性能分析的IEEE 802.11 PSM

文摘

通过引入IEEE 802.11省电模式(PSM),做了很多工作来提高无线节点的节能能力。研究的最终目标是使网络设备碳中和,延长的生命周期能源有限的设备为各种应用程序;在某些情况下这是一个能源效率和延迟之间的权衡。然而,很少有研究了直到现在基于IEEE 802.11秒链接特定领域的权力模式。这种方法的本质是一个节点的能力来维持不同的权力模式不同的对等节点在同一时间。一段新的对等服务(PSP)机制也在IEEE 802.11年代提出修正案在PSM发射接收器的操作。本文联系特定的权力模式的性能研究为单一和多链路网络在能源方面,吞吐量,延迟和睡眠时间。发现在小负载节能可能高达百分之八十相比,主动模式操作。一个随机模型,基于离散时间离散的马尔可夫链状态,开发一个对等连接操作研究系统行为密切PSM操作期间。

1。介绍

从过去的十年里,移动无线设备的部署已经突飞猛进上涨品种的应用,比如在数据访问的目的,在无线自动化和控制,使互联网协议语音(VoIP)调用,和其它QoS敏感的应用程序。然而,这些移动设备电池供电的,有限的操作时间。电池能量有限的资源,设计一个高效节能协议现在battery-constrained无线设备的一个关键问题。一般来说,大量的无线节点的能量消散在无线收音机。在正常操作一台收音机一般经历以下三种状态:发送、接收、和空闲状态。传输状态以来最高的能量消耗的主要部分能量耗散功率放大器。在空闲状态广播获得传播机会(TXOPs)和有能力开始接收传输。稍微空闲状态消耗更少的能量比接收状态,但从长远来看,这种状态对总能量的贡献很大一部分消费。因此在PSM,节点可以避免不必要的操作在空闲状态,当一个节点接收和传送它切换到睡眠的状态。睡眠状态的能量消耗最低的。 As an example, the current drawn by the Lucent IEEE 802.11 WaveLan card, for transmit, receive, idle, and sleep modes is 284, 190, 156, and 10 mA, respectively [1]。在基本的PSM操作注定数据包暂时由发射机站(STA)和缓冲后送到目的地。破裂的数据包传输一些商定的时间间隔。当发射机STA的队列为空,瞌睡满足开关。

通过引入IEEE 802.11 PSM操作(2),做了大量的工作来减少节点的能量消耗,同时保持各种应用程序的QoS (3- - - - - -5]。然而,很少有研究了直到现在基于IEEE 802.11秒链接特定领域的权力模式。在这个方案中,一个网STA创建与对等网斯塔斯和维护特定权力模式对每个对等的链接。网状STA还跟踪每个对等网STA和交流的权力模式数据帧只有对等网斯塔斯。三个链接特定的权力模式定义和他们是活跃的,光睡觉,和深度睡眠。凝视是独立的权力模式和网状STA可能在不同功率运行模式为每个凝视(6]。对等服务时间(PSP),一个商定的连续的时间段,用于缓冲帧交换链接如果接收者在PSM STA运作;也就是说,它处于浅睡眠阶段或在深睡眠模式的链接。IEEE 802.11年代提出了自己的准则来启动,维护和终止PSP。

摘要IEEE 802.11 s PSM的性能一个对等连接操作在一个20 MHz频道首次研究了数值模拟和分析。开发几个数学模型来验证仿真输出如批量大小、封包延迟,睡眠时间和精力一同行联系。后来多次反射的模拟研究是扩展网络组成的8斯塔斯。发现在低流量率的百分比平均节能可能高达79%相比,主动模式操作。结果表明,能源消费总量取决于独立权力斯塔斯的联系方式以及应用程序流量率。

剩下的纸是组织如下。以前的作品在IEEE 802.11 PSM给出部分2。节3PSM链接的概念在IEEE 802.11年代和PSM帧交换方法进行了讨论。设置实验处理的部分4。的整体操作实现,特别是批量调度和睡眠/唤醒方法,探索在部分5。一个对等连接操作的数学模型中引入部分6。仿真结果为一个对等链接进行验证7。仿真结果多次反射网络审查的部分8。总结得出9。

