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计算机技术与通信技术的飞速发展,促使以智能手机为代表的移动设备数量迅猛增长。同时,移动设备处理能力的不断提升以及蜂窝网络带宽的不断增长,促进了移动应用程序种类和数量的快速发展。各种应用程序为人类生活带来便利和乐趣的同时,也很大程度上消耗了移动设备能量。然而移动设备电池容量的发展速度及其受限的电池续航能力,却成为提高移动应用程序用户体验的瓶颈。因此,提高移动设备能量利用率对增强应用程序用户体验具有重要意义。蜂窝网络移动设备数据传输过程的能耗通常受RRC (Radio Resource Control)协议控制。数据传输结束后无线电仍保持一段时间高电平,在该时段内若无新数据传输则降至低电平。无数据传输却保持高电平的时段称为尾时间,尾时间内的能耗称为尾能耗,尾能耗严重影响能量利用率。目前蜂窝网络移动设备数据传输过程的能耗优化主要从流量汇聚和尾时间切断进行,减少尾时间出现次数和持续长度来降低能耗,却仍存在未考虑多应用程序同时数据传输、节能导致应用程序性能下降影响用户体验等问题。围绕上述方面,本文在蜂窝网络移动设备数据传输过程中,以降低能耗、保证性能为目标,从数据聚合和尾时间调优两方面对移动设备多应用程序数据传输节能以及节能所造成的应用程序性能下降问题进行研究,具体内容如下:(1)提出了基于数据聚合的多应用程序数据传输能耗优化算法SmartDA(Smart Data Aggregation)。该算法首先根据状态提升能耗、数据传输能耗和尾能耗建立能耗模型;其次,针对多应用程序数据传输分类后的实时型数据、周期性延时可容忍数据和非周期性延时可容忍数据进行数据传输调度过程分析,给出具体分类数据的调度策略;最后,根据上述分析并预测实时型数据传输请求到达时刻以确定数据延时传输的未来可聚合成功概率,由此概率给出完整的数据调度算法操作步骤。本算法通过数据聚合传输减少尾时间次数以提高能耗利用率,同时考虑聚合成功概率,避免因聚合失败超时传输影响应用程序性能。通过仿真验证,SmartDA比普通数据传输降低了 32 %的能耗,同时用户体验度提高了 36%,比已有算法TailEnder降低了 11%能耗,用户体验度提高17%。(2)提出了基于尾时间调优的多应用程序数据传输能耗优化算法EC-SmartTT(Error Correction Smart Tail-time Tuning)。该算法利用蜂窝网络数据流数据传输时刻之间的时间相关性,建立复合预测模型对未来数据传输请求到达时刻进行预测。EC-SmartTT根据预测值控制RRC状态转换动态调整尾时间长短而降低尾能耗,同时在下一次数据传输请求前完成RRC状态提升,有效减少传输时延。本能耗优化算法从多应用程序同时运行角度出发,更加符合移动设备实际运行情况,同时采用复合预测模型更大程度上提高了预测准确度,并引入提前状态提升减少传输时延避免影响用户体验。通过仿真验证,EC-SmartTT比普通数据传输降低了 35%的能耗,同时用户体验度提高了 32%,比已有算法TOP降低了 14%能耗,用户体验度提高9%。本文提出的能耗优化算法SmartDA和EC-SmartTT均在一定程度上提高了移动设备能量利用率,同时保证了较高的应用程序性能和用户体验。