智能手机是当前最主流的移动终端,人们常常使用智能手机通过第三代(The Third Generation,3G)和长期演进(Long Term Evolution, LTE)通信技术与互联网进行数据交互。智能手机有限的电池容量限制了它的续航工作时间。作为智能手机的三大耗电元件之一的蜂窝端口在移动通信网络中进行数据传输后,会产生大比例的尾能耗,造成手机电能的浪费。对智能手机在3G和LTE网络中的尾能耗特性进行分析,不但可以获知产生大比例尾能耗的具体原因,还可以据此对尾能耗进行优化,以达到降低手机总能耗、延长续航工作时间的目的。因此,智能手机尾能耗的研究与优化是一项具有重大意义的工作。本文从智能手机尾能耗形成的角度出发,围绕如何有效合理地降低蜂窝网络端口传输能耗这一问题展开研究,在3G和LTE网络RRC状态机的基础上,提出基于数据分类和聚合的数据传输节能机制,以降低蜂窝网络端口传输能耗。本文主要做了以下研究：(1)深入研究智能手机在3G和LTE网络中尾能耗优化的相关理论和关键技术,对现有的尾能耗优化节能策略进行分类和总结,并讨论其在设计中存在的一些难题。(2)了解和研究3G和LTE通信技术中的无线资源控制协议的状态机及其工作流程,对基于RRC状态机建立传输能耗模型的应用依据进行了分析。设计了一个适合于尾能耗特性和优化研究的传输能耗统计函数和传输能耗模型执行流程,编程实现了在3G和LTE网络中的蜂窝端口传输能耗模型。对搭建好的传输能耗模型进行的模拟仿真结果表明,所设计的蜂窝端口传输能耗模型可以较好地模拟和统计数据传输过程中产生的能耗,适用于尾能耗特性和优化研究。(3)智能手机数据传输中的频发性和微量性特征增加了尾能耗的出现次数与占比,降低了传输能耗利用率。为此,本文提出一种基于聚合思想的数据传输节能机制(Aggregate-based Energy Saving Data Transmission, A-ESDT),该机制通过对数据传输类型的划分和蜂窝端口RRC状态机的判断,对数据传输做出即时发送或延迟发送的不同策略。通过传输能耗模型试验的结果表明,与普通传输机制相比,A-ESDT机制的节能效果好,但是在多次聚合后其节能效率并不稳定,会随着发送次数的增加而有所降低。(4)针对A-ESDT机制存在的节能效率不稳定的问题,提出一种改进型的A-ESDT机制(EA-ESDT)。该机制综合考虑即时型、心跳型数据出现周期和等待队列中最早deadline时间等因素,在原有数据传输判断机制的基础上加入概率预测进行机会成本的权衡。仿真模拟实验证明, EA-ETDS机制的节能效率维持在27%左右,实现了节能效率的稳定。本文对智能手机在3G和LTE网络中的尾能耗节能优化方面的研究取得了一定的进展,为提高智能手机的传输能耗利用率提供了一种新的思路,研究成果对智能手机的节能问题的研究具有科学意义与实际的应用价值。