專利名稱：管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的方法。
背景技術(shù)：
由于移動設(shè)備所使用的電池壽命是有限的，所以其用于計算和通信的能量也是有限的。在為具有移動節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計協(xié)議時，需要重點考慮如何節(jié)省移動設(shè)備電池功率的問題。在協(xié)議棧的所有層中(包括應(yīng)用層)都應(yīng)該考慮這一問題。我們已經(jīng)在媒體接入控制(MAC)層著手解決節(jié)省電池功率的問題。
考慮到對于MAC相關(guān)的活動，移動單元的能量消耗源主要在CPU、發(fā)射機和接收機上?？梢酝ㄟ^將大多數(shù)高復(fù)雜度計算(與媒體接入有關(guān))轉(zhuǎn)移到固定網(wǎng)絡(luò)，來減少移動設(shè)備內(nèi)CPU的使用。因此，我們工作的焦點主要集中在有效地利用收發(fā)機(即發(fā)射機、接收機)。
無線設(shè)備可以操作在三種模式中待機、接收和發(fā)送模式。把設(shè)備能夠進行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的模式稱為活動模式?？偠灾?，無線設(shè)備在發(fā)送模式下所消耗的功率要大于接收模式中所消耗的功率，并且在待機模式下所消耗的功率是最小的。
例如，在工作于2.4GHz波段的GEC Plessey DE6003[2]中，無線設(shè)備在發(fā)送模式下所要求的功率是1.8W，而在接收模式和待機模式中分別是0.6W和0.05W。此外，朗訊15dBm 2.4GHz波段的Wavelan無線設(shè)備在發(fā)送、接收和待機模式中所要求的功率消耗分別是1.725W、1.475W和0.08W〔3〕。由此可以看到待機模式中的功率非常低。因此當(dāng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送和接收時，調(diào)度算法必須能夠使設(shè)備保持在待機模式下。把設(shè)備切換到待機模式所帶來的局限性就是端到端時延會有所增加，而且有可能會違反業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)。因此調(diào)度算法必須滿足如下要求，即使得端到端時延不能違反QoS參數(shù)。
此外把設(shè)備從活動模式(當(dāng)它可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時)切換到待機模式的過程中，由于它必須要針對該切換而與其它設(shè)備進行通信，因此完成這一切換過程需要額外的開銷。這樣，頻繁地從一種模式切換到另外一種模式會導(dǎo)致更多的功率消耗。使轉(zhuǎn)換次數(shù)最小的需求，就要求設(shè)備在確定其切換所需要的預(yù)測開銷并且將之與切換到待機模式所節(jié)省的功率相比較之后，才能進入待機模式。這樣，設(shè)備進入待機模式的時間應(yīng)該基于該設(shè)備以前的業(yè)務(wù)到達(dá)圖樣，使得端到端時延能夠滿足QoS參數(shù)的要求，并且不同功率模式之間的切換又不很頻繁。
先前已經(jīng)提出了多種用于調(diào)度無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法。
序列號為5274841的美國專利中描述了一種對多小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)中的移動用戶進行輪詢的方法。然而其上行鏈路無線通信是使用CSMA而不是TDMA完成的，因此它并不適用于主站驅(qū)動的時分雙工無線系統(tǒng)。
序列號為5506848的美國專利中描述了一種為所關(guān)心的移動用戶群體進行需求分配的系統(tǒng)和方法。序列號為5297144的美國專利中描述了一種用于無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基于預(yù)約的輪詢協(xié)議。然而由于即使在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時，設(shè)備也處于活動功率模式，因此會導(dǎo)致帶寬和功率的浪費，所以上述兩項專利中所使用的策略都不可實用于中央驅(qū)動的TDMA無線系統(tǒng)內(nèi)的帶寬受限情況。
序列號為4251865的美國專利中描述一種用于雙工通信鏈路的輪詢系統(tǒng)，其中按照固定的順序為終端單元或從站提供服務(wù)。這種分配方法的前提是假設(shè)每個終端單元的業(yè)務(wù)模型都是相類似的，因此從無線TDD MAC系統(tǒng)內(nèi)可用的寶貴資源來看，其功率和帶寬效率都不能令人滿意。
在序列號為6016311的美國專利中，給出了一種動態(tài)帶寬分配方案，其中假設(shè)非對稱的上行/下行鏈路帶寬，但是并沒有考慮把設(shè)備切換到待機模式的問題，而且也沒有討論任何功率消耗的考慮。
在題為“基于電池功率消耗比較無線本地網(wǎng)的MAC協(xié)議”〔1〕的技術(shù)報告中討論了各種MAC策略中的設(shè)備功率消耗問題，但是其中并沒有考慮分組的時延，而且也沒有提出任何適應(yīng)于輸入業(yè)務(wù)量的功率優(yōu)化政策。
序列號為09/434583的美國專利申請中討論了藍(lán)牙中所調(diào)度的MAC，但是其只考慮了藍(lán)牙微網(wǎng)(piconet)中的吞吐量和公平性問題，而沒有考慮設(shè)備的功率消耗問題。
序列號為09/535920的美國專利申請中描述了在基于輪詢的媒體接入控制(MAC)中帶有業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)限制的最優(yōu)化連接調(diào)度問題，但是其中并沒有考慮設(shè)備的功率消耗問題。
如前面所提到的，上述專利中都沒有考慮功率最優(yōu)化以及端到端分組的時延問題，而這些又都是無線系統(tǒng)中需要考慮的重要問題。
在任何現(xiàn)有技術(shù)中，都沒有涉及到從活動模式轉(zhuǎn)換到待機模式、以及從待機模式轉(zhuǎn)換到活動模式的轉(zhuǎn)移準(zhǔn)則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)中功率消耗的系統(tǒng)和方法，該網(wǎng)絡(luò)可以利用例如藍(lán)牙以及HomeRF，而且利用基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)機制去確定設(shè)備進入低功率模式的時間周期，從而可以避免上述的缺陷。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明所提供的用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的系統(tǒng)，其中包括裝置，用于在從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整對每個處于低功率模式的從站的輪詢間隔，從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化，并且同時又可以維持端到端分組時延的業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。
該裝置中包括基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)機制，用于為每個處于低功率模式的從站調(diào)整輪詢間隔。
該用于調(diào)整輪詢間隔的機制中包括裝置，用于在從站所接收到的以前分組的到達(dá)時間間隔分布的基礎(chǔ)上，預(yù)測每個從站下一分組的預(yù)期到達(dá)時間。
