3G移動網(wǎng)絡(luò)終端能耗問題研究.pdf

1、現(xiàn)今,3G移動通信技術(shù)憑借著其高帶寬,低時延等特性,在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。它的出現(xiàn),使得更多的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(如流媒體播放、視頻會議等)能夠流暢地運行在各種移動終端上,極大地豐富了移動用戶的體驗。與此同時,移動終端上的電池技術(shù)卻成為了瓶頸,終端能耗問題正吸引著越來越多的研究工作隨之展開。在3G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,存在著一種現(xiàn)象被稱為尾巴效應(yīng)。具體來說,每當(dāng)3G接口完成一次數(shù)據(jù)傳輸,并不立即轉(zhuǎn)入低能耗狀態(tài),而是在高能耗狀態(tài)上維持一段時間,以便

2、更快地響應(yīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。若新的數(shù)據(jù)包到達時間較晚,則這段等待時間便可以被看作是一種浪費,會導(dǎo)致額外能耗的增加。文章[1,2]指出,在3 G接口上,尾巴效應(yīng)消耗了總能量的60％。
　　消除尾巴效應(yīng)是困難而具有挑戰(zhàn)性的。3G接口保留尾巴目的在于能更快地響應(yīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。若簡單地去除尾巴時間,則每當(dāng)新的數(shù)據(jù)包到達時,3G接口總要向基站重新申請鏈路資源,并從低能耗狀態(tài)提升至高能耗狀態(tài),這會引入較長的時延,降低用戶體驗度。因此,處理尾巴

3、效應(yīng)時,需要在能源效率和用戶體驗度之間做出權(quán)衡。
　　在本文中,我們在真實環(huán)境中采集了超過1,000名3 G用戶的使用數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集涵蓋了實驗?zāi)涿脩魞芍艿臄?shù)據(jù)流量信息。通過對數(shù)據(jù)集的分析,我們驗證了3G網(wǎng)絡(luò)中尾巴效應(yīng)的嚴(yán)重性。此外,我們還通過計算信息熵證明了在網(wǎng)頁瀏覽、流媒體、即時通訊等多個應(yīng)用場景下,3G數(shù)據(jù)流存在著較明顯的時間相關(guān)性。
　　基于上述發(fā)現(xiàn),我們提出了低功耗無線資源管理協(xié)議優(yōu)化機制一SmartCut算法。該

4、算法包含三個主要步驟:3G數(shù)據(jù)流預(yù)測、去尾和預(yù)測修正。具體來說,SmartCut算法利用自回歸滑動平均(ARMA)模型對3G數(shù)據(jù)流進行建模和預(yù)測,根據(jù)預(yù)測值去除掉不必要的尾巴時間,并在下一次數(shù)據(jù)傳輸開始之前提升3G接口至高能耗狀態(tài),以避免用戶體驗到時延。在ARMA模型預(yù)測不準(zhǔn)確的情況下,SmartCut算法引入誤差修正機制來減少預(yù)測誤差帶來的影響?？偟膩碚f,SmartCut算法有兩個優(yōu)點:首先,該算法可以在對用戶體驗度造成較小影響的條件