2。以前的作品

Krashinsky和Balakrishnan7)提出了一个算法称为界慢下来(BSD)为网络流量节约能源。这界限延迟为一个用户指定的值,消耗最少的能量。睡眠时间是适应取决于前面的活动。另一个解决方案同样的问题是由严et al。8)能源保存在两个步骤:通过切换瞌睡状态不活跃的时期,通过控制交通流量通过声明足够的缓冲空间的TCP ACK数据包在必要的时候。它创建的数据流从美联社转向STA和缩短总传输时间。朱和曹9)提出了一种基于速率的调度算法流流量,美联社将决定的服务顺序流。氮化镓和林10)提出了一个电力保护方案最优调度的清醒时间斯塔斯减少争用。Lei,尼尔森(11)的队列建模基础设施模式预测系统的性能,如果配置参数是已知的。门敏和锣12]后来扩展这项工作和派生的平均值的时间百分比站停留在瞌睡状态(输配电)和方差的延迟。它假定在11,12],轮询消息从STA和AP的影响非常小,总是传送一个固定数量的数据包在一个间隔灯塔。曹国伟et al。1)和Memarzadeh et al。13)提出了一种基于群体的能源节约一个跳马奈的协议。quorum集是一组时间框架中一个节点必须醒来。任意两个节点可以醒来,见面时间框架中定义的设置。在nonquorum时间框架,允许节点保持睡眠状态来挽救他们的能量。李和金(14)使用卡尔曼滤波器预测最好的公告交通指示消息(阿)窗口大小增加时间处于瞌睡状态。

几乎所有的基于睡眠/唤醒节能方案,提出了主要解决以下几方面的IEEE 802.11 PSM。这些是有效的通知交通指示地图(TIM)字段或数据帧的有效调度队列中(9,10必要时)、交通塑造创建破裂(7,8),阿窗口大小调整(14)、异步唤醒斯塔斯(1,13,15),非常规权力拯救交付(UPSD) [3,4),等等。然而,很少有论文发现关注基于IEEE 802.11秒链接特定权力模式操作。本文联系特定的权力模式的性能研究的能源效率的观点。

3所示。IEEE 802.11 s系统

在本节中IEEE 802.11 PSM链接的概念以及帧传输和接收方法介绍了省电模式的联系。

3.1。在IEEE 802.11年代PSM链接的概念

最重要的点的802.11 PSM操作STA的链接特定权力模式。网STA创建一个链接和维护特定权力模式对每个对等STA的链接。它还跟踪每个对等的权力模式,只有与同行的交流数据帧。链接包括两个网格斯塔斯和斯塔斯都有自己的独立的权力模式为彼此。STA可以运行在任何三种权力模式的一个链接。这些模式是活跃的,浅睡眠阶段,深度睡眠。单个网格STA各种同行可以同时在不同的权力模式。在图1,STA link-X和link-Y处于活跃状态。STA C link-Y和link-Z处于深度睡眠模式。同样的STA B是浅睡眠模式为link-Z link-X和深度睡眠模式。根据睡眠模式的链接,PSM STA定期醒来听同行STA的灯塔。另一方面,在深度睡眠模式的链接PSM STA不得醒来听所有的灯塔。在主动模式操作,STA保持清醒状态。如果STA在轻度睡眠或深度睡眠模式工作的同行链接,STA清醒和瞌睡状态间交替链接,由帧传输和接收规则(6]。

3.2。帧传输和接收方法

在前一节链接特定权力的概念模式,这些模式如何影响内部权力网状STA介绍了。在本节中传输和接收的帧在PSM将检查方法。与802.11中,灯塔的网状斯塔斯在802.11年代不同步,而均匀分布。每个STA网络中都有自己的目标信标传输时间(TBTT)如图2。网格信标防撞(MBCA)机制之间的碰撞检测和减轻了信标帧在网络(6]。网协调渠道访问(MCCA)使网格斯塔斯储备传输时间提高传输效率。传输时间预订在转发操作,避免隐藏终端和时间可以留给转发数据的传输和接收。这一切协调提高网络效率。然而,这种机制的细节超出了本文的范围。在IEEE 802.11年代,多个斯塔斯可以在不同的时间在一个信标传输间隔时间。它明显提高了网络吞吐量。每个网格STA保持时间同步函数(TSF)定时器2模量^64年(6]。信标帧包含一个副本的TSF计时器。在PSM,网状STA首先进入清醒状态之前,每个TBTT和保持清醒状态的awake-window持续时间,如图2。听到这个信标后,相应的对等STA触发报警STA发起一个PSP。PSP是一个连续的时间期间,缓冲帧传输到PSM网斯塔斯。网状STA宣布缓冲中的数据存在的灯塔的TBTT蒂姆的元素。触发器可能是网数据或网空包应该承认。收到触发后,报警STA开始传输缓冲包一个接一个。PSP将终止后成功承认数据帧或网状空帧的结束服务期(EOSP)位设置为1的发射机PSP (6]。

