基于802.11協議的節能技術
S-PAM協議中,結點在退避時間內能進入睡眠狀態,因此節能效率高。同時數據在分配好的時隙中傳輸,吞吐率也得以提高。但時隙分配機制比較復雜。
以上這些協議都是針對PSM的不足在某一方面進行的改進,使得節能性能得以提高。各協議性能比較如表1所示。目前,從多方面綜合考慮而進行的節能研究還比較少。
3 節能技術所面臨的困難及發展方向
動態關閉無線接口是802.11協議的主要節能機制,但需要解決好以下幾個方面的問題:
(1)如何獲得全網時鐘同步。PSM及其改進協議大都使用beacon幀進行同步,在全互連無線網絡中是可行的。但對于多跳Ad Hoc網絡[9-12]而言,由于沒有一個通信范圍能覆蓋全網的中心結點,使得全網同步實現起來相當困難。這就促使研究者必須研究解決同步問題和異步時間驅動情況下的節能技術;
(2)研究時間-報文綜合驅動的節能技術。PSM及其改進協議將時間軸劃分為不同的beacon周期進行操作,屬于時間驅動節能技術,沒有過多考慮網絡負荷影響。網絡負荷低時節能性能顯著。而在網絡負荷高時節能效果比較差。報文驅動機制正好相反,它利用報文發送前交互的控制信息決定結點是否進入睡眠狀態。如果能將這兩種節能機制優點結合起來又克服各自缺點,則能取得更好的節能效果;
(3)如何發送廣播報文。在普通網絡中,由于所有結點一直處于活躍狀態,廣播報文可以隨時發送。而當運行節能協議時,如何發送廣播報文是一個需要研究的問題;
(4)模式轉換的能耗問題。結點在睡眠狀態和活躍狀態間相互轉換時需要消耗額外的能量。如果睡眠時間過少,它節省的能量還不足以彌補模式轉換消耗的能量,此時就不宜進入睡眠狀態。如何確定最少睡眠時間也是必須要解決的問題;
(5)如何判斷當前存在的鄰居結點。無線網絡中結點間常常要交互信息以判斷有哪些鄰結點。由于工作于節能模式的結點會在許多情況下處于睡眠狀態,這有可能影響某些結點對鄰居結點的正確判斷;
(6)協議各層如何協作以提高節能效果。節能問題涉及到網絡的各層,進行跨層設計非常有必要。在Ad Hoc網絡中,路由協議的節能研究是節能工作一個重要方面。MAC子層節能技術要考慮與路由協議協同工作,保證當前處于睡眠狀態結點也能收到必要的路由信息。
無線終端在能源有限條件下能連續工作較長時間是業界所希望的。因此節能問題引起了國際學術界的廣泛關注,產業界也一直在尋求通過采用節能機制來延長終端工作時間的方法。可以預期隨著時間的推移,各種新的節能機制將在無線網絡中得到越來越廣泛的應用,從而進一步推動無線網絡的發展。
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