基于IEEE 802.22标准的无线区域网(Wireless Regional Area Network,WRAN)采用集中式网络结构,是目前最为典型的认知无线电网络。在保证频谱资源利用率的前提下,减少通信网络的能源消耗是实现绿色通信的有效方法。本文基于WRAN环境,考...
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基于IEEE 802.22标准的无线区域网(Wireless Regional Area Network,WRAN)采用集中式网络结构,是目前最为典型的认知无线电网络。在保证频谱资源利用率的前提下,减少通信网络的能源消耗是实现绿色通信的有效方法。本文基于WRAN环境,考虑理想感知结果,在离散时域内研究节能策略及其性能评估与优化问题。首先,为了减少系统的能量消耗,在WRAN中引入周期性休眠机制,提出一种基于单速率传输的节能策略,即SRT-ESS(Energy Saving Strategy with Single Rate Transmission)。考虑通信数字化本质,构建基于无限缓存与多重休假的离散时间优先级排队模型。针对实时性要求较高的未授权用户数据包,建立基于有限缓存与多重休假的离散时间优先级排队模型。分别运用矩阵几何解等方法进行模型的稳态分析。其次,将系统模型的稳态分析结果,应用于所提出的SRT-ESS,导出了未授权用户数据包平均时延、未授权用户数据包阻塞率以及系统能量节省率等性能指标表达式。进行系统实验,刻画了休眠参数、缓存容量等不同系统参数对系统性能的影响,验证了所提出的SRT-ESS的有效性。然后,为了平衡系统的能量节省率和未授权用户数据包的响应性能,引入工作休眠机制,提出一种基于双速率传输的节能策略,即DRT-ESS(Energy Saving Strategy with Dual Rate Transmission)。融合多重工作休假与优先级排队,基于拟生灭过程和矩阵几何解方法,评估未授权用户数据包的平均时延与强制中断率、系统的能量节省率与信道利用率。进行系统实验,验证了所提出DRT-ESS的有效性。最后,针对未授权用户机会式信道接入行为,从经济学角度考虑,建立基于收支结构的收益函数,研究纳什均衡行为和社会最优行为,制定合理的信道接入费用以实现社会最优。针对未授权用户数据包平均时延、未授权用户数据包阻塞率以及系统能量节省率之间的折中关系,建立系统成本函数,给出缓存容量的优化方案。
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