清醒状态可能会延长如果任何PSP awake-window持续时间内启动。在这种情况下,STA将保持清醒状态,直到PSP成功终止。如果没有启动,PSP网格STA应该回到瞌睡状态清醒后窗口。PSM STA可以传输帧的主动模式对等在任何时候没有建立任何PSP。然而,帧传输向任意PSM同行将永远不会发生。应该建立一个PSP传输之前对PSM同行。图2显示网格斯塔斯的活动,在帧交换B和C。作为STA STA B是在睡眠模式,它醒来之前每个TBTT STA一听的灯塔。可能不会听到STA C的灯塔,因为它在深度睡眠模式对等STA C STA仍将在清醒状态,它在主动模式的链接。在图2,B和C网斯塔斯传输缓冲帧直接活跃网状STA没有发起任何PSP。另一方面,缓冲包的传播对PSM斯塔斯B或C之后才发生像之前描述的那样PSP的起始。

4所示。实现和实验装置

为了评估性能,IEEE 802.11 PSM灯塔管理等相关业务,PSP协议,PSM高效队列,和同行上特定的缓冲区队列实现的扩展版本(16网络模拟器NS-2的]。实现的细节超出了本文的范围。在模拟,UDP数据包大小是1 KB,灯塔间隔是102.4毫秒或100时间单位(你)。交通是泊松分布和访问机制是贴现。作为自由空间传播模型观察MAC的性能。因此,只有碰撞数据包丢失。PSM操作期间,一个STA醒来不到一毫秒之前自己TBTT为了安全目的。摘要TBTT之前这段时间被称为安全裕度。如果没有传播,发射机→瞌睡状态清醒后窗口。在实验中,安全系数是0.1024毫秒和awake-window持续时间是5毫秒。 Therefore, the maximum duration of sleep possible within a beacon interval is around 97.29 ms ()。必要的参数用于测量性能表1。

实验进行一个对等网络链接和多次反射。在一个场景有两个斯塔斯同行联系;STA是发射机和接收器。多次反射场景的网络由八斯塔斯。两个线性数据流组成的4斯塔斯被放置在如图15。数学建模和仿真结果的验证一个对等连接操作中探索部分6和7,分别。节8多次反射网络的仿真结果进行了讨论。

5。批处理调度方法

在本节中,整个系统响应的实现,也就是说,批处理调度过程和相应的睡眠/唤醒事件,是解释说。在新的排队系统,有单独的临时缓冲区空间PSM同行斯塔斯如图3。queue-logic单位第一存储传入的数据包从你的同行在MAC特定的缓冲区。当MAC醒来传输自己的灯塔,它首先检查所有的同行特定的缓冲区是否任何存储数据包存在。如果是这样,STA声明这些同行的身份在灯塔蒂姆元素。然而,没有中间缓冲数据注定要主动模式。这些数据直接转移到最终的传输队列,如图3。

之前每一个PSP,缓冲包搬到MAC传输队列之前作为一个群体或批处理提供他们一个接一个。这批空包后EOSP字段设置为1被视为单个批处理结束的实现。发射机STA仍在活动状态只要帧的传输队列成功交付或接收最后一帧的ACK。接收者STA也仍在活跃状态,直到接收到触发帧结束。总批服务时间可能需要几间隔灯塔。新的数据包注定STA, PSP正在进行,不会立即MAC传输队列;,而这些将存储在同行特定的缓冲区和将在另一个PSP。然而,在实现中,如果到达框架注定要其他网格STA和PSP目前不存在,发射机可以建立一个新的PSP。STA可以继续几个PSP并行操作与同行斯塔斯,但不超过一个PSP与特定对等STA根据当前的实现。

