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系統識別號 U0002-1507200908513900
DOI 10.6846/TKU.2009.00487
論文名稱(中文) 高效率能源排程於無線網路之應用
論文名稱(英文) An Efficient Energy Scheduling Method in Wireless Network
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英文) Department of Electrical and Computer Engineering
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生(中文) 黃教昌
研究生(英文) Chiao-Chang Huang
學號 796440211
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
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
關鍵字(中) WLAN
power saving
PCF
MAC
關鍵字(英) WLAN
power saving
PCF
MAC
第三語言關鍵字
學科別分類
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.
第三語言摘要
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
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[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.
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