該用于預(yù)測預(yù)期到達(dá)時間的裝置中包括-用于了解每個從站在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的裝置，-用于估計每個從站的業(yè)務(wù)量分布的概率密度函數(shù)的裝置，以及-用于確定每個從站處出現(xiàn)概率超過定義門限值的、下一數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)的預(yù)期時間間隔。
該用于了解數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的裝置是利用用于接收并且將在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)所達(dá)到的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)存儲在與該到達(dá)間隔范圍相對應(yīng)的項中的裝置。
該用于估計概率密度函數(shù)的裝置是利用為不同到達(dá)時間間隔時長分析數(shù)據(jù)分組分布的機制。
針對定義的門限概率，該用于估計預(yù)期時間間隔的裝置可以描述為P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率
TAS表示到達(dá)時間間隔PAS是門限概率H(x)是描述由觀察的總數(shù)歸一化的、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
在如下條件的基礎(chǔ)上，從站從活動模式被切換到低功率模式(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷其中TAS是預(yù)期到達(dá)時間間隔截止時間是處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間P接收是接收模式中的功率P低功率是低功率模式中的功率P發(fā)送是發(fā)送模式中的功率P額外開銷是把連接置為低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外功率開銷。
該用于調(diào)整低功率模式中輪詢間隔的機制要基于連接對延時分組的容忍程度，并且該機制被定義為P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TP表示低功率模式的從站的輪詢間隔PB是反映連接對延時分組的容忍程度的概率H(x)是定義由觀察的總數(shù)歸一化的、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的函數(shù)。
在如下條件基礎(chǔ)上，從站從低功率模式切換到活動模式(b-1)*T低功率＞d其中b＝測量到的脈沖串長度T低功率＝處于低功率模式的時間d＝最后分組的估計最大時延。
該主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中該低功率模式與‘測錯(sniff)’模式相對應(yīng)。
本發(fā)明還提供用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的方法，包括在每個從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整對每個從站的輪詢間隔，從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化，并且同時又可以維持端到端分組時延的業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。
輪詢間隔的調(diào)整是通過調(diào)整對每個從站設(shè)備的輪詢間隔的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)方法來實現(xiàn)的。
該輪詢間隔的調(diào)整過程中包括在該從站以前的分組到達(dá)時間間隔分布的基礎(chǔ)上，預(yù)測每個從站下一分組的預(yù)期到達(dá)時間。
預(yù)測預(yù)期到達(dá)時間中包括-了解在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)到達(dá)每個從站的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)，-估計每個從站的業(yè)務(wù)量分布的概率密度函數(shù)，以及-確定每個從站處出現(xiàn)概率超過定義門限值的、下一數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)的預(yù)期時間間隔。
該了解數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的操作是利用這樣一種存儲方法，即將在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)所到達(dá)的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)存儲在與該到達(dá)間隔范圍相對應(yīng)的項中。
該用于估計概率密度函數(shù)的方法被定義為為不同的到達(dá)時間間隔時長分析數(shù)據(jù)分組的分布。
針對定義門限概率，根據(jù)下式判定預(yù)期時間間隔的估計P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TAS表示到達(dá)時間間隔PAS是門限概率H(x)是描述由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的函數(shù)。
確定預(yù)期時間間隔可以定義為(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷其中TAS是預(yù)期到達(dá)時間間隔截止時間是處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間P接收是接收模式中的功率
P低功率是低功率模式中的功率P發(fā)送是發(fā)送模式中的功率P額外開銷是把連接置為低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外功率開銷。
用于調(diào)整低功率模式中輪詢間隔的間隔要基于連接對延時分組的容忍程度，并且被定義為P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TP表示低功率模式的從站的輪詢間隔PB是反映連接對延時分組的容忍程度的概率H(x)是定義由觀察的總數(shù)歸一化的、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
在如下條件基礎(chǔ)上，從站從低功率模式切換到活動模式(b-1)*T低功率＞d其中b＝測量到的脈沖串長度T低功率＝處于低功率模式的時間d＝最后分組的估計最大時延。
該主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中該低功率模式與‘測錯’模式相對應(yīng)。
本發(fā)明還提供計算機程序產(chǎn)品，其中包括存儲在包含于其中的計算機可讀存儲媒介中的計算機可讀程序代碼，用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗，該產(chǎn)品包括計算機可讀程度代碼裝置，該裝置被配置成在每個從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整對每個從站的輪詢間隔，從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化，并且同時維持端到端分組時延的業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。
該被配置的計算機可讀程序代碼裝置中包括用于調(diào)整對每個從站設(shè)備的輪詢間隔的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)機制。
被配置為用于調(diào)整輪詢間隔的該計算機可讀程序代碼裝置中包括在該從站以前分組到達(dá)時間間隔分布的基礎(chǔ)上，預(yù)測每個從站下一分組的預(yù)期到達(dá)時間的機制。
該用于預(yù)測預(yù)期到達(dá)時間的機制中包括
