移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的飛速增長(zhǎng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)張,無(wú)線(xiàn)通信能耗也隨之迅速增長(zhǎng)。尤其在高密度組網(wǎng)條件下,站點(diǎn)數(shù)量密集,通信頻繁,通信能耗大幅度增加。從信息傳輸?shù)慕嵌瓤?通信能耗由傳輸能耗和電路能耗組成,無(wú)線(xiàn)通信中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包除了包含有效的負(fù)載數(shù)據(jù),還包含大量幀頭和幀尾等無(wú)效指示信息,因此為降低通信能耗應(yīng)盡量減少無(wú)效信息的傳輸。對(duì)通信站點(diǎn)而言,為最小化通信能耗,站點(diǎn)在非工作狀態(tài)下應(yīng)盡量處于低功耗睡眠狀態(tài)。IEEE 802.11ax系統(tǒng)主要針對(duì)站點(diǎn)數(shù)量密集、接入頻繁、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量大的場(chǎng)景,為減少信道競(jìng)爭(zhēng)、優(yōu)化資源調(diào)度,MAC層采用了AP集中式控制方式,AP對(duì)信道資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,但同時(shí)帶來(lái)了信令開(kāi)銷(xiāo)增加等影響通信能耗的問(wèn)題。因此本文研究IEEE 802.11ax系統(tǒng)下,基于調(diào)度的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文首先概述了能效關(guān)鍵性能指數(shù),對(duì)能效增益進(jìn)行了定義。然后介紹了IEEE802.11ax系統(tǒng)中的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù),包括基于低功耗喚醒接收機(jī)的站點(diǎn)休眠技術(shù),基于OFDMA的節(jié)能調(diào)度方式以及目標(biāo)喚醒時(shí)間調(diào)度方式。然后對(duì)基于休眠的調(diào)度方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先基于低功耗喚醒接收機(jī)設(shè)計(jì)了適用于IEEE 802.11ax系統(tǒng)的目標(biāo)喚醒時(shí)間節(jié)能調(diào)度機(jī)制,通過(guò)該方式進(jìn)一步降低了站點(diǎn)能耗。然后對(duì)低功耗喚醒接收機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了基于Walsh碼序列喚醒多用戶(hù)的喚醒包,降低了喚醒包長(zhǎng)度和誤喚醒概率,并在喚醒多用戶(hù)后直接發(fā)送下行打捆數(shù)據(jù)包,實(shí)現(xiàn)了可觀(guān)的能效增益。最后基于IEEE 802.11ax的OFDMA調(diào)度方式提出了基于時(shí)間復(fù)用的節(jié)能調(diào)度方式,將頻分后的資源塊再時(shí)分,減少信令開(kāi)銷(xiāo)和信道競(jìng)爭(zhēng),并通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了時(shí)間復(fù)用調(diào)度方式下的能效增益。本文所提出的基于調(diào)度的IEEE 802.11ax節(jié)能技術(shù)優(yōu)化能夠有效降低通信能耗,對(duì)于未來(lái)高密度網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能技術(shù)研究具有重要的作用。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN929.5
【部分圖文】：

圖 2-1 數(shù)據(jù)在 IEEE 802.11 中的封裝相同傳輸條件下，即相同的傳輸功率和電路功率條件下，和傳輸方式 2 傳輸相同負(fù)載數(shù)據(jù)（有效數(shù)據(jù)）的時(shí)間分別：1 2t t輸方式 1 下的能耗1E 為：1 1 c1E Pt Pt方式 2 下的能耗2E 為：2 2 c2E Pt Pt本文將能效增益EH 定義為以傳輸方式 1 傳輸相同負(fù)載數(shù)據(jù)

種降低功耗的硬件結(jié)構(gòu)即低功耗喚醒接收機(jī)（Low Power Wake-Up Receiver，P-WUR）[33][34][43]來(lái)解決上述問(wèn)題，將LP-WUR應(yīng)用到IEEE 802.11 系列標(biāo)準(zhǔn)中來(lái)優(yōu)站點(diǎn)功耗。本節(jié)將概述基于LP-WUR的站點(diǎn)休眠技術(shù)。LP-WUR的電路結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示，由 802.11 主接收機(jī)電路（Main Radio）和功耗喚醒接收機(jī)（LP-WUR）組成。其中，主電路用來(lái)收發(fā)數(shù)據(jù)，通常情況下，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，只在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)。主電路進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)有兩種況，第一種情況是當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，主電路自動(dòng)開(kāi)啟，第二種情況是當(dāng)AP發(fā)送給該站點(diǎn)的下行數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)首先給LP-WUR發(fā)送一個(gè)簡(jiǎn)單的喚醒包Wake-Up Packet,WUP），LP-WUR接收到AP發(fā)送的WUP后喚醒主電路。LP-WUR不用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只是一個(gè)簡(jiǎn)單的接收機(jī)，不帶有發(fā)射機(jī)，一直于開(kāi)啟狀態(tài)，檢測(cè)并接收AP發(fā)送的喚醒數(shù)據(jù)包來(lái)喚醒主電路進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。不同電路開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)的高功耗，LP-WUR開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，功率消耗較低一般小于 100μW。

Individual TWT 中數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程如圖 2-5 所示，首先是 TW IEEE 802.11ah 中類(lèi)似，STA 發(fā)送 TWT Req 包，AP 接收到送 TWT Resp 包回應(yīng) STA 的 TWT 請(qǐng)求。成功建立 TWT 協(xié)議開(kāi)始發(fā)送一個(gè) Trigger 幀，STA 在 TWT SP 開(kāi)始前醒來(lái)等待A 接收到 Trigger 幀之后，如果在當(dāng)前 Trigger 幀中被調(diào)度則果不在當(dāng)前Trigger幀中被調(diào)度且該Trigger幀的級(jí)聯(lián)域(CasA 需要保持工作狀態(tài)等待接收其后的 Trigger 幀，否則進(jìn)入由于 IEEE 802.11ax 系統(tǒng)下，站點(diǎn)密集，AP 通常和大量T 過(guò)程。因此 Individual TWT 調(diào)度過(guò)程中，建立 Individual協(xié)商好的 Individual TWT 時(shí)間點(diǎn)醒來(lái)等待通信，存在喚T 過(guò)程中不被調(diào)度的問(wèn)題。不被調(diào)度的站點(diǎn)被喚醒，增加了模式的切換次數(shù)，更主要的是增加了站點(diǎn)能耗。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 康甜;基于休眠策略的無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2818110