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系統識別號 U0002-1507200908513900
中文論文名稱 高效率能源排程於無線網路之應用
英文論文名稱 An Efficient Energy Scheduling Method in Wireless Network
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 黃教昌
研究生英文姓名 Chiao-Chang Huang
學號 796440211
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-15
論文頁數 64頁
口試委員 指導教授-李維聰
委員-劉豐豪
委員-朱國志
中文關鍵字 WLAN  power saving  PCF  MAC 
英文關鍵字 WLAN  power saving  PCF  MAC 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 在無線網路環境中,工作站往往都是依靠電池來供電,因此如何有效率的使用電源、電池電力是ㄧ個重要的課題。在IEEE 802.11 PCF 操作模式,當裝置若有資料待傳送,則必須在整個Beacon interval 保持醒著的狀態,就算已經傳送完資料,仍舊不能進入睡眠模式,除非此期間無資料待傳送才能進入睡眠模式,因此仍有不必要的電力消耗。在本論文中,我們提出了一個改良的排程機制,稱作Adaptive Power Saving Mode,最佳的省電模式, 主要是把Beacon interval 分為 Beacon訊框+DTIM與Data window 兩個部份,而Data window 又會切割成數個相同長度的Time Slot,在Beacon訊框+DTIM期間,AP依資料量與電池剩餘量,依一定比例作Shortest first的排序,在Data Window 中工作站將依據AP的輪詢,傳送資料,因此當先傳送的裝置,傳送完資料即可進入睡眠模式,而不需要在整個Data window 都醒著,經由模擬結果發現(Adaptive PSM),在Frame與Battery比例在30%70%可增加網路存活時間,進而延長電池使用時間,確實達到節省電源的消耗。
英文摘要 In the wireless network environment, the work stations always rely on the battery to supply power. So how to use power efficiently, the battery is an important subject. The operation mode of IEEE 802.11 PCF. If there have data be transacted by working station, must keep on the active mode in the whole Beacon interval, even it already finished transacting the data, it still can’t enter the sleeping mode. Unless there are not data waiting to transact and enter the sleeping mode during this interval. So there have unnecessary power consumption. In this Paper we put forward one improve arrange scheme . Call it as Adaptive Power Saving Mode. Mainly divide Beacon interval into Beacon +DTIM and data window two parts, and data window will be cut into Time Slot of several pieces of the same length. During Beacon+DTIM window, AP arranges the sequencing of shortest first depend on the frame size and remained battery. During data window the work station will to transact data follow this sequencing. So the working station can enter the sleeping mode when it finish transacting the data, and don’t need on active mode during the whole data window. Simulation result show that Adaptive PSM uses the proportion of Frame to Battery is 30%70% could increase the time of surviving of network. Then could lengthen battery service time, really reach of saving the power consumption.
論文目次 目錄
中文摘要 I
ABSTRACT II
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 前言 1
第二章 IEEE 802.11簡介 4
2.1 IEEE 802.11 MAC 6
2.2中樞協調功能(PCF) 8
2.2.1 免競爭週期之結構與時序 9
2.2.2 中樞協調功能運作程序 11
2.2.3 中樞協調功能傳輸程序 13
2.2.4 輪詢名單之建立與維護 17
2.3 IEEE 802.11 MAC訊框格式 18
2.3.1 訊框控制欄位 19
第三章 排序方法比較 21
3.1 IEEE 802.11 PCF 資料傳送 24
3.2 方法A(Scheduling PCF) 25
3.3 方法B(Slotted PSM) 26
3.4 方法C(Adaptive PSM) 27
第四章 模擬方法與步驟 30
4.1 模擬參數 31
4.2 模擬步驟 32
第五章 模擬與研究分析 35
5.1 排序方式比較 37
5.1.1 所有裝置都傳資料 38
5.1.2 部份裝置不傳資料Sleeping mode 41
5.2不同裝置數量排序方式比較 43
5.2.1 不同裝置數量所有都傳資料 43
5.2.2不同裝置數量部份不傳資料Sleeping mode 46
5.3 更多裝置數量排序方式比較 48
5.3.1更多裝置數量所有都傳資料 48
5.3.2 更多裝置數量部份不傳資料Sleeping mode 51
5.4更大的隨機訊框排序方式比較 53
5.5不同電量排序方式比較 55
第六章 結論與未來展望 57
參考文獻 59
Appendix 62
Appendix A.1 程式變數 62
Appendix A.2 隨機訊框函式 62
Appendix A.3排序函式 63
Appendix A.4主函式 64