-計算機可讀程度代碼裝置被配置用于了解到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)到達(dá)每個從站的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)，-計算機可讀程序代碼裝置被配置用于估計每個從站的業(yè)務(wù)量分布的概率密度函數(shù)，以及-計算機可讀程度代碼裝置被配置用于確定每個從站處出現(xiàn)概率超過定義門限值的、下一數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)的預(yù)期時間間隔。
被配置用于了解數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的該計算機可讀程序代碼裝置是利用一種將在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)所到達(dá)的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)存儲在與該到達(dá)間隔范圍相對應(yīng)的項中的存儲裝置。
該用于估計概率密度函數(shù)的計算機可讀程序代碼裝置是為不同的到達(dá)時間間隔時長分析數(shù)據(jù)分組分布的裝置。
針對定義門限概率，被配置為用于估計預(yù)期時間間隔的該計算機可讀程序代碼裝置的定義如下P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>其中P(t)表示分組的到達(dá)概率TAS表示到達(dá)時間間隔PAS是門限概率H(x)是描述由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的函數(shù)。
被配置用于確定預(yù)期時間間隔的該計算機可讀程序代碼裝置可以定義為(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷其中TAS是預(yù)期到達(dá)時間間隔截止時間是處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間P接收是接收模式中的功率P低功率是低功率模式中的功率P發(fā)送是發(fā)送模式中的功率P額外開銷是把連接置為低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外功率開銷。
用于調(diào)整低功率模式中輪詢間隔的間隔要基于連接對延時分組的容忍程度，并且被定義為P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>其中P(t)表示分組的到達(dá)概率TP表示低功率模式的從站的輪詢間隔PB是反映連接對延時分組的容忍程度的概率H(x)是定義由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的函數(shù)。
基于如下條件，把從站從低功率模式切換到活動模式(b-1)*T低功率＞d其中b＝測量到的脈沖串長度T低功率＝處于低功率模式的時間d＝最后分組的估計最大時延。
該主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中該低功率模式與‘測錯’模式相對應(yīng)。


現(xiàn)在參考附圖來描述本發(fā)明。
圖1給出藍(lán)牙系統(tǒng)中測錯模式的操作；圖2給出數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)時間間隔分布的實例；圖3給出了脈沖串節(jié)點內(nèi)，對數(shù)據(jù)到達(dá)執(zhí)行操作的流程圖；圖4給出處于活動狀態(tài)的從站的活動的流程圖；圖5給出處于低功率狀態(tài)的從站的活動的流程圖；圖6給出藍(lán)牙微網(wǎng)中的TDD MAC，其中帶有主站和從站的隊列；圖7給出了在AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略條件下，仿真TCP跟蹤得到的功率和端到端時延曲線示意圖；圖8給出了在AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略條件下，TCP上仿真的FTP應(yīng)用得到的功率和端到端時延曲線示意圖；圖9給出了在AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略條件下，收集的TCP應(yīng)用層中仿真的HTTP業(yè)務(wù)量得到的功率和端到端時延曲線示意圖；圖10給出在AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略條件下，CBR業(yè)務(wù)的功率和端到端時延曲線示意圖；圖11給出在AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略條件下，16kpbs Realplayer音頻業(yè)務(wù)的TCP轉(zhuǎn)儲的功率和端到端時延曲線示意圖；圖12給出與TCP上FTP業(yè)務(wù)的到達(dá)時間間隔的變化相適應(yīng)的直方圖邊界；圖13給出與TCP上FTP業(yè)務(wù)的到達(dá)時間間隔的變化相適應(yīng)的直方圖邊界；圖14給出與CBR業(yè)務(wù)的到達(dá)時間間隔的變化相適應(yīng)的直方圖邊界；圖15給出不同直方圖列數(shù)條件下，APPI-AR的性能曲線圖。
圖16給出不同門限概率(PB)條件下，APPI-AR的性能曲線圖。
具體實施例方式
圖1中給出了藍(lán)牙系統(tǒng)中測錯模式的操作。在測錯模式中，從站必須在預(yù)定時隙中監(jiān)聽主站的發(fā)送，因而在其它的時間內(nèi)保持工作在低功率模式。從上一次傳輸之后到這一次主站向從站發(fā)送的時間間隔被認(rèn)為是輪詢間隔。在每個T測錯時隙之后，從站對主站的發(fā)送進行N測錯-嘗試次的監(jiān)聽。這樣從站收發(fā)機的工作周期在測錯模式中被減小，從而可以節(jié)省功率。把從站切換到測錯模式可以由主站發(fā)起也可以由從站發(fā)起。在主站發(fā)起的切換中，該主站可以迫使或者請求從站切換到測錯模式。從站可以接受或者拒絕主站的切換到測錯模式的請求。在從站發(fā)起的切換中，從站向主站發(fā)出其切換到測錯模式的請求，如果主站接受該請求，則該從站可以切換到測錯模式。
在藍(lán)牙微網(wǎng)中調(diào)度從站具備如下的期望特征1.必定會降低設(shè)備的功率消耗。
2.應(yīng)該保證端到端時延能夠滿足QoS參數(shù)的要求。
3.從活動模式切換到測錯模式的準(zhǔn)則應(yīng)該能夠減少功率模式之間不必要的切換。
4.為了解決問題1和2，必須要在先前業(yè)務(wù)到達(dá)圖樣的基礎(chǔ)上去計算測錯模式中的輪詢間隔。
基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)能夠與輸入業(yè)務(wù)量相適應(yīng)，其性能要優(yōu)于固定輪詢間隔(FPI)策略，因為在FPI中使用的測錯模式不能與輸入的業(yè)務(wù)量相適應(yīng)。APPI技術(shù)存在有兩種版本
1)采用固定分辨率的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI-FR)2)采用自適應(yīng)分辨率的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI-AR)藍(lán)牙設(shè)備中，在低功率模式下，采用固定分辨率的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI-FR)方法選擇輪詢間隔T測錯。
APPI-FR具備如下顯著特征i)在非活動期間，從站進入低功率模式一個預(yù)定的時間長度，直到下一個分組到來，這樣就可以降低功率消耗。
ii)包括處于測錯模式中的那些從站的所有從站的業(yè)務(wù)質(zhì)量參數(shù)都被滿足。
iii)與固定輪詢間隔策略(FPI)和平均方差策略(MEAN)相比，可以降低端到端分組的時延。
