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IEEE 802.11无线局域网电源管理策略性能分析及优化

作 者: 陆汉城
导 师: 朱艺华;李燕君
学 校: 浙江工业大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: IEEE 802.11 电源管理 无线局域网络 建模
分类号: TN925.93
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 32次
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内容摘要


基于IEEE 802.11标准的无线局域网络(Wireless Local Area Network, WLAN)使用免执照的无线频带进行通信,由于其支持用户的移动性、部署灵活、可伸缩性强、维护成本低等优点得到广泛应用。众多支持IEEE 802.11标准的便携设备使用电池进行工作,由于电池能量的有限性,节能一直是IEEE 802.11无线局域网络的研究热点。IEEE 802.11的基本电源管理策略引入休眠模式,让处于空闲状态的移动站(Mobile Station)进入休眠状态以节省能量。然而,基本电源管理策略存在着不足,难以满足复杂多变的应用、多样的服务质量需求。因此,不少学者致力于对之进行改进。2010年,发表在《IEEE Transactions on Wireless Communications》的一篇论文,针对基础结构型无线局域网络(Infrastructure WLAN),提出了一种基于定时器的电源管理策略TPM(Timer-based Power Management),TPM在基本电源管理策略基础上添加了两个定时器即空闲时间定时器和休眠时间定时器,用于控制移动站的空闲时间和休眠时间。本文针对TPM电源管理策略,提出一种新的建模与分析方法,区分了移动站要发送的数据流和要从AP(Access Point)接收的数据流,并且利用泊松点过程分别模拟两个数据流的到达。该模型将移动站的操作划分为空闲、活跃与休眠三个基本状态,而且将活跃状态和休眠状态划分为多个子状态,以此对移动站在处于休眠状态时发送数据缓存队列与接收数据缓存队列进行详细分析。在移动站处理数据的时间符合指数分布的条件下,得到移动站处于空闲、活跃、休眠状态、活跃和休眠子状态的概率,以及平均能耗、休眠状态时发送缓冲区长度和接收缓冲区长度等重要指标。此外,对空闲时间定时器、休眠时间定时器以及数据包的到达率对节能策略的影响进行了数值分析与优化。本文的研究结果可应用于TPM的性能评估。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 IEEE 802.11 简介  10-15
    1.1.1 IEEE 802.11 标准  10-12
    1.1.2 IEEE 802.11 的发展  12-13
    1.1.3 IEEE 802.11 的特点  13-14
    1.1.4 IEEE 802.11 的应用  14-15
  1.2 IEEE 802.11 无线局域网络的研究热点  15-16
  1.3 本文的研究背景、主要研究内容与创新之处  16-20
    1.3.1 研究背景与意义  16-17
    1.3.2 国内外研究现状  17-19
    1.3.3 研究内容与创新之处  19-20
  1.4 论文的组织  20-21
第2章 IEEE 802.11 无线局域网络电源管理策略及其建模与分析方法  21-33
  2.1 IEEE 802.11 基本电源管理策略  21-24
    2.1.1 基础结构型网络的电源管理策略  21-23
    2.1.2 独立型网络的电源管理策略  23-24
  2.2 改进的电源管理策略  24-27
    2.2.1 基于quorum 电源管理策略  24-26
    2.2.2 截尾指数递增电源管理管理策略  26-27
  2.3 IEEE 802.11 电源管理策略的建模与分析  27-31
    2.3.1 基于泊松过程建模型与分析  27-29
    2.3.2 基于排队论与Markov 链的建模与分析  29-31
  2.4 本章小结  31-33
第3章 基于定时器的电源管理策略 TPM 介绍  33-39
  3.1 AP 端调度策略  33-34
  3.2 STA 端调度策略  34-35
  3.3 TPM 策略步骤分析  35-36
  3.4 TPM 性能分析  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 基于定时器电源管理策略 TPM 的改进模型及优化  39-53
  4.1 条件假设  39-41
  4.2 数学模型  41-49
    4.2.1 基本的状态划分模型  41-45
    4.2.2 细分的活跃状态模型  45-48
    4.2.3 细分的休眠状态模型  48-49
  4.3 关键指标  49-52
    4.3.1 基本状态稳态概率  49-50
    4.3.2 活跃与休眠子状态稳态概率  50-51
    4.3.3 平均能耗与缓存数据帧数  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 结论验证与分析  53-62
  5.1 参数设置  53-54
  5.2 基本状态概率  54-55
  5.3 节点平均能耗  55-57
  5.4 缓存数据帧数  57-60
  5.5 性能优化  60-62
第6章 结论与展望  62-64
  6.1 本文研究内容与总结  62
  6.2 未来工作展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读学位期间参加的科研项目和成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信 > 无线用户环路(无线接入网)
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