图中给出了该操作的一个例子4一个链接。这里STA1生成流量和只有一个与STA2同行联系。STA2工作在睡眠模式的联系和接收从STA1帧。繁忙的时期,服务时间和睡眠时间的STA1操作描绘在图4。批次B21、B22 B23传输队列的STA1临时缓冲区的PSP成功启动后1日,3日,4日标,分别。这批Bxy意味着这批注定要STAx和这个站的批号x是y。假设B21、B22 B23批量服务时间x1,x2,x3,分别。数据的服务速率4和5被认为是1秒/秒的伤害,因此,未完成的工作随斜率等于−1。这是显示在图4没有批量到达传输队列之后第二,5日和6日信标。一个好的原因是STA1没有发送任何缓冲包的迹象在这些信标的PSP STA2仍在继续。STA1让我们考虑另一个情况是与另一个站STA3也是产生流量,因此它有两个同伴,STA2 STA3。STA1队列的活动在这个场景中是描绘在图5。在第一个指标建立了PSP STA2和批处理B21 STA1转移到传输队列。同样,灯塔2后,另一批B31转移到临时缓冲区队列。批处理B31将被放置在批B21后面。批量转移到队列后引发的相应的接收机STA。应该注意的是,尽管PSP与STA2进步,建立一个新的PSP STA3信标后2和此刻STA1有两个平行的PSP上,与STA3 STA2和另一个。如图5第一个PSP结束时间STA2后交付的所有数据包。有点不同情况发生后宣布的存在缓冲站在灯塔4帧。这里STA3赢得PSP发送触发第一批B32是转移到直接传输的队列。STA1也接收到触发STA2几毫秒后由于批B23争用,随后转移到背后的传输队列,并将前一批B32。像之前的系统将开始为批处理B23服务时间后清空以前的批量B32如图5。在当前实现中STA可以维护N链接和因此的N平行的psp上MAC的批处理调度过程如上所述的传输队列将是相同的。本文的主要关心的是评估的性能提出了802.11秒PSM的能源效率的观点。流量控制和调度方法可以用来维持公平之间的流动。然而,公平问题超出了本文的范围。

6。建模一个对等链接操作

在本节中,动态网络是影响能源相关的问题密切观察。为了做到这一点,一个基于离散状态离散时间马尔可夫链的数学模型开发了一个对等链接操作。中使用的模型后部分7验证仿真的输出。有两个斯塔斯在这个建模;STA经营作为一个发射机和另一个接收器。

在这种建模,几个假设。假定的发射机STA处于深度睡眠模式链接。发射机只醒来之前自己的TBTT传输和不醒来听到接收机的灯塔。然而,接收者STA定期醒来听到发射机的灯塔。因为没有需要声明的存在缓冲交通的TBTT对于这个典型的场景,接收者STA不醒来传输自己的灯塔。经过成功传输的一批发射机睡觉如果剩下的时间到下一个唤醒大于零。灯塔的传输时间和PSP触发被忽略的建模。自由空间传播模型,没有包丢失在通道一个发射机。缓冲区足够大,这样包丢失由于缓冲区溢出的概率是可以忽略不计在这个区域的操作。

6.1。批处理大小分布建模在稳定状态

假设包长度是固定的。让表示的确定性部分数据包传输时间。由于基于竞争的访问一个数据包的总传输时间是随机变量在哪里是均匀随机变量对应竞争窗口长度。一批的总传输时间包是在哪里表示额外的传输时间由于竞争的过程。让表示的累积概率密度(CDF)函数。的封闭形式的解决方案是已知的(17),但对于大型它的数值问题。在这篇文章中是近似的截断高斯CDF。这个近似的细节可以从附录中找到。近似是基于两个观察。首先,中心极限定理指出,笔i.i.d.高斯分布的随机变量方法当变量的数量生长。其次,众所周知,。

让灯塔间隔。新批只能在灯塔间隔的开始。因此,有空闲时间之间的最后一批,下一批的开始。随机变量表示数量的灯塔间隔需要批处理服务。让我们定义。的传播的概率包的时间跨度超过灯塔的间隔可以表示为 现在批大小分布特征。系统观察到每个TBTT成功后一批的传播。观察瞬间被显示在图6。积累的包或一批从临时转移到MAC传输队列缓冲区在每个观察即时传输之前。假设数据包根据泊松过程到达率。让是批量大小即时。批处理大小的大小只取决于先前的批处理。因此批大小过程满足马尔可夫性质。假设到达率足够小,这样批大小不是越来越没有绑定。然后批量的大小的概率是条件,批量的大小是可以写成 在哪里和表示所需的数据帧的最小和最大数量为一批大小,分别。批处理的稳态概率分布大小可以解决从以下的一组线性方程: 在实践中,缓冲区大小限制。让表示最大的MAC缓冲区大小的包。现在的状态空间马尔可夫链可以被截断,可以使用标准的线性代数方法来解决。

