流量自適應(yīng)的無線收發(fā)器節(jié)能算法

【摘要】：在基于IEEE 802.11標(biāo)準的無線局域網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點的無線收發(fā)器可以使用免執(zhí)照的ISM無線頻段(Industrial, Scientific, and Medical Bands)進行通信。因而,便攜電腦和PDAs(Personal Digital Assistant)等移動計算設(shè)備大多配置了IEEE 802.11無線網(wǎng)絡(luò)接口卡以方便接入到無線網(wǎng)絡(luò)中。由于這些移動設(shè)備由能量非常有限的電池供電,因此,降低無線局域網(wǎng)中移動設(shè)備的能耗成為當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點之一。 考慮到節(jié)點的無線收發(fā)器的能耗在節(jié)點的能耗中占相當(dāng)大的比例,IEEE 802.11標(biāo)準引入了電源管理(Power management)允許節(jié)點在無數(shù)據(jù)需要傳遞時進入休眠狀態(tài)——將節(jié)點的無線收發(fā)器切換到休眠模式(即關(guān)閉無線收發(fā)器),以達到節(jié)能的目的。本文基于上述電源管理策略,主要對具有基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點的無線收發(fā)器的節(jié)能進行研究,提出了流量自適應(yīng)的休眠調(diào)度TASS(Traffic Adaptive Sleeping Schedule)策略。 TASS策略將時間分為固定長度的時槽,時槽長度為信標(biāo)間隔(Beacon Interval, BI)的整數(shù)倍,用調(diào)度序列來表示節(jié)點所處的清醒狀態(tài)(包括接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、以及空閑)或者休眠狀態(tài),利用Markov模型推導(dǎo)出節(jié)點平均休眠時槽個數(shù)、平均休眠時間長度、平均清醒時槽個數(shù)、平均清醒時間長度、節(jié)點的平均偵聽信標(biāo)次數(shù)、節(jié)點的平均狀態(tài)切換次數(shù)、以及節(jié)點的總能耗等度量公式。此外,給出了一個優(yōu)化節(jié)點的總能耗的優(yōu)化模型。最后,應(yīng)用MATLAB程序設(shè)計語言設(shè)計程序,針對流量符合Poisson分布和Gamma分布時,對TASS進行數(shù)值試驗與分析。數(shù)值分析表明,本文所提出的TASS可以降低節(jié)點的無線收發(fā)器的能耗。 【關(guān)鍵詞】：IEEE 802.11標(biāo)準 無線收發(fā)器 電源管理 節(jié)能 流量自適應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TN859
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 論文的研究意義及背景10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本論文的創(chuàng)新之處及主要內(nèi)容12-14
• 第2章 無線局域網(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準14-26
• 2.1 無線局域網(wǎng)簡介14-19
• 2.1.1 無線局域網(wǎng)的基本概念14-16
• 2.1.2 無線局域網(wǎng)的不足之處16-17
• 2.1.3 常見的無線局域網(wǎng)的標(biāo)準17-19
• 2.2 IEEE 802.11 MAC 層協(xié)議概述19-26
• 2.2.1 MAC 層19-23
• 2.2.2 網(wǎng)絡(luò)連接23-26
• 第3章 IEEE 802.11 的電源管理策略26-47
• 3.1 有基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)的電源管理策略26-33
• 3.1.1 節(jié)點電源管理模式27-28
• 3.1.2 AP 如何發(fā)送TIM28
• 3.1.3 TIM 的類型28-29
• 3.1.4 競爭期AP 的動作29-30
• 3.1.5 無競爭期（CFP）AP 的動作30-32
• 3.1.6 競爭期處于PS 模式的節(jié)點的接收操作32
• 3.1.7 無競爭期中處于PS 模式的節(jié)點的接收操作32-33
• 3.1.8 活動狀態(tài)節(jié)點的操作33
• 3.1.9 AP 的緩存計時功能33
• 3.2 IBSS 中的電源管理機制33-37
• 3.2.1 基本途徑34-35
• 3.2.2 IBSS 中的電源管理初始化35
• 3.2.3 節(jié)點電源管理狀態(tài)的改變35-36
• 3.2.4 ATIM 和幀的發(fā)送36-37
• 3.3 電源管理策略中存在的問題37-38
• 3.4 現(xiàn)有的電源管理機制改進方案38-47
• 3.4.1 Ad-Hoc 無線網(wǎng)絡(luò)MAC 改進算法38-39
• 3.4.2 基于Quorum 的改進算法39-42
• 3.4.3 無線網(wǎng)絡(luò)的休眠模式節(jié)能算法42-47
• 第4章 基于AP 的無線網(wǎng)絡(luò)的流量自適應(yīng)節(jié)能策略47-64
• 4.1 問題闡述47
• 4.2 基于AP 的IEEE 802.11 無線網(wǎng)絡(luò)的電源管理概述47-49
• 4.3 流量自適應(yīng)的休眠調(diào)度策略TASS49-50
• 4.4 TASS 策略的數(shù)學(xué)模型及性能度量指標(biāo)50-56
• 4.5 TASS 策略的數(shù)值分析56-64
• 第5章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64
• 5.2 展望64-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69-70
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果70

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