無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)跨層QoS保證的方法與應(yīng)用探析
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3．3 消息控制協(xié)議
消息控制協(xié)議的目的是期望可以用一種優(yōu)化和組織得當(dāng)?shù)姆椒▉肀ＷC密集的消息，同時通過不同的層，從而達到高效率并避免沖突。可以以ICMP中的消息產(chǎn)生和讀取的機制為基礎(chǔ)。一般，每當(dāng)層中有參數(shù)發(fā)生重大變化，這個層將產(chǎn)生一個帶有l(wèi)ayer-specific參數(shù)的消息。在協(xié)議里，函數(shù)調(diào)用用來設(shè)置和取得參數(shù)，系統(tǒng)調(diào)用則用來讀取消息。特別的，層間實際互操作依賴于任務(wù)并且在協(xié)議中有詳細描述。
本文所提出的跨層設(shè)計方法是一種框架，能使用在不同的應(yīng)用場景。真正的優(yōu)化不僅要求跨層設(shè)計，還要求有跨層適應(yīng)性。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的適應(yīng)能力，例如許多通信系統(tǒng)使用信號處理方法來適應(yīng)信道環(huán)境的變化，通過調(diào)整路由表來適應(yīng)業(yè)務(wù)負載的變化。然而，這樣的調(diào)整是隔絕在特定層中的?？鐚舆m應(yīng)性將允許所有網(wǎng)絡(luò)功能在不同功能之間傳送信息并適應(yīng)，以便滿足QoS需求變化、網(wǎng)絡(luò)負載變化和信道條件變化的要求。不難理解，跨層設(shè)計要求網(wǎng)絡(luò)各層的靜態(tài)優(yōu)化，而適應(yīng)性則要求跨層動態(tài)優(yōu)化。
4 設(shè)計過程
在某個特定管理任務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域利用跨層設(shè)計方法時，要遵循一個特定的設(shè)計程序。本文用一個例子來說明在使用跨層設(shè)計方法時所經(jīng)過的程序，這個例子使用一個自適應(yīng)的多層無線Qos的協(xié)議棧，圖3所示是跨層QoS自適應(yīng)協(xié)議棧模型。該模型的基本思想是在實時和非實時應(yīng)用和其下的層之間，通過交互和響應(yīng)可控制的QoS參數(shù)來實現(xiàn)自適應(yīng)應(yīng)用和協(xié)議。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/153712.htm
首先要確定每一層對此任務(wù)特定的貢獻?，F(xiàn)存的層特定機制或協(xié)議使得這些貢獻之間是相互獨立的，可以從中選擇合適的，如有必要，也可增加一些服務(wù)，并將其引入?yún)f(xié)議棧。例如將IntServ或Diffserv引入網(wǎng)絡(luò)層，用作基于IP的QoS管理。為了控制誤比特率，可以引入前向糾錯FEC和可選擇的ARQ到鏈路層中。傳輸層中的TCP／RTP可以處理延遲抖動以及和錯誤相關(guān)的參數(shù)(如包丟失率)等等。
第二是設(shè)計出各層中需要跨層的信息。一個跨層的信息可以是其他層有興趣的一個參數(shù)，也可以是需要向其感興趣的層顯示的結(jié)果、行為、功能、動作。前者是可選的環(huán)境度量，比如無線系統(tǒng)中經(jīng)常會用到的信噪比和接收信號強度等?，F(xiàn)以IP級的數(shù)據(jù)交換為例來說明這個問題：在整個交換過程中，傳輸層需要調(diào)整自己的行為，比如，TCP可以被通知時間上的掛起，從而避免重發(fā)。又比如，通過鏈路層到傳輸層的聯(lián)合差錯控制來控制誤碼率。類似的，鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層也可以在幀和包的級別上分別控制限制延遲的傳輸，因此，聯(lián)合延遲控制也是可能的。傳輸層負責(zé)報告與差錯有關(guān)的參數(shù)和應(yīng)用層的延遲抖動，網(wǎng)絡(luò)層報告延遲的限制，所有參數(shù)都編碼成固定的消息格式。
第三，是用所有交互的信息確定層之間如何交互來完成任務(wù)。在這個為適應(yīng)QoS改編的例子中，一個應(yīng)用需要用所有相關(guān)層的可控制參數(shù)和相應(yīng)的值(或值域)來描述其QoS的要求。一般的，一個實時服務(wù)可以忍受較高的包丟失率或誤碼率，但是，要保證延遲和抖動足夠小。而非實時的業(yè)務(wù)通常有著相反的需求。各層可以報告應(yīng)用參數(shù)的任何重大變化，它們將隨著變化相應(yīng)地做出改變。而且，最下層發(fā)出的測量報告，加上其他參數(shù)，將對上下文有關(guān)的應(yīng)用有好處。一個應(yīng)用甚至可以為了成本、能量和節(jié)約資源等目的，而與相關(guān)的層就某個參數(shù)進行協(xié)商，直至最小或需求得到滿足。在接收到一個這樣的請求時，相關(guān)層將相應(yīng)地改變它的行為(如停止一個可選的控制機制)。這個行為調(diào)整可以看做是協(xié)議調(diào)整，因此，在這種情況下，應(yīng)用和相關(guān)層之間的調(diào)整是互惠的。
特別需要說明的是，對于一個復(fù)雜的任務(wù)，可能需要一個該任務(wù)特有的協(xié)調(diào)模塊來用一種聯(lián)合的方式完全調(diào)用各層的服務(wù)，或者為了使用方便，需要用集合方式管理相關(guān)的信息。在這種情況下，可以在應(yīng)用層中設(shè)置一個模塊來收集接收到的參數(shù)，之后，感興趣的應(yīng)用就可以訪問這個模塊取得想要的參數(shù)，這樣，重復(fù)傳送信號就可以避免了。使用上面的方法甚至可以得到一個基于IP的支持移動的協(xié)議棧，從而用一種綜合的方式處理QoS、無線電資源、能量等管理問題。
5 結(jié)語
現(xiàn)有QoS各層的控制策略相互獨立，局部優(yōu)化性和多層重復(fù)相似控制策略的冗余性限制了無線自組織網(wǎng)絡(luò)的性能。隨著無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，跨層設(shè)計越來越受到人們的重視?？鐚釉O(shè)計是無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的重要研究課題，通過跨層設(shè)計能較好地克服無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)無中心控制節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)拓撲快速變化、節(jié)點資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬受限等問題所帶來的影響，同時能夠更好地滿足無線環(huán)境內(nèi)更高數(shù)據(jù)速率的要求，使實現(xiàn)端到端的QoS成為可能。
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