Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các giao thức tiết kiệm năng lượng cho mạng không dây với khả năng MIMO thích ứng
Tóm tắt
Kiểm soát công suất truyền đã được sử dụng trong các mạng không dây để cải thiện việc tái sử dụng kênh và/hoặc giảm tiêu thụ năng lượng. Nó chủ yếu được áp dụng cho các hệ thống đầu vào đơn đầu ra đơn (SISO), nơi mỗi nút được trang bị một anten duy nhất. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một giao thức truy cập kênh kiểm soát công suất cho các mạng LAN không dây có khả năng MIMO với hai anten mỗi nút. Giao thức của chúng tôi, được gọi là E-BASIC, mở rộng sơ đồ truy cập CSMA/CA cổ điển bằng cách cho phép điều chỉnh động chế độ truyền và công suất truyền theo từng gói dữ liệu nhằm giảm thiểu tổng mức tiêu thụ năng lượng. Chế độ truyền ở đây có nghĩa là một trong bốn cấu hình anten truyền/máy thu khả dĩ: 1 × 1 (SISO), 2 × 1 (MISO), 1 × 2 (SIMO), và 2 × 2 (MIMO). Tùy thuộc vào khoảng cách giữa máy phát và máy thu, bất kỳ một trong bốn chế độ này có thể là chế độ tối ưu nhất về việc giảm thiểu tổng mức tiêu thụ năng lượng. Chúng tôi nghiên cứu hiệu suất của E-BASIC trong cả cấu trúc ad hoc và điểm truy cập. Chúng tôi cũng tích hợp E-BASIC trong thiết kế của một sơ đồ định tuyến nhận thức về năng lượng (PAR) chọn lộ trình end-to-end ít năng lượng nhất. Các thiết kế thích ứng của chúng tôi được tiến hành đầu tiên giả định truyền tải cố định, nhưng sau đó được mở rộng đến các hệ thống đa tốc độ. Để tính đến sự đánh đổi giữa năng lượng và thông lượng trong các thiết kế của chúng tôi, chúng tôi áp đặt một ràng buộc về thời gian giao hàng trung bình của gói dữ liệu. Các mô phỏng chỉ ra rằng các điều chỉnh được đề xuất đạt được sự giảm thiểu đáng kể trong tổng mức tiêu thụ năng lượng so với các hệ thống MIMO không thích ứng.
Từ khóa
#Kiểm soát công suất #mạng không dây #MIMO #tiết kiệm năng lượng #truy cập kênh #định tuyến nhận thức về năng lượng.Tài liệu tham khảo
International Standard ISO/IEC 8802-11, ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 ed., Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications.
Gupta, P., & Kumar, P. R. (2000). The capacity of wireless networks. IEEE Trnansactions on Information Theory, 46(2), 388–404.
Monks, J., Bharghavan, V., & Hwu, W.-M. (2001). A power controlled multiple access protocol for wireless packet networks. In Proceedings of the IEEE INFOCOM Conference, Sept. 2001, pp. 219–228.
Wu, S.-L., Tseng, Y.-C., & Sheu, J.-P. (2000). Intelligent medium access for mobile ad hoc networks with busy tones and power control. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 18(9), 1647–1657.
Krunz, M., Muqattash, A., & Lee, S.-J. (2004). Transmission power control in wireless ad hoc networks: Challenges, solutions, and open issues. IEEE Network Magazine, 18(5), 8–14.
Agarwal, S., Krishnamurthy, S., Katz, R. H., & Dao, S. K. (2001). Distributed power control in ad-hoc wireless networks. In Proceedings of the IEEE International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), Sept. 2001, pp. 59–66.
Gomez, J., Campbell, A. T., Naghshineh, M., & Bisdikian, C. (2003). PARO: Supporting dynamic power controlled routing in wireless ad hoc networks. ACM/Kluwer Journal on Wireless Networks (WINET), 9(5), 443–460.
Jung, E.-S., & Vaidya, N. H. (2002). A power control MAC protocol for ad hoc networks. In Proceedings of the ACM MobiCom Conference, Sept. 2002.
Muqattash, A., & Krunz, M. (2004). A distributed transmission power control protocol for mobile ad hoc networks. IEEE Transactions on Mobile Computing, 3(2), 113–128.
Muqattash, A., & Krunz, M. (2005). POWMAC: A single-channel power-control protocol for throughput enhancement in wireless ad hoc networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC) - Special Issue on Advances in Military Wireless Communications, 23(5), 1067–1084.
Xiao, Y. (2003). A simple and effective priority scheme for IEEE 802.11. IEEE Communications Letters, 7(2), 70–72.
Xiao, Y. (2004). An analysis for differentiated services in IEEE 802.11 and IEEE 802.11e wireless LANs. In Proceedings of the International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS), Mar. 2004, pp. 32–39.
