La optimización entre capas es un escape del concepto puramente similar a una cascada del modelo de comunicaciones OSI con límites prácticamente estrictos entre las capas. El enfoque de capa cruzada transporta la retroalimentación dinámicamente a través de los límites de la capa para permitir la compensación de sobrecarga, latencia u otra falta de coincidencia de requisitos y recursos por cualquier entrada de control a otra capa, pero esa capa directamente afectada por la deficiencia detectada. [1] [2] [ aclaración necesaria ]
Los límites estrictos entre capas se aplican en el modelo de red OSI original, donde los datos se mantienen estrictamente dentro de una capa determinada. La optimización entre capas elimina esos límites estrictos para permitir la comunicación entre capas al permitir que una capa acceda a los datos de otra capa para intercambiar información y permitir la interacción. Por ejemplo, tener conocimiento del estado físico actual ayudará a un esquema de asignación de canales o una estrategia de solicitud de repetición automática (ARQ) en la capa MAC para optimizar las compensaciones y lograr la maximización del rendimiento. [3] [ aclaración necesaria ]
Especialmente en el enrutamiento de información con demanda concurrente de capacidad limitada de canales, puede ser necesario un concepto de intervención para equilibrar, por ejemplo, las necesidades de transmisión de voz inteligible y de comandos de control suficientemente dinámicos. Cualquier asignación fija de recursos dará lugar a un desajuste en condiciones especiales de operación. [se necesita aclaración ] Cualquier cambio altamente dinámico en la asignación de recursos podría afectar la inteligibilidad de la voz o la regularidad de los videos. Sin embargo, al igual que con otras estrategias de optimización, el algoritmo también consume tiempo. [4]
Principios
Hay principios a los que debe adherirse un diseño de capas cruzadas:
- Interacciones y la ley de las consecuencias no deseadas
- Gráfico de dependencia
- Separación y estabilidad de la escala de tiempo
- El caos del diseño desenfrenado entre capas
A diferencia del enfoque de diseño arquitectónico tradicional, donde los diseñadores pueden concentrarse en un solo problema sin preocuparse por el resto de la pila de protocolos, se debe tener cuidado de evitar efectos no deseados en otras partes del sistema. Los gráficos de dependencia son útiles para los bucles de adaptación que se producen mediante el diseño de capas cruzadas. [5]
Aplicaciones
La optimización entre capas se puede utilizar para
- adaptación
- Planificación
- asignación de recursos [6]
- control de poder
- control de congestión
- enrutamiento multisalto [7]
Sus ventajas incluyen una alta adaptabilidad en una red de sensores inalámbrica y un mayor espacio de optimización. [5]
Ajustar la calidad del servicio
La optimización entre capas contribuirá a mejorar la calidad de los servicios en diversas condiciones operativas. Dicha gestión adaptativa de la calidad del servicio está actualmente sujeta a varias solicitudes de patente, como por ejemplo, [8] El mecanismo de control de capas cruzadas proporciona una retroalimentación sobre la información de calidad concurrente para la configuración adaptativa de los parámetros de control. Se aplica el esquema de control
- los parámetros de calidad observados
- un razonamiento basado en la lógica difusa sobre la aplicación de la estrategia de control adecuada
- la entrada de control calculada estadísticamente para la configuración de los parámetros y los interruptores de modo
Adaptación a la eficiencia de recursos de la capa cruzada
El aspecto de la calidad no es el único enfoque para adaptar la estrategia de optimización entre capas. El control ajustado a la disponibilidad de recursos limitados es el primer paso obligatorio para lograr al menos un nivel mínimo de calidad. Se han realizado y continuarán los estudios respectivos. [9]
Adaptación de la programación MAC basada en parámetros PHY
Los sistemas de comunicación que necesitan operar en medios con interferencia y ruido de fondo no estacionario pueden beneficiarse de tener una coordinación cercana entre la capa MAC (que es responsable de programar las transmisiones) y la capa PHY (que administra la transmisión y recepción real de datos a través de los medios). ) [10] [11]
En algunos canales de comunicaciones (por ejemplo, en líneas eléctricas), el ruido y la interferencia pueden ser no estacionarios y pueden variar sincrónicamente con el ciclo de corriente CA de 50 o 60 Hz . En escenarios como este, el rendimiento general del sistema puede mejorarse si el MAC puede obtener información del PHY sobre cuándo y cómo está cambiando el nivel de ruido e interferencia, de modo que el MAC pueda programar la transmisión durante los períodos de tiempo en los que el ruido y la interferencia los niveles son más bajos. [11]
Un ejemplo de un sistema de comunicaciones que permite este tipo de optimización entre capas es el estándar ITU-T G.hn , que proporciona redes de área local de alta velocidad sobre el cableado doméstico existente (líneas eléctricas, líneas telefónicas y cables coaxiales).