圖目錄
圖 1.1 無線網路層級架構示意圖 1
圖 2.1 Infrastructure BSS 4
圖 2.2 Independent BSS 5
圖 2.3 DCF與PCF關係 7
圖 2.4 免競爭週期出現間隔 9
圖 2.5 免競爭週期縮短 10
圖 2.6 免競爭週期訊框傳送(協調者是傳送工作站或接收站) 13
圖 2.7 免競爭週期訊框傳送(協調者非傳送工作站或接收站) 17
圖 2.8 MAC 訊框格式 18
圖 2.9 訊框控制欄位格式 19
圖 3.1 標準IEEE 802.11 PCF 22
圖 3.2 IEEE 802.11 PCF 24
圖 3.3 方法A (Scheduling PCF) 25
圖 3.4 方法B (Slotted PSM) 26
圖 3.5 方法C (Adaptive PSM) 29
圖 4.1 程式流程圖 32
圖 5.1 Delay time Ratio (PCF/S_PCF) 36
圖 5.2 Life Time 37
圖 5.3 Delay Time 38
圖 5.4 Node10 Life Time 39
圖 5.5 Node10 Delay Time 40
圖 5.6 Node10_ idle Life Time 41
圖 5.7 Node10_ idle Delay Time 42
圖 5.8 Node10、20、30 Life Time 44
圖 5.9 Node10、20、30 Delay Time 45
圖 5.10 Node10、20、30_idle Life Time 46
圖 5.11 Node10、20、30_idle Delay Time 47
圖 5.12 不同Node數 Life Time 48
圖 5.13 不同Node數 Delay Time 49
圖 5.14 不同Node數Life Time Ratio 50
圖 5.15 不同Node數Delay Time Ratio 51
圖 5.16 不同Node數_idle Life Time & Ratio 52
圖 5.17 不同Node數_idle Delay Time & Ratio 52
圖 5.18 Frame Size_100~2K Life Time 54
圖 5.19 Frame Size_100~2K Delay Time 54
圖 5.20 不同電池容量 Life Time 56
圖 5.21 不同電池容量 Delay Time 56

表目錄
表 4.1 Constants Used in the Simulation 30
表 4.2 程式參數表 31
表 5.1 IEEE 802.11 PCF與Scheduling PCF 35





參考文獻 [1] H. Woesner, J.P. Ebert, M. Schlager, and A. Wolisz,“Power-Saving Mechanism in Emerging Standards for Wireless LANs: The MAC Level Perspective,” IEEE Personal Communications, June 1998.
[2] I. Chakraborty, A. Kashyap, A. Kumar, A. Rastogi, H. Saran, and R.Shorey, “MAC Scheduling Policies with Reduced Power Consumption and Bounded Packet Delay for Centrally Controlled TDD Wireless Networks,”IEEE International Conference on Communications, June 2001.
[3] J. Monks, V. Bharghavan, and W. Hwu, “A Power Controlled Multiple Access Protocol for Wireless Packet Networks,”IEEE IFOCOM 2001, April 2001, pp 219 – 228.
[4] E.S. Jung ,and N. H. Vaidya, ”An Efficient MAC Protocol for Wireless LANs,” IEEE INFOCOM, Vol.3, June 2002, pp 1756-1764.
[5] Z.T. Chou, S.L. Wu, P.C. Tseng, and C.C.Hsu, ”Energy-efficient Power Management Protocols for Multi-hop Ad Hoc Wireless Networks,”Int’l Symposium on Communications, December 2003.
[6] 王志誠,以成本為基礎的線上競爭路由來提高無線隨意網路的可靠性與電力節省之研究,朝陽科技大學資訊工程系,2006年7 月,台中。
[7] S. Singh, M.Woo, and C. S. Raghavendra, ”Power-Aware Routing in Mobile Ad Hoc Networks,” ACM MOBICOM, Ocotber 1998, pp 181–190.
[8] J. H. Ryu,and D. H. Cho, ”A Power-Saving Multicast Routing Scheme in 2-tir Hierarchical Mobile Ad-Hoc Networks,” Proc. of IEEE Vehicular Technology Conference, Vol. 4, 2000,pp 1974-1722.
[9] R. Krashinsky, and H. Balakrishnan, ”Minimizing Energy for Wireless Web Access with Bounded Slowdown,” ACM MOBICOM, September2002, pp 119–130.
[10] A.Bhardwaj , Divya, and S.Sofat,” An Efficient Energy Conserving Scheme for IEEE 802.11 ADHOC Networks,” IFIP International Conference, Singapore, July 2007,pp1-5.
[11] S.L.Wu, and P.C. Tseng , ”An Energy Efficient MAC Protocol for IEEE 802.11 WLANs, ” in IEEE CNSR’04, May 2004.
[12] 林永昌,DPCF:在IEEE 802.11 的多媒體網路調適性詢問與免競爭交通排序機制,銘傳大學資訊管理研究所,2004年6月,台北。
[13] 黃錦德,對於 IEEE 802.11 無線區域網路提出考量能量消耗的輪詢機制,國立中山大學資訊工程研究所碩士論文,2002年7 月,高雄。
[14] H.W.Ferng , and C.H.Hsieh,“Study on power saving for cellular digital packet data over a random error/loss channel,” Proc. IEEE ICC 2004, Paris, France, June 2004.
[15] 曾煜棋、潘孟鉉 、林致宇, 無線區域及個人網路: 隨意及感測器網路之技術與應用,加樺國際, 台北市,2006,pp3.2-3.14。
[16] IEEE Std 802.11-1999, “Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,” LANMAN Standards Committee of the IEEE Computer Society,IEEE, November 1999.
[17] 黃能富,IEEE 802.11 Wireless LAN 網路第十三章, http://www.cs.nthu.edu.tw/~nfhuang/chap13.htm.
[18] IEEE 802.11 Working Group, “Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,” 1999.
[19] IEEE 802.11 Working Group, “Wireless LAM Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Highspeed Physical Layer in the 5GHz Band,” 1999.
[20] IEEE 802.11 Working Group, “Wireless LAM Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Highspeed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band,” 1999.
[21] L. M. Feeney, ”An Energy Consumption Model for Performance Analysis of Routing Protocols for Mobile Ad Hoc Networks,” ACM/Kluwer Mobile Networks and Applications, Vol. 6, No. 3,2001, pp 239–249.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2013-07-28公開。
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