基于應(yīng)用流量模式的終端通信能耗優(yōu)化.pdf

1、隨著3G/4G移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能設(shè)備全球性普及，移動互聯(lián)網(wǎng)正以前所未有的速度顛覆人們生活。然而，電池發(fā)展沒有突破技術(shù)瓶頸，難以長時間維持智能設(shè)備大量應(yīng)用運行，待機時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?？紤]到網(wǎng)絡(luò)通信耗能占終端能耗主要組成部分，終端移動網(wǎng)絡(luò)通信能耗優(yōu)化問題成為移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究熱點。其中存在的尾部效應(yīng)是導(dǎo)致終端通信能效較低的主要原因，因為每次無線接口數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，接口不能立即轉(zhuǎn)換到低功耗狀態(tài)，而是維持高功耗狀態(tài)一段時間，以便快速響應(yīng)隨后

2、的網(wǎng)絡(luò)傳輸。這段等待的時間則是尾部時間。
　　減少尾部效應(yīng)是挑戰(zhàn)性難題。尾部機制保證接口在高功耗狀態(tài)快速響應(yīng)用戶請求，保證用戶實時性體驗。若直接簡單去除尾部時間，新的傳輸?shù)竭_(dá)時，接口需要從原來的低功耗狀態(tài)切換到高功耗狀態(tài)，需要向基站申請鏈路資源分配，同樣費時費力。因此需要在能效與用戶體驗之間作出取舍?？紤]到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)主要來源于應(yīng)用，因此研究應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸模式，掌握其在時間軸的分布特性，作為接口進(jìn)行高低功耗之間轉(zhuǎn)換的參考，根據(jù)應(yīng)用

3、類型或者流量模式動態(tài)決定尾部時間，改變原來應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸與接口之間缺乏信息交互的模式，是有效的解決方案。
　　本文正是基于這樣的研究思路，通過收集20名用戶持續(xù)兩周的終端聯(lián)網(wǎng)使用數(shù)據(jù)，深入研究流媒體、網(wǎng)頁瀏覽、新聞閱讀等應(yīng)用的流量模式，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用存在周期性同服務(wù)器進(jìn)行通信的現(xiàn)象，嚴(yán)重消耗大量能量與無線資源。同時，通過對數(shù)據(jù)流傳輸間隔時間(IBT)信息熵計算，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)流的傳輸序列IBT存在很強的時間相關(guān)性。基于此我們提出高能效終端無

4、線通信能耗優(yōu)化機制-TATO。該設(shè)計主要包括數(shù)據(jù)流的監(jiān)測，間隔時間預(yù)測，快速休眠觸發(fā)。TATO通過流量監(jiān)測器獲取終端流量信息，從中提出數(shù)據(jù)傳輸間隔序列(IBT)以及傳輸端口、傳輸協(xié)議等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)特征，同時利用SVM模型對數(shù)據(jù)流的間隔時間進(jìn)行建模，根據(jù)時間相關(guān)性特征預(yù)測之后的間隔時間是否超過閾值，從而主動調(diào)整接口傳輸狀態(tài)，在不影響傳輸?shù)那疤嵯?，減少尾部時間。TATO主要優(yōu)勢在于：TATO對正常的數(shù)據(jù)傳輸影響較小，對用戶體驗影響較小。其次，T