Asuntos
Pueden surgir algunos problemas con el diseño y la optimización de capas cruzadas al crear efectos no deseados, como se explica en. [12] [13] Las soluciones de diseño de capas cruzadas que permiten un funcionamiento optimizado para dispositivos móviles en el entorno inalámbrico heterogéneo moderno se describen en, [14] donde además se señalan los principales desafíos técnicos abiertos en el área de investigación del diseño de capas cruzadas.
Ver también
Referencias
- ^ http://www.ece.purdue.edu/~shroff/Shroff/journal/LSS06.pdf [ enlace muerto ]
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de julio de 2008 . Consultado el 25 de junio de 2008 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Revisión técnica del IETE: contenido de pago" .
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 16 de mayo de 2008 . Consultado el 25 de junio de 2008 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ a b Comunicaciones y redes de radio cognitivas: principios y práctica . Burlington, MA: Prensa académica. 2010. págs. 201–234. ISBN 9780080879321.
- ^ Karmokar, Ashok (21 de noviembre de 2012). "Comunicaciones de radio ecológicas energéticamente eficientes para aplicaciones tolerantes al retraso" . Manual de sistemas verdes de información y comunicación : 183–208. doi : 10.1016 / B978-0-12-415844-3.00007-3 . ISBN 9780124158443.
- ^ Wymeersch, Henk (2016). "Control de acceso múltiple en redes inalámbricas". Biblioteca de Prensa Académica en Comunicaciones Móviles e Inalámbricas: Técnicas de Transmisión para Comunicaciones Digitales .
- ^ "Enrutamiento de ruta libre de colisiones integrado entre capas - Patente de EE . UU . 7339897" . Archivado desde el original el 12 de junio de 2011 . Consultado el 25 de junio de 2008 .
- ^ http://www.nyman-workshop.org/2003/papers/Cross-Layer%20Optimization%20for%20Sensor%20Networks.pdf
- ^ S. Shabdanov, P. Mitran, C. Rosenberg, "Optimización entre capas mediante el uso de técnicas avanzadas de capa física en redes de malla inalámbrica", en IEEE Transactions on Wireless Communications
- ^ a b Guowang Miao ; Canción de Guocong (2014). Diseño de redes inalámbricas energéticamente eficientes en espectro . Prensa de la Universidad de Cambridge . ISBN 978-1107039889.
- ^ V. Kawadia, PR Kumar, "Una perspectiva de precaución sobre el diseño de capas cruzadas" , en: Comunicaciones inalámbricas IEEE, volumen 12, número 1, febrero de 2005. [ enlace muerto ]
- ^ P. Papadimitratos, A. Mishra y D. Rosenburgh, "Un enfoque de diseño entre capas para mejorar 802.15.4" , en: IEEE MILCON 2005, volumen 3, págs. 1719-1726, junio de 2005
- ^ F. Foukalas et al., "Propuestas de diseño de capas cruzadas para redes móviles inalámbricas: una encuesta y taxonomía"