Межуровневая оптимизация

Межуровневая оптимизация — это выход из каскадной концепции модели связи OSI с практически строгими границами между уровнями. Межуровневый подход динамически передает обратную связь через границы уровней, чтобы обеспечить компенсацию перегрузки, задержки или другого несоответствия требований и ресурсов любым управляющим входом на другой уровень, но на этот уровень напрямую влияет обнаруженный недостаток. ^[1]^[2]^{[ нужны разъяснения ]}

Строгие границы между уровнями предусмотрены в исходной сетевой модели OSI, где данные хранятся строго в пределах данного уровня. Межуровневая оптимизация устраняет такие строгие границы, чтобы обеспечить связь между уровнями, позволяя одному уровню получать доступ к данным другого уровня для обмена информацией и обеспечения взаимодействия. Например, знание текущего физического состояния поможет схеме выделения каналов или стратегии автоматического запроса повторения (ARQ) на уровне MAC в оптимизации компромиссов и достижении максимизации пропускной способности. ^[3]^{[ нужны разъяснения ]}

Особенно при маршрутизации информации с одновременной потребностью в ограниченной пропускной способности каналов может возникнуть необходимость в концепции вмешательства, чтобы сбалансировать, например, потребности в разборчивой передаче речи и достаточно динамичных команд управления. Любое фиксированное распределение ресурсов приведет к несоответствию в особых условиях операций. ^{[ нужны разъяснения ]} Любое динамичное изменение распределения ресурсов может повлиять на разборчивость голоса или стабильность видео. Однако, как и в случае с другими стратегиями оптимизации, алгоритм также требует времени. ^[4]

Принципы

Существуют принципы, которым должен соответствовать межуровневый дизайн:

Взаимодействия и закон непредвиденных последствий
Граф зависимостей
Временное разделение и стабильность
Хаос необузданного многоуровневого дизайна

В отличие от традиционного подхода к архитектурному проектированию, при котором проектировщики могут сосредоточиться на одной проблеме, не беспокоясь об остальной части стека протоколов, необходимо проявлять осторожность, чтобы предотвратить непреднамеренное воздействие на другие части системы. Графики зависимостей полезны для циклов адаптации, возникающих при использовании межуровневого проектирования. ^[5]

Приложения

Межуровневая оптимизация может использоваться для

приспособление
планирование
распределение ресурсов ^[6]
контроль мощности
контроль перегрузок
многопереходная маршрутизация ^[7]

Его преимущества включают высокую адаптивность в беспроводной сенсорной сети и большее пространство для оптимизации. ^[5]

Корректировка качества обслуживания

Межуровневая оптимизация должна способствовать улучшению качества услуг в различных условиях эксплуатации. Такое адаптивное управление качеством обслуживания в настоящее время является предметом различных патентных заявок, например ^[8] Механизм межуровневого управления обеспечивает обратную связь по параллельной информации о качестве для адаптивной настройки параметров управления. Схема управления применяется

наблюдаемые параметры качества
рассуждения , основанные на нечеткой логике , о применении соответствующей стратегии управления
статистически рассчитанный управляющий вход для настроек параметров и переключателей режимов

Адаптация к ресурсоэффективности межуровневого подхода

Аспект качества — не единственный подход к адаптации стратегии межуровневой оптимизации. Контроль, адаптированный к наличию ограниченных ресурсов, является первым обязательным шагом для достижения хотя бы минимального уровня качества. Соответствующие исследования проводились и будут продолжаться. ^[9]

Адаптация планирования MAC на основе параметров PHY

Системы связи, которым необходимо работать в среде с нестационарным фоновым шумом и помехами, могут выиграть от тесной координации между уровнем MAC (который отвечает за планирование передач) и уровнем PHY (который управляет фактической передачей и приемом данных по среде). ). ^[10]^[11]

В некоторых каналах связи (например, в линиях электропередачи) шумы и помехи могут быть нестационарными и изменяться синхронно с циклом переменного тока частотой 50 или 60 Гц . В подобных сценариях общая производительность системы может быть улучшена, если MAC сможет получать информацию от PHY о том, когда и как меняется уровень шума и помех, чтобы MAC мог планировать передачу в те периоды времени, в течение которых шум и помехи меняются. уровни ниже. ^[11]

Примером системы связи, допускающей такую межуровневую оптимизацию, является стандарт ITU-T G.hn , который обеспечивает высокоскоростную локальную сеть по существующей домашней проводке (линии электропередачи, телефонные линии и коаксиальные кабели).

Проблемы

Некоторые проблемы могут возникнуть при межуровневом проектировании и оптимизации из-за создания нежелательных эффектов, как описано в разделе . ^[12]^[13] Решения межуровневого проектирования, которые позволяют оптимизировать работу мобильных устройств в современной гетерогенной беспроводной среде, описаны в статье ^[14] где, кроме того, указываются основные открытые технические проблемы в области исследований межуровневого проектирования.

