【摘要】：利用數(shù)據(jù)的延遲容忍特性,提出了一種自適應(yīng)延遲感知光無(wú)線(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò)節(jié)能機(jī)制.為了充分利用數(shù)據(jù)的延遲容忍度,網(wǎng)關(guān)動(dòng)態(tài)地感知數(shù)據(jù)的到達(dá)率,采用排隊(duì)模型來(lái)分析網(wǎng)關(guān)能耗和數(shù)據(jù)延遲,從而自適應(yīng)地選擇休眠周期;同時(shí),采用多網(wǎng)關(guān)均衡負(fù)載機(jī)制來(lái)減小網(wǎng)關(guān)休眠帶來(lái)的路徑重建延遲和擁塞,從而減小因休眠而增加的延遲.結(jié)果表明,所提出的機(jī)制可降低網(wǎng)關(guān)總能耗36%,并有效提高網(wǎng)關(guān)利用率,降低網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的路徑延遲.
【圖文】：

圖２測(cè)試拓?fù)鋱DＦｉｇ．２Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｐｏｌｏｇｙ表１仿真參數(shù)設(shè)置Ｔａｂ．１Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ參數(shù)參數(shù)值網(wǎng)絡(luò)區(qū)域／（ｍ·ｍ）５００×５００網(wǎng)絡(luò)仿真時(shí)間／ｓ１０００節(jié)點(diǎn)通信方式ＷｉＦｉ鏈路的最大容量／（Ｍｂ·ｓ－１）５４網(wǎng)關(guān)的最大容量／（Ｍｂ·ｓ－１）１００監(jiān)聽(tīng)時(shí)間長(zhǎng)度／ｍｓ２節(jié)點(diǎn)總數(shù)２５活躍網(wǎng)關(guān)功率［１６］／Ｗ３．８５休眠網(wǎng)關(guān)功率［１６］／Ｗ０．７５將本文提出的ＤＥＳＭ機(jī)制分別與其他２種典型的節(jié)能機(jī)制進(jìn)行比較，其中包括文獻(xiàn)［２］中所提出的能量感知的路由算法（ＥＡＲＡ）機(jī)制和文獻(xiàn)［１１］中所提出的能量和延遲感知的路由算法（ＥＤＡＲＡ）機(jī)制．為了驗(yàn)證所提出機(jī)制的能量效率，在不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)下對(duì)上述３種機(jī)制進(jìn)行了分析比較，主要性能指標(biāo)包括網(wǎng)關(guān)的總能耗、網(wǎng)關(guān)單位網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的能耗，數(shù)據(jù)的總路徑延遲和休眠持續(xù)時(shí)間比（ＳＤＲ），其中數(shù)據(jù)的總路徑延遲為ＯＬＴ到目的ＭＰ端到端的延遲．４．１網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度ＤＥＳＭ機(jī)制中，網(wǎng)關(guān)根據(jù)下行數(shù)據(jù)的到達(dá)率自適應(yīng)地選擇休眠周期的長(zhǎng)度，上行方向，使用多網(wǎng)關(guān)ＷＭＮ負(fù)載均衡機(jī)制來(lái)減小數(shù)據(jù)的延遲和網(wǎng)關(guān)的擁塞．根據(jù)式（１１），網(wǎng)關(guān)下個(gè)時(shí)隙平均負(fù)載預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性將影響ＭＰ對(duì)網(wǎng)關(guān)的選擇，從而影響上行數(shù)據(jù)的延遲．本文統(tǒng)計(jì)各個(gè)網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載的實(shí)際值及預(yù)測(cè)值，同時(shí)對(duì)網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載的誤差給出了累積概率分布（ＣＤＦ），如圖３所示．由圖可見(jiàn)，８４．１％的網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載預(yù)測(cè)誤差小于８％，最大網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載預(yù)測(cè)圖３網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載

和休眠持續(xù)時(shí)間比（ＳＤＲ），其中數(shù)據(jù)的總路徑延遲為ＯＬＴ到目的ＭＰ端到端的延遲．４．１網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度ＤＥＳＭ機(jī)制中，網(wǎng)關(guān)根據(jù)下行數(shù)據(jù)的到達(dá)率自適應(yīng)地選擇休眠周期的長(zhǎng)度，上行方向，使用多網(wǎng)關(guān)ＷＭＮ負(fù)載均衡機(jī)制來(lái)減小數(shù)據(jù)的延遲和網(wǎng)關(guān)的擁塞．根據(jù)式（１１），網(wǎng)關(guān)下個(gè)時(shí)隙平均負(fù)載預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性將影響ＭＰ對(duì)網(wǎng)關(guān)的選擇，從而影響上行數(shù)據(jù)的延遲．本文統(tǒng)計(jì)各個(gè)網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載的實(shí)際值及預(yù)測(cè)值，同時(shí)對(duì)網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載的誤差給出了累積概率分布（ＣＤＦ），，如圖３所示．由圖可見(jiàn)，８４．１％的網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載預(yù)測(cè)誤差小于８％，最大網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載預(yù)測(cè)圖３網(wǎng)關(guān)平均負(fù)載準(zhǔn)確性驗(yàn)證Ｆｉｇ．３Ａｃｃｕｒａｃｙｏｆａｖｅｒａｇｅｇａｔｅｗａｙｌｏａｄ誤差小于１４％，整體平均誤差為９％．可見(jiàn)，所提出的平均負(fù)載的預(yù)測(cè)方法較為準(zhǔn)確．４．２不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下的網(wǎng)絡(luò)性能網(wǎng)關(guān)消耗的總能量直觀地反映了節(jié)能機(jī)制的能量效率，圖４描述了３種機(jī)制的網(wǎng)關(guān)總能耗（以采用節(jié)能機(jī)制條件下網(wǎng)關(guān)消耗的總能量與未采用任何節(jié)能機(jī)制條件下網(wǎng)關(guān)消耗總能量的比值表示）隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化情況．圖中，Ｅｒｌａｎｇ為網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的單位．由圖可見(jiàn)，網(wǎng)關(guān)的總能耗隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加呈上升趨勢(shì)，其主要原因在于ＨＯＷＢＡＮ中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)．網(wǎng)絡(luò)中需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)增加將導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)的空閑時(shí)間減少，網(wǎng)關(guān)休眠的時(shí)間也將隨著減少，總能耗將會(huì)相應(yīng)地增加．ＤＥＳＭ充分利用了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)延遲特性，并減少了連續(xù)休眠網(wǎng)關(guān)休眠間隙的活躍時(shí)間，從而提高了網(wǎng)關(guān)的能量效率．由結(jié)果可知，ＤＥＳＭ的網(wǎng)關(guān)總能耗一直優(yōu)于ＥＡＲＡ

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