iv)基于該連接的輸入業(yè)務(wù)量，來選擇輪詢間隔。
v)通過以較大的間隔對當(dāng)前處于低功率模式、業(yè)務(wù)量較低的連接進行輪詢，使得額外的帶寬被釋放給具備較高業(yè)務(wù)量的從站。
vi)使連接處于大功率消耗活動模式的時間盡可能短。
APPI-FR利用學(xué)習(xí)函數(shù)H去適應(yīng)該設(shè)備輸入業(yè)務(wù)量的特性來工作。學(xué)習(xí)函數(shù)基于連接中的數(shù)據(jù)分組間的到達(dá)時間間隔。學(xué)習(xí)函數(shù)的分辨率是連續(xù)兩個輪詢間隔之間的最小差距，可以通過應(yīng)用APPI從學(xué)習(xí)函數(shù)中得到。在APPI-FR中，其分辨率按照連接中分組之間到達(dá)間隔值的最大值和最小值固定。
APPI-FR中，如果需要很好地近似輸入業(yè)務(wù)量而在確定輪詢間隔中要求精細(xì)的分辨率，則學(xué)習(xí)函數(shù)H的階數(shù)就會相對較高。這樣在計算輪詢間隔過程中就會導(dǎo)致額外的計算負(fù)擔(dān)。例如概率的計算要求累加每一所考慮的到達(dá)間隔范圍內(nèi)的單個概率。這樣如果間隔數(shù)量比較多，則計算成本也會增加。
采用自適應(yīng)分辨率的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI-AR)可以克服APPI-FR的缺點。APPI-AR按如下方式處理業(yè)務(wù)到達(dá)分布即當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)概率比較大的情況下，則要求到達(dá)間隔范圍內(nèi)的輪詢間隔的分辨率精度比較高。而當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)的期望概率比較低時，在到達(dá)間隔范圍內(nèi)，學(xué)習(xí)函數(shù)H的輪詢間隔分辨率則比較低。這樣，對于相類似的結(jié)果，APPI-AR中學(xué)習(xí)函數(shù)H的階數(shù)穩(wěn)定保持在APPI-FR中階數(shù)的20％左右。
APPI-AR的優(yōu)點在于
i)盡管學(xué)習(xí)函數(shù)H的階數(shù)比較低，但是由于該策略能夠與業(yè)務(wù)到達(dá)分布相適應(yīng)，因此它能夠設(shè)計出精確的輪詢操作。
ii)當(dāng)前可以處理任何類型的業(yè)務(wù)，而不必具備有關(guān)業(yè)務(wù)到達(dá)分布的知識。
iii)由于函數(shù)H的階數(shù)較低，因此可以避免額外的計算負(fù)荷，而不會帶來輪詢間隔分辨率的任何丟失。
iv)而且還仍然具備采用固定分辨率自適應(yīng)策略的所有優(yōu)點。
APPI中判定功率模式切換的準(zhǔn)則APPI維持最低的每流信息，并且容易以硬件的方式來實施。
APPI可以容易地實現(xiàn)算法去判定低功率(測錯)模式下連接的輪詢時間。在這種情況中，APPI進行邏輯及合理的假設(shè)到下一分組到達(dá)的時間間隔可從與迄今所觀察到的到達(dá)時間間隔相同的分布中提取。因此可以通過觀察到達(dá)時間間隔來得到分組到達(dá)的預(yù)期時間。
為了了解給定連接的業(yè)務(wù)量分布D，需要針對前向(從主站到從站)和反向(從從站到主站)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，分別保留數(shù)據(jù)脈沖串觀察的到達(dá)時間間隔的單獨的學(xué)習(xí)函數(shù)H。在學(xué)習(xí)函數(shù)中所觀察并且記錄的數(shù)據(jù)脈沖串的到達(dá)時間間隔都針對每個脈沖串中的第一個分組。這樣，由于正常情況下，每個脈沖串內(nèi)的其余分組通常在與第一分組間可忽略的到達(dá)間隔內(nèi)到達(dá)，所以就可以不必再對它們進行觀察。對每個時間間隔I∈0…m-1來說，H(i)表示時間間隔在 內(nèi)的觀察到的間隔到達(dá)次數(shù)，其中參數(shù)m表示H內(nèi)項的個數(shù)，以及M表示本次觀察中最大的到達(dá)時間間隔。
學(xué)習(xí)函數(shù)學(xué)習(xí)函數(shù)在對應(yīng)于特定到達(dá)間隔范圍的項中存儲在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)的到達(dá)數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)。圖2給出了學(xué)習(xí)函數(shù)，其中X軸表示到達(dá)時間間隔，并且Y軸對應(yīng)于在那些到達(dá)間隔范圍內(nèi)所到達(dá)的脈沖串個數(shù)。
低功率模式條件當(dāng)連接處于活動模式，并且數(shù)據(jù)脈沖串結(jié)束時，需要計算時間TAS。TAS的選擇應(yīng)該使得在時間(TAS)內(nèi)，可以迫使(由于對單個分組時延的QoS要求)連接進入活動模式(它如果目前處于低功率模式)的下一足夠長數(shù)據(jù)脈沖串的到達(dá)概率應(yīng)該低于門限概率值PAS?？梢栽趯W(xué)習(xí)函數(shù)H的幫助下來完成這一預(yù)測。在計算概率P(t)的過程中，只需要考慮那些使活動模式對其業(yè)務(wù)不可缺少的脈沖串，其中P(t)的意義隨后給出。
這樣如果這種分組的到達(dá)概率P(t)在累加到時間TAS時越過門限值PAS(其中PAS由所允許的QoS參數(shù)的容忍程度決定)，以及把連接置于測錯模式并且使之再返回活動模式過程中所需要的額外功率開銷V小于時間TAS內(nèi)所節(jié)省的功率，則把連接置于低功率模式。
通過學(xué)習(xí)函數(shù)H來估計業(yè)務(wù)量分布D的概率密度函數(shù)，并且可以根據(jù)D得到到達(dá)時間間隔TAS，每時隙的發(fā)送功率是P發(fā)送，接收功率和測錯狀態(tài)下的功率分別為P接收和P測錯，則上述條件可以表示為(i)P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>(ii)(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷這樣，如果對第一條件計算得到的TAS來說，連接能夠滿足第二條件，則從站進入低功率模式。
確定低功率模式中的輪詢間隔第二個目標(biāo)是查找時間間隔，使得下一脈沖串到達(dá)之前的預(yù)期時間間隔要大于一個反映對延時分組連接容忍程度的概率PB。這樣，P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>該TP是處于低功率模式的從站的輪詢間隔T低功率。
圖2描述了數(shù)據(jù)分組到達(dá)時間間隔分布的實例。為了確定輪詢間隔，需要在從開始起的到達(dá)間隔范圍上把不同到達(dá)間隔范圍內(nèi)的分組數(shù)量進行累加，直到累加值等于PB(＜1)乘以脈沖串總數(shù)量。上述過程中達(dá)到的最后到達(dá)間隔范圍的均值就被取做輪詢間隔。圖2中以PROB來表示PB。為了得到APPI的良好性能，需要通過對不同的業(yè)務(wù)(例如FTP、HTTP等)進行仿真來確定PROB的取值。PROB的取值越大，端到端分組時延也就越大。這樣對于要求堅持嚴(yán)格QoS的連接來說，PROB的取值應(yīng)該小一些。如此由于PROB表示分組的時延，PROB取值就可以做為QoS的參數(shù)。
業(yè)務(wù)量分布D的近似可由數(shù)據(jù)分組到達(dá)時間間隔的學(xué)習(xí)函數(shù)H來充當(dāng)輸入業(yè)務(wù)量的分布。
確定從低功率模式切換到活動模式的準(zhǔn)則如果估計到低功率模式下接受服務(wù)的分組的時延會大于門限值(由QoS來決定)，則立即把該連接置于活動模式。通過測量脈沖串長度b、測錯間隔T測錯，并且因而估計隊列中最后分組的最大時延d，可以很容易地做到這一點。
估計時延＝(b-1)*T低功率＞d如果不能滿足上述的準(zhǔn)則，則連接被切換到活動模式。
