2011年第03期科技月向?qū)?科技論壇<>跨層設(shè)計(jì)與聯(lián)合優(yōu)化焦江朱桂萍(萊蕪市人民防空辦公室山東萊蕪271100)[摘要]為了進(jìn)一步適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 各種應(yīng)用的需要,提高網(wǎng)絡(luò)性能,無線網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)已成為目前國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題之一。本文給出了無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)的定義，分析了跨層設(shè)計(jì)的原因優(yōu)勢和主要技術(shù)。對跨層設(shè)計(jì)和聯(lián)合優(yōu)化方面的研究作了介紹，討論了跨層設(shè)計(jì)的衡量準(zhǔn)則,接著介紹了現(xiàn)有的無線通信結(jié)合物理層的聯(lián)合設(shè)計(jì)方法。最后探討了無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)和今后的研究方向。[關(guān)鍵詞]無聯(lián)網(wǎng)絡(luò);跨層設(shè)計(jì);聯(lián)合優(yōu)化0.引言學(xué)者們提出了許多不同的跨層設(shè)計(jì)方法來改善無線環(huán)境在以往的通信系統(tǒng)中。分層的開放系統(tǒng)互連(OSI,Open下傳統(tǒng)分層協(xié)議棧無法 克服的網(wǎng)絡(luò)串路狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化、網(wǎng)絡(luò)System Iterenneion)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用得很好,但演進(jìn)的無線網(wǎng)和節(jié) 點(diǎn)資源受限帶來的不利影響。我們將這些方法分成四類:絡(luò)正在挑戰(zhàn)這種設(shè)計(jì)哲學(xué)。正在出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)必須支持各式各層間傳遞 相關(guān)信息,聯(lián)合優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)相關(guān)層融合相鄰層,分層樣不斷變化的業(yè)務(wù)類型及其服務(wù)質(zhì)量(QoS,Quality of Service)作為網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化分解。 這四類方法的比較見表。要求以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)。為了應(yīng)對無線表跨層設(shè)計(jì)方法比較接入的挑戰(zhàn)，各網(wǎng)絡(luò)功能(即0S1的各層)必須統(tǒng)-一考慮。不同膝層設(shè)計(jì)方法!屋聞傳:聯(lián)合設(shè)!融合相結(jié)級(jí)優(yōu)花分的應(yīng)用可以從不同的優(yōu)化中得到更多好處，這就需要進(jìn)行具評(píng)價(jià)指標(biāo)遞參數(shù)解有多層次自適應(yīng)特性的跨層(Cross-Layer)設(shè)計(jì)。難易度較易較難難1.跨層設(shè)計(jì)所謂跨層是指原來不相鄰的各層之間也可以通信,或者層耦合度較高高_(dá)很高低，讓相鄰的層之間通過前沒有的接口進(jìn)行通信?？鐚釉O(shè)計(jì)目標(biāo)可擴(kuò)展性好較好下不好是,用自適應(yīng)支持所有層的QoS,自適應(yīng)意味著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)統(tǒng)一框架無有用都有觀測網(wǎng)絡(luò)變化并做出響應(yīng)的能力。如鏈路層叮以調(diào)整1.4跨層設(shè)計(jì)的優(yōu)勢速率以滿足當(dāng)前信道和網(wǎng)絡(luò)狀況下的應(yīng)用需要。1.1跨層設(shè)計(jì)的定義1.4.1 跨層設(shè)計(jì)在優(yōu)化協(xié)議棧某- -層功能的同時(shí)優(yōu)化了整分層協(xié)議棧結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)最有影響力的結(jié)個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。構(gòu),協(xié)議棧中各層隱藏該層及其以下層次的復(fù)雜性,為上層提1.4.2跨層設(shè)計(jì)提高了局部和全局的自適應(yīng)能力。供服務(wù),分層結(jié)構(gòu)邏輯清晰,擴(kuò)展性強(qiáng),魯棒性高,便于實(shí)現(xiàn)。