Межуровневая оптимизация - Cross-layer optimization
Межуровневая оптимизация - это уход от чисто водопадной концепции коммуникационной модели OSI с практически строгими границами между уровнями. Межуровневый подход динамически передает обратную связь через границы уровня, 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.
Строгие границы между уровнями предусмотрены в исходной сетевой модели OSI, где данные хранятся строго в пределах заданного уровня. Межуровневая оптимизация удаляет такие строгие границы, чтобы обеспечить связь между уровнями, разрешая одному уровню доступ к данным другого уровня для обмена информацией и обеспечения взаимодействия. Например, знание текущего физического состояния поможет схеме распределения каналов или стратегии автоматического повторного запроса (ARQ) на уровне MAC в оптимизации компромиссов и достижении максимизации пропускной способности.
В частности, при маршрутизации информации с одновременным спросом на ограниченную пропускную способность каналов может возникнуть необходимость в концепции вмешательства, чтобы сбалансировать, например, потребность в понятной передаче речи и достаточно динамичных управляющих командах. Любое фиксированное распределение ресурсов приведет к несоответствию при особых условиях работы. Любое высокодинамичное изменение распределения ресурсов может повлиять на разборчивость речи или стабильность видео. Однако, как и в случае с другими стратегиями оптимизации, алгоритм также требует времени.
Принципы
Существуют принципы, которым должен соответствовать межуровневый дизайн:
- Взаимодействия и закон непредвиденных последствий
- График зависимости
- Временное разделение и стабильность
- Хаос необузданного межслойного дизайна
В отличие от традиционного подхода к архитектурному проектированию, когда дизайнеры могут сосредоточиться на одной проблеме, не беспокоясь об остальной части стека протоколов, нужно быть осторожным, чтобы предотвратить непреднамеренное воздействие на другие части системы. Графы зависимостей полезны для циклов адаптации, возникающих при межуровневом проектировании.
Приложения
Межуровневая оптимизация может использоваться для
- приспособление
- планирование
- распределение ресурсов
- контроль мощности
- контроль перегрузки
- многозвенная маршрутизация
Его преимущества включают высокую адаптивность в беспроводной сенсорной сети и большее пространство для оптимизации.
Регулировка качества обслуживания
Межуровневая оптимизация должна способствовать повышению качества услуг в различных условиях эксплуатации. Такое адаптивное управление качеством обслуживания в настоящее время является предметом различных патентных заявок, например, межуровневый механизм управления обеспечивает обратную связь по параллельной информации о качестве для адаптивной установки параметров управления. Схема управления применяется
- наблюдаемые параметры качества
- рассуждения о применении соответствующей стратегии управления, основанные на нечеткой логике
- статистически рассчитанный управляющий вход для настроек параметров и переключателей режимов
Адаптация к ресурсоэффективности кросс-уровня
Аспект качества - не единственный подход к адаптации стратегии межуровневой оптимизации. Контроль, адаптированный к доступности ограниченных ресурсов, является первым обязательным шагом для достижения хотя бы минимального уровня качества. Соответствующие исследования проведены и будут продолжены.
Адаптация планирования MAC на основе параметров PHY
Системы связи, которые должны работать в среде с нестационарным фоновым шумом и помехами, могут выиграть от наличия тесной координации между уровнем MAC (который отвечает за планирование передач) и уровнем PHY (который управляет фактической передачей и приемом данных по среде передачи). )
В некоторых каналах связи (например, в линиях электропередач) шум и помехи могут быть нестационарными и могут изменяться синхронно с циклом переменного тока 50 или 60 Гц . В подобных сценариях общая производительность системы может быть улучшена, если MAC может получать информацию от PHY относительно того, когда и как изменяется уровень шума и помех, чтобы MAC мог планировать передачу в периоды времени, в которые шум и помехи уровни ниже.
Примером системы связи, которая допускает такую межуровневую оптимизацию, является стандарт ITU-T G.hn , который обеспечивает высокоскоростную локальную сеть по существующей домашней проводке (линии электропередач, телефонные линии и коаксиальные кабели).
вопросы
Некоторые проблемы могут возникнуть с межуровневым проектированием и оптимизацией из-за создания нежелательных эффектов, как объяснено в. Решения межуровневого проектирования, которые позволяют оптимизировать работу мобильных устройств в современной гетерогенной беспроводной среде, описаны в, где, кроме того, основные открытые технические проблемы в Отмечены направления исследований межслойного проектирования.