圖3中給出了從站中，對數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)執(zhí)行活動的流程圖。當(dāng)新的脈沖串到達(dá)特定數(shù)據(jù)流隊列(3.2)時，系統(tǒng)計算數(shù)據(jù)脈沖串間的到達(dá)時間間隔(3.3)，并且在學(xué)習(xí)函數(shù)(HK)中添加常數(shù)因子K(3.4)。如果學(xué)習(xí)函數(shù)中所有項的總和大于界限(3.5)，則學(xué)習(xí)函數(shù)除以常數(shù)因子F(3.6)，否則執(zhí)行到步驟(3.7)。
根據(jù)下文的定義，可以用軟件術(shù)語按一種方法來表示這一過程下面給出系統(tǒng)的參數(shù)。
環(huán)境參數(shù)D 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分布。
T低功率當(dāng)從站處于低功率模式時的輪詢間隔。
P低功率處于低功率模式的從站所要求的每時隙能量。
P發(fā)送進行發(fā)送的從站所要求的每時隙能量。
P接收進行接收的從站所要求的每時隙能量。
截止時間處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間。
方法參數(shù)M 學(xué)習(xí)函數(shù)中觀察到的時間間隔的最大值。
H 為從主站到從站的以及反向的數(shù)據(jù)流所維護的學(xué)習(xí)函數(shù)。這樣每個連接中就存在有兩個學(xué)習(xí)函數(shù)。
V 把從站轉(zhuǎn)移到低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外開銷。
M 任意時刻下，學(xué)習(xí)函數(shù)中的項個數(shù)。
PAS分組不能滿足其時延參數(shù)QoS要求的概率。在計算把從站置入低功率模式的可行性過程中這被用做門限概率。
PB分組不能滿足其時延參數(shù)QoS要求的概率。在計算低功率模式下設(shè)備的輪詢間隔過程中，這被用做門限概率。
界限業(yè)務(wù)連接的任何H取值的限制值。
方法變量TAS要求信道處于活動狀態(tài)的兩個脈沖串之間的時間間隔。該數(shù)值被用于確定進入到低功率模式的可行性。
TP當(dāng)從站處于低功率模式時，兩個輪詢間隔之間的時間間隔。該取值僅與下一輪詢的T低功率相同。
在APPI-FR方法中，主站MAC中與調(diào)度有關(guān)的用于觸發(fā)動作的事件包括1)數(shù)據(jù)到達(dá)設(shè)備無論何時，當(dāng)有新脈沖串到達(dá)設(shè)備的用于調(diào)度的特定數(shù)據(jù)流隊列時，都要在學(xué)習(xí)函數(shù)HK中標(biāo)注前一脈沖串和當(dāng)前脈沖串之間的到達(dá)間隔，其中‘k’表示從站標(biāo)號。這樣如果兩個數(shù)據(jù)脈沖串之間的到達(dá)時間間隔是i，HK(i)添加常數(shù)因子K。這樣步驟如下(見圖3)a)計算數(shù)據(jù)脈沖串的第一分組之間的到達(dá)時間間隔‘i’。
b)使HK(i)添加常數(shù)因子K。
c)如果 ，其中界限是常數(shù)因子，則學(xué)習(xí)函數(shù)除以常數(shù)因子F(＞1)，使得以前數(shù)據(jù)的權(quán)重隨時間而呈指數(shù)式降低。
圖4給出了處于活動狀態(tài)的從站的活動流程圖。從站在其內(nèi)部隊列中檢驗數(shù)據(jù)(4.2)。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在隊列中，則將其發(fā)送出去(4.3)，否則從站將在主站和從站的學(xué)習(xí)函數(shù)上檢驗低功率操作條件(4.4)。如果可以滿足低功率操作的兩個條件(4.5)，則從站可以切換到低功率模式(4.6)，否則該從站仍然保持在活動模式下(4.7)，并且處理過程在步驟(4.8)結(jié)束。
如果連接需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則為連接提供服務(wù)。然而如果連接在隊列中沒有數(shù)據(jù)，則在主站和從站的學(xué)習(xí)函數(shù)HM和HS都能夠滿足低功率模式條件的情況下，將該連接置于低功率模式。
這樣步驟如下(見圖4)1.如果數(shù)據(jù)被排隊，則發(fā)送。
2.如果沒有數(shù)據(jù)發(fā)送檢驗HM和HS的低功率模式條件。
3.如果HM和HS都可以滿足低功率模式條件則進入低功率模式。
4.否則仍然保持在活動模式中。
5.如果連接進入低功率模式則在進入低功率模式的同時，在主站和從站計算輪詢間隔。
6.取這兩個計算值的最小值做為輪詢間隔。
圖5給出了處于低功率模式狀態(tài)的從站的活動流程圖。當(dāng)調(diào)度處于低功率模式的從站的連接時，主站和從站檢驗從低功率模式切換到活動模式的準(zhǔn)則(5.2)。如果滿足準(zhǔn)則，則可以把任一隊列切換到活動狀態(tài)(5.3)。否則，仍然保持在低功率模式，并且為從站提供服務(wù)(5.4)，最后處理過程在步驟(5.5)結(jié)束。
當(dāng)調(diào)度處于低功率模式的從站的連接時，主站和從站要檢驗從低功率切換到活動模式的準(zhǔn)則。
如果滿足這一準(zhǔn)則，則連接被切換到活動狀態(tài)。
因此步驟如下(見圖5)1.在主站和從站的隊列中檢驗從低功率模式到活動模式的切換條件。
2.如果滿足條件，則任一隊列可以被切換到活動狀態(tài)。
3.否則，保持在低功率模式，并且為從站提供服務(wù)。
無論何時學(xué)習(xí)函數(shù)在數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)主站一側(cè)或從站一側(cè)時被更新，都需要檢驗任意輪詢間隔(例如‘j’)內(nèi)的期望數(shù)據(jù)到達(dá)概率沒有超過預(yù)定概率‘Pr’(為學(xué)習(xí)函數(shù)階數(shù)‘N’的函數(shù))。H(j)/(Σi=0nH(i))≥Pr]]>均衡條件如果事實如此，則第j個到達(dá)間隔范圍被分為兩個部分。為了維持學(xué)習(xí)函數(shù)的階數(shù)恒定，其期望概率值之和最小的兩個相鄰到達(dá)間隔范圍被合在一起。這樣就可以在數(shù)據(jù)速率比較高的到達(dá)間隔范圍內(nèi)獲得更高的分辨率，而可以使得存儲體(bucket)的數(shù)量保持在較小和恒定的數(shù)量。
1.檢驗H的均衡條件。
2.如果對到達(dá)間隔范圍‘j’在H上滿足條件，則把該到達(dá)間隔范圍分為兩個部分。
3.如果一個到達(dá)間隔范圍被分為兩部分，則把分布圖H中和為最小值的兩個相鄰的到達(dá)間隔范圍組合起來。
min[H(i)+H(i+1)]，任意i∈N。
圖6中給出藍(lán)牙微網(wǎng)中的TDD MAC，主站和從站內(nèi)包括用于離散事件仿真的隊列。主站和從站之間的業(yè)務(wù)量通常被用于去說明利用APPI來實現(xiàn)功率和端到端時延的最優(yōu)化，該業(yè)務(wù)量可以如下1.來自ee.lbl.gov的TCP跟蹤。
2.帶有HTTP應(yīng)用層的TCP傳輸層(來自業(yè)務(wù)仿真)。
3.帶有FTP應(yīng)用層的TCP傳輸層(來自業(yè)務(wù)仿真)。
4.CBR業(yè)務(wù)。
5.，來自16Kbps鏈路的、從播放音頻的Realplayer收集到的TCP轉(zhuǎn)儲。
隨后的基本策略被用于與APPI-AR相比較1.一直活動模式(AAM)在該策略中，所有時間內(nèi)，所有從站都要保持在活動模式中，這樣就不會使用低功率模式。
2.固定輪詢間隔(FPI)在該策略中，無論何時采用固定輪詢間隔POLLINT的主站和從站隊列中沒有數(shù)據(jù)，都把連接置為測錯模式。
3.平均方差策略(MEAN)在該策略中，主站和從站采用的輪詢間隔要基于以前脈沖串的到達(dá)時間間隔的均值和方差，無論何時該主站和從站隊列中沒有數(shù)據(jù)，都把連接置為測錯模式。
