基于IEEE8 O 2.11協(xié)議的WLAN節(jié)省能耗的策略
加入技術(shù)交流群
3 對IEEE 802．11節(jié)能機(jī)制中輪詢方案的改進(jìn)
IEEE 802．11協(xié)議的MAC層提供了DCF和PCF兩種不同的存取方式。DCF稱為分布式協(xié)調(diào)功能(Distributed Coordination Function)，采用分布式的方法，由所有的結(jié)點(diǎn)來競爭信道的使用權(quán)，因此會有沖突的問題發(fā)生。PCF稱為點(diǎn)協(xié)調(diào)功能，采用集中式的管理的方式，由一個(gè)
基本服務(wù)區(qū)(BSA)中的訪問點(diǎn)(AP)來管理信道的使用，所有其它的結(jié)點(diǎn)按照某種輪詢方案(poiling scheme)來接受該AP的管理。如果能夠有效地執(zhí)行輪詢方案，則可能改善信道的利用率，增加系統(tǒng)的節(jié)能效果。在PCF方式中，一個(gè)超幀被分成無競爭階段(Contention Free Period，CFP)和競爭階段(Contention Period，CP)兩部分，其中CP是采用DCF的方式，而CFP則是采用輪詢的方式。在CFP內(nèi)，AP負(fù)責(zé)去選擇位于輪詢表中的結(jié)點(diǎn)，輪詢的順序是依照結(jié)點(diǎn)標(biāo)識號碼(AID)的大小，由小到大依次輪詢，如果這些無競爭階段可輪詢的結(jié)點(diǎn)中有一些結(jié)點(diǎn)是處于節(jié)能模式，則在CFP開始的時(shí)候，就須將自己的能量管理狀態(tài)調(diào)整到活躍狀態(tài)以接收來自AP的輪詢幀，在傳送完數(shù)據(jù)幀之后再將其調(diào)整到節(jié)能模式。如果這些處于節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)的AID都是很大的值，則從CFP的開始到收到AP的無競爭的輪詢幀，然后傳送數(shù)據(jù)，最后到接收ACK，這段時(shí)間是相當(dāng)可觀的。因此如何將這些處于節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍狀態(tài)的停留時(shí)間縮短是改進(jìn)IEEE 802．11節(jié)能機(jī)制中輪詢方案的出發(fā)點(diǎn)。
通常處于活躍狀態(tài)的結(jié)點(diǎn)會將自己的收發(fā)器調(diào)整到開機(jī)的狀態(tài)，因此在IEEE 802．11的輪詢方案中將處于活躍狀態(tài)的結(jié)點(diǎn)輪詢順序改變并不會影響到能量的消耗，但對于處在節(jié)能模式下的結(jié)點(diǎn)卻會有所影響。因此我們可以修改原來IEEE 802．11的輪詢方案，讓AP在執(zhí)行輪詢方案的時(shí)候，并不是從AID最小的結(jié)點(diǎn)開始，而是改為盡可能在CFP開始的時(shí)候去輪詢那些處于節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)，減少它們處于活躍狀態(tài)的時(shí)間，從而節(jié)省額外的能量消耗。為此，我們提出如下三種改進(jìn)的輪詢方案：
(1) 輪詢方案1。將AP原先的輪詢表中屬于節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)調(diào)整到新的輪詢表的前面，然后新的輪詢表后面接活躍狀態(tài)的結(jié)點(diǎn)。在這個(gè)方案中只依照AID的順序排列，不考慮這些節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)所剩下的能量。
(2) 輪詢方案2。將AP原先的輪詢表中屬于節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)調(diào)整到新的輪詢表的前面，依照這些節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)剩下的能量來決定該結(jié)點(diǎn)在輪詢表中的位置。 每一個(gè)超幀開始前，AP將能量剩余最少的節(jié)能模式結(jié)點(diǎn)放到輪詢表的最前面，能量剩余第二少的結(jié)點(diǎn)放到第二位，依此類推，最后將活躍狀態(tài)的結(jié)點(diǎn)以AID的順序放在輪詢表中節(jié)能模式結(jié)點(diǎn)的后面。
(3) 輪詢方案3。在執(zhí)行輪詢表之前，AP將能量剩余最多的放到輪詢表的最前面，能量剩余第二多的放在第二個(gè)位置，依此類推。
表1是IEEE 802．11的輪詢方案和我們所提出的三種改進(jìn)的輪詢方案的對比(AID代表結(jié)點(diǎn)標(biāo)識號，Power代表剩余能量)。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/153451.htm
上述三種改進(jìn)的輪詢方案修改了IEEE 802．11協(xié)議中原有的輪詢順序，不但可以減少節(jié)能模式結(jié)點(diǎn)的能量消耗，而且不會影響到活躍狀態(tài)結(jié)點(diǎn)的能量。對于想要提高數(shù)據(jù)吞吐量的無線應(yīng)用來說，輪詢方案1和輪詢方案3較為合適，而輪詢方案2則有利于類似無線視頻會議的應(yīng)用，可以讓所有參加會議的移動(dòng)用戶在相近的時(shí)間內(nèi)完成通訊，從而達(dá)到較為滿意的整體平衡的效果。
4 結(jié)論
無線終端在能源有限條件下能連續(xù)工作較長時(shí)間是業(yè)界所希望的。因此如何減少其能量的消耗來延長終端的工作時(shí)間，對于一個(gè)通訊協(xié)議來說是相當(dāng)重要的問題。IEEE 802．11協(xié)議定義了節(jié)能管理機(jī)制，可以讓移動(dòng)結(jié)點(diǎn)處于節(jié)能模式，使其電池的能量消耗維持在較低的狀態(tài)，但在IEEE 802．11協(xié)議的描述中，并沒有很明確的針對能量管理來考慮在無競爭階段中的輪詢方案。我們對輪詢方案提出改進(jìn)，可以使處于節(jié)能模式的結(jié)點(diǎn)在無線網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載較重時(shí)能進(jìn)一步減少能量的消耗以延長終端的工作時(shí)間。
評論