با یک ایستگاه زمینی معین ارتباط دارد و ممکن است دو ماهواره هرگز نتوانند مستقیماً با یکدیگر در تماس باشند (حتی با واسطه یک ایستگاه زمینی)، چون همیشه یکی از آنها خارج از دید ایستگاه زمینی قرار دارد.

 

شبکه هایی که میزبان های آن به طور پیوسته در حال حرکت هستند، مانند زیردریایی ها، اتوبوس ها، تلفن های همراه و سایر دستگاه های مخابراتی متحرک که ارتباط آنها (به خاطر وجود جابجایی) حالت مداوم و پایداری ندارند، در این دسته قرار میگیرند.

 

در این نوع شبکه ها، میتوان با ذخیره کردن داده ها در گره های شبکه و مخابره کردن آنها در زمان وجود لینک (اتصال به مقصد)، داده ها را منتقل کرد.

این روش سوئیچ کردن پیام (Message Switching) نامیده میشود.

یکی از شبکه هایی که معماری آن بر مبنای این رهیافت استوار است، شبکه تأخیر پذیر (Delay-Tolerant Network) یا شبکه گسست پذیر (Disruption-Tolerant Network) نام دارد.

 

با تشکیل یک گروه پژوهشی IETF در سال 2002 میلادی، کار روی شبکه تاخیر پذیر یا شبکه تحمل تاخیر (به اختصار DTN) شروع شد.

جرقه های اولیه DTN از جایی غریب و نامحتمل زده شد: تلاش برای ارسال بسته های داده در فضا!

همانطور که میدانید شبکه های فضایی دارای ارتباطات غیر پایدار و تاخیرهای بسیار طولانی هستند.

پژوهشگری مشاهده کرد که ایده اینترنت بین سیاره ای میتواند روی شبکه های زمینی با ارتباطات غیرپایدار نیز به کار گرفته شود. (سال 2003 میلادی)

این مدل برای مواردی که تاخیرهای طولانی در ارتباطات و ذخیره سازی موقت داده در گره های شبکه امری ممکن است، بسیار مفید بوده و میتواند باعث توسعه مفهوم اینترنت شود.

در این مدل فرآیند انتقال داده بیشتر شبیه سیستم های پُست عادی (یا حتی پست الکترونیک) است تا سوئیچینگ بسته در مسیریاب ها.

 

از ابتدای کار بر روی DTN، معماری DTN دستخوش تغییرات زیادی شده و کاربردهای آن گسترش یافته است.

به عنوان یکی از کاربردهای اصلی DTN، مجموعه های عظیم چند ترابایتی از داده ها (ماحصل آزمایش های علمی، رویدادهای رسانه ای یا سرویس های وب) را در نظر بگیرید که باید بین مراکز داده مختلف در اقصی نقاط دنیا کپی شوند.

اپراتورهای شبکه اغلب مایل هستند چنین نقل و انتقال هایی را به ساعات غیر اوج مصرف موکول کنند و قدری تاخیر در این انتقال را میپذیرند.

منظور از ساعات غیر اوج مصرف، زمان هایی است که اپراتورها برای پهنای باند پول داده اند ولی استفاده چندانی از آن نمیکنند؛ عملیات انتقال داده ها در ساعات غیر اوج مصرف درست مانند پشتیبانی گیری از اطلاعات است که معمولاً در ساعت های خلوت شب، زمانی که بار شبکه پایین است، انجام میشود.

اما یک مشکل اساسی این است که در سرویس های جهانی (به اصطلاح World Wide یا جهان گستر)، ساعت اوج مصرف از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت است. برای مثال وقتی شب ایران با روز آمریکا مصادف است، پیدا کردن زمان هایی که هر دو شبکه در وضعیت غیر اوج مصرف باشند، چندان ساده نیست.

 

با این حال مدل های DTN اجازه میدهند تا داده ها، ذخیره شده و در زمان مناسب منتقل شوند. با این مدل، میتوان ابتدا کل مجموعه داده را در ساعات غیر اوج مصرف از آمریکا به کشورهای اروپایی (دو منطقه ای که اختلاف زمانی کمتری دارند) فرستاد؛ سپس در زمانی مناسب این اطلاعات ذخیره شده از اروپا به ایران مخابره شوند.

 

برخی از پژوهشگران با مطالعه این مدل دریافتند که اپراتورهای شبکه میتوانند ظرفیت بسیار بالایی را با هزینه پایین در اختیار داشته باشند؛ علاوه بر این، استفاده از مدل DTN میتواند (در مقایسه با مدل های سنتی انتها-به-انتها) در اغلب مواقع، ظرفیت شبکه را تقریباً دو برابر کند.

 

به طور خلاصه، شبکه های تاخیر پذیر، شبکه هایی با ویژگی ارتباط گذرا هستند. DTN بیشتر در محیط های چالش برانگیز نظیر ارتباط با ماهواره های LEO، هواپیما و فرودگاه، اتوبوس و پایانه و ارتباط و انتقال اطلاعات در سطح جهان و … میتواند مورد استفاده قرار گیرد.

در سیستم DTN معمولاً مسیر دائمی بین مبدا و مقصد وجود ندارد و از ساز و کار ذخیره و ارسال برای تبادل پیغام ها استفاده میگردد.