См. также

Ссылки

^ http://www.ece.purdue.edu/~shroff/Shroff/journal/LSS06.pdf ^{[ мертвая ссылка ]}
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2008 г. Проверено 25 июня 2008 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Технический обзор IETE: Платный контент» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2008 г. Проверено 25 июня 2008 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б Когнитивная радиосвязь и сети: принципы и практика . Берлингтон, Массачусетс: Академическая пресса. 2010. С. 201 –234. ISBN 9780080879321 .
^ Кармокар, Ашок (21 ноября 2012 г.). «Энергоэффективная зеленая радиосвязь для приложений, устойчивых к задержкам» . Справочник по зеленым информационным и коммуникационным системам : 183–208. дои : 10.1016/B978-0-12-415844-3.00007-3 . ISBN 9780124158443 .
^ Ваймерш, Хенк (2016). «Управление множественным доступом в беспроводных сетях». Библиотека академической прессы по мобильной и беспроводной связи: методы передачи цифровых коммуникаций .
^ «Межуровневая интегрированная маршрутизация без коллизий — патент США 7339897» . Архивировано из оригинала 12 июня 2011 г. Проверено 25 июня 2008 г.
^ http://www.nyman-workshop.org/2003/papers/Cross-Layer%20Optimization%20for%20Sensor%20Networks.pdf . Архивировано 28 августа 2008 г. на Wayback Machine. ^{[ пустой URL PDF ]}
^ С. Шабданов, П. Митран, К. Розенберг, «Межуровневая оптимизация с использованием передовых методов физического уровня в беспроводных ячеистых сетях», в книге IEEE Transactions on Wireless Communications.
^ Jump up to: ^а ^б Гован Мяо ; Гоцун Сун (2014). Проектирование беспроводной сети с эффективным использованием энергии и спектра . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1107039889 .
^ В. Кавадиа, П. Р. Кумар, «Осторожный взгляд на межуровневый дизайн» , в: IEEE Wireless Communications, том 12, выпуск 1, февраль 2005 г. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ П. Пападимитратос, А. Мишра и Д. Розенбург, «Межуровневый подход к проектированию для улучшения 802.15.4» , в: IEEE MILCON 2005, том 3, стр. 1719-1726, июнь 2005 г.
^ Ф. Фукалас и др., «Предложения по межуровневому проектированию беспроводных мобильных сетей: обзор и таксономия»

[1] ttp://www.ece.purdue.edu/~shroff/Shroff/journal/LSS06.pdf ^{[ мертвая ссылка ]}

[2] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2008 г. Проверено 25 июня 2008 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[3] «Технический обзор IETE: Платный контент» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года.

[4] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2008 г. Проверено 25 июня 2008 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[:02-5] Jump up to: ^а ^б Когнитивная радиосвязь и сети: принципы и практика . Берлингтон, Массачусетс: Академическая пресса. 2010. С. 201 –234. ISBN 9780080879321 .

[6] Кармокар, Ашок (21 ноября 2012 г.). «Энергоэффективная зеленая радиосвязь для приложений, устойчивых к задержкам» . Справочник по зеленым информационным и коммуникационным системам : 183–208. дои : 10.1016/B978-0-12-415844-3.00007-3 . ISBN 9780124158443 .

[7] Ваймерш, Хенк (2016). «Управление множественным доступом в беспроводных сетях». Библиотека академической прессы по мобильной и беспроводной связи: методы передачи цифровых коммуникаций .

[8] «Межуровневая интегрированная маршрутизация без коллизий — патент США 7339897» . Архивировано из оригинала 12 июня 2011 г. Проверено 25 июня 2008 г.

[9] ttp://www.nyman-workshop.org/2003/papers/Cross-Layer%20Optimization%20for%20Sensor%20Networks.pdf . Архивировано 28 августа 2008 г. на Wayback Machine. ^{[ пустой URL PDF ]}

[10] С. Шабданов, П. Митран, К. Розенберг, «Межуровневая оптимизация с использованием передовых методов физического уровня в беспроводных ячеистых сетях», в книге IEEE Transactions on Wireless Communications.

[Miao-11] Jump up to: ^а ^б Гован Мяо ; Гоцун Сун (2014). Проектирование беспроводной сети с эффективным использованием энергии и спектра . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1107039889 .

[12] В. Кавадиа, П. Р. Кумар, «Осторожный взгляд на межуровневый дизайн» , в: IEEE Wireless Communications, том 12, выпуск 1, февраль 2005 г. ^{[ мертвая ссылка ]}

[13] П. Пападимитратос, А. Мишра и Д. Розенбург, «Межуровневый подход к проектированию для улучшения 802.15.4» , в: IEEE MILCON 2005, том 3, стр. 1719-1726, июнь 2005 г.

[14] Ф. Фукалас и др., «Предложения по межуровневому проектированию беспроводных мобильных сетей: обзор и таксономия»

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]