无线Ad Hoc网络跨层QoS保证的方法与应用探析
3．3 消息控制协议
消息控制协议的目的是期望可以用一种优化和组织得当的方法来保证密集的消息，同时通过不同的层，从而达到高效率并避免冲突。可以以ICMP中的消息产生和读取的机制为基础。一般，每当层中有参数发生重大变化，这个层将产生一个带有layer-specific参数的消息。在协议里，函数调用用来设置和取得参数，系统调用则用来读取消息。特别的，层间实际互操作依赖于任务并且在协议中有详细描述。
本文所提出的跨层设计方法是一种框架，能使用在不同的应用场景。真正的优化不仅要求跨层设计，还要求有跨层适应性。传统网络具有一定的适应能力，例如许多通信系统使用信号处理方法来适应信道环境的变化，通过调整路由表来适应业务负载的变化。然而，这样的调整是隔绝在特定层中的。跨层适应性将允许所有网络功能在不同功能之间传送信息并适应，以便满足QoS需求变化、网络负载变化和信道条件变化的要求。不难理解，跨层设计要求网络各层的静态优化，而适应性则要求跨层动态优化。
4 设计过程
在某个特定管理任务的应用领域利用跨层设计方法时，要遵循一个特定的设计程序。本文用一个例子来说明在使用跨层设计方法时所经过的程序，这个例子使用一个自适应的多层无线Qos的协议栈，图3所示是跨层QoS自适应协议栈模型。该模型的基本思想是在实时和非实时应用和其下的层之间，通过交互和响应可控制的QoS参数来实现自适应应用和协议。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/153712.htm
首先要确定每一层对此任务特定的贡献。现存的层特定机制或协议使得这些贡献之间是相互独立的，可以从中选择合适的，如有必要，也可增加一些服务，并将其引入协议栈。例如将IntServ或Diffserv引入网络层，用作基于IP的QoS管理。为了控制误比特率，可以引入前向纠错FEC和可选择的ARQ到链路层中。传输层中的TCP／RTP可以处理延迟抖动以及和错误相关的参数(如包丢失率)等等。
第二是设计出各层中需要跨层的信息。一个跨层的信息可以是其他层有兴趣的一个参数，也可以是需要向其感兴趣的层显示的结果、行为、功能、动作。前者是可选的环境度量，比如无线系统中经常会用到的信噪比和接收信号强度等。现以IP级的数据交换为例来说明这个问题：在整个交换过程中，传输层需要调整自己的行为，比如，TCP可以被通知时间上的挂起，从而避免重发。又比如，通过链路层到传输层的联合差错控制来控制误码率。类似的，链路层和网络层也可以在帧和包的级别上分别控制限制延迟的传输，因此，联合延迟控制也是可能的。传输层负责报告与差错有关的参数和应用层的延迟抖动，网络层报告延迟的限制，所有参数都编码成固定的消息格式。
第三，是用所有交互的信息确定层之间如何交互来完成任务。在这个为适应QoS改编的例子中，一个应用需要用所有相关层的可控制参数和相应的值(或值域)来描述其QoS的要求。一般的，一个实时服务可以忍受较高的包丢失率或误码率，但是，要保证延迟和抖动足够小。而非实时的业务通常有着相反的需求。各层可以报告应用参数的任何重大变化，它们将随着变化相应地做出改变。而且，最下层发出的测量报告，加上其他参数，将对上下文有关的应用有好处。一个应用甚至可以为了成本、能量和节约资源等目的，而与相关的层就某个参数进行协商，直至最小或需求得到满足。在接收到一个这样的请求时，相关层将相应地改变它的行为(如停止一个可选的控制机制)。这个行为调整可以看做是协议调整，因此，在这种情况下，应用和相关层之间的调整是互惠的。
特别需要说明的是，对于一个复杂的任务，可能需要一个该任务特有的协调模块来用一种联合的方式完全调用各层的服务，或者为了使用方便，需要用集合方式管理相关的信息。在这种情况下，可以在应用层中设置一个模块来收集接收到的参数，之后，感兴趣的应用就可以访问这个模块取得想要的参数，这样，重复传送信号就可以避免了。使用上面的方法甚至可以得到一个基于IP的支持移动的协议栈，从而用一种综合的方式处理QoS、无线电资源、能量等管理问题。
5 结语
现有QoS各层的控制策略相互独立，局部优化性和多层重复相似控制策略的冗余性限制了无线自组织网络的性能。随着无线Ad Hoc网络技术的发展，跨层设计越来越受到人们的重视。跨层设计是无线Ad Hoc网络的重要研究课题，通过跨层设计能较好地克服无线Ad Hoc网络无中心控制节点、网络拓扑快速变化、节点资源和网络带宽受限等问题所带来的影响，同时能够更好地满足无线环境内更高数据速率的要求，使实现端到端的QoS成为可能。
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