基于调度的IEEE802.11ax节能技术研究
发布时间：2020-09-14 11:18
移动通信业务的飞速增长导致网络规模不断扩张,无线通信能耗也随之迅速增长。尤其在高密度组网条件下,站点数量密集,通信频繁,通信能耗大幅度增加。从信息传输的角度看,通信能耗由传输能耗和电路能耗组成,无线通信中传输的数据包除了包含有效的负载数据,还包含大量帧头和帧尾等无效指示信息,因此为降低通信能耗应尽量减少无效信息的传输。对通信站点而言,为最小化通信能耗,站点在非工作状态下应尽量处于低功耗睡眠状态。IEEE 802.11ax系统主要针对站点数量密集、接入频繁、业务数据量大的场景,为减少信道竞争、优化资源调度,MAC层采用了AP集中式控制方式,AP对信道资源进行统一调度,但同时带来了信令开销增加等影响通信能耗的问题。因此本文研究IEEE 802.11ax系统下,基于调度的节能优化设计。本文首先概述了能效关键性能指数,对能效增益进行了定义。然后介绍了IEEE802.11ax系统中的节能关键技术,包括基于低功耗唤醒接收机的站点休眠技术,基于OFDMA的节能调度方式以及目标唤醒时间调度方式。然后对基于休眠的调度方式进行了优化设计。首先基于低功耗唤醒接收机设计了适用于IEEE 802.11ax系统的目标唤醒时间节能调度机制,通过该方式进一步降低了站点能耗。然后对低功耗唤醒接收机进行了优化设计,设计了基于Walsh码序列唤醒多用户的唤醒包,降低了唤醒包长度和误唤醒概率,并在唤醒多用户后直接发送下行打捆数据包,实现了可观的能效增益。最后基于IEEE 802.11ax的OFDMA调度方式提出了基于时间复用的节能调度方式,将频分后的资源块再时分,减少信令开销和信道竞争,并通过仿真分析验证了时间复用调度方式下的能效增益。本文所提出的基于调度的IEEE 802.11ax节能技术优化能够有效降低通信能耗,对于未来高密度网络中的节能技术研究具有重要的作用。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：
图 2-1 数据在 IEEE 802.11 中的封装相同传输条件下，即相同的传输功率和电路功率条件下，和传输方式 2 传输相同负载数据（有效数据）的时间分别：1 2t t输方式 1 下的能耗1E 为：1 1 c1E Pt Pt方式 2 下的能耗2E 为：2 2 c2E Pt Pt本文将能效增益EH 定义为以传输方式 1 传输相同负载数据
种降低功耗的硬件结构即低功耗唤醒接收机（Low Power Wake-Up Receiver，P-WUR）[33][34][43]来解决上述问题，将LP-WUR应用到IEEE 802.11 系列标准中来优站点功耗。本节将概述基于LP-WUR的站点休眠技术。LP-WUR的电路结构如图 2.2 所示，由 802.11 主接收机电路（Main Radio）和功耗唤醒接收机（LP-WUR）组成。其中，主电路用来收发数据，通常情况下，电路处于关闭状态，只在数据传输时处于开启状态。主电路进入开启状态有两种况，第一种情况是当有数据需要发送时，主电路自动开启，第二种情况是当AP发送给该站点的下行数据包时，会首先给LP-WUR发送一个简单的唤醒包Wake-Up Packet,WUP），LP-WUR接收到AP发送的WUP后唤醒主电路。LP-WUR不用来进行数据传输，只是一个简单的接收机，不带有发射机，一直于开启状态，检测并接收AP发送的唤醒数据包来唤醒主电路进行数据接收。不同电路开启状态时的高功耗，LP-WUR开启状态时，功率消耗较低一般小于 100μW。
Individual TWT 中数据传输过程如图 2-5 所示，首先是 TW IEEE 802.11ah 中类似，STA 发送 TWT Req 包，AP 接收到送 TWT Resp 包回应 STA 的 TWT 请求。成功建立 TWT 协议开始发送一个 Trigger 帧，STA 在 TWT SP 开始前醒来等待A 接收到 Trigger 帧之后，如果在当前 Trigger 帧中被调度则果不在当前Trigger帧中被调度且该Trigger帧的级联域(CasA 需要保持工作状态等待接收其后的 Trigger 帧，否则进入由于 IEEE 802.11ax 系统下，站点密集，AP 通常和大量T 过程。因此 Individual TWT 调度过程中，建立 Individual协商好的 Individual TWT 时间点醒来等待通信，存在唤T 过程中不被调度的问题。不被调度的站点被唤醒，增加了模式的切换次数，更主要的是增加了站点能耗。
本文编号：2818110
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：
图 2-1 数据在 IEEE 802.11 中的封装相同传输条件下，即相同的传输功率和电路功率条件下，和传输方式 2 传输相同负载数据（有效数据）的时间分别：1 2t t输方式 1 下的能耗1E 为：1 1 c1E Pt Pt方式 2 下的能耗2E 为：2 2 c2E Pt Pt本文将能效增益EH 定义为以传输方式 1 传输相同负载数据
种降低功耗的硬件结构即低功耗唤醒接收机（Low Power Wake-Up Receiver，P-WUR）[33][34][43]来解决上述问题，将LP-WUR应用到IEEE 802.11 系列标准中来优站点功耗。本节将概述基于LP-WUR的站点休眠技术。LP-WUR的电路结构如图 2.2 所示，由 802.11 主接收机电路（Main Radio）和功耗唤醒接收机（LP-WUR）组成。其中，主电路用来收发数据，通常情况下，电路处于关闭状态，只在数据传输时处于开启状态。主电路进入开启状态有两种况，第一种情况是当有数据需要发送时，主电路自动开启，第二种情况是当AP发送给该站点的下行数据包时，会首先给LP-WUR发送一个简单的唤醒包Wake-Up Packet,WUP），LP-WUR接收到AP发送的WUP后唤醒主电路。LP-WUR不用来进行数据传输，只是一个简单的接收机，不带有发射机，一直于开启状态，检测并接收AP发送的唤醒数据包来唤醒主电路进行数据接收。不同电路开启状态时的高功耗，LP-WUR开启状态时，功率消耗较低一般小于 100μW。
Individual TWT 中数据传输过程如图 2-5 所示，首先是 TW IEEE 802.11ah 中类似，STA 发送 TWT Req 包，AP 接收到送 TWT Resp 包回应 STA 的 TWT 请求。成功建立 TWT 协议开始发送一个 Trigger 帧，STA 在 TWT SP 开始前醒来等待A 接收到 Trigger 帧之后，如果在当前 Trigger 帧中被调度则果不在当前Trigger帧中被调度且该Trigger帧的级联域(CasA 需要保持工作状态等待接收其后的 Trigger 帧，否则进入由于 IEEE 802.11ax 系统下，站点密集，AP 通常和大量T 过程。因此 Individual TWT 调度过程中，建立 Individual协商好的 Individual TWT 时间点醒来等待通信，存在唤T 过程中不被调度的问题。不被调度的站点被唤醒，增加了模式的切换次数，更主要的是增加了站点能耗。
【参考文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 康甜;基于休眠策略的无线蜂窝网络节能技术研究[D];北京邮电大学;2013年
本文编号：2818110
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/2818110.html