6.2。建模睡眠段分布

假设由于连续波、随机部分的大小,总是不到一个灯塔。地上的假设是,即使对于非常大的批量大小,假设300包,可能来的最大补偿时间女士,小于102.4毫秒的灯塔间隔。在这里女士和槽大小= 0.009表中给出1。因此,一批大小的传输时间要么会占据或数量的信标周期如图7。现在睡眠段的大小取决于此时正在进行批量传输结束在一个灯塔间隔和时间留给下一个唤醒。因此任何可能出现以下三种情况之一:(i)一批传播可能在灯塔前的安全裕度或;(2)它可能结束后一个醒着的窗口内标或;(3)它会在醒着的窗口和在安全系数如图7。

器可以把睡眠时间的空闲时间。让是成功后的睡眠时间批大小的传播。上述三个案例分析如下。

案例1。让安全裕度窗口内的传输结束在灯塔或灯塔,也就是说,在区域C或F如图7。相应的睡眠时间在这里将是零,因为未来叫醒时间是零。因此睡眠时间的概率是零,

例2。让传输结束后清醒窗口内标或灯塔,也就是说,在地区或D如图7。这些信号不会包含任何指示缓冲包的PSP仍在继续。因此STA睡觉刚刚醒着的窗口和睡眠时间就等于或最大值97.29毫秒。因此睡眠持续时间的概率,

例3。让传播地区B和E图7。在这种情况下0到之间的睡眠时间会有所不同。睡眠时间的概率是多少,在那里, 从(5),(6)和(7)和总概率定理的所有批次的大小, 在上面,推导出部分6.1。;也就是说,如果没有数据包传输,STA将睡觉刚刚醒窗口最大的时期或97.29 ms。

6.3。建模每个包的睡眠和节能的百分比

在这个实验中另一个重要的标准是每个包的睡眠时间。睡眠段总是遵循一个成功批量传输。因此每个包的睡眠睡眠段的比例相应的批量大小。每个包的睡眠的分布的概率可以从睡眠条件批量大小如下: 在上面的方程每个包的睡眠条件的分布在批处理。对一批大小睡眠与相应的部分每个包的睡眠,。的可以在(7)。因此,从每个包的总概率定理睡眠的分布 网络中节能的百分比的比率是保存在PSM模式的能源消耗在主动模式转移一批平均大小。让能源_活跃的和能源_PSM用于传输的能量是一个平均大小批量如果两个节点在积极运作模式和省电模式,分别。让和是发送和接收数据包的能量消耗,分别。权力_闲置和权力_睡眠是相应的力量消散在空闲状态和睡眠状态。批处理_avg批处理大小和平均睡眠吗_avg平均睡眠时间。因此节能的百分比 在哪里可以从(评估3), 可以从(评估8)。的和分别为PDF和CDF的睡眠时间。在这个建模假设mW和兆瓦(7]。和分别传输和接收功率。

6.4。建模平均排队延迟

让同行平均批大小的特定的缓冲区和一个数据包的平均服务时间。从(3),。假设一个PSP开始批平均大小。因此,之后的传播th包系统中数据包的数量(在同行特定的缓冲区和MAC队列)。在这里从上层到包的服务时间内。因此,数据包的平均数量包留下 因此系统中数据包的平均数量 小的定理,平均排队延迟,

7所示。一个对等连接操作的结果

在本节中探索能源相关特性数值和解析为一个对等拓扑的链接。图8代表了批处理大小分布整个段操作。发现批量大小增加为包率增加。包率小于400 pps每秒(包),批量大小小于50。这些批次可以完全在一个灯塔间隔65年交付数据包的平均传输中可能存在一个信标这个设置期限。400年平均包率pps (≈40包/信标时间间隔),约2%的批次一个灯塔区间完全交付。批处理大小400 pps之后迅速增加。如图8500年pps (≈50包/信标时间间隔),从75年到185年几乎所有的批次不同;也就是说,他们来信标传输间隔。图9显示了平均批大小不同的包率。它增加线性后包率400 pps和400 pps迅速建立。

