无线局域网功率控制节能机制研究

摘要

信息及通信技术（Information and Communication Technologies，ICT）领域的节能问题已成为当前业界和学术界研究的热点问题。作为信息与通信技术领域能量消耗主要来源之一，无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）的节能问题更加引人关注。现如今，随着智能手机、平板设备等无线设备的普及，无线数据业务量飙升，WLAN接入点（Access Point，AP）数目急速增长，在为终端用户提供便捷的网络接入服务的同时，带来大量的电力能源消耗。IEEE802.11n协议由于实现物理层和MAC层的改进优化，极大地提高的了用户的传输速率，成为WLAN的主流协议方案，配备于大量的WLAN设备上。对于WLAN节能技术的研究，特别对基于IEEE802.11n协议无线局域网AP设备的节能技术研究，能够为网络运营商带来实际的成本降低，对于ICT领域以及全球的节能进程都有着积极的作用，具有很高的研究价值和研究意义。本文旨在研究基于 IEEE802.11n协议的节能机制，从运营商的角度出发，节能目标为广泛部署的WLAN中的AP节点。通过研究使AP节点能耗降低，能效提升的机制，降低整个 WLAN及无线接入网的能耗，提升其能量效率。
　　本文首先通过对WLAN设备能耗模型的建模和分析，提出了评估设备能耗的标准，分别用平均能耗和单位能耗表征设备的能耗和能效性能。从理论上详细分析了设备能耗的计算方法，给出基于IEEE802.11n协议的WLAN设备能耗计算理论模型。其次针对WLAN无线接入点提出了适用于IEEE802.11n协议的自适应传输功率控制机制（Adaptive Transmission Power Control Mechanism，A-TPCM）。A-TPCM的主旨是通过信道估计调整WLAN设备的传输功率，使WLAN设备能够在传输状态时使用较低的传输功率，同时实现在不同信道条件下自适应的调整传输功率。A-TPCM针对IEEE802.11n协议，引入子帧错误概率的概念，采用对BlockACK统计处理的方式进行信道估计，不需要修改现有协议，可以方便的应用于WLAN设备。A-TPCM的优势还在于其既支持802.11n的AP设备的节能，对用户侧设备也同样适用，并且向后兼容于IEEE802.11a/b/g设备。最后，本文利用OPNET软件设计和实现了WLAN设备的仿真模型，对A-TPCM的性能进行了验证。结果表明，在不同的仿真场景中，A-TPCM都有效的降低了WLAN设备的能量消耗，提升了其能量效率。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状及面临的挑战

1.3 本文组织结构及章节安排

第二章 802.11n设备能耗模型的建模和分析

2.1 IEEE 802.11n协议新特性

2.2 802.11n设备能耗理论分析

2.3 本章小结

第三章 自适应功率控制节能机制的算法设计

3.1 适用场景

3.2 算法设计描述

3.3 算法方案流程

第四章 自适应功率控制节能机制的仿真验证

4.1 OPNET仿真模型设计与实现

4.2 仿真基本设置

4.3 算法仿真验证及分析

4.4 算法对网络性能的影响

4.5 本章小结

结束语

参考文献

致谢

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