4.離線最佳策略在該策略中，在數(shù)據(jù)實際到達(dá)情況的基礎(chǔ)上，主站根據(jù)APPI所描述的條件，調(diào)度并處理功率模式之間的切換，這樣就可以把設(shè)備的功率消耗和端到端分組時延降低到最佳水平。
其它的細(xì)節(jié)為1.微網(wǎng)中的最大從站數(shù)量7個2.測錯狀態(tài)中的輪詢間隔在100-500時隙間自適應(yīng)3.每個TDD時隙長度 625秒截止時間40個時隙POLLINT250個時隙P測錯0.05個單位P接收0.5個單位P發(fā)送1個單位O 2*P發(fā)送+2*P接收＝3個單位PAS0.3PB0.3仿真覆蓋不同的最優(yōu)化策略，即1.一直活動模式(AAM)2.固定輪詢間隔(FPI)3.平均方差策略(MEAN)
4.采用自適應(yīng)分辨率的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI-AR)下面給出所有策略的結(jié)果，并且都針對離線策略進行歸一化在APPI-AR中，以分布圖的方式來給出學(xué)習(xí)函數(shù)，其中列數(shù)量表示學(xué)習(xí)函數(shù)的階數(shù)，而且每一列的邊界表示到達(dá)間隔范圍。
仿真中包括了110000個藍(lán)牙時隙，而且結(jié)果中包括向前的50000個時隙，這樣就忽略了學(xué)習(xí)函數(shù)為了適應(yīng)業(yè)務(wù)特征而需要的時間。
圖7中給出了AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略情況下，仿真TCP跟蹤得到的功率和端到端時延曲線示意圖。FPI和MEAN可以大大節(jié)省功率量，但是時延卻會增加到一個很大值。APPI-AR能夠與業(yè)務(wù)量分布相適應(yīng)，并且其功率消耗可以降低到非常接近于離線最佳策略的數(shù)值上，而與FPI和MEAN策略相比，其時延也有所下降。APPI所消耗的功率要比AAM策略中少85％，比FPI和MEAN策略中少20％，并且與FPI和MEAN相比，其時延也很低。
圖8中給出了AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略情況下，TCP層上仿真FTP應(yīng)用得到的功率和端到端時延曲線示意圖。FPI和MEAN可以大大節(jié)省功率量，但是時延卻會增加到一個很大值。APPI-AR能夠與業(yè)務(wù)量分布相適應(yīng)，并且其功率消耗可以降低到很小的數(shù)值上，而與FPI策略相比時延也可以降低。APPI所消耗的功率要比AAM策略中少79％，比FPI和MEAN策略中分別減少20％和15％，并且與FPI和MEAN相比，其時延也大大降低。
圖9中給出了AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略情況下，TCP應(yīng)用層上仿真HTTP應(yīng)用得到的功率和端到端時延曲線示意圖。FPI可以大大節(jié)省功率量，但是時延卻會增加到一個很大值。APPI-AR能夠與業(yè)務(wù)量分布相適應(yīng)，并且其功率消耗可以降低到很小的數(shù)值上，而與FPI和MEAN策略相比，其時延也可以降低。APPI所消耗的功率要比AAM策略中少84％，比FPI和MEAN策略減少40％，并且與FPI和MEAN相比，其時延也大大降低。
圖10中給出了AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略情況下，CBR業(yè)務(wù)的功率和端到端時延曲線示意圖。由于如果CBR速率不能與FPI和MEAN策略所使用的輪詢間隔相匹配會導(dǎo)致這兩種策略必須頻繁地實施功率模式之間的切換，因此FPI和MEAN在CBR業(yè)務(wù)的情況下并不能夠節(jié)省太多的功率。其時延也會增加到一個很大值。APPI-AR能夠與業(yè)務(wù)量分布相適應(yīng)，并且由于它可以與CBR速率相適應(yīng)，以及將其做為輪詢間隔，所以APPI-AR策略可以把其功率消耗降低到與離線最佳策略相等的數(shù)值上。與FPI和MEAN策略相比，其時延也可以有所降低。APPI-AR所消耗的功率要比AAM策略中少88％，比FPI和MEAN策略中分別減少70％和66％，并且與FPI和MEAN相比，其時延也非常小。
圖11中給出了AAM、FPI、MEAN、APPI-AR以及離線最佳策略情況下，16kpbs的Realplayer音頻業(yè)務(wù)的TCP轉(zhuǎn)儲所得到的功率和端到端時延曲線示意圖。FPI和MEAN策略可以大大節(jié)省功率量，但是時延卻會增加到一個很大值。APPI-AR能夠與業(yè)務(wù)量分布相適應(yīng)，并且其功率消耗可以降低為很小的數(shù)值，而與FPI和MEAN策略相比時延也可以降低。APPI-AR所消耗的功率要比AAM策略中少65％，并且與FPI和MEAN相比，其時延也大大降低。在realplay音頻中所應(yīng)該考慮最多的是最大時延，在FPI和MEAN策略中，最大時延都比較大，但是在APPI-AR策略中，該數(shù)值是可以與AAM策略中的時延相比的。
圖12給出與業(yè)務(wù)的到達(dá)時間間隔的變化相適應(yīng)的直方圖邊界。有更多的數(shù)據(jù)分組到達(dá)的到達(dá)時間間隔范圍會具備更加精細(xì)的分辨率，而其它范圍的分辨率則相對較粗糙。正如上圖中可以看到的，邊界一般集中于更多分組到達(dá)的區(qū)域內(nèi)，這樣就使得輪詢間隔的計算會更加準(zhǔn)確。
圖13給出與業(yè)務(wù)的到達(dá)時間間隔的變化相適應(yīng)的直方圖邊界。有更多的數(shù)據(jù)分組到達(dá)的到達(dá)時間間隔范圍會具備更加精細(xì)的分辨率，而其它范圍的分辨率則相對較粗糙。正如上圖中可以看到的，邊界一般集中于更多分組到達(dá)的區(qū)域內(nèi)，這樣就使得輪詢間隔的計算會更加準(zhǔn)確。由于HTTP是非恒定的，因此在150個時隙和350個時隙處的分布邊界由于HTTP業(yè)務(wù)的非一致性而在連續(xù)均衡中跳變。
圖14給出與業(yè)務(wù)的到達(dá)時間間隔的變化相適應(yīng)的直方圖邊界。由于連續(xù)脈沖串的到達(dá)時間間隔是恒定的，因此三個連續(xù)的邊界可以被看到集中在該到達(dá)間隔的速率，導(dǎo)致可以精確地計算輪詢間隔。就功率消耗而言，這樣可以使得APPI與離線最佳策略相匹配(見圖11)。
圖15給出當(dāng)PB＝0.3時，不同分布圖列數(shù)條件下APPI-AR的性能?？梢钥吹剿星闆r下，其性能都是類似的。這樣分布圖列數(shù)為5的情況下可以得到良好的性能，其計算額外開銷也比較小。而且圖中還給出，即使存儲體的數(shù)量比較小，APPI-AR也可以很好地與業(yè)務(wù)相適應(yīng)，這也是APPI-AR與本文中所考慮的其它策略相比，所具備的一個優(yōu)點。
圖16給出在固定分布圖列數(shù)(＝5)時，不同PB條件下的APPI-AR性能的示意圖。圖中給出不同PB條件下的APPI-AR性能。如圖可以看到，當(dāng)PB的取值在0.1到0.3之間時，可以很好地節(jié)約功率，并且時延也比較低。然而取決于連接所要求的QoS參數(shù)，PB可以是固定的。
參考文獻(xiàn)1.J.-C.Chen，K.M.Sivalingam，P.Agrawal和S.Kishore，Acomparison of MAC protocols for wireless local networks based on batterypower consumption(基于電池功率消耗比較無線本地網(wǎng)的MAC協(xié)議)，Proc.of IEEE INFOCOM，San Francisco，CA(1998年4月)第150-157頁2.http//www.networks.digital.com/npb/html/products_guide/roamwir2.html，1998年1月14日3.M.Stemm，P.Gauthier和D.Harada，‘Reducing powerconsumption of network interfaces in hand-held devices(在手持設(shè)備中減少網(wǎng)絡(luò)接口的功率消耗)’，3rd International Workshop on MobileMultimedia Communication(關(guān)于移動多媒體通信的第三國際研究組)，1996年9月25-27日