批量大小的影响及其传输时间是平均分组延迟清晰可见。的平均分组延迟PSM如图10。延迟线性增加400 pps和后大幅上涨。在400 pps的平均延迟大约是88 ms, 500 pp上升到210 ms。然而,平均延迟仍然低于500年5.5毫秒甚至pps在主动模式操作。

每个包的睡眠如图11。每个包的睡眠睡眠段的比例是相应的批量大小。发现随着包率增加每个包的睡眠减少。只有睡眠段并没有描述实际的节能情况,因为大睡眠段也遵循一个批处理或传输。因此睡眠段对应的批大小的比例可能是一个很好的指标来衡量实际的场景。如图11每个包的,在90%的情况下,睡眠小于15 100 pps女士和女士小于1 500 pp。

节能的百分比为一个简单的能量模型(7是绘制在图12。包率100 pps节能79%左右的比例,减少线性分组加息。500 pps几乎是19%。

一个现实的能源模式18),只有能量/在网络的仿真结果为不同的链接特定的权力模式绘制在图13。网络中能量/有些是消耗能量转移一个成功。图中显示,随着速度的增加,每一点能量减少。在PSM操作中,一个固定的能量需要保持联系不管数据。链接的维护需要周期性唤醒听同行、发送信标,转换和交替打瞌睡和清醒状态。这些活动消耗一定的能量。

如图13,最高的能量消耗而发射机和接收机斯塔斯在主动模式运作。每一点100 pps能耗大约是2.2μj .最低的能量消耗而发射机处于深度睡眠模式的链接和接收机醒来只听发射机的灯塔如图14 (c)。在这种模式下每一点能源消耗大约是0.62μJ /位在应用程序包率100 pp。当接收机斯塔斯在浅睡眠模式操作链接,鉴于发射机STA不变的模式,如图14 (b),每一点能源支出增加到1.044μJ /位相同的速率。这是由于每个信标接收机的一个额外的唤醒间隔,信标传输,交换数量增加。出于同样的原因,当光发射机和接收机在睡眠模式的链接,如图(14日),能源消耗增加到1.46μJ /。

8。在多次反射性能研究网络

在本节中,一些实验进行多次反射网络组成的总八斯塔斯。如图15两个线性数据流组成的4斯塔斯,被放置在对方。一个数据流从STA1 STA4和另一个来自STA5 STA8。数据流的数量保持不变,整个仿真。两个独立设置的性能评估。它假定斯塔斯MCCA启用部分中讨论3.2。在第一个设置(设置1),所有斯塔斯是在传输范围内;也就是说,STA网络中可以听到所有斯塔斯。因此,没有隐藏节点。在第二个设置(设置2),传播范围减少到两个跳;也就是说,STA只能听到那些位于斯塔斯在两跳的距离。因此,传输STA1和STA5作为隐藏的节点。

上面的设置都是研究三个电源模式配置的网络。电源模式配置如下(i)斯塔斯都在PSM;(2)只有沉斯塔斯在主动模式;(3)斯塔斯都在主动模式。第一权力模式配置,所有传输斯塔斯在深度睡眠(DS)模式接收STA和接收斯塔斯都在轻度睡眠为其传输STA (LS)模式。例如,STA2 DS模式接收STA3但同时传输STA1 LS模式。在第二个配置中,水槽STA仅在活跃(AC)运营模式的联系;即STA4和STA8 STA3和STA7交流模式,分别。其余的PSM斯塔斯的权力模式保持不变。在第三个配置中,所有斯塔斯在主动模式运作。

数据(16日)和16 (b)显示每秒的吞吐量/流的数据包设置1和设置相应的2。在设置1中,活动和节电(PSM)操作给几乎相同的性能;也就是说,系统开始穿过后稳定极限75 pp。75年之后,pps,主动模式执行比PSM。然而,在设置2,隐藏节点存在,PSM执行比活跃的模式。在主动模式,系统趋于饱和后60 pp。另一方面,在PSM,它仍然是线性75 pp。这种反应的原因是解释在图17。100年之后pps,包率高,网络吞吐量几乎是相同的在PSM和活跃的模式。