1.4.3 跨層設(shè)計(jì)減少了網(wǎng)絡(luò)中的冗余信息量,每層之間的"然而，在嚴(yán)格分層協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)中,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被分割成若干信息都能被其他層所共享。。，個(gè)獨(dú)立的層(模塊)，相鄰層與層之間的交互嚴(yán)格地通過層間的1.4.4 跨層設(shè)計(jì)提高網(wǎng)絡(luò)各層對其他層內(nèi)容的感知度,從靜態(tài)接口來實(shí)現(xiàn),非相鄰層之間不允許直接交互,因此,層與而使得各層協(xié)議能夠在全局范圍進(jìn)行調(diào)整滿足網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用QoS層之間的信息難以共享，增加了信息的冗余以及對等層間的的約束和底層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通信開銷。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中各層只利用本層次的狀態(tài)信息反2跨層設(shè)計(jì)與聯(lián)合優(yōu)化復(fù)進(jìn)行控制調(diào)整，忽視了層與層之間的協(xié)調(diào)合作,這對網(wǎng)絡(luò)全在尤線網(wǎng)絡(luò)中若各層次之間能夠交換-一些信息, 系統(tǒng)性局優(yōu)化產(chǎn)生了不利的影響。無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)是為了獲得較能- 定能夠得到大幅度的提高。于是跨層設(shè)計(jì)和聯(lián)合優(yōu)化也高的網(wǎng)絡(luò)性能(如高存吐量,低延遲等),在全面綜合考慮協(xié)議成為網(wǎng)絡(luò)的研究熱(問題之一 。棧各層次之間的相互關(guān)系并保留原有分層協(xié)議棧結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)跨層設(shè)計(jì)的聯(lián)合 協(xié)議棧，不僅僅在相鄰的層次中交換信上，打破嚴(yán)格的層與層之間的通信限制，允許協(xié)議棧各個(gè)層息。 下文中給出跨層設(shè)計(jì)和聯(lián)合優(yōu)化的衡量準(zhǔn)則和兩種跨層次、各個(gè)模塊間“古接"交互信息，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供必要的QoS設(shè)計(jì)方法的介紹。保障。無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)主要月的是通過增加本地節(jié)點(diǎn)層與2.1衡最準(zhǔn)則層之間的直接交互，使得本地信息得以有效的共享從而減少在通信網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次.衡量性能的標(biāo)準(zhǔn)都是不一-樣的,不同節(jié)點(diǎn)對等層之間的通信及信號(hào)處理F銷以滿足網(wǎng)絡(luò)全局如物理層期望得到更高的傳輸速率，同時(shí)希望能在-定的信優(yōu)化的需要。在跨層設(shè)計(jì)中需要強(qiáng)調(diào)的是:噪比范圍內(nèi)盡可能的最小化誤碼率(或者誤符號(hào)率.誤幀率);1.1無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)并不是完全摒棄傳統(tǒng)的分層協(xié)議媒體接 人控制層期望增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過速率或信道的有效棧結(jié)構(gòu)，而是在保持分層協(xié)議棧的優(yōu)點(diǎn)的前提F ,增加不同協(xié)性(即 最大化群吐量最小化接人時(shí)延等):網(wǎng)絡(luò)層則希銀獲得議層之間的直接交互提高信息共享度和控制的靈活性。更小的路由時(shí)延 和更佳的路由效率(即路由平均跳數(shù)路由時(shí)1.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，將整個(gè)分層協(xié)議棧一同進(jìn)行跨層延等)。每一層的評(píng)判尺度都有所不同,而且相互隔離,那么尋設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的做法是根據(jù)QoS的約束找能夠衡 量跨層設(shè)計(jì)和聯(lián)合優(yōu)化方法的有效性的統(tǒng)-的衡量條件,策略地選擇若十次進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)。準(zhǔn)則,便顯得十分重要。1.2跨層設(shè)計(jì)常用的技術(shù)2.1.1 效用準(zhǔn)則目前，跨層設(shè)計(jì)中主要采用調(diào)度技術(shù)、多樣性技術(shù)和自適在通常無線通信的跨層研究中,一般遵循的衡量準(zhǔn)則都應(yīng)機(jī)制種。調(diào)度技術(shù)可以減少網(wǎng)絡(luò)流量突發(fā)性的影響,使得是“向上一致"原則。效用準(zhǔn)則即為“向上-一致"準(zhǔn)則的特例。