基于時間序列的無線網(wǎng)絡跨層設(shè)計

　　跨層設(shè)計思想打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡體系中“層”的界限，對物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層、網(wǎng)絡層和應用層各層參數(shù)進行聯(lián)合優(yōu)化，獲得各種通信性能指標之間的平衡，使總體通信性能最優(yōu)，綜合考慮網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中各個層的相關(guān)信息達到聯(lián)合優(yōu)化的目的?？鐚釉O(shè)計包含不同層間的信息交互，包含每一層對這一信息的適應性設(shè)計和為了確保每一層的魯棒性而嵌入的分集設(shè)計。目前，跨層設(shè)計主要研究的是物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的參數(shù)聯(lián)合優(yōu)化問題。并且，無線網(wǎng)絡傳輸過程中，比較常見的路由選擇方式是以最小跳數(shù)作為路由選擇的依據(jù)。當網(wǎng)絡負載壓力較小時，這種路由選擇方式的弊端并不突出，但是當網(wǎng)絡負載壓力不斷增大以后，以最小跳數(shù)為路由度量標準的路由選擇方式，則由于缺乏對鏈路狀況和節(jié)點處理能力等方面的綜合考慮，使得在無線網(wǎng)絡某些特定區(qū)域形成“熱點”節(jié)點，最終導致丟包率增加，分組投遞率明顯下降等現(xiàn)象，另外熱點區(qū)域節(jié)點的擁塞以及信道競爭都會加劇端到端延遲，從而導致網(wǎng)絡吞吐量下降。

　　因此，本文在在跨層設(shè)計思想基礎(chǔ)上，將監(jiān)測到的層間參數(shù)構(gòu)建成時間序列，運用時間序列預測模型實現(xiàn)節(jié)點負載壓力變化趨勢的預測，可以有效的改善無線網(wǎng)絡節(jié)點傳輸過程中的動態(tài)自適應性。本文針對無線網(wǎng)絡傳輸過程中容易出現(xiàn)“熱點”節(jié)點的問題，提出了一種基于模糊時間序列的節(jié)點負載預測機制。通過運用跨層設(shè)計思想，監(jiān)測節(jié)點在某一時間段內(nèi)數(shù)據(jù)鏈路層的分組投遞率參數(shù)和網(wǎng)絡層的吞吐量參數(shù)，計算兩者之間的相關(guān)系數(shù)，構(gòu)建二元模糊時間序列預測模型，用以預測無線網(wǎng)絡節(jié)點的負載壓力，從而有效規(guī)避“熱點”節(jié)點的形成，進而保障無線網(wǎng)絡的傳輸質(zhì)量。仿真實驗表明，應用時間序列對節(jié)點的跨層參數(shù)網(wǎng)絡吞吐量和分組投遞率實現(xiàn)了有效預測。