流量自适应的无线收发器节能算法

【摘要】：在基于IEEE 802.11标准的无线局域网络中,节点的无线收发器可以使用免执照的ISM无线频段(Industrial, Scientific, and Medical Bands)进行通信。因而,便携电脑和PDAs(Personal Digital Assistant)等移动计算设备大多配置了IEEE 802.11无线网络接口卡以方便接入到无线网络中。由于这些移动设备由能量非常有限的电池供电,因此,降低无线局域网中移动设备的能耗成为当前国内外的研究热点之一。 考虑到节点的无线收发器的能耗在节点的能耗中占相当大的比例,IEEE 802.11标准引入了电源管理(Power management)允许节点在无数据需要传递时进入休眠状态——将节点的无线收发器切换到休眠模式(即关闭无线收发器),以达到节能的目的。本文基于上述电源管理策略,主要对具有基础设施的无线网络中的节点的无线收发器的节能进行研究,提出了流量自适应的休眠调度TASS(Traffic Adaptive Sleeping Schedule)策略。 TASS策略将时间分为固定长度的时槽,时槽长度为信标间隔(Beacon Interval, BI)的整数倍,用调度序列来表示节点所处的清醒状态(包括接收数据、发送数据、以及空闲)或者休眠状态,利用Markov模型推导出节点平均休眠时槽个数、平均休眠时间长度、平均清醒时槽个数、平均清醒时间长度、节点的平均侦听信标次数、节点的平均状态切换次数、以及节点的总能耗等度量公式。此外,给出了一个优化节点的总能耗的优化模型。最后,应用MATLAB程序设计语言设计程序,针对流量符合Poisson分布和Gamma分布时,对TASS进行数值试验与分析。数值分析表明,本文所提出的TASS可以降低节点的无线收发器的能耗。 【关键词】：IEEE 802.11标准 无线收发器 电源管理 节能 流量自适应
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN859
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 论文的研究意义及背景10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本论文的创新之处及主要内容12-14
• 第2章 无线局域网技术和标准14-26
• 2.1 无线局域网简介14-19
• 2.1.1 无线局域网的基本概念14-16
• 2.1.2 无线局域网的不足之处16-17
• 2.1.3 常见的无线局域网的标准17-19
• 2.2 IEEE 802.11 MAC 层协议概述19-26
• 2.2.1 MAC 层19-23
• 2.2.2 网络连接23-26
• 第3章 IEEE 802.11 的电源管理策略26-47
• 3.1 有基础设施的无线网络的电源管理策略26-33
• 3.1.1 节点电源管理模式27-28
• 3.1.2 AP 如何发送TIM28
• 3.1.3 TIM 的类型28-29
• 3.1.4 竞争期AP 的动作29-30
• 3.1.5 无竞争期（CFP）AP 的动作30-32
• 3.1.6 竞争期处于PS 模式的节点的接收操作32
• 3.1.7 无竞争期中处于PS 模式的节点的接收操作32-33
• 3.1.8 活动状态节点的操作33
• 3.1.9 AP 的缓存计时功能33
• 3.2 IBSS 中的电源管理机制33-37
• 3.2.1 基本途径34-35
• 3.2.2 IBSS 中的电源管理初始化35
• 3.2.3 节点电源管理状态的改变35-36
• 3.2.4 ATIM 和帧的发送36-37
• 3.3 电源管理策略中存在的问题37-38
• 3.4 现有的电源管理机制改进方案38-47
• 3.4.1 Ad-Hoc 无线网络MAC 改进算法38-39
• 3.4.2 基于Quorum 的改进算法39-42
• 3.4.3 无线网络的休眠模式节能算法42-47
• 第4章 基于AP 的无线网络的流量自适应节能策略47-64
• 4.1 问题阐述47
• 4.2 基于AP 的IEEE 802.11 无线网络的电源管理概述47-49
• 4.3 流量自适应的休眠调度策略TASS49-50
• 4.4 TASS 策略的数学模型及性能度量指标50-56
• 4.5 TASS 策略的数值分析56-64
• 第5章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果70

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