效系統(tǒng)更適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化帶來的挑戰(zhàn)，滿足網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的QoS用(Uilth這一概令首牛中Shanban筆棋出所謂“效用”。就是約束條件。多樣性技術(shù)可以增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)對無法預(yù)知的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)上層應(yīng)用中國煤化工E論什么通信網(wǎng)絡(luò)，態(tài)變化的能力。自適應(yīng)機(jī)制可有效地管理、配置有限的網(wǎng)絡(luò)資最終的目YH二么應(yīng)用性能的好壞源和節(jié)點(diǎn)資源并協(xié)同多樣性技術(shù)、調(diào)度技術(shù)補(bǔ)償不同粒度的直接反映CN M H G各中“使每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)變化，提高系統(tǒng)的健壯性。效用之和最大化"可以看成是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終的目的。1.3跨層設(shè)計(jì)的方法及比較2.1.2 能星準(zhǔn)則184.0科技論壇0科技得向?qū)?011年第03期在無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)的研究中.能量損耗是- - 個(gè)敏感的目前, 由于PHY-MAC的數(shù)學(xué)模型的建立較困難,仿真模話題。如何最小化能戢消耗最大化電池工作時(shí)間便成為了重型也很難搭建。 在這方面做研究成果還不多。而目前已有的要的研究目的。一般說來, WPAN設(shè)備都有比較完備的節(jié)能模PHY -MAC研究,主要是都是從最大化信道吞吐率和最小化功式。WPAN設(shè)備的節(jié)能,一般都可以分成兩大塊,-塊是物理率損耗這兩個(gè)角度來討論的。層的功率分配、，發(fā)射功率控制;另-塊則是接入控制層的功率3.總結(jié)與展望控制。盡管各種無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)方法取得了較好的效果,但在物理層,采用了利用信道狀況信息(CSI, Channel Status是還是存 在許多的問題。傳統(tǒng)的分層協(xié)議棧結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),每層都Infomation)自適應(yīng)的進(jìn)行載波功率和比特分配的方法,其目的具有較高的獨(dú)立性和魯棒性。 通過跨層設(shè)計(jì)增加層間交互的即是在期望的比特速率條件下以盡量小的信噪比達(dá)到需要的同時(shí) ,也使得各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的獨(dú)立性和待棒性面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。誤幀率,當(dāng)然越小的信噪比即意味著越小的發(fā)射功率。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議棧不同層之間相對獨(dú)立，便于2.2 PHY-MAC聯(lián)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和配置。而跨層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要通過增加協(xié)議棧中不同PHY-MAC的聯(lián)合設(shè)計(jì)是無線通信研究的重點(diǎn)之一。 無線協(xié)議層的直接通 信,共享有效信息來提高網(wǎng)絡(luò)性能，需要協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)和信道接人技術(shù)是無線通信研究的核心問棧內(nèi)部不同層之間的相互作用。 這兩種結(jié)構(gòu)的互聯(lián)互通面臨題。而即使是在無線通信的研究中;通信距離通信環(huán)境的不著巨大的挑戰(zhàn)。 因此，設(shè)計(jì)具有彈性的松散耦合的跨層設(shè)計(jì)結(jié)同，也使不同的無線通信物理層和信道接人的研究目標(biāo)和重構(gòu),在保持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各層相對獨(dú)立性的同時(shí)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能點(diǎn)有相當(dāng)大的區(qū)別。是未來的發(fā)展方向。C(上接第175頁)工程質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)各方責(zé)任主體降低工程建設(shè)費(fèi)用加快工程建設(shè)進(jìn)度的- -項(xiàng)重要工作。