在图17,重传的百分比STA被描述为设置在50 pps 1和设置2。重传的比例的数量的比例是转播的数据包传输的总数。设置1和设置2的结果是蓝色和红色栏所示,分别。在主动模式,如图(17日),重传的百分比在源STA1和STA5约60%是由于隐藏节点问题。基本上,这是主要的瓶颈实现包率高的线性操作设置2中描述的图17 (b)。然而,在PSM如图17 (b),重新传输可以忽略不计的百分比设置1和设置2。假设在PSM的比例重新传输源STA1和STA5只有0.582%的隐藏节点的存在,它是0.457%没有隐藏节点。基本上,在IEEE 802.11年代,斯塔斯的信标传输时间间隔均匀分布在一个灯塔,所以传输时报PSM斯塔斯也均匀分布的讨论部分3.2。结果,两个传输斯塔斯之间碰撞的概率很低,只要STA平均可以完成其传输之前另一个STA醒来传输。因此,在高数据包碰撞数量的增加速度。例如,对于隐藏节点,重新传输的百分比在源头斯塔斯从0.582%到8.30%从50包加息pps 75 pp。

封包延迟超过平均three-hop探讨了数据流图18。延迟是数据包之间的时间差异生成和其成功接待的MAC STA下沉。如图18,平均延迟与包率增加。设置1,平均延迟小于20 ms在主动模式和小于185 ms在PSM包率低于75 pp。在主动模式设置2,平均延迟后大幅上涨60 pps和在75年pps是23秒。然而,在同一包75 pps PSM经历延迟低于242毫秒。图显示隐藏的节点在PSM操作延迟的影响并不显著的活动模式。还在PSM,大量的等待时间延迟来自同行的数据包特定的缓冲区。在IEEE 802.11年代,PSM STA可以传播它的交流模式对等就从上层收到包。为了这样做,它可以在必要时立即醒来从瞌睡状态。这减少了排队延迟的特定的跳。这个操作的影响也是这个实验检查。 It is found that at 50 pps, the average delay in the last link reduces from 19 to 5.5 ms when sink STA switches to AC mode for this link. Figure18说明这种变化在权力模式还有助于提高整体延迟。然而,这要花费一些额外的能量。

能源/在各种工况如图19。能源/有些是消耗能量在整个网络将一位从源到汇成功。在PSM,最低的能量消耗。时增加沉斯塔斯启动主动模式,以减少延迟的链接。最高的能量消耗,如果所有斯塔斯在主动模式运作。这个消费可以进一步增加隐藏节点的存在。如图19包率高,隐藏节点能耗的影响是在主动模式操作。然而,在PSM的情况下,这种影响是可以忽略不计的隐藏节点不要开始传播他们的缓冲包的同时讨论。

储蓄的比例设置如图120.。储蓄的比例计算出整个网络。储蓄的比例的比例是节能的成功相比一个在PSM转移到主动模式操作。一个人 当没有包,储蓄的比例在80%左右PSM,只有沉在AC 57%左右。在PSM操作中,一个固定的能量需要保持联系不管数据。链接的维护需要周期性唤醒听同行、发送信标,转换和交替打瞌睡和清醒状态。这些活动消耗一定的能量。pps储蓄是最高的10点开始下降和包的增加率。如果所有斯塔斯在PSM,稳定极限附近的储蓄是约62%在75 pp。

9。结论

摘要能耗IEEE 802.11秒链接一个对等连接操作的具体PSM分析了第一次数值和解析。后来多次反射的模拟研究是扩展网络组成的八斯塔斯。的研究表明,在成本增加包延迟,IEEE 802.11 PSM操作不仅节省了大量的能源,而且提供了几乎相同的吞吐量提供主动模式操作。对于大型网络节能可能高达百分之八十相比,主动模式操作。特别是在隐藏节点的存在,PSM可以执行比主动模式,如果节点避免同时操作。然而,PSM的平均分组延迟大相比,主动模式操作。在非常小的负载,平均分组延迟three-hop数据流大约是10 ms在主动模式和增加在PSM 80 ms。不过,这延迟可调。通过切换到交流模式,接收斯塔斯可以大大减少延迟的联系。研究表明,链路延迟减少从19岁到5.5女士收到STA切换到主动模式的链接。 This clearly indicates that there is a trade-off between delay and energy and by choosing suitable power modes for the link an IEEE 802.11s network can adjusts its delay, throughput, and energy consumption. In future, the critical parameters in PSM operation could be investigated thoroughly to set a network in optimum point of operation.

附录

在这篇文章中被截断高斯近似提供大的价值。的价值可以计算的吗函数如下: 在这里的期望值和是方差。对一批大小的最大价值是。因为它是假定没有争用或网络中丢包,竞争窗口的大小将保持固定所有的时间。

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