IEEE802.11固定基础设施WLAN的节能策略分析和改进

摘要

近年来,无线网络技术和应用发展迅猛,其中无线局域网(WLAN)最令人关注。人们使用无线手持设备通过WLAN的固定基础设施(AP)可随时访问互联网。手持设备普遍使用容量有限的电池供电。随着传输数据增多,设备续航时间缩短。这制约了WLAN应用的发展。因此提高电池的能量效率,已经成为一个重要的研究课题。
　　 IEEE802.11是WLAN中使用最广泛的无线协议。它支持节能模式(PSM),允许设备站点在无数据通信时,进入低功率的睡眠状态。本文首先在流行的网络仿真器NS-2中实现IEEE802.11 PSM,然后通过仿真测量PSM下站点的能量效率与网络性能,进而分析重要的网络参数和PSM设置参数对站点能量效率的影响。由于未考虑网络拓扑结构和数据流量的变化,标准PSM不能自适应地调整设置参数或节能策略。
　　 为了解决这一问题,本文提出了自适应节能模式(APSM)。在APSM中,AP动态地记录网络拓扑与数据流的动态变化情况,并将这些变化情况周期地传送给站点。站点根据这些信息,自适应地选择合适的节能参数和节能策略。本文在NS-2中实现APSM,并在多种网络结构和负载条件下,对其进行了有效性验证。仿真结果表明了APSM的能量高效性。与标准的PSM相比,APSM中的站点最多可节省40％的能量。同时,APSM对各站点的数据吞吐量的影响很小,与标准的差距控制在5％以内。APSM中数据包延迟与标准PSM相比略有增加,延迟的平均增加值在0.1秒内。因此,APSM可以明显提高站点的能量效率,对网络性能的细微影响能够为大部分应用所接受。