IEEE 802.16e空闲模式的优化与性能分析

在应用IEEE 802.16e协议的无线城域网中,为了节约移动终端的电池能量,可以采用空闲模式节能机制;文中分析了IEEE 802.16e协议中的空闲模式的节能机制,并且为了更进一步节约电池能量,引入关闭期,建立了带启动期和关闭期的多重休假Geom/G/1排队系统;使用嵌入Markov链方法,推导出排队模型的性能指标,得到IEEE 802.16e中空闲模式节能方案中相应的数据帧平均响应时间、平均数据帧数、系统切换率及能量节省率;并且利用数值例子刻画了性能指标和系统配置参数之间的关系.     

增强的IEEE 802.16e节能机制

为了提高电池供电的宽带无线接入设备的能量效率,通过建立IEEE 802.16e休眠模式的马尔可夫分析模型,研究了体眠机制的能量效率,分析了功率损耗和数据包平均延时之间的关系,建议了一种动态算法来适应终端的随机化业务,理论分析和NS2仿真结果都表明建议的算法能在整个休眠模式中节省较多的终端能量.     

IEEE 802.16e中空闲模式节能方案分析

为减少移动终端的功率消耗,IEEE802.16e提出空闲模式的节能机制。根据空闲模式的机制,建立带启动期的多重休假Geom/G/1队列模型。使用嵌入Markov链方法,推导出模型性能指标,得到IEEE802.16e中空闲模式节能方案中相应的性能指标。通过数值例子和仿真结果,进一步比较了性能指标和系统配置参数之间的关系。     

计数器驱动的IEEE 802.16e休眠模式研究

为了降低移动终端的能量消耗以及对基站空口资源的占用,IEEE 802.16e标准定义了休眠模式。针对计数器驱动的休眠工作模式与IEEE 802.16e标准不能较好兼容的局限,提出了改进的计数器驱动休眠算法,建立马尔可夫链模型分析其性能,推导出平均时延、平均功耗与计数器门限值等参数之间的内在关系,在此基础上给出了不同QoS要求的连接所对应的参数设置方案。     

基于自相似流的IEEE 802.16e休眠算法

为了减少移动站点的功率消耗,降低服务基站空中资源的使用,IEEE802.16e引入了休眠模式。移动站点与服务基站协商后进入休眠周期并暂时终止业务服务。休眠模式算法目前研究工作大都基于包到达服从泊松过程的假定来设计与分析算法,但研究表明,数据包到达的时间间隔遵循类似Pareto分布的重尾分布。针对网络流量的自相似特性,提出指数递减的休眠模式算法。理论分析与实验表明,此算法在平均响应时间和平均能量消耗方面都要优于IEEE802.16e协议所建议的指数递增休眠模式算法。     

提高移动站点综合节能性能的新算法及性能分析

为减少移动站点(MS)的平均能耗(AEC)和其接收数据帧的平均等待时间(AWT),在分析IEEE802.16e规定的节能算法的基础上提出了一种休眠窗口的混合增长算法.该算法通过改变休眠窗口的增长速度,提高了移动站点节能综合性能.通过与IEEE802.16e规定的节能算法的对比分析和实验仿真验证了该算法的良好性能,并进一步考查了休眠模式中参数对算法性能的影响,有助于参数值的选取.结果表明:混合增长算法可以在获得更好节能特性的同时大大减少平均等待时间,尤其在到达率较低时,混合增长算法的平均能耗比指数增长算法降低15%～20%,平均等待时间减少50%～70%.     

IEEE802.16中基于非实时业务的节能算法

IEEE802.16系统中采用节能机制（PSM）来延长移动设备的电池使用寿命。针对非实时业务,IEEE802.16e和IEEE802.16m中的节能机制,通过令睡眠窗口指数倍增长来进行休眠,牺牲了大量的数据包响应时间来换取节能效果。为此,根据数据包到达的平均时间间隔,提出了一种动态设定移动终端（MS）睡眠周期的休眠算法nPSM。由基站（BS）在数据包到达时计算数据包平均到达间隔,并在下一次与移动终端通信过程中,通过下行数据包以捎带的方式将该信息传递给移动终端,作为后续休眠周期的长度。结合数学分析和仿真实验,验证了所提休眠算法相比现有针对非实时业务的节能算法,在低通信负载下,在减少数据包响应延时的同时提高了节能效果。     

IEEE 802.16e中节能类型Ⅰ的排队性能分析

根据IEEE 802.16e中的休眠模式节能类型Ⅰ的工作机制,建立休假长度呈指数变化的多重休假排队模型。给出稳态队长、平均等待时间、平均忙循环等排队参数。推导出能量节省率和平均响应时间性能指标的表达式,通过数值例子得到系统性能指标与初始休眠窗口大小的依赖关系。     

双向链路下IEEE 802.16e中节能类型Ⅲ的性能分析

为了有效地节省移动终端(mobile station,MS)的能量消耗,延长无线城域网中MS的生命期,综合考虑了IEEE 802.16e节能类型III的双向链路,将上行链路抽象为一个服务台,下行链路抽象为另一个服务台,将休眠状态和侦听状态抽象为休假期,建立了一个两服务台同步休假的多重休假排队系统。应用半马尔可夫过程方法,导出了排队系统的稳态分布。给出了IEEE 802.16e节能类型III中上/下链路数据帧的平均延时和能量节省率等性能指标的表达式,并通过数值例子定量刻画了系统参数对系统性能的影响。     