權(quán)利要求
1.一種用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的系統(tǒng)，其中包括裝置，用于在從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整對每個處于低功率模式的從站的輪詢間隔，從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化，并且同時又可以維持業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。
2.如權(quán)利要求1中要求的系統(tǒng)，其特征在于該裝置中包括基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)機制，用于為每個處于低功率模式的從站調(diào)整輪詢間隔。
3.如權(quán)利要求2中要求的系統(tǒng)，其特征在于該用于調(diào)整輪詢間隔的機制中包括裝置，用于在從站所接收到的以前分組的到達(dá)時間間隔分布的基礎(chǔ)上，預(yù)測每個從站下一分組的預(yù)期到達(dá)時間。
4.如權(quán)利要求3中要求的系統(tǒng)，其特征在于該用于預(yù)測預(yù)期到達(dá)時間的裝置中包括-用于了解在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)到達(dá)每個從站的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的裝置，-用于估計每個從站的業(yè)務(wù)量分布的概率密度函數(shù)的裝置，以及-用于確定每個從站處出現(xiàn)概率超過定義門限值的、下一數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)的預(yù)期時間間隔的裝置。
5.如權(quán)利要求4中要求的系統(tǒng)，其特征在于該用于了解數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的裝置是利用用于接收并且將在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)所達(dá)到的數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)存儲在與該到達(dá)間隔范圍相對應(yīng)的項中的裝置。
6.如權(quán)利要求4中要求的系統(tǒng)，其特征在于該用于估計概率密度函數(shù)的裝置是利用這樣一種機制，即為不同到達(dá)時間間隔時長分析數(shù)據(jù)分組的分布。
7.如權(quán)利要求4中要求的系統(tǒng)，其特征在于針對定義的門限概率用于確定該預(yù)期時間間隔的裝置可以描述為P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TAS表示到達(dá)時間間隔PAS是門限概率H(x)是描述由觀察的總數(shù)歸一化的、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
8.如權(quán)利要求2中要求的系統(tǒng)，其特征在于在如下條件的基礎(chǔ)上，從站從活動模式被切換到低功率模式(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷其中TAS是預(yù)期到達(dá)時間間隔截止時間是處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間P接收是接收模式中的功率P低功率是低功率模式中的功率P發(fā)送是發(fā)送模式中的功率P額外開銷是把連接置為低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外功率開銷。
9.如權(quán)利要求2中要求的系統(tǒng)，其特征在于該用于調(diào)整低功率模式中輪詢間隔的機制要基于連接對延時分組的容忍程度，并且該機制被定義為P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TP表示低功率模式的從站的輪詢間隔PB是反映連接對延時分組的容忍程度的概率H(x)是定義由觀察的總數(shù)歸一化的、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
10.如權(quán)利要求2中要求的系統(tǒng)，其特征在于在如下條件基礎(chǔ)上，從站從低功率模式切換到活動模式(b-1)*T低功率＞d其中b＝測量到的脈沖串長度T低功率＝處于低功率模式的時間d＝最后分組的估計最大時延。
11.如權(quán)利要求1中要求的系統(tǒng)，其特征在于該主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中該低功率模式與‘測錯’模式相對應(yīng)。
12.一種用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的方法，包括在每個從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整對每個從站的輪詢間隔，從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化，并且同時又可以維持端到端分組時延的業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。
13.如權(quán)利要求12中要求的方法，其特征在于該輪詢間隔的調(diào)整是通過調(diào)整對每個從站設(shè)備的輪詢間隔的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)方法來實現(xiàn)的。
14.如權(quán)利要求13中要求的方法，其特征在于該輪詢間隔的調(diào)整過程中包括在該從站以前分組到達(dá)時間間隔分布的基礎(chǔ)上，預(yù)測每個從站下一分組的預(yù)期到達(dá)時間。
15.如權(quán)利要求14中要求的方法，其特征在于預(yù)測預(yù)期到達(dá)時間中包括-了解在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)到達(dá)每個從站的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)，-估計每個從站業(yè)務(wù)量分布的概率密度函數(shù)，以及-確定每個從站處出現(xiàn)概率超過定義門限值的、下一數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)的預(yù)期時間間隔。
16.如權(quán)利要求15中要求的方法，其特征在于了解數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)是利用這樣一種存儲方法，即將在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)所到達(dá)的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)存儲在與該到達(dá)間隔范圍相對應(yīng)的項中。
17.如權(quán)利要求15中要求的方法，其特征在于估計概率密度函數(shù)是利用為不同的到達(dá)時間間隔時長分析數(shù)據(jù)分組的分布。
18.如權(quán)利要求15中要求的方法，其特征在于針對定義門限概率，根據(jù)下式確定預(yù)期時間間隔P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TAS表示到達(dá)時間間隔PAS是門限概率H(x)是描述由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
