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Ad Hoc网络802.11 MAC层低功耗算法研究

论文摘要

由于Ad Hoc网络中的节点都采用电池供电,因此,节能非常重要。本文主要对MAC层的功率管理进行了研究。它假设所有节点同步工作;把时间轴分成一个个信标帧间隔(Beacon Interval,BI);所有节点在Ad Hoc通信指示信息(Ad Hoc Traffic Indication Message, ATIM)窗口期间处于活跃状态。Power Saving Mode (PSM)是IEEE 802.11标准的节能算法,它使用固定大小的ATIM窗口。它的基本思想是有数据分组发送的节点在ATIM窗口期间和目标节点进行握手。握手成功的节点对保持活跃状态并在ATIM窗口结束后发送数据分组,否则进入睡眠状态。该算法简单,比较容易实现。但是其固定大小的ATIM窗口在网络负载较轻时增加了不必要的能耗。动态节能模式(Dynamic PSM, DPSM)根据网络负载在一个ATIM窗口集中动态地选择ATIM窗口,从而改善了PSM出现的问题。但为每一个ATIM窗口分配一个缓冲队列且节点的ATIM窗口不同使设计变得复杂。本文在分析了PSM和DPSM的基础上,提出了一种改进的MAC算法:自适应节能模式(Adaptive PSM, APSM)。该算法使用一个预测定时器用来动态改变ATIM窗口,而使用PSM的ATIM窗口定时器限定ATIM窗口的最大值,从而不至于影响网络的性能。由于只增加了一个预测定时器,因此,没有显著地增加其他方面的开销。最后,用NS-2对提出的APSM进行了仿真验证。APSM在不显著改变网络吞吐量的前提下,最佳情况(50个节点,8 pkts/s,不移动,链路数为1)下,节点平均功耗比PSM降低52.6%,比DPSM降低10%;最坏情况(50个节点,8 pkts/s,最大移动速度2 m/s,链路数为25,停顿时间为0 s)下,节点平均功耗比PSM降低13.6%,比DPSM降低5%。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景和研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 本文的研究重点及方法
  • 1.4 论文结构和主要内容
  • 2 MAC层低功耗设计的目标及常用节能机制分析
  • 2.1 MAC层低功耗的设计目标
  • 2.2 IEEE 802.11 MAC层访问机制
  • 2.3 PSM算法及其性能分析
  • 2.4 动态PSM算法及其实现分析
  • 2.5 本章小结
  • 3 自适应节能算法的设计与实现
  • 3.1 自适应节能算法的设计
  • 3.2 自适应节能算法的实现
  • 3.3 本章小结
  • 4 试验仿真
  • 4.1 仿真参数设置
  • 4.2 仿真结果及分析
  • 4.3 本章小结
  • 5 结论
  • 5.1 本设计的创新点
  • 5.2 本设计的不足
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/3d79cbe75379c1135272c7ae.html