双向链路下IEEE802.16e中节能类型III的性能分析

为了有效地节省移动终端(mobile station,MS)的能量消耗,延长无线城域网中MS的生命期,综合考虑了IEEE 802.16e节能类型III的双向链路,将上行链路抽象为一个服务台,下行链路抽象为另一个服务台,将休眠状态和侦听状态抽象为休假期,建立了一个两服务台同步休假的多重休假排队系统。应用半马尔可夫过程方法,导出了排队系统的稳态分布。给出了IEEE 802.16e节能类型III中上/下链路数据帧的平均延时和能量节省率等性能指标的表达式,并通过数值例子定量刻画了系统参数对系统性能的影响。     

IEEE 802.16j中继站睡眠模式的研究

IEEE 802.16j标准在IEEE 802.16d/e标准的基础上引入了中继站。由于有的中继站具有便携、游牧,甚至移动的特性,往往采用电池或者太阳能供电的方式,中继站的能量节省问题也随之而来。中继站睡眠模式作为能量节省的重要手段,对其进行研究是十分必要和有用的。介绍了IEEE 802.16j RS睡眠机制,并构建了中继站睡眠模式下的能量消耗模型和帧时延模型。然后用概率统计的方法对模型进行了仿真,并就各参数对平均能量消耗和平均帧时延的影响进行了分析。     

基于IEEE 802.16e的睡眠模式的改进机制

IEEE 802.16e标准中使用了睡眠模式以达到降低移动台的能量消耗和基站接口资源的使用。介绍了IEEE 802.16e标准的睡眠模式的特性,然后给出一种基于可变睡眠周期能量的改进机制,并在四种实际模型下与标准机制进行比较。从仿真结果可以看出改进机制比标准机制能更有效地节约能量,最后研究了关键参数对于改进机制性能的影响。     

IEEE 802.16j中继站睡眠模式改进算法

IEEE 802.16j标准在IEEE 802.16e标准的基础上引入了中继站。中继站睡眠模式是能量节省的重要手段。其中各参数的选取关系到RS睡眠模式的效果——平均能量消耗和平均帧时延。用概率统计的方法构建了IEEE 802.16j RS睡眠模式下的能量消耗模型和帧时延模型,通过对睡眠模式各窗口参数的分析,提出了根据业务流动态改变窗口参数的算法,并且对改进前后的算法进行了仿真分析。     

改进的IEEE802．16e睡眠模式算法

IEEE802．16e标准采用睡眠模式降低移动台的能量消耗。提出一种改进的睡眠模式控制算法,该算法根据接入速率的变化动态调整睡眠模式的睡眠周期。在给出的4种实际模型上比较IEEE802．16e标准算法与改进算法,结果表明改进算法在低接入速率下能节约更多能量,在高接入速率下与标准算法的性能相当。     

Power-saving mechanisms for energy efficient IEEE 802.16e/m

Efforts to reduce CO₂ emission regarded as a main reason of the green house effect are widely performed in Information and Communications Technology (ICT) industry. In particular, as fast growing mobile communications services consume more energy, there are wide efforts to increase energy efficiency in the area of Mobile Station (MS), radio Base Stations (BS), network controllers, and core networks. User's concern, however, is more focused on optimization of energy efficiency in MS with limited battery capacity, because MS consumes much energy for wide broadband data services in data-centric communications services with 4G technology rather than legacy voice-centric communications services.The key idea of power saving mechanism (PSM) in MS is to operate sleep-mode that the MS turns down main elements when there is no data to receive/transmit in order to save battery power. With legacy voice-centric communication services, traffic pattern is rather simple and well-known so that the sleep-mode of PSM is well operated. However, in 4G technology for various data-centric services power saving mechanism should be adaptive to changing traffic condition in order to achieve optimal energy efficiency. Thus, holistic perspective for power saving techniques is needed in consideration of characteristics of services and QoS constraints, multiple applications support, remained battery power, handover process, Multicast Broadcast Service (MBS) support, and so on.This paper surveys various power saving mechanisms proposed for IEEE 802.16e/m. We first present the basic operating mechanism of PSM and research issues for performance enhancement. Based on their limitations and potentials, we then review several proposals of PSM for IEEE 802.16m, an evolutional technology of IEEE 802.16e. It will be interesting for readers to observe that once PSM was standardized in IEEE 802.16e, many new ideas have been proposed to improve the performance of the original PSM, and some of them are survived and adopted to new standard technique in the advanced IEEE 802.16m.     

IEEE802.16e中休眠模式的建模与分析

为提高IEEE 802.16e中Ⅰ-型节能方案的服务质量,用马尔可夫到达过程刻画数据流的到达,建立带有多重异构休假的离散时间DMAP/G/1排队模型.采用分解定理方法和Little公式完成该排队模型的理论,分析并导出IEEE 802.16e中休眠工作模式下能源节约率和数据包平均延迟时间等系统性能指标.通过数值例子证明,...     

IEEE802.16e睡眠模式的改进和硬件设计

IEEE802.16e标准支持终端的移动性,能量消耗成为非常重要的问题,因此,标准提出了节能机制睡眠模式减少移动站点（MS）的功率消耗。草案中提出的睡眠窗口指数增长算法在低业务量情况下,响应时间过长。提出了指数加权滑动增长算法解决这一问题,理论分析了新算法的平均响应时间和平均消耗能量两性能指标,对算法进行了硬件设计和整体系统的硬件结构设计,通过仿真对比了这两种算法的性能,证实后者在现实应用环境下具有较好的性能。进一步分析了睡眠模式各参数对上述性能指标的影响,对参数值的选取有参考价值。