Teilprojekt C01

C01: Netzzentrische Sicht

Schichtenübergreifende Informationsverbreitung und -zusammenführung in drahtlosen Multihop-Netzen

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Vernetzung des Teilprojekts C01

Bei mobilen, sozialen Kommunikationsanwendungen in drahtlosen Multihop-Netzen werden Informationen von einem oder mehreren Sendeknoten an einen oder mehrere Empfangsknoten über mehrere Hops übermittelt. Wir betrachten das Kommunikationsmuster Punkt-zu-Mehrpunkt (point-to-multipoint, one-to-many), d.h. Informationen, die an einem Knoten verfügbar sind, werden an mehrere Knoten gesendet bzw. verbreitet. Dies kann für den Fall, dass die Knoten in der Funkreichweite des Quellknotens liegen, direkt über eine Single-Hop-Übertragung erfolgen, wie für den Fall eines Multicast auf der Bitübertragungsschicht (PHY). Für räumlich weiter entfernte Knoten erfolgt die Informationsverbreitung anhand logischer Verbindungen über Multihop und Multicast auf der Vermittlungsschicht (NET). Dabei ist es möglich, Teile der Information über unterschiedliche Pfade zu übermitteln, um die Information schließlich am Zielknoten zusammenzuführen.

Entwurf und Optimierung von Mechanismen in drahtlosen Netzen erfolgen bisher überwiegend isoliert auf unterschiedlichen Schichten; auf der PHY-Schicht und der Sicherungsschicht (MAC) wird zumeist für den Single-Hop-Fall optimiert, auf der NET-Schicht wird vorwiegend der Multihop-Fall betrachtet. Für eine Unterstützung des genannten Kommunikationsmusters Punkt-zu-Mehrpunkt ist diese isolierte Betrachtung hinderlich, da die inhärenten Eigenschaften des Kommunikationskanals, wie etwa seine Broadcast-Natur bzw. seine zeit- und frequenzabhängige Kanalqualität, nur unzureichend ausgenutzt werden. Eine gemeinsame Optimierung von PHY/MAC/NET verspricht hohe Systemgewinne.

Um dieses Kommunikationsmuster in drahtlosen Multihop-Netzen optimal zu unterstützen, werden modular kombinierbare Protokolle und Verfahren auf den PHY, MAC und NET Schichten zum Einsatz kommen. Zur Einleitung von Systemübergängen (Transitionen), die das System zu dem gewünschten Arbeitspunkt überführen, erfolgt ein adaptives Umschalten von Protokollbausteinen und PHY-Mechanismen. Hierbei werden folgende Transitionen betrachtet: Übergang (1.) von Unicast zu Multicast sowie (2.) von nicht kooperativen zu kooperativen Mechanismen. Dabei ist insbesondere das Zusammenspiel über die einzelnen Protokollschichten hinweg zu berücksichtigen. Zu untersuchende Optimierungsziele sind hierbei u.a. Robustheit, Effizienz und Fairness. Die Abwägung zwischen unterschiedlichen Protokollbausteinen und Mechanismen ist abhängig vom betrachteten Optimierungsziel, von den Kommunikationsanforderungen der Teilnehmer, von den Beschränkungen der Leistungsfähigkeit der Knoten etc. Sie kann sowohl innerhalb jeder Kommunikationsschicht als auch gemeinsam und schichtenübergreifend erfolgen.

Um eine Bewertung der Lösungen zu gestatten und geeignete Transitionen auszuwählen, müssen angepasste Metriken bzw. Bewertungskriterien, wie etwa Durchsatz, Energiebedarf, Verzögerung etc., bestimmt werden. Somit erbringt Teilprojekt C01 einen wichtigen Beitrag für den geplanten SFB, da für eine umfassende Betrachtung zukünftiger Kommunikationssysteme mit automatisierter Transition zwischen funktional ähnlichen Mechanismen die Berücksichtigung der unteren Protokollschichten von hoher Bedeutung ist.