Paulraj, A., Nabar, R., & Gore, D. (2003). Introduction to space-time wireless communications. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
Cui, S., Goldsmith, A. J., & Bahai, A. (2004). Energy-efficiency of MIMO and cooperative MIMO in sensor networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 22(6), 1089–1098.
Sundaresan, K., Sivakumar, R., Ingram, M. A., & Chang, T.-Y. (2004). Medium access control in ad-hoc networks with MIMO links: Optimization considerations and algorithms. IEEE Transactions on Mobile Computing, 3(4), 350–365.
Hu, M., & Zhang, J. (2004). MIMO ad hoc networks: Medium access control, saturation throughput, and optimal hop distance. Journal of Communications and Networks - Special Issue on Mobile Ad Hoc Networks, 6(4), 317–330.
Chen, B., & Gans, M. J. (2005). MIMO communications in ad hoc networks. In Proceedings of the IEEE Semiannual Vehicular Technology Conference (VTC), May 2005, pp. 2434–2438.
Gilbert, J. M., Choi, W.-J., & Sun, Q. (2005). MIMO technology for advanced wireless local area networks. In Proceedings of the Design Automation Conference (DAC), June 2005, pp. 413–415.
Sundaresan, K., & Sivakumar, R. (2005). Routing in ad-hoc networks with MIMO links. In Proceedings of the IEEE International Conference on Network Protocols (ICNP), Nov. 2005, pp. 85–98.
Jafarkhani, H., Yousefi’zadeh, H., & Kazemitabar, J. (2005). Capacity-based connectivity of MIMO fading ad-hoc networks. In Proceedings of the IEEE GLOBECOM Conference, Nov. 2005, pp. 2827–2831.
Aniba, G., & Aissa, S. (2005). Cross-layer design for scheduling and antenna sharing in MIMO networks. In Proceedings of the IEEE GLOBECOM Conference, Nov. 2005, pp. 3185–3189.
Cui, S., Goldsmith, A. J., & Bahai, A. (2005). Energy-constrained modulation optimization. IEEE Transactions on Wireless Communications, 4(5), 2349–2360.
Min, R., & Chadrakasan, A. (2002). A framework for energy-scalable communication in high-density wireless networks. In Proceedings of the International Symposium on Low Power Electronics and Design (ISLPED), Aug. 2002, pp. 36–41.
Schurgers, C., Aberthorne, O., & Srivastava, M. B. (2001). Modulation scaling for energy aware communication systems. In Proceedings of the International Symposium on Low Power Electronics and Design (ISLPED), Aug. 2001, pp. 96–99.
Tarokh, V., Jafarkhani, H., & Calderbank, A. (1999). Space-time block codes from orthogonal designs. IEEE Transactions on Information Theory, 45(5), 1456–1467.
Tirkkonen, O., Boariu, A., & Hottinen, A. (2000). Minimal non-orthogonality rate 1 space-time block code for 3+ Tx antennas. In Proceedings of the IEEE International Symposium on Spread-Spectrum Technology and Applications, Sept. 2000, pp. 429–432.
Sharma, N., & Papadias, C. (2002). Improved quasi-orthogonal codes through constellation rotation. In Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), May 2002, pp. IV-3968–IV-3971.
http://www.ee.ucla.edu/∼babak/research.html.
Das, S. R., Perkins, C. E., Royer, E. M., & Marina, M. K. (2001). Performance comparison of two on-demand routing protocols for ad hoc networks. IEEE Personal Communications Magazine, Special Issue on Mobile Ad Hoc Networks, 8, 16–28.
Lee, S.-J., Royer, E. M., & Perkins, C. E. (2003). Scalability study of the ad hoc on-demand distance vector routing protocol. International Journal on Network Management, 13(2), 97–114.
Banerjee, S., & Misra, A. (2002). Minimum energy paths for reliable communication in multi-hop wireless networks. In Proceedings of the ACM MobiHoc Conference, June 2002.
Chatzimisios, P., Vitsas, V., & Boucouvalas, A. C. (2002). Throughput and delay analysis of IEEE 802.11 protocol. In Proceedings of the 5th IEEE International Workshop on Network Applicances (IWNA), Oct. 2002, pp. 168–174.
Bianchi, G. (2000). Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function. IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC), 18(3), 535–547.
Malone, D., Duffy, K., & Leith, D. (2007). Modeling the 802.11 distributed coordination function in nonsaturated heterogeneous conditions. IEEE/ACM Transactions on Networking, 15(1), 159–172.
Broch, J., Maltz, D. A., Johnson, D. B., Hu, Y.-C., & Jetcheva, J. (1998). A performance comparison of multi-hop wireless ad hoc network routing protocols. In Proceedings of the ACM MobiCom Conference, Oct. 1998, pp. 85–97.
Yoon, J., Liu, M., & Noble, B. (2003). Random waypoint considered harmful. In Proceedings of the IEEE INFOCOM Conference, Apr. 2003, pp. 1312–1321.
Mesquite Software Incorporation, http://www.mesquite.com.