無(wú)線(xiàn)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )跨層QoS保證的方法與應用探析
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圖1所示是Internet協(xié)議和Ad Hoc跨層等兩種網(wǎng)絡(luò )體系結構的設計原則圖。其中固定Internet的網(wǎng)絡(luò )拓撲是準靜態(tài)的，相鄰路由器之間的鏈路帶寬充足，網(wǎng)絡(luò )的瓶頸是路由器的處理能力和存儲容量。因此，Internet的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議往往通過(guò)使用較多鏈路帶寬來(lái)減少路由器的處理和存儲資源的耗費，即強調相鄰路由器對等實(shí)體之間的水平通信，以盡量減少路由器內協(xié)議棧各層間的垂直通信(如圖1(a)所示)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò )中的鏈路帶寬和主機能量非常稀少，并且能量主要消耗在發(fā)送和接收分組上，而主機處理能力和存儲空間相對較高。為了節省帶寬和能量，在A(yíng)d Hoc網(wǎng)絡(luò )中應該盡量減少節點(diǎn)間水平方向的通信。跨層設計方法正是這種設計原則的一種具體體現，它通過(guò)增加協(xié)議棧各層之間的垂直交互來(lái)減少協(xié)議層對等實(shí)體之間的水平通信(如圖1(b)所示)，協(xié)議棧中各層協(xié)議在邏輯上是耦合的，因而減少了不必要的水平通信所造成的資源浪費。
3 跨層設計方法的特點(diǎn)
通過(guò)對傳統的分層體系結構的研究，可以確定現有層間通信方法的一些主要缺點(diǎn)。
首先，通過(guò)協(xié)議棧的信號傳播方法效率不高(例如ICMP方式)。一層一層傳播的方法只是僅僅遵循了數據傳輸的模式。因此，中間層必須被涉及到，即使消息源層和目的層才是事實(shí)上的目標。這將導致不必要的處理和傳播時(shí)延。傳統的層間通信必須相鄰，逐層傳播的方法僅僅遵循數據傳輸的模式。因此，會(huì )導致不必要的處理和傳播時(shí)延。
其次，信號的信息格式，即對上行和下行的動(dòng)態(tài)信號來(lái)說(shuō)不夠靈活，也對各個(gè)節點(diǎn)內外的不同信號來(lái)說(shuō)不夠優(yōu)化，而且，所需要的信號格式應該是更豐富的信今方式，而不是簡(jiǎn)單的跨層暗示(Cross-layer hints)和通知(notifications)。
因此，本文給出了一種跨層設計的方法，希望使其成為一種高效率、靈活和包容性好的機制。它具有如下特性：
3．1 不相鄰層間的直接信令傳輸
跨層設計方法的基本思想是打破層排序的制約，但保留層結構(layering structure)。舉例來(lái)說(shuō)，激活應用層和網(wǎng)絡(luò )層之間的直接通信，而不需通過(guò)中間層(傳輸層)。雖然這種方法對原有的分層協(xié)議棧來(lái)說(shuō)并不是不能使用，但它僅僅作為異常情況出現，而不是設計為一般處理應有的功能。又如GSM中，第三層實(shí)體RRM(Radio Resource Management)直接訪(fǎng)問(wèn)物理層。網(wǎng)絡(luò )層和應用層之間的一個(gè)專(zhuān)門(mén)的API被定義在一個(gè)軟件模擬器GloMoSim中。同樣的法則也可應用在基于軟件的真實(shí)世界的應用中。顯然，這一機制也應用在相鄰層間的信號傳播中。這一特性的概念如圖2所示。下面是對協(xié)議棧傳播時(shí)延的簡(jiǎn)單分析：本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/153712.htm
對于消息一層一層傳播的方法，兩層間的上行(或反過(guò)來(lái))傳播時(shí)延，其第一層(源層，不一定是物理層)和第n層(目的層，本情況中1n≤5)可以用公式表達為：
與逐層傳遞相比，不相鄰層間的直接信令傳輸的傳播時(shí)延只有前者的1／(n-1)。層數越多，它就越有意義。只有當n=2(相鄰層間傳播信號)時(shí)，兩者才沒(méi)有區別。
3．2 消息格式
對內部消息傳播，沒(méi)有必要使用標準協(xié)議，它通常都很繁瑣和低效，特別是對網(wǎng)絡(luò )中差錯控制的傳播。內部信號傳輸使用ICMP消息，除了大IP報文頭(對IPv4來(lái)說(shuō)20字節)，一個(gè)普通的ICMP報文頭本身是8字節，所需的校驗字段為2字節，占了25％。因此，縮減額外的報文頭和將字段最小化可以將內部消息格式簡(jiǎn)單化。雖然報文頭壓縮技術(shù)正在發(fā)展，但這仍然是另一個(gè)領(lǐng)域的問(wèn)題。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，交互消息只需要目的地址、事件類(lèi)型、事件內容等三個(gè)字段。其中，目的地址包括目的層和目的協(xié)議或應用程序；事件類(lèi)型用于標志一個(gè)參數；事件內容主要是參數值。
如果為目的地址和事件類(lèi)型各分配一個(gè)字節并假設事件內容字段占2字節，整個(gè)消息大小為4字節。類(lèi)似的，檢查一個(gè)IPv4封裝的、有8字節報文頭和2字節內容的ICMP消息，整個(gè)消息大小為30字節，是“輕量”消息的7．5倍。引入一個(gè)可選字段Next Event，消息也可以用累計的方式傳播。
對于外部消息，ICMP可以用于一般消息，而TCP／IP報文頭則可用于較短的通告。
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