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时间:2017-07-23
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1、一种新型的移动ADHOC网络跨层服务质量模型王磊春,陈实宏,肖坤,胡瑞敏 国家多媒体软件工程研究的中心,,武汉大学 武汉430072,中国,湖北 电子邮件:wlc2345702@163.com摘要分层协议的体系结构只能为移动AdHoc网络(简称MANETs)提供部分堆栈。这给移动AdHoc网络中的多媒体通信的质量保证带来了很大的困难。为了改进移动AdHoc网络中的多媒体信息传输的服务质量,本文将介绍一种针对移动AdHoc网络的跨层服务质量模型—-
2、CQMM。CQMM的一个核心组件是网络状态储存库(NSR),它是信息交换的中心,而且能在堆栈中的不同协议层之间共享。同时,CQMM能够实现所有标准的QoS控制。另外,CQMM还能消除堆栈中不同协议层之间的冗余功能,并有效的执行QoS控制和网络性能的全面改善。关键字跨层QoS模型,移动AdHoc网络(MANETs),网络状态储存库(NSR),QoS控制。1、引言随着多媒体技术的快速发展,和个人通信带宽的增加,音频和视频服务已开始在MANETs中出现。与静态网络和因特网不同的是,MANETs中的多媒体通信,如音频和视频服务,它们对QoS的保证有非
3、常严的要求,特别是延迟的保证。此外,具有不同QoS要求用户之间的通信可以集成服务。这给MANETs.多媒体通信的QoS保证提出了很大的挑战。主要有两个原因:1)MANETs是在一种传统的无线环境下运行的,即,该环境随时间而变化,具有不可靠的物理链接、广播频道和动态的有限的带宽,等等。因此,它只能为有严格QoS要求的被区分的服务提供有限的能力[1].2)由于MANETs的灵活性,多级跳以及自组性,因而,传统的流动项目和访问控制机制就非常难以实现。目前,我国大部分基于MANETs传统的多层协议结构的QoS研究都侧重于支持QoS[2]的MAC协议,
4、QoS路由协议[3]和与QoS支持[4]适应的应用层协议,等等。但,这无法避免堆栈中不同协议层之间会出现冗余。这会增加QoS实施的复杂性,并且给网络性能的整体改进造成困难。因此,MANETs必须具备较高的处理能力。近年来,基于MANETs部份协议层的跨层设计得到了很大发展。[1]提出了网络层与MAC层交换信息而产生的异构流的机制,并有QoS保证。[5,6,7,8]主要是研究在保证QoS的前提下,在MANETs.中如何通过少层之间的信息交换与协作而实现视频通信。这些在某种程度上可以改进MANETs.通信的服务质量。然而MANETs.比有线系统和
5、静态网络复杂得多,而且QoS保证的改善取决于协议栈中所有层的充分合作。因此,在MANETs.中很难设计一种能为通信与网络性能的改进提供有效的QoS保证的方案。为了充分的利用有限的资源和MANETs整体性能的最优化,本文将介绍一种新型的跨层QoS模型,CQMM,即不同层次可以充分交换信息,还可以执行统一的QoS管理和控制。 本文剩下内容将作如下安排:第2部分仔细介绍CQMM。第3部分,我们将通过与DQMM的对比来分析CQMM。第4部分将对全文给与总结。.2.移动ADHOC网络跨层服务质量模型--CQMM2.1CQMM结构目前,在移动ADHOC
6、网络中大部分的QoS研究都是基于传统的分层协议架构,支持QoS的信号和算法是在不同层次分别地设计和实施的。例如,在数据链路层[9]的支持QoS的MAC协议,在网络层[10.11]支持QoS路由协议,等等。它可以被归纳为一个移动ADHOC网络多层次的QoS模型,DQMM(见图1)。应用约束→层次状态←QoS控制(QoS应用层要求)传送约束→层次状态←网络约束→层次状态←数据传输约束→层次状态←物理约束→层次状态←QoS控制(传输控制和比率控制)QoS控制(队列与缓冲器管理,拥塞控制)QoS控制(错误控制和信道管理)QoS控制(媒体调频选择)↓
7、 在DQMM中,协议栈里的不同层设计是独立设计与工作的。在逻辑上相邻的不同层之间只有静态的接触;每个协议层有一定的QoS的,如在逻辑链路层误差控制,网络中的拥塞控制等。一方面,DQMM可以极大简化MANETs设计,并增加了高可靠性和扩展性的协议。另一方面,DQMM也有一些不足之处:1)由于不同的协议层间独立设计,因此堆栈中不同协议层会存在功能上的冗余。2)由于逻辑上不相邻的层与层之间信息交换十分困难,从而引起了在统一的管理,QoS控制,网络性能的改善方面的许多问题。Fig2因此,当试图最优化MANETs.各层的性能时,有必要把更多地注意力集中
8、物理层、数据链路层、网络层和较高的层之间的协作。为此,我们结合分散在不同层次参数,设计了一种新型的跨层QoS模型,CQMM,以改善QoS保证和网络的整体性能。CQM
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