automatic repeat request (ARQ)

طلب التكرار التلقائي (ARQ): ضمان نقل بيانات موثوق به

في عالم الاتصالات الرقمية، تتدفق البيانات باستمرار بين الأجهزة. لكن ماذا يحدث عندما تواجه هذه البيانات ضوضاء أو تداخلًا أثناء النقل، مما يؤدي إلى أخطاء؟ يدخل **طلب التكرار التلقائي (ARQ)**، وهو نظام قوي للتحكم في الأخطاء يضمن تسليم البيانات الموثوق به حتى في البيئات الصعبة.

كيف يعمل ARQ:

يعمل ARQ على مبدأ بسيط ولكنه فعال: **التغذية الراجعة وإعادة الإرسال**. إليك شرح موجز:

1. ترميز الكشف عن الأخطاء: يتم ترميز البيانات أولاً باستخدام تقنيات مثل **حسابات المجموعات** أو **رموز التكرار الدورية (CRCs)**. يضيف ذلك تكرارًا إلى البيانات، مما يسمح للمستقبل بالكشف عن حدوث أخطاء أثناء النقل.

2. النقل والإقرار: يتم إرسال البيانات المشفرة بعد ذلك عبر قناة الاتصال. عند استقبال البيانات، يفحص المستقبل عن وجود أخطاء باستخدام آلية الكشف عن الأخطاء المضمنة. إذا لم يتم اكتشاف أي أخطاء، فإنه يرسل **إقرارًا (ACK)** إلى المرسل.

3. اكتشاف الأخطاء وإعادة الإرسال: إذا اكتشف المستقبل خطأ، فإنه لا يرسل ACK. بدلاً من ذلك، يرسل **إقرارًا سلبيًا (NAK)** إلى المرسل، مما يشير إلى الحاجة إلى إعادة إرسال البيانات. يُعيد المرسل، عند استلام NAK، إرسال نفس حزمة البيانات.

تقنيات ARQ:

توجد تقنيات ARQ متنوعة، لكل منها خصائصها وملاءمتها لسيناريوهات مختلفة:

• ARQ الانتظار والتوقف: أبسط أشكال ARQ، حيث ينتظر المرسل ACK قبل إرسال الحزمة التالية. هذا غير فعال للغاية لأنه يسبب تأخيرًا كبيرًا.

• ARQ التراجع للخلف N: يسمح للمرسل بإرسال حزم متعددة قبل الانتظار لقبولها. إذا تم اكتشاف خطأ، يطلب المستقبل إعادة إرسال جميع الحزم بدءًا من الحزمة التي تحتوي على الخطأ. هذا أكثر كفاءة من ARQ الانتظار والتوقف، لكنه يتطلب مساحة تخزين أكبر عند المستقبل.

• ARQ التكرار الانتقائي: أكثر تقنيات ARQ تقدمًا، حيث يطلب المستقبل فقط إعادة إرسال الحزم التي تحتوي على أخطاء. هذا يزيد من الكفاءة ويقلل من التأخير، لكنه يتطلب تنفيذًا أكثر تعقيدًا.

فوائد ARQ:

• تسليم بيانات موثوق به: يضمن استلام البيانات بشكل صحيح باستخدام التغذية الراجعة وإعادة الإرسال.

• اكتشاف الأخطاء وتصحيحها: يوفر آلية قوية لاكتشاف وتصحيح أخطاء النقل.

• التكيف: يمكن تنفيذه في سيناريوهات اتصالات متنوعة، من الاتصالات البسيطة بين نقطتين إلى الشبكات المعقدة.

تطبيقات ARQ:

• الاتصالات اللاسلكية: يستخدم في الهواتف المحمولة وشبكات Wi-Fi وغيرها من الأنظمة اللاسلكية لضمان نقل بيانات موثوق به على الرغم من تقلبات الإشارة.

• الاتصالات الساتلية: مهم لضمان تبادل البيانات الموثوق به بين محطات الأرض والأقمار الصناعية، حيث يكون التداخل في الإشارة شائعًا.

• تخزين واسترجاع البيانات: يستخدم في محركات الأقراص الثابتة وSSDs وأجهزة التخزين الأخرى لضمان سلامة البيانات أثناء عمليات القراءة والكتابة.

الاستنتاج:

ARQ هو نظام تحكم في الأخطاء لا غنى عنه يضمن نقل بيانات موثوق به في البيئات الصعبة. من خلال دمج الكشف عن الأخطاء وآليات التغذية الراجعة وإعادة الإرسال، يضمن ARQ وصول البيانات إلى وجهتها بدقة، مما يساهم في التشغيل السلس للعديد من أنظمة الاتصالات. مع تقدم التكنولوجيا، سيستمر ARQ في لعب دور محوري في ضمان دقة وموثوقية نقل البيانات في عالم مترابط بشكل متزايد.