Modern communication devices are often equipped with multiple wireless communication interfaces with diverse characteristics. This enables exploiting a form of multi-connectivity known as interface diversity to provide path diversity with multiple communication interfaces. Interface diversity helps to combat the problems suffered by single-interface systems due to error bursts in the link, which are a consequence of temporal correlation in the wireless channel. The length of an error burst is an essential performance indicator for cyber-physical control applications with periodic traffic, as these define the period in which the control link is unavailable. However, the available interfaces must be correctly orchestrated to achieve an adequate trade-off between latency, reliability, and energy consumption. This work investigates how the packet error statistics from different interfaces impacts the overall latency-reliability characteristics and explores mechanisms to derive adequate interface diversity policies. For this, we model the optimization problem as a partially observable Markov Decision Process (POMDP), where the state of each interface is determined by a Gilbert-Elliott model whose parameters are estimated based on experimental measurement traces from LTE and Wi-Fi. Our results show that the POMDP approach provides an all-round adaptable solution, whose performance is only 0.1% below the absolute upper bound, dictated by the optimal policy under the impractical assumption of full observability.


翻译:现代通信设备往往配备具有多种特点的多无线通信界面。 这使得能够利用被称为界面多样性的多连接形式,为多通信界面提供路径多样性。 界面多样性有助于解决因链接中因时间相关性造成的错误爆发而导致的单一界面系统因链接中因断裂而遇到的问题。 错误爆裂的长度是具有定期交通的网络物理控制应用程序的一个基本性能指标,因为这些指标界定了控制链接无法连接的时期。 但是,必须正确调整现有界面,以实现延缓性、可靠性和能源消耗之间的适当取舍。 这项工作调查了不同界面的包包错误统计如何影响总体惯性- 可靠性特征,并探索了产生适当界面多样性政策的机制。 为此,我们将优化问题模拟为部分可观测的Markov 决策程序(POMDP), 每个界面的状态由Gilbert- Elliottt 模型确定, 该模型的参数是根据LTE和Wi-Fi的实验测量痕迹估算的参数。 我们的结果表明, POMDP 方法提供了全面可调整性能度的绝对性假设, 其性要求只有0.1%。

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