在新在工程建設(shè)中存在的問題,規(guī)范其行為。二、落實(shí)包靠責(zé)任制。的形勢下， 我們要努力提高市政建設(shè)工程水平和精細(xì)化施工市質(zhì)監(jiān)站在開通“綠色服務(wù)通道"的基礎(chǔ)上,實(shí)行包靠責(zé)任制，水平,打造一批市政精品工程,同時(shí),相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)挑選項(xiàng)目的骨干力量包靠在現(xiàn)場,切實(shí)保證工程質(zhì)量和施工督力度， 進(jìn)步規(guī)范市政T.程市場行為和建設(shè)行為。在這一-過進(jìn)度。三、開展T.程質(zhì)最隱患排查。積極開展工程質(zhì)量大檢查，程中 ,市政工程各參建責(zé)任主體,應(yīng)建立健全質(zhì)保體系,培養(yǎng)針對關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和部位進(jìn)行隱患排查,強(qiáng)化法律法規(guī)和強(qiáng)制-批業(yè)務(wù) 素質(zhì)高、操作能力強(qiáng)的從業(yè)人員,同時(shí)做到自控落性建沒標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí),強(qiáng)化工程質(zhì)量的過程控制,確保工程萬無實(shí)、監(jiān)管到位,使 工程質(zhì)量和安全得到保證。C一失。3.結(jié)語[參考文獻(xiàn)]在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快的[]楊建堂 加強(qiáng)工程建設(shè)的施工管理與質(zhì)量控制.山西建筑200.大背景下,我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資不斷加大，我國市政工[2]李家康 論市政工,程施工項(xiàng)目管理科技資(0002程的建設(shè)不僅從數(shù)量上持續(xù)增加，而且在市政工程的質(zhì)量和[3]楊春 明，淺談抓好市政工程項(xiàng)日施工質(zhì)量管理科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)方面也在不斷提高。市政工程管理在城市建設(shè)中發(fā)揮著00300政工程 項(xiàng)目管理質(zhì)景控制前析準(zhǔn)北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)越來越重要的作用。市政工程管理是確保市政工程建設(shè)質(zhì)量、[4]鄭玉懷市2005.(04).(上接第168頁)片壓緊力為P的數(shù)值來決定的,其中兩者較5.結(jié)語大的數(shù)值就是密封墊的預(yù)緊力。通過對爆破片性能的了解,對密封過程深入研究,對爆破實(shí)際使用時(shí)選用力矩扳手法來控制膜片的預(yù)緊力,則:片的安裝預(yù)緊力進(jìn)行理論研究,給出爆破片安裝力矩的具體T=KxFxd計(jì)算公式,應(yīng)用此公式對公司生產(chǎn)的閥]進(jìn)行計(jì)算.按給定的=0.2xFxM/1000力矩進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格率達(dá)到100%。應(yīng)用此技術(shù)對閥門安=0.0002xFxM,(公式三)裝進(jìn)行控制,提高了閥門組裝工藝質(zhì)量,將人為的裝配變成可T-預(yù)緊力矩;單位:N.m;受控的操作,從而提高了閥門的整體技術(shù)含量。CK-預(yù)緊力矩系數(shù);(K=0.2- 0.4見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊聯(lián)接與緊固.F預(yù)緊力;單位:N;[]建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S],CB 50016- -2006.d-螺紋公稱直徑;單位: mm;2汽體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[SIJ,GB50370- 2005考慮到螺紋加工有一定的誤差,同-批密封墊加工有所(3]李宏,王春林，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)找談I]科技差別,所以在實(shí)際生產(chǎn)中將安裝爆破片的預(yù)緊力矩規(guī)定-個(gè)資訊,2006,(16).合理的范圍。(上接第163頁)爐后部區(qū)換熱效率有了很大的提高，同時(shí)也有效減緩了爐子前部區(qū)高溫爐氣后排速度，增加了鋼坯與高中國煤化工剛技術(shù)分析1.山東冶溫爐氣的換熱時(shí)間,是整個(gè)加熱爐的換熱效率大大提高,有效[1]蔣利軍地降低了大型加熱爐的煤氣消耗,從2006年的1.52 GJA,降低金2006.0MHCNMH G到現(xiàn)在的單耗水平約1.25CJ/t左右,最好指標(biāo)為122Jh。節(jié)[2]溫志紅那儀點(diǎn) 國氧然呢僅個(gè)的應(yīng)1研究([，。袞2004.(04).約能源,降低了生產(chǎn)成本,提高了企業(yè)效益。(