随着现代无线通信技术和因特网的发展与进步,人们对移动信息服务的需求也日益增长,这促使低成本、较少依赖基础设施的无线网络技术成为学术和产业研究的热点。降低能量消耗是无线网络协议中最重要的设计目标之一,MAC层的功率管理机制是降低无线网络能量消耗的重要手段。本文围绕流行的MAC层标准和功率管理问题,主要做了以下几方面工作:论文综述了当前流行的IEEE802系列无线网络标准,比较协议的性能和发展前景。通过计算性仿真,论文比较了802.11e和802.15.3工作在高速率物理层上的吞吐量,以及802.11和802.15.4工作在低速率物理层上的带宽利用效率。相关分析和评述将对无线网络研究和产品开发有所帮助。论文深入分析了现有的MAC层功率管理协议,提出了通用的MAC层功率管理策略:减少冲突,减少意外侦听,减少状态转换,自适应的功率控制和多速率调制,减少控制开销,自适应的自动重传和前向纠错以及按照能量优先级分配信道。在此基础上,论文提出了功率管理原理。论文以802.11PSM为基础,研究发现以CSMA/CA为基础的功率管理存在两大问题:意外侦听造成的能量开销和省电模式下的收包反应延迟。意外侦听是802.11PSM的能量浪费的主要原因,本文针对DCF、EDCA、PCF和HCF等不同协调方式提出了减少意外侦听的策略。同时,本文提出的RTTA-PSM协议可以在减少反应延迟与降低能耗之间取得较好的折衷。基于对802.15.3MAC机制的深入分析,论文指出减少状态转换次数是TDMA系统中功率管理的主要问题,利用通信流调度算法可以有效地减少网络的总体状态转换次数,且该调度问题可以转化为一个哈密顿图问题。依据图论知识,论文推导出最小状态转换次数的理论上界和下界。考虑到哈密顿图问题尚无最优的解决方案,本文相继提出LSA和MDS两种次优调度算法,仿真比较说明它们优于现有算法而且MDS在大多数情况下已经能够取得最优解。 <WP=4> 本文重视理论与实际相结合,提出的功率管理方案和算法都易于在现有无线网络产品中实现。