19.如權(quán)利要求14中要求的方法，其特征在于確定預(yù)期時間間隔可以定義為(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷其中TAS是預(yù)期到達(dá)時間間隔截止時間是處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間P接收是接收模式中的功率P低功率是低功率模式中的功率P發(fā)送是發(fā)送模式中的功率P額外開銷是把連接置為低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外功率開銷。
20.如權(quán)利要求13中要求的方法，其特征在于該用于調(diào)整低功率模式中輪詢間隔的間隔要基于連接對延時分組的容忍程度，并且被定義為P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>其中P(t)表示分組到達(dá)的概率TP表示低功率模式的從站的輪詢間隔PB是反映連接對延時分組的容忍程度的概率H(x)是定義由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
21.如權(quán)利要求12中要求的方法，其特征在于在如下條件基礎(chǔ)上，從站從低功率模式切換到活動模式(b-1)*T低功率＞d其中b＝測量到的脈沖串長度T低功率＝處于低功率模式的時間d＝最后分組的估計最大時延。
22.如權(quán)利要求11中要求的方法，其特征在于該主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中該低功率模式與‘測錯’模式相對應(yīng)。
23.一種計算機程序產(chǎn)品，包括存儲在包含于其中的計算機可讀存儲媒體中的計算機可讀程序代碼，用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗，包括計算機可讀程度代碼裝置，該裝置被配置成在每個從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整對每個從站的輪詢間隔，從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化，并且同時維持端到端分組時延的業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。
24.如權(quán)利要求23中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于該被配置的計算機可讀程序代碼裝置中包括用于調(diào)整每個從站輪詢間隔的基于自適應(yīng)概率的輪詢間隔(APPI)機制。
25.如權(quán)利要求24中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于被配置為用于調(diào)整輪詢間隔的該計算機可讀程序代碼裝置中包括在該從站以前分組到達(dá)時間間隔分布的基礎(chǔ)上，預(yù)測每個從站下一分組的預(yù)期到達(dá)時間的機制。
26.如權(quán)利要求25中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于該用于預(yù)測預(yù)期到達(dá)時間的機制中包括-計算機可讀程度代碼裝置被配置用于了解在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)到達(dá)每個從站的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)，-計算機可讀程序代碼裝置被配置用于估計每個從站業(yè)務(wù)量分布的概率密度函數(shù)，以及-計算機可讀程度代碼裝置被配置用于確定每個從站處出現(xiàn)概率超過定義門限值的、下一數(shù)據(jù)脈沖串到達(dá)的預(yù)期時間間隔。
27.如權(quán)利要求26中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于被配置用于了解數(shù)據(jù)脈沖串個數(shù)的該計算機可讀程序代碼裝置是利用將在到達(dá)時間間隔的特定范圍內(nèi)所到達(dá)的數(shù)據(jù)脈沖串的個數(shù)存儲在與該到達(dá)間隔范圍相對應(yīng)的項中的存儲裝置。
28.如權(quán)利要求26中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于該用于估計概率密度函數(shù)的計算機可讀程序代碼裝置是為不同的到達(dá)時間間隔時長分析數(shù)據(jù)分組分布的裝置。
29.如權(quán)利要求24中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于針對定義門限概率，被配置為用于估計預(yù)期時間間隔的該計算機可讀程序代碼裝置被定義如下P(t)=Σ0TASH(x)≤PAS]]>其中P(t)表示分組的到達(dá)概率TAS表示到達(dá)時間間隔PAS是門限概率H(x)是描述由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的間隔到達(dá)次數(shù)的函數(shù)。
30.如權(quán)利要求25中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于被配置用于確定預(yù)期時間間隔的該計算機可讀程序代碼裝置可以定義為(TAS-(TAS/截止時間))*P接收+(TAS/截止時間)*P發(fā)送-TAS*P低功率＞P額外開銷其中TAS是預(yù)期到達(dá)時間間隔截止時間是處于活動模式的從站的業(yè)務(wù)截止時間P接收是接收模式中的功率P低功率是低功率模式中的功率P發(fā)送是發(fā)送模式中的功率P額外開銷是把連接置為低功率模式并且使之再返回活動模式所需要的額外功率開銷。
31.如權(quán)利要求24中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于該用于調(diào)整低功率模式中輪詢間隔的間隔要基于連接對延時分組的容忍程度，并且被定義為P(t)=Σ0TPH(x)≤PB]]>其中P(t)表示分組的到達(dá)概率TP表示低功率模式的從站的輪詢間隔PB是反映連接對延時分組的容忍程度的概率H(x)是定義由觀察的總數(shù)歸一化、相對每個到達(dá)間隔周期所觀察的到達(dá)間隔次數(shù)的函數(shù)。
32.如權(quán)利要求24中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于基于如下條件，從站從低功率模式切換到活動模式(b-1)*T低功率＞d其中b＝測量到的脈沖串長度T低功率＝處于低功率模式的時間d＝最后分組的估計最大時延。
33.如權(quán)利要求23中要求的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于該主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其中該低功率模式與‘測錯’模式相對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到用于管理主站驅(qū)動時分雙工無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)功率消耗的系統(tǒng)和方法,包括裝置用于在從站輸入業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整對每個處于低功率模式的從站的輪詢間隔,從而實現(xiàn)功率消耗最優(yōu)化,并且同時又可以維持業(yè)務(wù)質(zhì)量要求。而且本發(fā)明還提供用于執(zhí)行上述方法的配置的計算機程序產(chǎn)品。
文檔編號H04B7/26GK1350378SQ0113714
公開日2002年5月22日 申請日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月25日
發(fā)明者R·肖里, A·庫馬, I·查克拉博蒂, A·卡什雅普, A·拉斯托吉, H·薩蘭 申請人:國際商業(yè)機器公司