3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端能耗問(wèn)題研究.pdf

1、現(xiàn)今,3G移動(dòng)通信技術(shù)憑借著其高帶寬,低時(shí)延等特性,在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。它的出現(xiàn),使得更多的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(如流媒體播放、視頻會(huì)議等)能夠流暢地運(yùn)行在各種移動(dòng)終端上,極大地豐富了移動(dòng)用戶的體驗(yàn)。與此同時(shí),移動(dòng)終端上的電池技術(shù)卻成為了瓶頸,終端能耗問(wèn)題正吸引著越來(lái)越多的研究工作隨之展開。在3G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,存在著一種現(xiàn)象被稱為尾巴效應(yīng)。具體來(lái)說(shuō),每當(dāng)3G接口完成一次數(shù)據(jù)傳輸,并不立即轉(zhuǎn)入低能耗狀態(tài),而是在高能耗狀態(tài)上維持一段時(shí)間,以便

2、更快地響應(yīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。若新的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間較晚,則這段等待時(shí)間便可以被看作是一種浪費(fèi),會(huì)導(dǎo)致額外能耗的增加。文章[1,2]指出,在3 G接口上,尾巴效應(yīng)消耗了總能量的60％。
　　消除尾巴效應(yīng)是困難而具有挑戰(zhàn)性的。3G接口保留尾巴目的在于能更快地響應(yīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。若簡(jiǎn)單地去除尾巴時(shí)間,則每當(dāng)新的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí),3G接口總要向基站重新申請(qǐng)鏈路資源,并從低能耗狀態(tài)提升至高能耗狀態(tài),這會(huì)引入較長(zhǎng)的時(shí)延,降低用戶體驗(yàn)度。因此,處理尾巴

3、效應(yīng)時(shí),需要在能源效率和用戶體驗(yàn)度之間做出權(quán)衡。
　　在本文中,我們?cè)谡鎸?shí)環(huán)境中采集了超過(guò)1,000名3 G用戶的使用數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集涵蓋了實(shí)驗(yàn)?zāi)涿脩魞芍艿臄?shù)據(jù)流量信息。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)集的分析,我們驗(yàn)證了3G網(wǎng)絡(luò)中尾巴效應(yīng)的嚴(yán)重性。此外,我們還通過(guò)計(jì)算信息熵證明了在網(wǎng)頁(yè)瀏覽、流媒體、即時(shí)通訊等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下,3G數(shù)據(jù)流存在著較明顯的時(shí)間相關(guān)性。
　　基于上述發(fā)現(xiàn),我們提出了低功耗無(wú)線資源管理協(xié)議優(yōu)化機(jī)制一SmartCut算法。該

4、算法包含三個(gè)主要步驟:3G數(shù)據(jù)流預(yù)測(cè)、去尾和預(yù)測(cè)修正。具體來(lái)說(shuō),SmartCut算法利用自回歸滑動(dòng)平均(ARMA)模型對(duì)3G數(shù)據(jù)流進(jìn)行建模和預(yù)測(cè),根據(jù)預(yù)測(cè)值去除掉不必要的尾巴時(shí)間,并在下一次數(shù)據(jù)傳輸開始之前提升3G接口至高能耗狀態(tài),以避免用戶體驗(yàn)到時(shí)延。在ARMA模型預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的情況下,SmartCut算法引入誤差修正機(jī)制來(lái)減少預(yù)測(cè)誤差帶來(lái)的影響。總的來(lái)說(shuō),SmartCut算法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):首先,該算法可以在對(duì)用戶體驗(yàn)度造成較小影響的條件