認知無線電與認知網(wǎng)絡ch08認知網(wǎng)絡的跨層設(shè)計(已修改)
2025-01-18 17:27 本頁面
【正文】 2022/2/3 1/15 跨層設(shè)計 BY SCNUCRN_XXH 2022/2/3 2/15 Content ? 跨層設(shè)計的本質(zhì) ? 跨層設(shè)計架構(gòu) ? 跨層實施方案 ? CRN跨層設(shè)計 ? CN跨層設(shè)計方案 ? 黑板架構(gòu) ? the challenge of CrossLayer desgin of CN ? 參考文獻 2022/2/3 3/15 跨層設(shè)計的本質(zhì) ——通過對協(xié)議棧進行垂直的整合，實現(xiàn)對系統(tǒng)資源的有效管理，即通過在協(xié)議棧的各層之間傳遞 特定的信息 來協(xié)調(diào)各層之間的的工作，使之與無線通信環(huán)境相適應，從而滿足系統(tǒng)的各種業(yè)務的不同需求。 網(wǎng)絡中各層都 不是 單獨設(shè)計的，而是把所有層作為一個整體設(shè)計。層與層之間信息的交互保證了協(xié)議能夠根據(jù)應用需要和網(wǎng)絡條件進行全局自適應的變化，而且各層協(xié)議都能夠在 系統(tǒng)整體約束和整體性能要求下 進行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計 2022/2/3 4/15 跨層設(shè)計架構(gòu) ? 不是完全否定傳統(tǒng)的分層設(shè)計模式，而是通過各層之間的交互信息，對網(wǎng)絡各個子層的 有關(guān)參數(shù) 進行統(tǒng)一的調(diào)整各個參數(shù)，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的有效分配，提高網(wǎng)絡的整體的性能。 ? 核心 ——層與層之間如何進行 耦合 。即如何打破原有的各個獨立的層打破協(xié)議的限制，在各層間進行相互通信。 ① 在原有的層之間創(chuàng)造新的接口。 ② 將原有的體系架構(gòu)中的相鄰的層進行合并。 ③ 將原有的層進行對于耦合，而不需要創(chuàng)造新的接口。 ④ 將整個系統(tǒng)所有層進行縱向校正。 （圖來源：李釗陳、廣泉《無線認知網(wǎng)絡的跨層設(shè)計》） ex:如果一個端到端 TCP連接包含一段無線鏈路，在無線鏈路中由于信道變化所導致的丟包率的上升會使 TCP發(fā)送端誤以為在網(wǎng)絡中發(fā)生了擁塞，導致網(wǎng)絡性能惡化而做出錯誤的判斷。 (下層 — 上層的反饋接口。路由給 TCP的發(fā)送端的傳輸層 — send— ECN) ex:應用層可以通知鏈路層數(shù)據(jù)延遲的需求，鏈路層可以按照時延敏感的優(yōu)先級來發(fā)送數(shù)據(jù)。 向上的信息流是通知高層底層網(wǎng)絡狀況。向下的信息流則作為底層樹立處理數(shù)據(jù)的參考。 兩個功能不一樣的層，在運行時相互協(xié)作。經(jīng)常這種情況出現(xiàn)在兩層間的迭代循環(huán)，信息在兩層間來回傳遞。 ex1:NDMA協(xié)議 (Networkassisted Diversity Multiple Access,網(wǎng)絡輔助分集多址接入 ) ex2：雙向信息傳遞解決無線 Ad Hoc網(wǎng)絡。 將兩個或多個相鄰的層合并，構(gòu)成一個“超級層”來提供被合并的那些層所提供的服務。 不需要創(chuàng)造新的接口。 從結(jié)構(gòu)上來講。超級層能用原有的接口和未合并的層進行通信。 在兩個或更多的層之間進行耦合設(shè)計，而不需要在運行時為了信息共享而創(chuàng)建新的接口。結(jié)構(gòu)的花銷來自于當要替換一層時必須對耦合的層做出相應的變化。 通過 調(diào)整參數(shù)來實現(xiàn)層與層之間的通信。如圖，基本上，應用層所表現(xiàn)出的性能，可以表示為其所有下層的參數(shù)所構(gòu)成的函數(shù)。因此，聯(lián)合調(diào)節(jié)參數(shù)比單獨調(diào)節(jié)能獲得更好的性能。 2022/2/3 5/15 跨層實施方案 ① 層間直接通信 ② 跨層共享數(shù)據(jù)庫 ③ 全新架構(gòu) 層間共享信息最直接、最快捷的方法就是允許他們彼此互相通信。 圖中是通過創(chuàng)建 新的接口 來達到層間直接通信的目的。 利用協(xié)議頭投在層間傳遞信息 將“層間”信息作為內(nèi)部分組進行處理。 跨層發(fā)信捷徑（ CLASS,CrossLayer Signalling Shortcuts）方案。用于支持協(xié)議棧的非相鄰層之間的直接的信息交換。 主要是引入了一個能被所有層鏈接的通用數(shù)據(jù)庫 ，如右圖，這個通用數(shù)據(jù)庫可以被看成是一個新層，為所有層提供存儲 /修復信息的服務。 這種方法尤其適用于縱向校正跨層設(shè)計，優(yōu)化程序可以通過共享數(shù)據(jù)庫的同時與不同層連接。 《 From Protocol Stack to Protocol Heap – RoleBased Architecture》的作者Branden 等人提出的
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