Optimización entre capas
 | Este artículo puede resultar demasiado técnico para la mayoría de los lectores . ( Julio de 2016 ) |
La optimización entre capas es una forma de escapar del concepto de cascada pura del modelo de comunicaciones OSI con límites prácticamente estrictos entre capas. El enfoque entre capas transporta la retroalimentación de forma dinámica a través de los límites de las capas para permitir la compensación de sobrecarga, latencia u otro desajuste de requisitos y recursos por cualquier entrada de control a otra capa, pero esa capa se ve directamente afectada por la deficiencia detectada. [1] [2] [ aclaración necesaria ]
En el modelo de red OSI original, se aplican límites estrictos entre capas, en el que 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 a 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 conducirá a un desajuste en condiciones especiales de operaciones. [ Aclaración necesaria ] Cualquier cambio altamente dinámico en la asignación de recursos puede afectar la inteligibilidad de la voz o la estabilidad de los videos. Sin embargo, como ocurre con otras estrategias de optimización, el algoritmo también consume tiempo. [4]
Principios
Hay principios que debe respetar un diseño entre capas:
- Interacciones y la ley de las consecuencias no deseadas
- Gráfico de dependencia
- Separación y estabilidad de escalas temporales
- El caos del diseño desenfrenado entre capas
A diferencia de un enfoque de diseño arquitectónico tradicional, en el que los diseñadores pueden centrarse en un único 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 entre capas. [5]
Aplicaciones
La optimización entre capas se puede utilizar para
- adaptación
- Programación
- asignación de recursos [6]
- control de potencia
- control de congestión
- enrutamiento multisalto [7]
Sus ventajas incluyen una alta adaptabilidad en una red de sensores inalámbricos y un espacio de optimización más grande. [5]
Ajuste de la calidad del servicio
La optimización entre capas contribuirá a mejorar la calidad de los servicios en diversas condiciones operativas. Esta gestión adaptativa de la calidad del servicio es actualmente objeto de varias solicitudes de patente, como por ejemplo [8] El mecanismo de control entre capas proporciona una retroalimentación sobre la información de calidad concurrente para la configuración adaptativa de los parámetros de control. El esquema de control se aplica
- los parámetros de calidad observados
- Un razonamiento basado en lógica difusa sobre la aplicación de la estrategia de control adecuada
- La entrada de control calculada estadísticamente para la configuración de parámetros y los cambios de modo.
Adaptación a la eficiencia de los recursos entre capas
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 estudios al respecto y se continuarán realizando. [9]
Adaptación de la programación MAC en función de los parámetros PHY
Los sistemas de comunicación que necesitan operar sobre medios con ruido de fondo no estacionario e interferencias pueden beneficiarse de tener una coordinación estrecha entre la capa MAC (que es responsable de programar las transmisiones) y la capa PHY (que gestiona la transmisión y recepción real de datos sobre los medios). [10] [11]
En algunos canales de comunicación (por ejemplo, en líneas eléctricas), el ruido y la interferencia pueden no ser estacionarios y pueden variar sincrónicamente con el ciclo de corriente alterna de 50 o 60 Hz . En escenarios como este, el rendimiento general del sistema se puede mejorar si el MAC puede obtener información de la capa física sobre cuándo y cómo cambia el nivel de ruido e interferencia, de modo que el MAC pueda programar la transmisión durante los períodos de tiempo en los que los niveles de ruido e interferencia 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 a través del cableado doméstico existente (líneas eléctricas, líneas telefónicas y cables coaxiales).
Asuntos
Algunos problemas pueden surgir con el diseño y la optimización entre capas debido a la creación de efectos no deseados, como se explica en [12] [13] . Las soluciones de diseño entre capas que permiten un funcionamiento optimizado de 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 de diseño entre capas.
Véase también
Referencias
- ^ http://www.ece.purdue.edu/~shroff/Shroff/journal/LSS06.pdf [ enlace roto ]
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de julio de 2008. Consultado el 25 de junio de 2008 .
{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) - ^ "Revisión técnica de IETE: contenido de pago". Archivado desde el original el 15 de abril de 2013.
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 16 de mayo de 2008. Consultado el 25 de junio de 2008 .
{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) - ^ ab Comunicaciones y redes de radio cognitivas: principios y práctica . Burlington, MA: Academic Press. 2010. págs. 201–234. ISBN 9780080879321.
- ^ Karmokar, Ashok (21 de noviembre de 2012). "Comunicaciones de radio ecológicas y energéticamente eficientes para aplicaciones tolerantes a los retrasos". Manual de sistemas de información y comunicación ecológicos : 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 estadounidense 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 Archivado el 28 de agosto de 2008 en Wayback Machine [ URL básica PDF ]
- ^ S. Shabdanov, P. Mitran, C. Rosenberg, "Optimización entre capas mediante técnicas avanzadas de capa física en redes de malla inalámbricas", en Transacciones IEEE sobre comunicaciones inalámbricas
- ^ ab Guowang Miao ; Guocong Song (2014). Diseño de redes inalámbricas con eficiencia energética y de espectro . Cambridge University Press . ISBN 978-1107039889.
- ^ V. Kawadia, PR Kumar, "Una perspectiva cautelosa sobre el diseño entre capas", en: IEEE Wireless Communications, Volumen 12, Número 1, febrero de 2005. [ enlace roto ]
- ^ P. Papadimitratos, A. Mishra y D. Rosenburgh, "Un enfoque de diseño de capas cruzadas para mejorar 802.15.4", en: IEEE MILCON 2005, volumen 3, págs. 1719-1726, junio de 2005
- ^ F. Foukalas et al., "Propuestas de diseño multicapa para redes móviles inalámbricas: un estudio y una taxonomía"
